Proyecto de instalación de calefacción con caldera de biomasa

Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Química Proyecto de instalación de calefacción con caldera de biomasa Autor: Ana Marina Linero Reyes Tutor: Pedro García Haro Dep. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Química Proyecto de instalación de calefacción con caldera de biomasa Autor: Ana Marina Linero Reyes Tutor: Pedro García Haro Investigador Post-Doctoral Departamento de Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 iv Trabajo Fin de Grado: Proyecto de instalación de calefacción con caldera de biomasa Autor: Ana Marina Linero Reyes Tutor: Pedro García Haro El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2016 El Secretario del Tribunal v vi AGRADECIMIENTOS En primer lugar, quisiera agradecer a mi familia, en especial a mis padres y a mi hermano, por animarme en todo momento a seguir el camino hasta llegar a donde estoy ahora. En segundo lugar, a mis compañeros que me han acompañado durante esta etapa y la han hecho más llevadera, especialmente a Mª Carmen, quien además de compañera en la Escuela, también lo era de residencia y ha estado conmigo cinco años tanto de día como de noche, compartiendo momentos tanto de risa como horas interminables estudiando. A Jorge M. por ser quien me ha estado aguantando todas las quejas y reclamos cuando me frustraba con algo durante el desarrollo, tanto de este proyecto como durante prácticamente toda la realización de este grado. A mis compañeros de la residencia, por esas sobremesas que duraban horas, esas reuniones en el cuarto de al lado o esas largas horas en la sala de estudio que se amenizaban con la hora de la merienda. Especialmente quiero agradecer a Ana Pariente, quien se conoce el sistema de calefacción de este proyecto casi como yo. No me olvido de mis amigas y compañeras de toda la vida, ni de Gonzalo, quien me facilitó la información necesaria para poder avanzar en el proyecto, y gracias a él la búsqueda de un lugar para mi sistema de calefacción duró tan solo un día. Por último, quisiera agradecer a mi tutor Pedro, quien me ha ido orientando poco a poco durante todo el año y ha hecho posible que yo eligiese y completase este proyecto con éxito. vii RESUMEN En el proyecto que se presenta se va a llevar a cabo un diseño completo de un sistema de calefacción con caldera de biomasa en una vivienda rural de la Sierra Norte de Sevilla. En primer lugar, se calcularán las necesidades térmicas que tiene la vivienda y se elegirá una caldera de biomasa policombustible que sea capaz de satisfacer esas necesidades. Asimismo, esto conlleva la elección de un biocombustible adecuado y un sistema de almacenamiento para el mismo. Además, se va a proceder también al diseño de la sala de máquinas donde se encontrará la caldera y todos los equipos auxiliares, así como el diseño de la red de distribución de agua caliente que llevará el agua de calefacción desde la caldera hasta los elementos terminales localizados en la vivienda. Uno de los principales objetivos de este proyecto es reunir las características necesarias para el visado colegial, con lo que también se adjuntaran los correspondientes Planos, Pliego de Condiciones, Mediciones y Presupuesto y Estudio de Seguridad y Salud. Por último, también se han desarrollado una serie de anexos que complementan los contenidos de la Memoria, tales como los cálculos, catálogos, los costes de operación de la instalación o el certificado energético. viii ABSTRACT This project contains a complete design of a heating system using biomass in a cottage located in the north of Seville. Firstly, the heating necessities of this cottage will be calculated and then, a biomass boiler will be chosen in a way that it could satisfy these necessities. Likewise, this involves the selection of the type of biomass which will be used and a storage system in order to keep it. Besides, it will continue to the design of a boiler room where the boiler and the auxiliary equipment will be located, as well as the design of the hot water distribution system which takes water heating from the boiler to the radiators that are situated inside the house. One of the main objectives of this project is to satisfy the necessary requirements to get the endorsement, that’s why Drawings, Tender Specifications, Measurements and Budget and Health and Safety Basic Study must be included in the project. To finish, some attached documents will be carried out in order to complement the main documents, such as calculations, operation costs, catalogues and energy certificate. ix OBJETIVOS Y ALCANCE En este proyecto se persigue el objetivo principal de crear un diseño de una instalación de calefacción de biomasa construyendo un proyecto real de ingeniería en el que se abarcan todos los detalles de diseño para que su posterior ejecución sea lo más llevadera posible. Por ello se requiere el cumplimiento de toda la normativa que requiere un visado colegial, tal como el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, el Código Técnico de la Edificación, el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, el Real Decreto 1627/1997 por el que se establecen las condiciones mínimas de Seguridad y Salud en las obras de construcción, así como la norma UNE-EN 157001 para la elaboración del presente documento. Asimismo, los objetivos establecidos conllevan la búsqueda de equipos que puedan satisfacer las necesidades de las personas que habitan la vivienda, haciendo que su interacción con los elementos que forman el sistema de calefacción sea la mínima posible. El punto de partida del proyecto es la búsqueda de una vivienda que cumpla con los requisitos deseados, para luego llevar a cabo las modificaciones que se requieran y realizar un diseño sobre dicho edificio. No es alcance del proyecto la obra civil en el interior de la casa para llevar a cabo las modificaciones que requiere el diseño del sistema de calefacción, ni la planificación temporal de la ejecución del proyecto. xvi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Localización de la vivienda en Castilblanco de los Arroyos 24 Figura 2. Casa de la Sierra 24 Figura 3. Vista aérea del edificio 25 Figura 4. Procedimiento a seguir para el cálculo de la carga térmica de diseño de un edificio 26 Figura 5. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta el último trimestre de 2015 32 Figura 6. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta noviembre de 2015 33 Figura 7. Balance de masa de la industria del aceite 33 Figura 8. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta noviembre de 2015 34 Figura 9. Entorno y vivienda de la instalación de la caldera y la sala de máquinas 35 Figura 10. Esquema del silo con dos lados inclinados 45 Figura 11. Esquema de un silo con un lado inclinado 45 Figura 12. Silo de almacenamiento para el combustible 46 Figura 13. Descarga neumática del combustible 46 Figura 14. Racord y extensión para la boca de carga del silo 47 Figura 15. Lona de protección para el impacto del material 47 Figura 16. Perfil en Z para la puerta 47 Figura 17. Transportador de tornillo sinfín para llevar el combustible del almacén a la caldera 48 Figura 18. Esquema caldera Biocalora Serie 2 KP 62 50 Figura 19. Esquema de la caldera Biosan Serie PLC 75 kW 51 Figura 20. Esquema de la caldera Inmecal modelo Dinamic 50 52 Figura 21. Comparación de calderas para distintos combustibles 54 Figura 22. Caldera Biocalora KP Serie 2 62 55 Figura 23. Esquema caldera Biocalora Serie 2 KP 62 55 Figura 24. Estructura de la caldera (parte delantera) 58 Figura 25. Estructura de la caldera (parte trasera) 58 Figura 26. Estructura trasera del cuerpo de la caldera 59 Figura 27. Estructura frontal del cuerpo de la caldera 59 xvii Figura 28. Quemador 60 Figura 29. Deflector cerámico de dos partes 61 Figura 30. Parrilla cerámica secundaria 61 Figura 31. Placa cerámica 62 Figura 32. Revestimiento cerámico de la puerta 62 Figura 33. Transportador de combustible tornillo sinfín F1 62 Figura 34. Revestimiento KP 2 62 63 Figura 35. Sistema de eliminación de cenizas 64 Figura 36. Sistema de limpieza del intercambiador de calor 65 Figura 37. Contenedor extraíble para depositar las cenizas 65 Figura 38. Depósito estándar de combustible de 700 L 67 Figura 39. Manual de montaje del depósito de combustible 67 Figura 40. Espacios libres mínimos en la sala de calderas 70 Figura 41. Colocación de los equipos en la sala de calderas 75 Figura 42. Puesta a tierra mediante picas y conductores 81 Figura 43. Resultados del cálculo del diámetro de la chimenea 84 Figura 44. Tiro de la chimenea 86 Figura 45. Regulador de tiro de la chimenea 86 Figura 46. Remate de la chimenea en tejado plano 87 Figura 47. Remate de la chimenea en tejado inclinado 87 Figura 48. Distancias del remate de la chimenea respecto a obstáculos 88 Figura 49. Distancias del remate de la chimenea respecto a obstáculos exteriores 88 Figura 50. Ejemplo de placa de la chimenea 90 Figura 51. Sistema de distribución de agua de calefacción bitubo 91 Figura 52. Sistema convencional e invertido de distribución bitubo 91 Figura 53. Sistema mixto monotubo-bitubo 92 Figura 54. Elementos de compensación natural 94 Figura 55. Compensador de codo doble en U 94 Figura 56. Compensador en forma de lira 94 Figura 57. Compensador axial 95 Figura 58. Tipos de válvulas para una red de distribución de agua caliente 97 Figura 59. Soporte para fijación de tuberías aisladas a la pared 104 Figura 60. Bomba Calio S empleada para la impulsión de agua en la red de distribución 107 Figura 61. Vaso de expansión Vasoflex 109 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 1. ANTECEDENTES 18 1. ANTECEDENTES A partir de la persecución de las personas hacia un estado de bienestar, surge la necesidad de crear ambientes agradables en las viviendas, por ello aparecen los sistemas de calefacción mediante una caldera centralizada. Posteriormente, se empieza a extender el uso de la biomasa en este ámbito, empleando deshechos agroindustriales que anteriormente eran tirados sin darles un segundo uso. En la actualidad, la biomasa está cada vez más extendida, por ello se están llevando a cabo sustituciones de las calderas de gas por las de biomasa, y los sistemas de nueva creación emplean ya biocombustibles. La biomasa se define como materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizado como fuente de energía. Constituye un ciclo cerrado energético y, por tanto, renovable. Aunque la materia prima que se usa para crear biomasa sean deshechos, es necesario someterlos a una serie de tratamientos antes de utilizarlos para reducir su humedad, y así disminuir la cantidad de cenizas que se producen en su combustión. Debido a todas las ventajas que presentan los biocombustibles, es preferible una instalación que emplee biomasa, a una que use gas. Un sistema de calefacción centralizado lleva numerosos elementos que deben diseñarse cuidadosamente para que su funcionamiento sea lo más eficiente posible. En primer lugar, se debe contar con una caldera, siendo ésta el corazón de toda la instalación, y con radiadores que proporcionen calor a la vivienda. Para unir dichos elementos se requiere una red de tuberías diseñada adecuadamente, así como todos los equipos auxiliares que esto conlleva. Además, la caldera incorporará un sistema de control que hará su funcionamiento lo más eficiente posible, así como selectores en la vivienda que permitirán al usuario elegir la temperatura de la estancia. Al emplearse como combustible biomasa, se debe disponer también de un sistema de almacenamiento para el combustible, siendo ésta una de las pocas desventajas que tiene la biomasa frente al uso del gas como combustible. La realización de este proyecto parte de la búsqueda de un edificio que cumpla ciertos criterios para realizar una instalación de calefacción con biomasa. El edificio buscado es una vivienda rural en la que haya espacio suficiente para construir una sala de calderas y para almacenar el combustible. Éste se describe posteriormente en el apartado de requisitos de diseño, donde se detalla el emplazamiento de la vivienda. La elección de la vivienda se hará en la Sierra Norte de Sevilla, debido a que en la zona abundan las casas rurales, es una zona cercana y conocida, y las temperaturas son inferiores a las de cualquier otro punto de la provincia, con lo que el sistema de calefacción será más útil que en otro lugar más cálido. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 2. NORMAS Y REFERENCIAS 19 2. NORMAS Y REFERENCIAS 2.1. Disposiciones legales y normas aplicadas [1] Norma UNE-EN 12831 Sistemas de calefacción en edificios. Método para el cálculo de la carga térmica del edificio. 2003 [2] Norma UNE-EN ISO 15927-5 Comportamiento higrotérmico de edificios. Cálculo y presentación de datos climáticos. Parte 5: Datos para el diseño de la carga térmica de calefacción. Comité técnico AEN/CTN 92 Aislamiento Térmico. [3] Norma UNE-EN ISO 6946 Componentes y elementos para la edificación. Resistencia térmica y transmitancia térmica. Método de cálculo (Abril 2012, corrección julio 2015). Comité técnico AEN/CTN 92 Aislamiento Térmico. [4] Norma UNE-EN ISO 10456. Materiales y productos para la edificación. Propiedades higrotérmicas. Valores tabulados de diseño y procedimientos para la determinación de los valores térmicos declarados y de diseño. (Mayo 2012). Comité técnico AEN/CTN 92 Aislamiento Térmico. [5] España. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, versión consolidada. Madrid, septiembre de 2013. [6] Norma UNE 100020. Climatización. Sala de máquinas. Comité técnico AEN/CTN 100 Climatización. [7] Norma UNE-EN 13501-1:2007+A1. Clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación. Parte1: Clasificación a partir de datos obtenidos en ensayos de reacción al fuego. Comité técnico AEN/CTN 23 Seguridad contra incendios. [8] España. Real Decreto 312/2005, de 18 de marzo, por el que se aprueba la clasificación de los productos de construcción y de los elementos constructivos en función de sus propiedades de reacción y resistencia frente al fuego. Boletín Oficial del Estado, 2 de abril de 2005, nº 79, páginas 11318 – 11348. [9] Código Técnico de la Edificación. Documento Básico para la Seguridad en Caso de Incendio. [10] Norma UNE-EN 123001:2012. Cálculo, diseño e instalación de chimeneas modulares. Comité Técnico AEN/CTN 123 – Chimeneas. [11] Norma UNE-EN 1856-1:2010. Chimeneas. Requisitos para chimeneas metálicas. Parte 1: Chimeneas modulares. Comité Técnico AEN/CTN 123 – Chimeneas. [12] Código Técnico de la Edificación. Documento Básico de protección frente al ruido. Septiembre de 2009. [13] Norma UNE-EN 303-5. Calderas de calefacción. Parte 5: calderas especiales para combustibles sólidos, de carga manual y automática y potencia útil nominal hasta 500 kW. Terminología, requisitos, ensayos y marcado. Comité técnico AEN/CTN 124 – Generadores y emisores de calor. Mayo de 2013. [14] Norma UNE-EN 442-2:1996. Radiadores y convectores. Parte 2: Métodos de ensayo y evaluación. Comité técnico AEN/CTN 124 Generadores y emisores de calor. Noviembre de 2015. [15] Norma UNE 100152 IN. Climatización. Soportes de tuberías. Comité técnico AEN/CTN 100 Climatizacion. Noviembre de 2004. [16] Norma UNE-EN ISO 12241. Aislamiento térmico para equipos de edificación e instalaciones industriales. Método de cálculo. Comité técnicoAEN/CTN 92 Aislamiento térmico. Octubre de 2010. [17] Norma UNE 100155. Climatización. Diseño y cálculo de sistemas de expansión. Comité técnico AEN/CTN 100 Climatización. Noviembre de 2004. [18] España. Real Decreto 1942/1993, de 5 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de protección contra incendios. Boletín Oficial del Estado, 14 de diciembre de 1993, nº 298, páginas 35159 – 35168. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 2. NORMAS Y REFERENCIAS 20 [19] España. Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión. Boletín Oficial del Estado, 18 de septiembre de 2002, nº 224, páginas 33084 a 33086. 2.2. Programas de cálculo [20] Dinak Chimeneas. Software Dinakalc 4.2.1. Disponible en http://www.dinakchimeneas.com/areade-clientes/otros-documentos/cat_view/64-software.html [21] CYPE Ingenieros. Generador de precios de la construcción. Disponible en http://generadorprecios.cype.es/ 2.3. Bibliografía [22] Dpto. de Biomasa y Residuos, Escan. S.A. (2009). Guía técnica de instalaciones de biomasa térmica en edificios. Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, Madrid. [23] Agencia Andaluza de la Energía, Conserjería de Empleo, Empresa y Comercio. La biomasa en Andalucía. Sevilla: Octubre de 2015. [24] Agencia Extremeña de la Energía (2007). Trabajar con biomasa: Instalación y servicios comercializables al ciudadano de a pie y a la empresa. [25] Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid, Escan S.A. Guía Práctica de Sistemas Automáticos de Calefacción con Biomasa en Edificios y Viviendas. Móstoles: Gráficas Arias Montano, S.A., 2006. [26] Jesús Fernández, Catedrático de Producción Vegetal en la ETS Ingenieros Agrónomos de la UPM. Los Residuos Agroindustriales como Biocombustibles Sólidos (I). Vida Rural, 2006, 233, 22-24. [27] Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa. Índice de precios de la Astilla de uso Doméstico en España 4T2014 – 4T2015. Noviembre de 2015. [28] Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa. Índice de precios del Hueso de Aceituna Doméstico en España 4T2014 – 4T2015. Noviembre de 2015. [29] Alemán, Aurelio. Redes de distribución de agua de calefacción. En Aurelio Alemán, José de Benito, Juan Manuel de Espinosa y Pedro Pozo. Cuadernos El Instalador: Calefacción. Madrid: el Instalador S.A. 1999, p 45 – 56. [30] Pozo, Pedro. Unidades terminales de agua. En Aurelio Alemán, José de Benito, Juan Manuel de Espinosa y Pedro Pozo. Cuadernos El Instalador: Calefacción. Madrid: el Instalador S.A. 1999, p 57 – 68. [31] J.A. de Andrés y Rodríguez-Pomatta, Santiago Aroca Lastra, Manuel García Gandara. Calefacción y Agua Caliente Sanitaria. Madrid: A. Madrid Vicente Ediciones, 1991. [32] Martín Reina, Guillermo. Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización. Coronel Toro, Juan Francisco (tutor). Universidad de Sevilla. Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Energética, junio de 2012. [33] Centro Español de Información del Cobre (CEDIC). Manual de tubo y accesorios de cobre. Madrid, 2010. [34] Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR). Guía técnica de selección de equipos de transporte de fluidos. Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, Madrid, junio de 2012. [35] Productos Nacobre S.A. de C.V. Manual Técnico Nacobre. [36] García Reche, Pedro. Proyecto de planta de elaboración de baguettes semihorneadas congeladas en el polígono industrial “Las Quemadas” (Córdoba). Universidad de Córdoba, abril de 2000. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 2. NORMAS Y REFERENCIAS 21 [37] Pereda González, Álvaro. Proyecto de instalación térmica centralizada con biomasa para dar servicios de calefacción y A.C.S. a polideportivo, colegio, residencia de ancianos y edificio municipal en Santelices (Burgos). Juárez Castelló, Manuel Celso (tutor). Universidad de La Rioja. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, junio de 2014. [38] Apuntes de Proyectos de la Escuela de Ingenieros Agrónomos de la Universidad de Castilla-La Mancha. Tema 9. Pliego de Condiciones. [39] Sánchez de la Arena, Miguel Ángel. Figuras jurídicas que intervienen en una obra de construcción. Jornada de presentación de la Guía Técnica de la Construcción del INSHT. 2.4. Otras referencias [40] Datos históricos de la estación meteorológica de Guillena. Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Red de Información Agroclimática de Andalucía. Recuperado el 21 de diciembre de 2015, de https://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/ria/servlet/FrontController?action=Static&ur l=coordenadas.jsp&c_provincia=41&c_estacion=17 [41] Agencia Andaluza de la Energía, Conserjería de Empleo, Empresa y Comercio. Mapa Andaluz de Suministro de Biocombustibles y otros combustibles limpios. Recuperado el 11 de Diciembre de 2015, de https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/biogasolineras/biogasolinera/init.do?prefix=/biogasoliner a&name=map [42] Biocalora. Productos. Calderas de pellet y biomasas ibéricas. Recuperado el 14 de Diciembre de 2015, de www.biocalora.com/procuctos/calderas-pellet-biomasa-iberica.php [43] Grupo Biosan. Productos. Calderas de biomasa Policombustible Gama Industrial (40 kW – 115 kW). Recuperado el 15 de diciembre de 2015, de http://grupobiosan.com/calderas-debiomasa/calderas-de-biomasa-policombustible/calderas-de-biomasa-policombustible-gamaindustrial/calderas-de-biomasa-policombustible-plc75.html [44] Inmecal. Productos, Línea Doméstica, Dinamic 50 kW. Recuperado el 15 de diciembre de 2015, de www.inmecal.com/es/dinamic-50-kw [45] Olihueso. Productos. Recuperado el 15 de diciembre de 2015, de http://www.olihueso.es/es/15productos [46] Pablo Rodero y Javier D. Manteca. Precios de Pellets domésticos en España. Bioenergy International, 2004,23. Recuperado el 22 de diciembre de 2015, de http://www.bioenergyinternational.es/noticias/News/show/precios-del-pellet-domestico-en-espana653 [47] Grupo Nova Energía. Solicitud de presupuesto de Biocalora KP Serie 2 Modelo 62 de 61 kW. [48] Grupo Nova Energía. Manual de montaje Biocalora Serie 2. Workbook 1: Design - Installation - Service – Maintenance. [49] Calor Biogreen. Biomasa. Recuperado el 2 de marzo de 2016, de http://www.calorbiogreen.com/biomasa/ [50] Supersilo. Productos. Productos y accesorios. Recuperado el 9 de marzo de 2016, de http://www.supersilo.es/es/productos.html [51] Dinak Chimeneas. Catálogo del modelo DWhp. Recuperado el 21 de marzo de 2016, de http://www.dinakchimeneas.com/area-de-clientes/otros-documentos/cat_view/55catalogos.html?start=25 [52] Wieland plumbing. Catálogo de productos Tubo de cobre sanitario. Recuperado el 11 de junio de 2016, de http://www.wieland- TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 2. NORMAS Y REFERENCIAS 22 haustechnik.de/commonmedia/content/media/en/prospekte_2/gbrohre/prospekte_1/da_r_kupferrohre_ spanisch_10.pdf [53] KSB. Catálogo de productos. Recuperado el 11 de junio de 2016, de https://shop.ksb.com/esales/ksb/b2b/startApp.do?nav_areaid=ZES_WATER&navPosActive=2 [54] Fernox. Ficha sobre cómo calcular el volumen de un sistema de agua. Recuperado el 11 de junio de 2016, de http://www.fernox.es/resoluci%C3%B3n+de+problemas/fichas+sobre+c%C3%B3mo/c%C3%B3mo +calcular+el+volumen+de+un+sistema+de+agua [55] Productos Baxi. Catálogos de emisores. Recuperado el 11 de junio de 2016, de http://www.baxi.es/paneles/ [56] Salvador Escoda. Tarifas de calefacción/agua. Recuperado el 11 de junio de 2016, de http://www.salvadorescoda.com/tarifas/index.htm [57] Productos Baxi. Catálogo de Vasos de Expansión (Vasoflex). Recuperado el 11 de junio de 2016, de http://www.baxi.es/366/ TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 3. REQUISITOS DE DISEÑO 23 3. REQUISITOS DE DISEÑO 3.1. Requisitos generales Este proyecto parte con la búsqueda de una vivienda a la que se le puedan hacer las modificaciones pertinentes para poder instalarle un sistema de calefacción centralizado. Los requisitos que debe tener el edificio son los siguientes: - Ser una vivienda rural previamente construida. - Estar situada en la Sierra Norte de Sevilla. - Disponer de espacio suficiente para la instalación de caldera y almacenamiento de combustible. - Ser accesible por camiones y otros vehículos de gran tamaño. Por otro lado, el sistema de calefacción que se quiere diseñar también tiene que tener unas condiciones determinadas: - Deber emplearse una caldera que caliente el agua y un sistema de distribución que la lleve hasta las unidades terminales. - La caldera debe emplear biomasa y además ser policombustible, para asegurar el funcionamiento de la calefacción en caso de que surja la necesidad de cambiar el tipo de biomasa por otra. - La caldera debe cubrir todas las necesidades térmicas de la vivienda. - El sistema de distribución de agua debe instalarse de forma que altere lo menos posible la estructura del edificio. - El almacén de biocombustible se elegirá y diseñará de acuerdo con el espacio disponible y la cantidad de biocombustible que haya que almacenar. - El biocombustible a emplear en la caldera se seleccionará en función del mercado local y debe asegurarse su suministro cada vez que sea necesario. Además de todos los requisitos que se han mencionado, cuando se abarque cada tema por separado se establecerán unos requisitos más específicos que deben cumplir cada parte de la instalación. 3.2. Emplazamiento y entorno El edificio elegido es la Casa de la Sierra, que se encuentra en el sur de la localidad de Castilblanco de los Arroyos, en la Sierra Norte de la provincia de Sevilla, y actualmente es un museo etnológico y un centro ocupacional para minusválidos. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 3. REQUISITOS DE DISEÑO 24 Figura 1. Localización de la vivienda en Castilblanco de los Arroyos El edificio consta de dos plantas, y a su derecha hay una zona libre en la que hay espacio suficiente para la construcción de la sala de calderas y el almacén. Asimismo, tal y como se muestra en las Figuras 2 y 3, hay una rampa lateral que permite la entrada de camiones para descargar el combustible y los equipos. Figura 2. Casa de la Sierra TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 3. REQUISITOS DE DISEÑO 25 Figura 3. Vista aérea del edificio En el Anexo de Planos aparecerá la estructura inicial del edificio, dividido en dos plantas, con todas las medidas y características que se pueden indicar. Para el diseño de la instalación de calefacción en principio se requería una vivienda, con lo que se va a proponer un cambio de estructura del mismo. Así, el edificio se va a convertir en una vivienda con cuatro habitaciones, comedor, salón, sala de estar, dos baños, cocina, lavadero y terraza. El plano de la nueva estructura también se adjunta en el Anexo correspondiente. 3.3. Estudios encaminados a la definición de la solución adoptada Antes de empezar a diseñar todo el sistema de calefacción, se debe determinar la magnitud del mismo, por ello habrá que llevar a cabo un estudio previo para calcular la carga térmica que requiere el edificio, y a partir del valor de ésta se buscarán los equipos necesarios. 3.3.1. Cálculo de la carga térmica El primer requisito a tener en cuenta para el diseño de un sistema de calefacción será la carga térmica que requiere el edificio. Para poder calcular dicha carga existe una norma en la que se explican detalladamente paso a paso todos los cálculos y mediciones que se han de realizar. Esta norma especifica un método para el cálculo de las necesidades de suministro de calor [1]. Para llevar a cabo todos los cálculos se hacen una serie de simplificaciones: - Se asume que la distribución de temperatura es uniforme. - Las pérdidas térmicas se calculan en condiciones estables, asumiendo propiedades constantes. El procedimiento de cálculo de la carga térmica de diseño está formado por una serie de parámetros que deben ser calculados a través de sus expresiones y con ayuda de parámetros que vienen tabulados. En primer lugar, para poder calcular la carga térmica de diseño se requieren los datos climáticos de la zona en la que se encuentra el edificio, en este caso se emplean los datos de la estación meteorológica de Guillena, por estar situada a tan solo 15 km del lugar de la instalación y tener una altitud parecida. Una vez conocidas las TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 32 Figura 5. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta el último trimestre de 2015 [45] 4.3.1.2. Leña y briquetas Este tipo de combustible se da con menos frecuencia en calderas de biomasa. No obstante, su uso se reduce exclusivamente viviendas unifamiliares situadas en zonas donde abunda este recurso [22]. Por una parte, la leña procede de trozos de troncos de árboles que han sido cortados y no se van a emplear para la producción de madera. Su eficiencia dependerá de la humedad y del tipo de madera que sea. Su tamaño puede ir desde piezas menores de 20 centímetros de longitud, con diámetros menores de 2 centímetros, hasta piezas con longitud superior a 1 metro y diámetros mayores de 35 centímetros. Por otro lado, las briquetas son cilindros de un tamaño superior al de los pellets, que provienen normalmente de serrines y virutas de aserraderos. Las briquetas tienen una humedad menor del 10%, un PCI superior a los 16,9 MJ/kg (4,7 kWh/kg) y una densidad en torno a los 1.000 kg/m3. El contenido en cenizas no llega al 0,7%. 4.3.1.3. Astillas Las astillas son trozos pequeños de madera entre 5 y 100 mm de longitud. Una de sus principales ventajas es su bajo coste de pretratamiento, ya que solo requieren astillado y secado. Sin embargo, se requiere un mayor espacio de almacenamiento. Por otro lado, el control de calidad de las astillas es relativamente importante, ya que tiene unas características poco homogéneas. En cuanto al coste de venta de las astillas, se puede ver su evolución en la Figura 6 desde finales de 2014 hasta noviembre de 2015. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 33 Figura 6. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta noviembre de 2015 [27] 4.3.1.4. Residuos agroindustriales Los residuos agroindustriales provienen principalmente de las industrias de la producción de aceite de oliva y aceituna, de las alcoholeras y la uva y de los frutos secos. Normalmente los fabricantes someten estos productos a procesos de secado para reducir el contenido de humedad y aumentar así su poder calorífico inferior. Entre los residuos agroindustriales se pueden destacar la biomasa procedente del olivar o las cáscaras de almendra, pistacho, piña, piñón, etc., siendo la biomasa del olivar la más abundante en Andalucía.  Biomasa del Olivar Uno de los principales cultivos desarrollados en Andalucía es el olivo, siendo el aceite de oliva uno de los productos más prestigiosos de la comunidad. Además de este producto principal, en su procesamiento se generan una serie de subproductos con gran capacidad energética que se pueden emplear para otros fines. En la Figura 7 aparecen todos los subproductos originados [23]. Figura 7. Balance de masa de la industria del aceite [23] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 34 Como se puede observar, más de la mitad de los productos de un olivar forman parte de los deshechos. Es por esto por lo que se intentan buscar alternativas que permitan su uso. El orujillo y los huesos se pueden emplear como biocombustibles, que mediante su combustión producen energía. El hueso es un material con unas excelentes propiedades: elevada densidad, humedad media del 15%, granulometría muy uniforme y poder calorífico de 4500 kcal/kg en base seca. Es adecuado para uso térmico, tanto a escala industrial como doméstica, debido a su buen manejo, las bajas emisiones de partículas en su combustión y sus condiciones inodoras. En la Figura 8 se muestra la evolución del precio de los huesos de aceituna en España desde el último trimestre de 2014 hasta noviembre de 2015. Figura 8. Precios de los pellets de madera desde finales de 2014 hasta noviembre de 2015 [28]  Cáscaras de frutos secos Este tipo de biomasa se encuentra en las zonas cercanas a los centros de producción y transformación de frutos secos. Dentro de este grupo se pueden nombrar las cáscaras de almendra, de avellana, piña, piñones y cacahuetes. En la Tabla 4 se muestran las principales características de las cáscaras de almendras. Tabla 4. Características de las cáscaras de almendra [1] Cáscara de almendra Humedad (%) 12 Densidad aparente (kg/m3) 470 PCI b.s. (kJ/kg) 15.900 4.3.2. Elección del biocombustible adecuado Para elegir el mejor biocombustible a utilizar en la caldera se deben tener en cuenta algunos aspectos. Los principales en orden de importancia son [24]: 1. Espacio disponible de almacenamiento del biocombustible. Esta situación condiciona la elección del combustible, ya que si se dispone de poco espacio no será adecuado un combustible de poca densidad porque habría poco inventario disponible y habría que estar haciendo pedidos continuamente. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 35 2. Mercado local de biocombustibles. Una vez que se conoce la disponibilidad, habrá que estudiar la calidad y el precio del combustible. 3. Tipo de caldera a emplear. En el mercado existen una gran cantidad de tipos de calderas, de modo que habrá que buscar el combustible más adecuado para la misma. 4.3.2.1. Espacio disponible para el almacenamiento En el caso que se presenta, el espacio de almacenamiento disponible es amplio y se va a construir una vez que se haya elegido la caldera y el tipo de combustible a emplear, teniendo en cuenta el espacio que hay en la zona de la instalación. En la Figura 9 se muestra un mapa de la zona, y se puede apreciar fácilmente que el espacio situado a la derecha de la vivienda es amplio y mayor que la superficie que ocupa la casa. Es por esto por lo que no es un problema serio la ubicación e instalación del almacenamiento del combustible. Figura 9. Entorno y vivienda en el que se va a realizar la instalación de la caldera y la sala de máquinas 4.3.2.2. Mercado local de biocombustibles La Agencia Andaluza de la Energía tiene disponible una herramienta que permite localizar todos los puntos de suministro de energías limpias en Andalucía. De esta forma se pueden localizar todos los puntos de ventas de biocombustibles sólidos más cercanos del punto en el que se quiere instalar la caldera. En la provincia de Sevilla se tienen distribuidores de pellets, hueso de aceituna, astillas y briquetas, pero sin embargo en otras provincias como Córdoba o Málaga hay distribuidores que venden cáscaras de frutos secos u orujillo como biocombustibles [41]. Teniendo en cuenta que el almacenamiento del combustible se diseñará a posteriori y que los residuos agroindustriales son más baratos y se ajustan bien a los requisitos establecidos, se va a optar por emplear un combustible de tipo agroindustrial, tal como hueso de aceituna, orujo o las cáscaras de algún fruto. Almacén de combustible TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 36 A continuación, se ha recogido en la Tabla 5 una lista de distribuidores de biomasa que se pueden considerar para comprar el combustible que se empleará en la caldera [41]. Tabla 5. Puntos de distribución de biomasa considerados Nombre del establecimiento Localización Distancia Ámbito Productos Presentación Transporte Neobioenergéticas Del Suroeste S.L. Dos Hermanas (Sevilla) 52 Regional Pellets Sacos/granel Sí Hueso de aceituna Sacos/granel Astilla Granel Alumbro S.L. Herrera (Sevilla) 140 Regional Pellets Sacos Sí Hueso de aceituna Sacos Renovables Biomadis Nueva Carteya (Córdoba) 175 Nacional Pellets -- No Leña -- Cáscara de almendra -- Hueso de aceituna -- Olihueso S.L. Encinas Reales (Córdoba) 195 Nacional Hueso de aceituna Sacos, granel y big bags Sí Orujillo Granel Cáscara de almendra Granel Plasolgen S.L. Puente Genil (Córdoba) 160 Nacional Pellets Sacos/granel Sí Cáscara de almendra Sacos/granel Cáscara de piñón Sacos/granel Cáscara de piña Sacos/granel Hueso de aceituna Sacos/granel Orujillo Sacos/granel Astilla Sacos/granel Calor Biogreen Bailén (Jaén) 250 Nacional Hueso de aceituna Sacos/granel/ Big gags Sí Pellets Sacos En esta lista de distribuidores se han omitido aquellos que son de ámbito local o no pueden proporcionar combustibles hasta la localidad de la vivienda. Además de comparar todos los aspectos que aparecen en la Tabla 5, habrá que comparar también la relación calidad precio de cada producto para cada distribuidor. Por ello se va a hacer una comparación entre ellos en la Tabla 6. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 37 Tabla 6. Propiedades de los combustibles biomásicos [25] Combustible PCIseco (MJ/kg) Humedad (%b.h.) Uso Precio (€/t) Pellets 18-19,5 <12 Doméstico Residencial 150-300 Hueso de aceituna 18 12-20 Doméstico Residencial Industrial 60 Cáscara de frutos secos 16,7 8-15 Doméstico Residencial Industrial 60 Poda de olivar 17.2 20-60 Doméstico Residencial Industrial 36-50 Poda de vid 16,7 20-60 Doméstico Residencial Industrial 36-60 Leña 14,4-16,2 20-60 Doméstico 90-120 Astillas 14,4-16,2 20-60 Doméstico Residencial Industrial 36-80 Briquetas 18-19,5 <12 Doméstico 150-300 Teniendo en cuenta todas las características de los biocombustibles, se observa que el que mejores propiedades tiene son los pellets. Sin embargo, su coste es superior al de otros. Por ello lo que se busca es un equilibrio calidad-precio en el que se pueda obtener un producto de calidad al menor coste. Así se puede optar por un combustible del tipo de huesos de aceitunas (siendo el más abundante en la región) o cáscara de frutos secos, los cuales tienen menos humedad que otros y el coste es bajo. Tras realizar un análisis exhaustivo de todas las opciones posibles, existen dos distribuidores que ofrecen un buen servicio, el cual puede cubrir las necesidades de la instalación. A continuación, se muestran los productos y los precios de cada uno de ellos, de forma que se puede comparar entre ambos distribuidores: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 38 Tabla 7. Comparación de alternativas en cuanto a distribución de biocombustibles [45, 49] OLIHUESO CALOR BIOGREEN Productos Formato Precio Gastos de envío Productos Formato Precio Gastos de envío Hueso de aceituna Pallet de 50 sacos de 20 kg 169,40 € 107,99 € Pellets de madera de pino Pallet 72 Sacos de 15 kg 193,21 € 130,40 € Big Bag de 700 kg 110,11 € 80,04 € Hueso de aceituna Pallet de 50 sacos de 20 kg 160 € 130,40 € Big Bag de 1.000 kg 157,30 € 107,99 € Big Bag 1.000 kg 158€ -- Big Bag de 1.150 kg 180,90 € 124,21 € Saco 20 kg 3,30 € -- Granel 5.000 kg 726 € 153,67 € Granel 1.000 kg 140 € -- Cáscaras de almendra sin triturar Granel 25.000 kg 4.050 € 0 € Además, Olihueso asegura el suministro en 5 días laborables, mientras que Calor Biogreen lo hace en un período de 48 a 72 horas una vez que reciban el pedido, lo que equivale a un período similar al de Olihueso. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 39 Una vez que se han comparado ambos distribuidores, así como sus productos, se llega a la conclusión de que la mejor opción es elegir los huesos de aceituna tratados que ofrece Olihueso, ya que se asegura así el suministro continuado según las necesidades de combustibles de la caldera. Además, este distribuidor ofrece la posibilidad de realizar pedidos por internet, simplemente a través de un usuario que habría que crearse en su página web. Por tanto, éste será el distribuidor de combustible al que se le van a realizar las compras de combustibles necesarias para el sistema de calefacción de la vivienda. Asimismo, el formato adecuado para la recepción del combustible será a granel. La cantidad a suministrar se estudiará posteriormente en el diseño del almacenamiento de dicho material. El distribuidor además incluye la descarga a pie de camión por parte de la empresa, sin ningún tipo de gasto adicional. Por otra parte, se dispone de una hoja de especificaciones procedente de un laboratorio en el que se ha llevado a cabo un análisis del combustible elegido: Tabla 8. Propiedades de los huesos de aceituna tratados distribuidos por Olihueso [45] Posteriormente, cuando se calcule la cantidad de combustible que consume la caldera, se estimarán las necesidades de combustible y los intervalos de tiempo en los que se harán pedidos de combustible, así como la cantidad que se comprará cada vez. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 40 4.2. Almacenamiento de biocombustibles La elección de un depósito u otro va a depender de las disponibilidades de espacio que se tengan, aunque se recomienda que se tenga un espacio de almacenamiento para la cantidad de combustible requerida durante un año. A continuación, se describirán los tipos de almacenamiento que hay para este tipo de combustibles y se procederá a la elección del mismo. La vivienda estaba construida de antemano y el sistema de calefacción se va a instalar desde el principio, por ello el sistema de almacenamiento se va a construir teniendo en cuenta las necesidades del biocombustible. Al elegir el sistema de almacenamiento habrá que tener en cuenta el espacio disponible y la disponibilidad del mismo, el tipo de distribución de biomasa que se va a emplear y las necesidades del biocombustible [24]. Por ello se va a hacer un análisis del almacenamiento que requiere cada uno de los combustibles posibles para la caldera de biomasa. En primer lugar, los sistemas de almacenamiento de biocombustibles tienen que satisfacer las condiciones establecidas en el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios, que se pueden resumir en los siguientes puntos [5]:  Las instalaciones con potencia igual o menor a 70 kW o con una capacidad de almacenamiento menor o igual a 5 toneladas deberán poseer envases o depósitos de almacenamiento. Si la carga térmica o la capacidad de almacenamiento es mayor a los valores dados, se debe tener instalado un espacio de almacenamiento de uso exclusivo.  El sistema de almacenamiento podrá ser superficial o subterráneo, pudiendo usarse también contenedores específicos.  Se debe tener un sistema de vaciado del almacenamiento, para las labores de mantenimiento o en caso de riesgo de incendio.  La sala de calderas y el lugar de almacenamiento deben estar separados, pero en caso de que la vivienda ya estuviera construida y eso no fuera posible se hará una división del espacio, estando el espacio de almacenamiento como mínimo a 0,7 m de la caldera, separados con una pared con resistencia ante el fuego.  Las paredes, techo y suelo del lugar de almacenamiento no deben permitir filtraciones de humedad.  Las paredes y la puerta del almacenamiento deben soportar la presión que ejerce el biocombustible contra ellas. Además, deberán incluir las exigencias del reglamento vigente de protección contra incendios. Asimismo, deben contar con sistemas de detección y extinción de incendios.  No se permiten las instalaciones eléctricas dentro del almacenamiento.  Si se emplea un sistema de transporte neumático para el llenado del almacenamiento se debe instalar un sistema de protección en la pared del almacenamiento donde impacta el biocombustible para evitar la desintegración de la misma. Asimismo, se deben diseñar dos aberturas, una de conexión a la manguera de llenado y otra de salida de aire para evitar sobrepresiones y para permitir la aspiración del polvo impulsado durante el llenado.  Si se usa sistema de llenado mediante descarga directa a través de compuertas a nivel del suelo, éstas deben tener los elementos necesarios de seguridad para evitar caídas dentro del almacenamiento. A continuación, en la Tabla 9 se va a hacer una descripción de los tipos de almacenamiento de biocombustibles que existen, así como las distintas posibilidades que hay dentro de cada tipo. Además, se van a describir todos los tipos de almacenamiento uno a uno de forma más detallada. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 41 Tabla 9. Sistemas de almacenamiento de biomasa [22] Tipo de almacenamiento Tipo de almacenamiento Sistema de carga del silo Sistema de alimentación de la caldera Observaciones Almacenamiento prefabricado Contenedor o tolva exterior Neumático Neumático o tornillo sinfín Para viviendas unifamiliares Silo flexible Neumático o semiautomático Neumático o tornillo sinfín Capacidad de 2 – 5 t. Para viviendas unifamiliares o pequeños edificios. Puede ser de lona o polipropileno Depósito subterráneo Neumático Neumático Para viviendas unifamiliares o grandes instalaciones Tolva o almacenamiento integrado Semiautomático Semiautomático Pequeño tamaño e integrado en caldera Almacenamiento de obra (sala nueva o adaptación de una existente) Con suelo inclinado de 2 lados Neumático o descarga directa por trampilla Neumático o tornillo sinfín No necesita agitador Suelo inclinado 1 lado Neumático o descarga directa por trampilla Neumático o tornillo sinfín Agitador solo hasta 25º. A mayor inclinación, mayor espacio muerto bajo los lados inclinados Suelo horizontal Neumático o descarga directa por trampilla Neumático o tornillo sinfín Siempre agitador Descarga directa Semiautomático Para combustibles heterogéneos difíciles de automatizar 4.2.1. Tipos de sistemas de almacenamiento de biomasa 4.2.1.1. Almacenamientos prefabricados Este tipo de almacenamientos están diseñados especialmente para materiales estandarizados y con una granulometría más o menos uniforme, como los pellets, astillas o incluso huesos de aceitunas o cáscaras de almendra. Para combustibles más heterogéneos sería necesario un almacenamiento de obra. Se pueden distinguir varios tipos, que se detallan a continuación [22].  Contenedor o tolva exterior Es la opción más favorable cuando se dispone de poco espacio para el almacenamiento. Se pueden conseguir largos periodos de autonomía, ya que se pueden almacenar hasta 3.000 kg de combustible. Van situados al lado de la sala de calderas y el material se puede transportar tanto por transporte sinfín como por un sistema neumático. Su llenado se haría mediante un sistema neumático.  Silo flexible Pueden ser de lona o de polipropileno y es un sistema de almacenamiento óptimo cuando el espacio destinado al almacenamiento no es suficiente como para hacer una instalación mayor. Están soportados por una estructura metálica que es permeable al aire, pero no al polvo y además se conecta a tierra para TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 48 Figura 17. Transportador de tornillo sinfín para llevar el combustible del almacén a la caldera 4.3. Elección de la caldera En el mercado hay disponibles una amplia gama de calderas para biomasa. La elección de una u otra va a depender del combustible que se quiera emplear y de la potencia que se requiera principalmente. Por tanto, se van a estudiar las distintas alternativas teniendo en cuenta que la potencia requerida es de 48 kW aproximadamente y que el combustible será algún deshecho agroindustrial. En el mercado se pueden encontrar los siguientes tipos de calderas [25]:  Equipos compactos: son calderas diseñadas específicamente para su uso en sistemas de calefacción doméstica. Ya incluyen los sistemas de encendido y limpieza automáticos, de forma que es más fácil de manejar por el usuario. Suelen ser equipos de baja potencia (hasta 150kW).  Calderas con alimentador inferior: tienen un sistema de alimentación por afloramiento en la parte inferior. Tienen altos rendimientos con biomasas poco húmedas y con pocas cenizas, como pueden ser los pellets o algunos residuos agroindustriales.  Calderas con parrilla móvil: es un sistema que se aplica para calderas más grandes, pero que permite el uso de combustibles de menor calidad y composición menos homogénea, con más humedad y cenizas.  Calderas de combustión en cascada: son calderas con varias etapas que tienen una parrilla en forma de escalera. Se suele emplear para sistemas de tamaño medio y alto con combustibles de calidad media y alta. Una vez que se conoce el combustible a emplear se pueden buscar calderas en el mercado para comparar sus características. El tipo de caldera a emplear para este uso será un equipo compacto policombustible, pues según los fabricantes son los que mejor se ajustan a las necesidades de una vivienda y son aquellos equipos que se han diseñado para potencias media-bajas. Existen numerosos fabricantes, pero se ha hecho una selección de tres modelos de tres fabricantes distintos para hacer una comparación entre ellos. 4.3.1. Biocalora Biocalora ofrece una amplia gama de productos entre los que se pueden destacar las calderas de biomasa que permiten tanto pellets como biomasas de origen forestal. Todas las calderas que oferta de las características exigidas son equipos compactos de fácil uso para los usuarios. Se debe elegir una caldera que permita el uso de los combustibles que se han elegido previamente. Por ello se ha hecho una selección que admiten tanto los huesos de aceitunas como las cáscaras de los frutos secos. Se tienen varios modelos que se comparan en la siguiente tabla: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 49 Tabla 10. Modelos de calderas del fabricante Biocalora [42] Serie Potencia (kW) Combustibles admitidos Rendimiento Precio (€) (IVA no incluido) Otras características KP Serie 1 8/61 Pellets 91 % 3.640/12.990 - Control remoto - Encendido automático - Aislamiento - Cenicero alta capacidad - Limpieza semiautomática Cáscara de frutos secos Hueso de aceituna KP Serie 2 14/80 Pellets 92 % 6.990/12.990 - Encendido automático - Control remoto - Aislamiento - Cenicero alta capacidad - Limpieza semiautomática Cáscara de frutos secos Hueso de aceituna KP Serie 3 8/80 Pellets 91,2 % 4.790/14.990 - Encendido automático - Control remoto - Extracción automática cenizas - Cenicero alta capacidad - Limpieza automática - Aislamiento Cáscara de frutos secos Teniendo en cuenta todas las características de la caldera, la mejor opción es la KP Serie 2. Dentro de esta serie hay varios modelos dependiendo del tamaño de la instalación. El modelo a elegir sería el KP 62, que tiene una potencia nominal de 61 kW. El modelo KP 52 tiene una potencia nominal de 49,2 kW, la cual supera la potencia requerida en la vivienda, pero si el rendimiento es del 92% la potencia no llegaría a ser la que se requiere, por ello se elige un modelo con una mayor potencia nominal. En cuanto al diseño de la caldera, el fabricante proporciona todos los datos, así como la ficha técnica y el precio de adquisición. En la Figura 189 se observa un plano de dicha caldera y en la Tabla 11 se especifican todas sus medidas. El precio de adquisición de la caldera es de 9.890€, sin incluir el IVA ni el transporte hasta el lugar de instalación. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 50 Además de todas las dimensiones, también se posee la hoja de especificaciones de la misma, la cual se muestra en la Tabla 12. Tabla 12. Datos técnicos de caldera Biocalora Serie 2 KP 62 [12] Datos técnicos Unidad de medida KP 62 Potencia nominal kW 61 Rango de potencia kW 18,3-61 Consumo de combustible2 kg/h 4,39-13,1 Rango de eficiencia % 91,2-89,6 Temperatura de los gases de combustión ºC 140 Tiro natural necesario chimenea mbar 0,3-0,4 Temperatura de impulsión ºC 55-80 Peso Kg 590 Consumo eléctrico W 340 Voltaje de conexión 230V AC±10% / 50Hz±2Hz Emisiones partículas mg/m3 31 CO mg/m3 137 NOx mg/m3 173 2 Se ha calculado para consumo de pellets, en otro combustible habría que corregir por densidad y humedad. Tabla 11. Dimensiones caldera Biocalora Serie 2 KP 62 [42] Dimensiones (mm) KP 62 A 1.744 B 1.610 C 1.545 D 760 F 255 G 255 H 907 I 255 K 46 L 1.185 M 612 N 383 1 G 1 ½” J - 2 160 3 G 1 ½” 4 G1 ½” Figura 18. Esquema caldera Biocalora Serie 2 KP 62 [42] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 51 4.3.2. Biosan El grupo Biosan también ofrece calderas de biomasa compactas policombustibles. Por ello se va a estudiar dentro de su catálogo la posibilidad de usar la caldera de biomasa policombustible Serie PLC 75 kW, la cual ofrece una potencia nominal de 65 kW. Admite como combustibles pellets, madera, cereales, hueso de aceituna, cáscaras, etc. En este caso se considerará el uso de huesos de aceituna y cáscaras de almendra. Las principales características de la caldera son las siguientes [13]: Figura 19. Esquema de la caldera Biosan Serie PLC 75 kW Tabla 13. Dimensiones de la caldera Biosan Serie PLC 75 kW Dimensión (mm) A B C D E F G H M R PLC 75 kW 1.470 510 700 300 1.200 160 250 1070 1220 325 Tabla 14. Datos técnicos de caldera Biosan Serie PLC 75 kW Datos técnicos Unidad de medida KP 62 Potencia nominal kW 65 Rango de potencia kW 22-65 Consumo de combustible3 kg/h 4,1-12,18 Rango de eficiencia % 87-89,7 Presión máxima bar 3 Volumen a calentar m3 1.705 Peso Kg 487 Voltaje de conexión 230V AC±10% / 50Hz±2Hz Por otro lado, el precio de adquisición de la caldera es de 6.590€, con IVA y transportes ya incluidos. 3 Se ha calculado para consumo de pellets, en otro combustible habría que corregir por densidad y humedad. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 52 4.3.3. Inmecal Inmecal es otro fabricante a tener en cuenta, ya que ofrece también productos de las características buscadas, y además tiene su sede más cercana al punto de instalación de la caldera, con lo que los gastos de transporte serán menores a otros fabricantes. En este caso se ha elegido una caldera de su gama de productos domésticos que tiene una potencia nominal de 50 kW aproximadamente y que puede emplearse tanto para pellet, como hueso de aceituna o cáscaras de almendra. La caldera elegida es el modelo Dinamic con una potencia de 50 kW y entre las principales características se pueden citar que es una caldera automática, tiene un sistema de intercambio pirotubular vertical, el encendido es automático y programable, su sistema es de tiro forzado, tiene limpieza automática, cajón externo de retirada de cenizas y pantalla de control LCD multifunción. Sus dimensiones y sus características técnicas se observan en las siguientes tablas y figuras [14]: Figura 20. Esquema de la caldera Inmecal modelo Dinamic 50 Tabla 15. Dimensiones de la caldera Inmecal modelo Dinamic 50 Dimensión (mm) A B C D E F Ø Dinamic 50 kW 1.430 1.395 1.030 1.000 1.195 850 165 En la Tabla 16 se presentan todas las características técnicas de la caldera referidas a su funcionamiento con hueso de aceituna. Para obtenerlas en base a otro combustible solo bastaría hacer la conversión con los valores de la densidad y humedad de cada uno de ellos. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 53 Tabla 16. Datos técnicos de la caldera Inmecal modelo Dinamic 50 Datos técnicos Unidad de medida KP 62 Potencia nominal kW 54,9 Rendimiento efectivo kW 90,2 Presión de trabajo Bar 2,2 Presión máxima de trabajo Bar 3 Rango de temperaturas de trabajo ºC 50-90 Capacidad agua de caldera L 150 Depresión mínima requerida Pa 10 Peso Kg 570 Consumo eléctrico encendido W 555 Consumo eléctrico P. nominal/reposo W 205/6 Voltaje de conexión 230V AC±10% / 50Hz±2Hz Concentración CO medido al 10% oxígeno mg/Nm3 282/647 Nivel sonoro DB 18 Potencias de modulación RC 5 Rango de modulación kW 15/50 Salida de humos mm 175 El precio de adquisición de esta caldera es de 8.990 €, con IVA incluido, pero sin incluir el transporte. 4.3.4. Comparación de calderas Una vez establecidas distintas alternativas para la caldera se pueden comparar entre ellas para poder así elegir la opción más idónea. Se van a comprar los tres modelos de calderas elegidos con distintos combustibles. Para ello se van a usar los precios de combustibles proporcionados por Olihueso S.L., que son los siguientes [15]: Tabla 17. Precios de los biocombustibles según Olihueso S.L. [15] Producto Presentación Precio (€/kg) Hueso de aceituna tratado Saco 20 kg 0,179 Big Bag 0,161 A granel 0,152 Hueso de aceituna no tratado A granel 0,092 Hueso de aceituna del orujillo tratado A granel 0,146 Hueso de aceituna del orujillo en bruto A granel 0,0762 Orujillo A granel 0,069 Cáscara de almendra A granel 0,081 Piel de aceituna A granel 0,0726 Además del coste de los combustibles, habrá que tener en cuenta los gastos de envío que cobrará la compañía por llevar el combustible hasta el punto de utilización. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 54 A partir de estos datos se va a calcular el coste de inversión y el gasto anual con cada caldera para los distintos combustibles, pero se hará de forma simple, ya que simplemente es una forma de comparar cada una de las calderas. Para ello se va a calcular el precio de inversión inicial, considerándose éste solo como el coste de adquisición de la caldera y el gasto inicial de combustible, con una autonomía de un año (se va a suponer que los gastos de montaje y desplazamiento serán los mismos para las tres calderas, y de modo comparativo se puede despreciar). Tabla 18. Inversión inicial simplificada de cada caldera Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Precio inicial del equipo (€) 9.890,00 5.825,00 11.500,00 Cantidad anual de combustible (Hueso aceituna) (kg/año) 119.169,69 110.800,52 115.985,77 Cantidad anual de combustible (Cáscara almendras) (kg/año) 82.977,42 77.149,99 80.760,46 Precio de hueso (€/kg) 0,092 0,092 0,092 Precio almendra (€/kg) 0,081 0,081 0,081 Coste anual de combustible (Hueso aceituna) (€) 10.963,61 10.193,65 10.670,69 Coste anual de combustible (Cáscara almendra) (€) 6.721,17 6.249,15 6.541,60 Inversión inicial (Hueso) (€) 20.853,61 16.018,65 22.170,69 Inversión inicial (Cáscaras) (€) 16.611,17 12.074,15 18.041,60 Figura 21. Comparación de calderas para distintos combustibles Observando tanto la Figura 21 como la Tabla 18 se puede observar claramente que la caldera 2 (Grupo Biosan) es la que menos coste requiere, pues su precio de adquisición es menor. Sin embargo, sería más económico utilizar la caldera 3 (Inmecal) con cáscaras de almendra que usar la número 2 con hueso de aceituna. Por ello se debe llevar un estudio más detallado para la elección tanto de la caldera como del combustible. 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 Inversión inicial (Hueso) Inversión inicial (Cáscaras) Coste (€) Comparación de calderas Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 55 4.4. Caldera de biomasa Una vez revisadas varias opciones de calderas de biomasa policombustible, y consultando las condiciones de los distribuidores, se llega a la conclusión de que la mejor opción a elegir es la caldera que oferta Biocalora. Dicho equipo es el modelo KP Serie 2 62, la cual se puede observar en la Figura 22. En la Figura 23 se muestran las dimensiones de la caldera, y en la Tabla 19 sus principales características técnicas [12]. Figura 22. Caldera Biocalora KP Serie 2 62 Figura 23. Esquema caldera Biocalora Serie 2 KP 62 [12] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 56 Tabla 19. Datos técnicos de caldera Biocalora Serie 2 KP 62 [12] Datos técnicos Unidad de medida KP 62 Potencia nominal kW 61 Rango de potencia kW 18,3-61 Consumo de combustible4 kg/h 4,39-13,1 Rango de eficiencia % 91,2-89,6 Temperatura de los gases de combustión ºC 140 Tiro natural necesario chimenea mbar 0,3-0,4 Temperatura de impulsión ºC 55-80 Peso kg 590 Consumo eléctrico W 340 Voltaje de conexión 230V AC±10% / 50Hz±2Hz Emisiones partículas mg/m3 31 CO mg/m3 137 NOx mg/m3 173 Además de los requisitos de la caldera que han favorecido a la elección de la misma, el fabricante también pone a disposición un equipo de transporte, y deja a la elección del cliente si la instalación la hace un instalador de la compañía o un instalador ajeno a la misma. 4.4.1. Ventajas del modelo KP Serie 2 62 Los fabricantes de Biocalora garantizan que todas sus calderas de la serie KP tienen las siguientes ventajas [23]:  Eficiencia energética certificada del 92%.  Funcionamiento automático.  Regulación de temperatura automática, con modulación de potencia.  Equipo de alta calidad, muy compacto que incluye los últimos avances tecnológicos.  Fácil y rápida instalación y mínimo mantenimiento.  Servicio Técnico altamente cualificado y presente en toda España.  Muy larga vida útil de su equipo: del orden de 20 a 30 años.  Existencia de un solo interlocutor que tratará el proyecto, un Responsable Técnico de Zona (RTZ). Éste hará las recomendaciones pertinentes en cuanto a la configuración y la instalación más apropiada teniendo en cuenta las necesidades del cliente.  El usuario solo tiene que ajustar el termostato de la vivienda a la temperatura que desee y asegurarse de que haya combustible en la caldera. La caldera se apagará y encenderá automáticamente en función de la demanda. 4 Se ha calculado para consumo de pellets, en otro combustible habría que corregir por densidad y humedad. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 57 4.4.2. Mantenimiento requerido Este tipo de calderas son automáticas para facilitar el manejo por el usuario. Sin embargo, al quemar biomasa se produce ceniza. Parte de la ceniza cae directamente en el cenicero incorporado en la caldera. Las calderas de la serie KP incorporan un sistema de limpieza del intercambiador, según el modelo puede ser automático o semiautomático [23]. Debe vaciarse la ceniza acumulada en el cenicero antes de que el mismo esté lleno. Típicamente, durante los meses de más frio del año se debe vaciar una vez cada tres meses. La ceniza puede utilizarse como abono en el jardín. Un combustible de mala calidad ensucia el quemador más de lo normal. Esto provoca paradas en las calderas que no dispongan de sistemas automáticos de limpieza. Es recomendable la limpieza total del equipo por parte del servicio técnico autorizado una vez al año. Idealmente, durante los meses de calor. De paso le hará una supervisión para dejarla preparada para el próximo ciclo de trabajo [23]. 4.4.3. Características de la caldera Las principales características a resaltar de la caldera son las siguientes [23]:  Caldera KP 62 con rango de potencia desde 18,3 kW hasta 61 kW.  La caldera está equipada con encendido automático e intercambiador de calor automático.  La caldera funciona de forma automática a partir de sensores de habitación, termostatos. No es necesario un control permanente, sino que solo habrá que comprobar ocasionalmente el nivel de combustible y la cantidad de cenizas almacenadas.  El combustible utilizado para la caldera es pellet con un diámetro entre 6 y 8 mm Ø, pero también admite hueso de aceituna bien secos y cáscaras de algunos frutos secos como avellana, almendra o piñón.  Las paredes de la caldera son de acero con un grosor entre 3 y 6,3 mm con quemador lineal a partir de una resistencia de acero inoxidable, partes cerámicas, revestimiento de la caldera con aislamiento térmico, unidad electrónica de control y sinfines de alimentación.  Incluye componentes para asegurar un funcionamiento seguro.  El control de operación automático es controlado a partir de la unidad IGNEO conectado a veces a los diferentes termostatos.  La potencia aportada por la caldera tiene un rango entre un 30% - 100%. Además de todo esto, al adquirir la caldera también se debe llevar a cabo la adquisición del sistema de alimentación de combustible y de una tolva que va incorporada en la caldera. El sistema de alimentación a la caldera que se usa es un tornillo sinfín de 1.600 mm y 53 mm de diámetro que transporta el combustible desde un silo estacionario hasta el quemador. Por otro lado, la tolva que lleva la caldera es de 700 L, con unas dimensiones de 750 x 1.000 x 1.525 mm. Además, se le pueden añadir una serie de complementos a la caldera, como puede ser un set para módulo GSM que permite el control remoto de la caldera mediante SMS, un módulo básico con entradas y salidas digitales para conectar distintos dispositivos y que la caldera controle un circuito de calefacción o un depósito de inercia o un acumulador de Agua Caliente Sanitaria, o un pack de revisiones periódicas del equipo de biomasa para asegurar el máximo rendimiento posible. Se recomienda realizar al menos una visita de mantenimiento al año o como mínimo cada 3.000 horas de funcionamiento del equipo [23]. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 64 4.4.4.6. Sistema de limpieza El sistema de limpieza automático de la caldera afecta directamente al tiempo que dura una parada de mantenimiento. Este sistema de limpieza tiene elementos mecánicos para la retirada de las cenizas y para la limpieza del intercambiador de calor, además de un contenedor donde se irán depositando las cenizas [48].  Eliminación de cenizas La eliminación de cenizas se lleva a cabo mediante la ejecución de un conjunto mecánico programado que garantiza la retirada de cenizas y las deposita en un receptor externo en intervalos regulares de tiempo. La ceniza se saca gracias a un transportador tipo tornillo sinfín que es accionado por medio de un motor eléctrico a través de una cadena de transmisión. El motor es accionado por medio del sistema de control. El sistema de eliminación de cenizas se puede montar tanto en el lado derecho como en el izquierdo de la caldera. El montaje en uno de los lados se encarga al realizar el pedido. En la siguiente figura se observa cada elemento y la estructura que posee el sistema de eliminación de cenizas: Figura 35. Sistema de eliminación de cenizas [48]  Limpieza del intercambiador de calor La limpieza del intercambiador de calor corre a cargo de un sistema mecánico que está programado y que asegura la eliminación de los residuos sólidos de los tubos del intercambiador de la caldera en intervalos de tiempo regulares. La limpieza es llevada a cabo con movimientos lineales de los turbuladores en los tubos del intercambiador. Se realiza a través de un motor eléctrico que transfiere el movimiento por medio de una palanca de transferencia de movimiento. El motor es accionado por medio del sistema de control [48]. El sistema de limpieza del intercambiador también se puede montar también tanto en el lado derecho como en el izquierdo y se elige en el momento en que se realiza el encargo de la caldera. Además, el servicio técnico de Biocalora puede hacer un cambio del mismo en cualquier momento. En la siguiente figura se muestra el sistema de limpieza del intercambiador de calor: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 65 Figura 36. Sistema de limpieza del intercambiador de calor [48]  Contenedor de cenizas externo El recipiente externo destinado a la recogida de cenizas proporciona espacio suficiente para trabajar sin vaciarlo durante bastante tiempo [48]. Permite un largo tiempo de servicio sin necesidad de mantenimiento incluso cuando se utiliza un combustible con bastante contenido en cenizas. Se inserta en la caldera por medio de una palanca de retención, la cual debe estar en la posición más baja durante el funcionamiento de la caldera y el conducto de conexión entre la caldera y el receptor de cenizas debe estar bien apretado. La tapa del receptor también debe estar bien cerrada para evitar la salida de los humos de quemado a la sala de la caldera. El contenedor se quita moviendo la palanca de retención a la posición superior y tirando hacia fuera de la caldera. El vaciado del mismo se recomienda que se lleve a cabo por dos personas debido al peso del contenedor. En la Figura 37 se muestra el contenedor externo de cenizas: Figura 37. Contenedor extraíble para depositar las cenizas [48] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 66 Tabla 25. Elementos del contenedor extraíble de cenizas [48] Identificación Elemento 1 Contenedor 2 Tapa 3 Junta 4 Mecanismo de apertura y cierre 5 Ruedas de transporte 6 Tapa de seguridad 7 Asas 8 Asa de manipulación extraíble con bloqueo 4.4.4.7. Accesorios  Accesorios estándar La caldera posee una serie de complementos que suelen venir incluidos de fábrica [48]:  Manual de operación y servicio de caldera KP.  Certificado completo de calidad del producto - garantía certificada.  Herramientas de limpieza (raspador manual para la limpieza de la cámara de combustión).  Salida/entrada válvula ½”.  Sensor de temperatura externa para regulación isoterma.  Sensor de temperatura superficial – medición de la temperatura detrás de la válvula mezcladora.  Sensor de temperatura superficial – medición de la temperatura del agua de retorno.  Accesorios opcionales Por otra parte, hay una serie de accesorios que se pueden instalar a petición del cliente [48]:  Almacenamiento de combustible.  Bomba de circulación.  Válvula de tres vías con un servomotor.  Ventilador de tiro inducido.  Termostato digital de la sala.  Tanque de agua caliente para calefacción (80 – 350 L)  Depósito de inercia.  Depósito de almacenamiento de combustible estacional de gran volumen.  Sinfín desde el depósito estacional.  Sinfín neumático del depósito estacional.  Control automático de otros tres circuitos de calefacción.  Modem GSM para control remoto y monitorización del funcionamiento de la caldera.  Módulo para la conexión de la caldera a la red de comunicación Ethernet (Internet).  Sensor superficial de temperatura.  Módulos compactos hidráulicos REGPON. 4.4.4.8. Tolva El depósito está suministrado como accesorio opcional [48]. Se puede llenar hasta el volumen total sin limitaciones. El rellenado de los depósitos suministrados por el fabricante es seguro, por lo que la TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 67 construcción del depósito asegura una distancia segura del operador a las partes móviles. Durante el funcionamiento automático de la caldera la cubierta del depósito debe estar cerrada. Se tienen tolvas de distintos tamaños, pero en el caso del modelo KP 2 62 es una tolva de 700 L con unas dimensiones de 750x1000x1520 mm. Aquellos depósitos que superan los 400 L es recomendado usar un transportador neumático y para calderas con una potencia superior a 50 kW. Figura 38. Depósito estándar de combustible de 700 L [48] Figura 39. Manual de montaje del depósito de combustible [48] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 68 4.5. Sala de Calderas Una sala de caldera es un espacio en el que se localizan los equipos térmicos y sus auxiliares, cuando la suma de todas las potencias sea mayor a 70 kW. También se consideran parte de la sala todos los locales a los que se acceda a partir de la misma. No se consideran sala de calderas los locales en los que se sitúan generadores de calor con una potencia menor a 70 kW, o los equipos modulares de climatización de cualquier potencia que han sido diseñados para su instalación en el exterior [22]. En este caso la potencia total de la instalación es menor a 70 kW, pero teniendo en cuenta que en el edificio no hay ningún espacio disponible para albergar la caldera, se va a llevar a cabo una construcción adyacente a la vivienda. Esto es posible porque previamente no había ningún edificio limitando con éste. Como la construcción se va a hacer para el uso específico de sala de calderas, se van a tener en cuenta las especificaciones requeridas para una sala que sí supera los 70 kW de potencia máxima, de tal forma que, si en el futuro hay una ampliación del sistema térmico, la instalación cumpla los requisitos que se exigen. Asimismo, se tendrán en cuenta las dimensiones de la caldera para la que se va a diseñar. 4.5.1. Características de la sala de máquinas Las salas de máquinas deben cumplir una serie de requisitos marcadas por el RITE, así como los requisitos que marca el Código Técnico de la Edificación. Se pueden citar las siguientes prescripciones [5, 6]:  No se debe acceder normalmente al recinto a través de una abertura en el suelo o el techo.  Las puertas deben tener una permeabilidad menor a 1 L/(s·m2) bajo una presión diferencial de 100 Pa, excepto cuando estén en contacto directo con el exterior.  La puerta de acceso debe tener unas dimensiones tales que permitan la entrada y salida de cualquiera de los equipos que hay dentro de la sala en caso de que se deban llevar labores de mantenimiento en el exterior.  Las puertas deben tener una cerradura tal que permita la apertura desde el interior, aunque se haya cerrado con llave desde el interior.  La puerta de acceso debe abrir siempre hacia fuera.  En el exterior de la puerta debe haber un cartel con la inscripción “Sala de máquinas. Prohibida la entrada a toda persona ajena al recinto”.  No se permitirá ninguna toma de ventilación que comunique con otros locales cerrados.  Los cerramientos de la sala no deben permitir filtraciones de humedad.  La sala debe disponer de un sistema de desagüe por gravedad, y en caso de ser necesario, por bombeo.  El cuadro eléctrico de protección y mando de los equipos que hay en la sala deberá estar situado próximo a la puerta de acceso. Este interruptor no podrá cortar la alimentación del sistema de ventilación de la sala. En caso de existir ventilación forzada, su interruptor también se situará cerca de la puerta principal de acceso.  El nivel de iluminación de la sala debe ser suficiente para realizar las labores de conducción e inspección, con un mínimo de 200 lux, con una uniformidad de 0,5, que podrá reforzarse con elementos portátiles para acceder a elementos escondidos.  La sala no se podrá usar para otros trabajos o destinarse a unos fines distintos.  Los motores y transmisiones deben estar protegidos de forma adecuada para prevenir accidentes del personal. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 69  Entre la maquinaria y los elementos que delimitan la sala de máquinas deben dejarse pasos y accesos libres para poder mover los equipos o alguna de sus partes desde el interior al exterior o viceversa.  La conexión entre generadores de calor y chimeneas debe ser perfectamente accesible.  En el interior de la sala debe haber de forma visible los siguientes elementos: - Instrucciones para realizar una parada en caso de que se requiera con señal de alarma de urgencia y dispositivo de corte rápido. - Los datos de contacto de la persona o entidad encargada del mantenimiento de la instalación. - Los datos de contacto del servicio de bombeo más próximo y del responsable del edificio. - Indicación de los puestos de extinción y extintores cercanos. - Plano con esquema de la instalación.  Las clases de resistencia hacia el fuego de los elementos delimitadores serán EI 180 5 para las particiones y REI 180 6 para los elementos constructivos portantes.  Las clases de resistencia al fuego serán A1 7 para los acabados de paredes y techos y A1-S1 8 , d0 9 para los suelos [7].  Cada salida de la sala estará señalizada por medio de un aparato autónomo de emergencia.  Cuando la sala sea adyacente a un local ocupado, la atenuación acústica del elemento de separación será como mínimo de 50 dB en la banda de octava de frecuencia central 125 Hz. 4.5.2. Dimensiones de la sala de máquinas En primer lugar, se van a describir las normas generales en cuanto a dimensiones que debe cumplir una sala de calderas. Una vez definidas las principales características se va a hacer una particularización para la caldera que se va a emplear en este caso. Por tanto, los principales requisitos que son de obligado cumplimiento son los siguientes [5]:  Las instalaciones térmicas deberán ser perfectamente accesibles en todas sus partes de forma que puedan realizarse adecuadamente y sin peligro todas las operaciones de mantenimiento, vigilancia y conducción.  La sala debe tener una altura mínima de 2,5 m, respetándose una altura libre de tuberías y obstáculos sobre la caldera de 0,5 m.  Ningún punto de la sala estará a más de 15 m de la salida [6].  Los espacios mínimos que deben dejarse libre alrededor de la caldera, para el caso de cámaras de combustión abierta y tiro natural [5]: - En el frente de la caldera debe haber como mínimo 1 m libre, con una altura mínima de 2 m. - Entre calderas, así como las calderas extremas y los muros laterales y de fondo, debe existir un espacio libre de al menos 50 cm, aunque se recomienda que no sea menor de 80 cm para facilitar el mantenimiento. Esta distancia podrá disminuirse en los modelos en que el mantenimiento de las calderas y su aislamiento térmico lo permita. 5 EI 180: conserva su integridad (E) y su aislamiento (I) durante 180 minutos [8]. 6 REI 180: conserva su resistencia mecánica (R), su integridad (E) y su aislamiento (I) durante 180 minutos [8]. 7 Productos no combustibles sin contribución al fuego en grado máximo [8]. 8 S1 indica que los productos tienen baja cantidad y velocidad de emisión de humos [8]. 9 d0 indica que la caída de gotas o partículas inflamadas es nula [8]. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 70 - Cuando las calderas a instalar sean del tipo mural y/o modular formando una batería de calderas o cuando las paredes laterales de las calderas a instalar no precisen acceso, puede reducirse la distancia entre ellas, teniendo en cuenta el espacio preciso para poder efectuar las operaciones de desmontaje de la envolvente y del mantenimiento de las mismas. - Con calderas de combustibles sólidos, la distancia entre la misma y la chimenea será igual, como mínimo al tamaño de la caldera. - Las calderas de combustibles sólidos en las que sea necesaria la accesibilidad al hogar tendrán un espacio libre frontal igual, por lo menos, a una vez y media la profundidad de la caldera. - Las calderas de biocombustibles sólidos en las que la retirada de cenizas sea manual, tendrán un espacio libre frontal igual, por lo menos, a vez y media la profundidad de la caldera. En la Figura 40 se pueden observar las dimensiones mínimas que deben tener los espacios libres que quedarán en la sala de calderas. Figura 40. Espacios libres mínimos en la sala de calderas [6] 4.5.3. Ventilación de la sala de calderas Toda sala de máquinas cerrada debe disponer de medios suficientes de ventilación. El sistema de ventilación podrá ser del tipo natural directa por orificios o conductos, o forzada. La forma más recomendable será para mayor garantía de funcionamiento, el sistema de ventilación directa por orificios. En cualquier caso, se intentará lograr, siempre que sea posible, una ventilación cruzada, colocando las aberturas sobre paredes opuestas de la sala y en las cercanías del techo y del suelo. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 71 Los orificios de ventilación, tanto directa como forzada, distarán al menos 50 cm de cualquier hueco practicable o rejillas de ventilación de otros locales distintos de la sala de máquinas. Las aberturas estarán protegidas para evitar la entrada de cuerpos extraños y que no puedan ser obstruidos o inundados [5]. 4.5.3.1. Ventilación directa por orificios La ventilación natural directa al exterior puede realizarse, para las salas contiguas a zonas al aire libre, mediante aberturas de área libre mínima de 5 cm²/kW de potencia térmica nominal. Se recomienda practicar más de una abertura y colocarlas en diferentes fachadas y a distintas alturas, de manera que se creen corrientes de aire que favorezcan el barrido de la sala [5]. Sin embargo, el fabricante de la caldera elegida recomienda que se cree un orificio al nivel del suelo por el que pueda entrar el aire requerido para la combustión con unas dimensiones de 10 cm2/kW, siendo 20 cm2 el mínimo del orificio. Por tanto, éste será el dato que se va a elegir [48]. 4.5.3.2. Ventilación natural directa por conducto Este tipo de ventilación se emplea cuando la sala no es contigua a zona al aire libre, pero puede comunicarse con ésta por medio de conductos de menos de 10 m de recorrido horizontal. La sección libre mínima de éstos, referida a la potencia térmica nominal instalada, será de 7,5 cm²/kW para conductos verticales y de 10 cm²/kW para conductos horizontales. Las secciones indicadas se dividirán en dos aberturas, por lo menos, una situada cerca del techo y otra cerca del suelo y, a ser posible, sobre paredes opuestas [5]. 4.5.3.3. Ventilación forzada En la ventilación se dispondrá de un ventilador de impulsión soplando en la parte inferior de la sala que asegure un caudal mínimo en m³/h de 1,8 · PN + 10 · A, siendo PN la potencia térmica nominal instalada, en kW y A la superficie de la sala en m². El ventilador estará enclavado eléctricamente con los quemadores, de manera que entre en funcionamiento cuando al menos uno de los quemadores funcione y pare cuando todos los quemadores estén parados. Para disminuir la presurización de la sala con respecto a los locales contiguos, se dispondrá de un conducto de evacuación del aire de exceso, situado a menos de 30 cm del techo y en lado opuesto de la ventilación inferior de manera que se garantice una ventilación cruzada, construido con material incombustible y dimensionado de manera que la sobrepresión no sea mayor que 20 Pa. Las dimensiones mínimas de dicho conducto serán 10 · A (cm²), siendo A la superficie en m² de la sala de máquinas, con un mínimo de 250 cm². Para encender el sistema de ventilación lo primero que se deberá hacer será arrancar el ventilador y mediante un detector de flujo o un presostato se activará un relé temporizado que garantizará el funcionamiento del sistema de ventilación antes de dar la señal de encendido a la caldera. Por último, se deberá arrancar el generador de calor. Para el apagado del sistema de ventilación habrá que parar el generador de calor y cuando todas las calderas de la sala estén paradas debe desactivarse el relé mencionado anteriormente y parar el ventilador [5]. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 72 4.5.4. Grados de protección Todos los sistemas eléctricos y electrónicos que haya dentro de la sala de máquinas deben tener un grado de protección IP 44 como mínimo, o realizar la instalación dentro de una envolvente con ese grado de protección. Cuando todo el sistema eléctrico venga montado de fábrica sobre un equipo, su grado de protección responderá a las exigencias de la norma UNE que corresponda o, en su defecto, de las normas de construcción del fabricante. Además, todos los motores situados en la sala deben tener al menos un grado de protección IP 23 [6]. 4.5.5. Seguridad contra incendio en la sala de máquinas Desde la perspectiva de la protección contra incendios, una sala de caldera es un local de riesgo especial y por ello debe cumplir una serie de normas que establece el Código Técnico de la Edificación en su Documento Básico de Seguridad en caso de Incendios. Las salas de máquinas de instalaciones de climatización son zonas de riesgo bajo, por tanto, los requisitos a cumplir son los que se recogen en la Tabla 27: Tabla 26. Condiciones de las zonas de riesgo especial [9] Característica Riesgo Bajo Riesgo Medio Riesgo Alto Resistencia al fuego de la estructura portante R 90 R 120 R 180 Resistencia al fuego de las paredes y techos que separan la zona del resto del edificio EI 90 EI 120 EI 180 Vestíbulo de independencia en cada comunicación de la zona con el resto del edificio -- Sí Sí Puertas de comunicación con el resto del edificio EI2 45 – C5 2·EI2 30 – C5 2·EI2 45 – C5 Máximo recorrido hasta alguna salida del local ≤25 m ≤25 m ≤25 m El caso actual es una instalación de riesgo bajo, ya que la potencia es menor a 70 kW. Por ello, todas las partes de la sala deben cumplir los requisitos de protección contra incendios. En una instalación contra incendios deben existir unas instalaciones generales, entre las que se encuentran los extintores portátiles, las bocas de incendio equipadas, los hidrantes exteriores, las instalaciones exteriores de extinción y los pulsadores de alarma [9]. Además de estos elementos, cada instalación tendrá algunos elementos más específicos. A continuación, se van a describir las principales características de cada elemento [18]:  Extintores de incendio: se deben ajustar al Reglamento de aparatos a presión. Deben estar emplazados visibles y accesibles, próximos a los puntos donde se estime mayor probabilidad de inicio de incendio, a ser posible próximos a las salidas de evacuación y sobre soportes fijados a paramentos verticales, de forma que la parte superior quede como máximo a 1,7 m del suelo.  Bocas de incendio equipadas: estarán compuestas por una fuente de abastecimiento de agua, una red de tuberías para la alimentación del agua y las bocas de incendio equipadas necesarias. Deberán montarse en un soporte rígido de forma que la altura de su centro quede como máximo a 1,50 m sobre el nivel del suelo. Siempre que sea posible, se colocarán a una distancia de 5 m de las salidas de cada sector de incendio, sin que constituyan obstáculo para su utilización. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 73  Hidrantes exteriores: estarán compuestos por una fuente de abastecimiento de agua, una red de tuberías para agua de alimentación y los hidrantes exteriores necesarios. Pueden ser del tipo columna hidrante al exterior o hidrante en arqueta.  Instalación automática de extinción: son sistemas que detectan automáticamente la existencia de fuego y provocan la descarga de agua para ayudar con la extinción del fuego.  Pulsadores manuales de alarma: permiten provocar voluntariamente una señal de alerta de incendio. Se situarán de modo que la distancia máxima a recorrer desde cualquier punto hasta alcanzar uno, no supere los 25 m. 4.5.6. Protección frente el ruido En lo que se refiere a la calidad del ambiente acústico, el RITE hace referencia al Documento Básico DB-HR Protección frente al ruido del Código Técnico de la Edificación. No obstante, las calderas de biomasa cuentan con un sistema de reducción del ruido. Sin embargo, sí pueden presentar problemas de vibraciones que transmiten a la estructura del edificio los equipos que están en contacto con el suelo [22]. Los suministradores de los equipos y productos deben incluir en la documentación de los mismos los valores de las magnitudes que caracterizan los ruidos y las vibraciones procedentes de las instalaciones de los edificios [12]:  el nivel de potencia acústica, LW, de equipos que producen ruidos estacionarios;  la rigidez dinámica, s’, y la carga máxima, m, de los lechos elásticos utilizados en las bancadas de inercia;  el amortiguamiento, C, la transmisibilidad, τ, y la carga máxima, m, de los sistemas antivibratorios puntuales utilizados en el aislamiento de maquinaria y conductos;  el coeficiente de absorción acústica, α, de los productos absorbentes utilizados en conductos de ventilación y aire acondicionado;  la atenuación de conductos prefabricados, expresada como pérdida por inserción, D, y la atenuación total de los silenciadores que estén interpuestos en conductos, o empotrados en fachadas o en otros elementos constructivos. Los principales generadores de ruido de la sala de calderas suelen ser los ventiladores y los elementos de transporte del material hasta la caldera. Las calderas son elementos emisores de ruido estacionario, por lo que deben cumplir una serie de requisitos de montaje [12]:  Los equipos se instalarán sobre soportes antivibratorios elásticos cuando se trate de equipos pequeños y compactos o sobre una bancada de inercia cuando el equipo no posea una base propia suficientemente rígida para resistir los esfuerzos causados por su función o se necesite la alineación de sus componentes.  En el caso de equipos instalados sobre una bancada de inercia, tales como bombas de impulsión, la bancada será de hormigón o acero de tal forma que tenga la suficiente masa e inercia para evitar el paso de vibraciones al edificio. Entre la bancada y la estructura del edificio deben interponerse elementos antivibratorios.  Se instalarán conectores flexibles a la entrada y a la salida de las tuberías de los equipos.  En las chimeneas de las instalaciones térmicas que lleven incorporados dispositivos electromecánicos para la extracción de productos de combustión se utilizará silenciadores. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 80 La potencia máxima admisible en el edificio viene definida por los conductores de la derivación individual y por el armario de protección y medida, con lo que teniendo en cuenta que la potencia de esta instalación es de unos 65 kW, se deberá hacer una instalación con una potencia máxima de 198 kW. 4.5.10.3. Instalaciones necesarias El sistema eléctrico consta de un equipo de protección y medida, la derivación individual y la instalación interior, que incluye todas las canalizaciones, los tubos, los cables y el alumbrado. El módulo de protección y medida se encontrará empotrado en la pared de la sala de calderas y en él se instalarán los fusibles de protección y el contador. Los equipos de medida deben estar situados entre 0,7 y 1,8 m de altura [19]. La caja de medida tiene que tener un grado de protección IP43 y serán precintables. Además, la envolvente debe disponer de ventilación para que no se formen condensados y el material transparente para la lectura debe ser resistente a los rayos ultravioletas. El modelo elegido es un cuadro de protección y medida (CPM) con un suministro trifásico mayor de 43,65 kW hasta 198 kW empotrable suministrado por CLAVED. La derivación individual es la parte de la instalación que suministra energía eléctrica a una instalación de usuario partiendo de la línea general de alimentación. Consta de conductores aislados en el interior de tubos empotrados, en tubos enterrados, en tubos en montaje superficial y en el interior de canales protectoras cuya tapa solo se pueda abrir con algún útil, canalizaciones eléctricas prefabricadas y conductores aislados en conductos cerrados de obra de fábrica, proyectados y construidos al efecto. Los tubos de una derivación individual deben tener un diámetro mínimo de 32 mm. La instalación se realizará con un tubo rígido de PVC que albergará en su interior cable de cobre unipolar no propagadores de la llama con aislamiento de polietileno reticulado y cubierta de termoplástico con baja emisión de humos y gases corrosivos. La instalación interior consta de canalizaciones, tubos, conductores y luminarias. Las canalizaciones se harán con tubos rígidos por superficie, de PVC rígido y con un mínimo de 32 mm de diámetro del fabricante TUPERSA. Por el interior de las canalizaciones irán los cables eléctricos, que serán del tipo ES07Z1-K (AS) 750 V de cobre con aislamiento de compuesto termoplástico a base de poliolefina libe de halógenos con baja emisión de humos y gases corrosivos, proporcionados por Prysmian. Por último, la iluminación de la sala de caldera y del almacén se hará por medio de pantallas estancas de metacrilato con 2 lámparas fluorescentes de 58 W respectivamente, de la marca Odel-lux. Además de estos elementos, tanto la sala de calderas como el almacén deben contar con luces de emergencia que iluminen el lugar en caso de un corte en el suministro eléctrico. 4.5.10.4. Sistemas de protección El circuito eléctrico debe estar protegido para evitar cualquier tipo de contacto tanto directo, como indirecto. Por ello, no habrá partes accesibles sin cubiertas o instaladas en el interior de cuadros o cajas. En cuanto al contacto indirecto, se realizará una conexión a tierra para evitar contactos indirectos y que la tensión se limite con respecto a tierra en los objetos metálicos, y así poder evitar averías. La puesta a tierra se realiza mediante una serie de electrodos enterrados en el suelo que se conecta al circuito. Con esto se consigue que en la instalación no haya diferencias de potencial peligrosas, y que al mismo tiempo se permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico [19]. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 81 En este caso se hará la puesta a tierra formada por picas y conductores enterrados que unen las cabezas de cada una de ellas, tal y como refleja la siguiente figura: Figura 42. Puesta a tierra mediante picas y conductores [21] 4.5.11. Chimenea y tratamiento de humos El sistema de gases de combustión debe ser diseñado y construido bajo las condiciones de operación de los servicios del combustible y bajo las condiciones meteorológicas locales para así asegurar unas buenas condiciones de ventilación [48]. La evacuación de los productos de la combustión en las instalaciones térmicas se debe realizar por la cubierta del edificio, de acuerdo a unas normas generales. En el caso de edificios existentes en los que se hace una instalación térmica nueva y no se disponga de conducto de evacuación de gases, se debe realizar un conducto por la cubierta del edificio, en caso de ser una instalación centralizada [10]. La evacuación de los productos de combustión en las instalaciones térmicas se debe realizar siguiendo una serie de normas generales [5]:  Los edificios de nueva construcción en los que no se prevea una instalación térmica central ni individual, dispondrán de una preinstalación para la evacuación individualizada de los productos de la combustión, mediante un conducto que desemboque por cubierta.  En los edificios de nueva construcción en los que se prevea una instalación térmica, la evacuación de los productos de la combustión del generador se realizará por un conducto por la cubierta del edificio, en el caso de instalación centralizada, o mediante un conducto igual al previsto en el apartado anterior, en el caso de instalación individualizada.  En las instalaciones térmicas que se reformen cambiándose sus generadores y que ya dispongan de un conducto de evacuación a cubierta, este será el empleado para la evacuación, siempre que sea adecuado al nuevo generador objeto de la reforma y de conformidad con las condiciones establecidas en la reglamentación vigente.  En las instalaciones térmicas existentes que se reformen cambiándose sus generadores que no dispongan de conducto de evacuación a cubierta o éste no sea adecuado al nuevo generador objeto de la reforma, la evacuación se realizará por la cubierta del edificio mediante un nuevo conducto adecuado. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 82 En este caso, el edificio estaba construido previamente, pero la instalación térmica es de nueva construcción. La sala donde la caldera estará colocada es independiente al edificio central, por ello es allí donde se debe colocar la chimenea. El sistema de gases de combustión está formado principalmente por un tubo que conecta la salida de gases de la caldera y la chimenea, otro tubo que conecta con la salida exterior, y la chimenea propiamente dicha. Para el diseño de la chimenea se deben cumplir una serie de exigencias [5]:  Queda prohibida la unificación del uso de los conductos de evacuación de los productos de la combustión con otras instalaciones de evacuación.  En ningún caso se podrán conectar a un mismo conducto de humos calderas que empleen combustibles diferentes. Es válido el dimensionado de las chimeneas de acuerdo a lo indicado en las Normas UNE-EN 13384-1, UNE-EN 13384-2 o UNE 123001, según el caso. En el dimensionado se analizará el comportamiento de la chimenea en las diferentes condiciones de carga; además, si la caldera funciona a lo largo de todo el año, se comprobará su funcionamiento en las condiciones extremas de invierno y verano.  El tramo horizontal del sistema de evacuación, con pendiente hacia la caldera, será lo más corto posible.  Se dispondrá un registro en la parte inferior del conducto de evacuación que permita la eliminación de residuos sólidos y líquidos.  La chimenea será de material resistente a la acción agresiva de los productos de la combustión y a la temperatura, con la estanquidad adecuada al tipo de generador empleado. En el caso de chimeneas metálicas la designación según la Norma UNE-EN 1856-1 o UNE-EN 1856-2 de la chimenea elegida en cada caso y para cada aplicación será de acuerdo a lo establecido en la Norma UNE 123001.  Para la evacuación de los productos de la combustión de calderas que incorporan extractor, la sección de la chimenea, su material y longitud serán los certificados por el fabricante de la caldera. El sistema de evacuación de estas calderas tendrá el certificado CE conjuntamente con la caldera y podrá ser de pared simple, siempre que quede fuera del alcance de las personas, y podrá estar construido con tubos de materiales plásticos, rígidos o flexibles, que sean resistentes a la temperatura de los productos de la combustión y a la acción agresiva del condensado. Se cuidarán con particular esmero las juntas de estanquidad del sistema, por quedar en sobrepresión con respecto al ambiente.  En ningún caso el diseño de la terminación de la chimenea obstaculizará la libre difusión en la atmósfera de los productos de la combustión. 4.5.11.1. Diseño de la chimenea Para llevar a cabo el diseño de la chimenea se debe tener en cuenta en primer lugar las características que tienen la caldera, y sobre todo, los gases de combustión. En este caso se puede suponer que es una caldera genérica de baja temperatura, ya que el agua saldrá a una temperatura comprendida entre 55 y 80 ºC y los gases de combustión saldrán como máximo a 140 ºC [42]. El diseño de la chimenea se va a llevar a cabo teniendo en cuenta las exigencias que se establecen en la normativa española referida a chimeneas. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 83 En primer lugar, habrá que designar la chimenea según las normas y para ello se va a emplear la norma UNE-EN 1856-1. Según esta norma, la chimenea requerida para el sistema térmico que se presenta es [11]:  UNE-EN 1856-1 T200 N1 W V2-L50040 O, donde: - T200 hace referencia a la temperatura máxima de 200 ºC. - N1 expresa que el tiro de la chimenea será natural. - W indica que los gases de combustión tendrán humedad, y por tanto la chimenea debe tener resistencia a condensados. - V2-L50040 se refiere al tipo de resistencia a la corrosión, donde L50040 hace referencia al tipo de material que debe haber en la pared interior de la chimenea. - O expresa que la chimenea no requiere resistencia al fuego de hollín. Para el cálculo de las dimensiones de la chimenea existe una aplicación que facilita un fabricante de chimeneas, DINAK, que a través de los datos facilitados por el usuario permite el cálculo del diámetro de los conductos, así como el modelo de conducto necesario para la misma [51].  Dimensiones de la chimenea El fabricante de la caldera hace una serie de recomendaciones para guiar el diseño de la chimenea que llevará la caldera. Se establecen para ello criterios tanto para su diseño exterior como interior, aunque posteriormente habrá que llevarse a cabo una adecuación a la normativa vigente [48]. El diseño definitivo de la chimenea se puede observar en el Plano que se adjunta al final del documento.  Sección El fabricante recomienda que el diámetro de la chimenea debe estar adaptado a la salida de gases de combustión de la caldera, siendo el mínimo del diámetro de la misma de 140 mm. Típicamente se podría usar una chimenea de 150x150 mm. Dependiendo del modelo de la caldera, la chimenea será mayor o menor. En el caso del modelo KP 2 62 el diámetro de la misma será de 180 – 200 mm [48]. Sin embargo, si se emplea la aplicación DINAKALC 4.2.1. se va a obtener un diámetro calculado según la normativa aplicable en cada caso [20]. Los resultados obtenidos son los siguientes: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 84 Figura 43. Resultados del cálculo del diámetro de la chimenea [20] Por tanto, esta aplicación determina que el diámetro interior debe ser de 150 mm y el exterior de 210 mm. Además, el modelo que ha determinado es una chimenea de doble pared construida de acero inoxidable aislada con junta de estanqueidad, especialmente diseñada para aplicaciones de condensación.  Instalación exterior Las chimeneas que van por el exterior de los edificios deben estar bien aisladas y la temperatura de la pared exterior no debe ser mayor a 70 ºC. Además, la resistencia térmica mínima que deben tener las chimeneas aisladas es de 0,4 m2·K/W [20]. Las chimeneas deben estar provistas de una envolvente metálica exterior que rodee al conducto interior, que cumpla con los requisitos mínimos de resistencia a la corrosión ambiental, y que aporte estabilidad mecánica al conjunto. La altura mínima recomendada para la chimenea es de 6 metros.  Instalación interior Las chimeneas que discurran por el interior de una sala de máquinas, como es el caso, deben estar adecuadamente aisladas. El valor mínimo de la resistencia térmica debe ser de 0,4 m2·K/W [10]. La superficie exterior de los tramos de chimenea que discurran por el interior de la sala de máquinas no debe exceder los 70ºC de temperatura cuando exista el riesgo de contacto humano accidental, salvo aquellos tramos que estén protegidos por un cerramiento adecuado, de forma que la temperatura exterior máxima de ese cerramiento sea igual o inferior a 70ºC. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 85 Las chimeneas que discurran por la sala de máquinas pueden trabajar con presión positiva interior (sobrepresión), pero no debe superar los 5 kPa [10].  Conducto de unión o tramo horizontal de la chimenea El tramo horizontal de la chimenea debe diseñarse de tal forma que recorra la mínima distancia posible, y evitando al máximo los cambios de dirección y de sección. Si se prevé la formación continua de condensados durante el funcionamiento normal de la instalación, el conducto de unión debe tener una pendiente ascendente mínima de 3º (5,2%), con el fin de facilitar su correcto drenaje, y evitar la aparición de corrosión o fugas debido a la acumulación de los mismos en el interior del conducto [10]. Para generadores atmosféricos, el conducto de unión debe tener una altura mínima vertical y ascendente igual o mayor a 0,2 m justo por encima del cortatiros [10]. En este caso, la distancia horizontal desde la salida de humos de la caldera hasta la chimenea es de 1,198 m, pero como la temperatura de los gases no es demasiado elevada se pueden formar condensados, con lo que se incluirá una pendiente de 3º en dicho tramo. Este tramo estará formado por varias piezas [51]: - Un adaptador concéntrico para adaptar el diámetro del conducto de salida de humos de la caldera que tiene un diámetro de 160 mm al diámetro del conducto de la chimenea que tiene un diámetro de 150 mm. - Una salida direccional horizontal. - Un módulo recto mediano de una longitud de 440 mm. - Un módulo extensible corto que puede tener una longitud desde 350 a 550 mm. - Una te de 93º para hacer la conexión con el tramo vertical y con el módulo de inspección. - Varias abrazaderas de unión que permiten unir los módulos entre sí.  Tramo vertical de la chimenea El tramo vertical de la chimenea debe diseñarse evitando al máximo los cambios de dirección y de sección. Cuando éstos son inevitables, deben diseñarse de forma que ofrezcan la mínima resistencia a los gases. La base del tramo vertical debe disponer de una zona de recogida de hollín, condensados y pluviales, provista de un registro de inspección y limpieza, y de un manguito de drenaje. Si además la chimenea trabaja a presión positiva, debe conectarse un sifón al manguito de drenaje o bien disponer de un purgador de condensados automático que impida la salida de gases de evacuación por el tubo de desagüe [10]. En la chimenea que se va a instalar el tramo vertical va a tener el mismo diámetro que el horizontal y con una longitud de 6 m. Además, como el tramo horizontal estará inclinado 3º, hará falta una te de 93º para hacer la unión entre ambos [51]. En la parte inferior de este tramo se va a localizar un módulo de comprobación y un colector de hollín. Por tanto, este tramo consta de los siguientes elementos [51]: - Cinco módulos rectos de 940 mm de longitud cada uno. - Un módulo extensible largo que permite longitudes desde 550 hasta 830 mm. - Un módulo de comprobación que se colocará en la parte inferior de dicho tramo para poder inspeccionar el estado de los humos. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 86 - Un colector de hollín con desagüe que permitirá la eliminación de deshechos como el hollín, los condensados o los pluviales. - Varios anclajes intermedios para fijar de forma adecuada la chimenea a la pared de la sala de calderas. - Varias abrazaderas de unión para unir entre sí todos los módulos. - Un soporte a techo para poder sujetar el conducto con el techo de la sala de calderas. - Una salida libre que permitirá la salida del humo al exterior.  Tiro de la chimenea El tiro de una chimenea es la diferencia de presión que se genera por la diferencia de densidades entre el gas de la chimenea y el aire exterior. Generalmente la altura de la chimenea, su diámetro y la solución de combustión afectan al tiro de la chimenea. En aquellas que son más altas, el tiro máximo permisible es superado a menudo. En la siguiente figura se muestra el tiro que tendrá la chimenea en función de la potencia de la caldera [48]. Figura 44. Tiro de la chimenea [48] A veces se emplea un regulador para corregir el exceso de tiro de la chimenea. Este regulador debería ser construido 0,5 m por debajo de la salida de humos de la chimenea. Si no fuese posible, puede ser incorporado en el cuerpo de la chimenea a una altura ineficaz. En la Figura 45 se puede observar la colocación del limitador de tiro [48]: Figura 45. Regulador de tiro de la chimenea En otros casos se puede añadir también un generador de tiro en la chimenea en caso de que se requiera la creación de un tiro artificial. Esto consiste en ventiladores adicionales que se añaden en la salida de la chimenea. También se pueden añadir protectores y extensiones, pero siempre y cuando estén hechos de material no combustible y que no sean de un diámetro menor al de la chimenea, reduzca el tiro de la chimenea y que prevenga la limpieza de la misma. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 87 4.5.11.2. Remate de la chimenea  Distancias mínimas del remate de la chimenea para su correcto funcionamiento  Distancias con respecto al propio tejado Pueden darse dos casos dependiendo de la inclinación del tejado:  Caso A: tejado plano (inclinación menor a 20º) El remate de la chimenea debe situarse a más de 1 m por encima de la cubierta o de la cumbrera del tejado, tal y como se muestra en la Figura 46: Figura 46. Remate de la chimenea en tejado plano [10]  Caso B: tejado inclinado (inclinación mayor o igual a 20º) El remate de la chimenea debe estar situado a más de 1 m por encima de la cumbrera del tejado, o la distancia horizontal desde el remate de la chimenea a la superficie del tejado es superior a 2,5 m, tal como muestra la Figura 47: El  Distancias respecto a obstáculos en el propio tejado o cubierta Debe cumplirse que el remate se eleva 1 m más por encima del obstáculo o que la chimenea se instala a una distancia horizontal del obstáculo mayor de 2 veces la altura del mismo, tal y como se ve reflejado en la Figura 48: Figura 47. Remate de la chimenea en tejado inclinado [10] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 88  Distancias respecto a obstáculos exteriores al edificio El remate debe elevarse más de 1 m por encima de la parte más alta de cualquier edificación situada en un radio inferior a 100 m respecto a la salida de la chimenea. Además, debe estar por encima de cualquier edificación situada en un radio de entre 10 y 20 m respecto a la salida de la chimenea (véase Figura 49). En el Plano se podrá observar las distancias a la que se encuentra el remate de la chimenea con respecto a la sala de máquinas y al edificio. 4.5.11.3. Medición, inspección y limpieza Cuando se emplean combustibles sólidos, deben habilitarse accesos a la chimenea para poder efectuar adecuadamente las labores de inspección y limpieza interior del conducto a lo largo de todo el trazado, incluyendo el remate [10]. Este diseño es muy importante con combustibles sólidos, ya que la acumulación de hollín en la pared interior del conducto implica un elevado riesgo de incendio a la vez que se reduce la sección útil del conducto de humos. Por ello en una chimenea de una caldera de biomasa debe habilitarse un acceso cada 9 m en los tramos horizontales, y al menos un acceso en la base del tramo vertical. Si la chimenea tiene algún desvío, habrá que añadir accesos adicionales a la chimenea. Además, la chimenea debe tener un orificio de medida y control de las condiciones de combustión a la salida del aparato, salvo que la caldera tenga un orificio en la boca de conexión con la chimenea. Este Figura 48. Distancias del remate de la chimenea respecto a obstáculos [10] Figura 49. Distancias del remate de la chimenea respecto a obstáculos exteriores [10] TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 89 orificio debe tener un diámetro tal que quepa una sonda o aparato de medición, pero se deben mantener las condiciones de estanquidad y resistencia de la chimenea. 4.5.11.4. Suportación de la chimenea Las chimeneas deben estar soportadas adecuadamente, bien mediante el uso de anclajes fijados a la estructura del edificio o por medio de estructuras autoportantes [10]. Si la chimenea va fijada a la estructura del edificio, ésta debe ser capaz de soportar el peso de la chimenea y los esfuerzos laterales transmitidos. Si la chimenea va instalada por el exterior del edificio, ésta debe superar los ensayos de resistencia al viento según la normativa aplicable. Los anclajes a la pared se deben realizar de acuerdo con las instrucciones del fabricante y deben ser adecuados al material de construcción de la pared, que por sí misma debe ser capaz de soportar los esfuerzos transmitidos por la chimenea. La distancia entre anclajes laterales debe ser inferior o igual a la máxima declarada por el fabricante. Si dicha altura se supera, se debe instalar un nuevo anclaje de carga, de forma que la distancia entre ambos sea inferior o igual a la altura máxima declarada. La distancia horizontal entre el edificio y la superficie de la chimenea debe ser inferior o igual a la máxima establecida por el fabricante, y nunca superior a 1 m. Ningún elemento de la chimenea debe ser sometido a un esfuerzo de compresión superior al máximo declarado por el fabricante. Debe prestarse atención a las tes y a los elementos con puerta de inspección situados por encima de los anclajes de carga, por estar sometidos a esfuerzos importantes de compresión debido al peso de la chimenea, y por tratarse, en general, de los componentes mecánicamente más débiles de la instalación. Además, ninguna unión entre elementos debe estar sometida a un esfuerzo de tracción superior al máximo declarado por el fabricante [10]. 4.5.11.5. Placa de la chimenea Una vez que la chimenea ha sido instalada correctamente, se le debe colocar una placa en un lugar visible, donde se recogerán todas sus especificaciones. Esta placa será suministrada por el fabricante de la chimenea y debe ser cumplimentada por el instalador antes de su colocación. Debe estar grabada o impresa de forma indeleble, y fabricada de un material duradero. Como mínimo, debe contener la siguiente información [10]:  Fabricante de la chimenea  Designación del producto  Diámetro  Datos del instalador (nombre, dirección y teléfono)  Fecha de instalación En la Figura 50 se observa un ejemplo de la misma: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 96  Aquellos equipos y tuberías que vengan aislados de fábrica deben cumplir toda la normativa específica que se aplica a ello.  En todas las instalaciones térmicas en las que circule un fluido en el que no tenga lugar ningún cambio de estado, las pérdidas térmicas globales no deben superar el 4 % de la potencia máxima que transporta. Para el cálculo del espesor mínimo de aislamiento se pueden emplear tanto el procedimiento simplificado como el alternativo. En el proceso simplificado se disponen de unos valores mínimos de espesor de aislamiento que vienen tabulados en función del diámetro y la temperatura del fluido. En el método alternativo se deben emplear las ecuaciones de transmisión de calor para calcular según la norma UNE-EN ISO 12241. 4.6.3.4. Válvulas Las válvulas que se emplean en instalaciones de calefacción estarán constituidas con un diámetro adecuado y con las presiones que deban soportar, y con los materiales adecuados. Además, tienen que ser estancas en el interior y deben tener la presión hidráulica exterior fijada por la normativa. A continuación, se va a hacer un estudio de los tipos de válvulas principales que se pueden utilizar en un circuito de este tipo [31]. Todas ellas se muestran en la Figura 58.  Válvulas de compuerta: se compone de un vástago con volante y cuña o discos paralelos, prensaestopas y junta. La estanqueidad se consigue al asentarse sobre los anillos de cierre, unidos al cuerpo de la válvula, la cuña o en su caso los discos paralelos. Son adecuadas para cierre todonada y tienen poca pérdida de carga.  Válvulas de bola: el elemento de cierre lo constituyen una bola de acero perforada diametralmente en el sentido del eje de la válvula. El accionamiento de la válvula puede ser manual o automático, siendo ésta de cierre rápido, apropiada para aislamiento de circuitos.  Válvulas de mariposa: su cuerpo está formado por dos aros unidos por tornillos embutidos. El órgano de cierre es un disco de forma perfilada y doble sección esférica que gira sobre su eje vertical. El asiento es de tipo anular, encajado entre los dos aros del cuerpo, lo que asegura la estanqueidad. Se emplean como elemento de regulación y cierre contra el reflujo. Son válvulas ligeras, pero no son adecuadas para grandes presiones y velocidades.  Válvulas de asiento: poseen un disco de cierre situado en el extremo del husillo y perpendicular a él, de forma que asienta sobre una abertura circular. Según la forma de cierre pueden ser de asiento plano o inclinado y según la forma de montaje pueden ser de paso recto o angular. Son muy adecuadas para la regulación y control de pequeños caudales.  Válvulas de aguja: son una variante de las válvulas de asiento, pero el elemento de cierre es un cono o aguja en prolongación del vástago que asienta sobre una abertura circular. Principalmente se usa para regulación a altas presiones.  Válvulas de macho: están formadas por el cuerpo y el macho, que es el elemento móvil y tiene forma de cono y hace asiento y cierre con el cuerpo hembra de la válvula. Se emplean para pequeños diámetros, temperatura y presión para el control de la aireación, purga de aire, punga de agua y vaciado.  Válvulas de retención: son elementos de seguridad destinados a impedir en las tuberías el retroceso del fluido. Hay varios tipos, entre los que se encuentran las de clapeta oscilante, de asiento o de resorte. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 97 Figura 58. Tipos de válvulas para una red de distribución de agua caliente [31] 4.6.3.5. Bombas Las bombas son elementos mecánicos que se utilizan para vencer las pérdidas de presión que se producen en la red de tuberías. Existen bombas centrífugas, rotativas y alternativas, pero las que normalmente se usan en circuitos de agua son las centrífugas debido a su funcionamiento silencioso [31]. Las bombas centrífugas están formadas por un rodete en el interior de una carcasa en espiral, dispuesta sobre un eje al que se acopla un motor de arrastre. La boca de aspiración de la bomba está dispuesta frontalmente, en dirección axial, mientras que la de impulsión se eleva verticalmente. Para la selección de una u otra bomba, los fabricantes proporcionan las curvas características de las mismas, en las que se puede relacionar altura o presión con el caudal, la potencia y el rendimiento. Por otro lado, también se debe obtener la curva característica del sistema, en la que aparece representada la variación del caudal con respecto a la presión. El caudal y la presión que suministra la bomba deben ser iguales a las que precisa el sistema. Por tanto, el punto de funcionamiento de la bomba debe ser aquel en el que se cortan las curvas de la bomba y la del sistema. 4.6.4. Emisores de calor Los emisores de calor son aquellos elementos que ceden el calor producido por el generador de calor al ambiente de los locales. Son por tanto los equipos terminales de la instalación de calefacción [31]. Los emisores más utilizados comúnmente son los radiadores, los tubos con aletas, los convectores y los ventiloconvectores. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 98 4.6.4.1. Radiadores Son los equipos terminales más utilizados en las instalaciones de calefacción por agua caliente. Existen dos tipos principales [31]:  Radiadores de elementos Están constituidos por varios elementos iguales que se ensamblan entre sí. Suelen ser de hierro fundido, aluminio o chapa de acero. Los radiadores de hierro fundido son los más duraderos y fiables, pero tienen como principal inconveniente la inercia térmica que poseen, lo que conlleva unos periodos de puesta a régimen altos. Los radiadores de acero son más ligeros y tienen una menor inercia térmica, pero tienen una vida más corta que los anteriores. Suelen estar constituidos por bloques de elementos soldados entre sí, que pueden conectarse unos a otros mediante manguitos roscados. Los radiadores de aluminio tienen una alta conductividad térmica, con lo que entran en régimen con rapidez. Suelen estar constituidos por elementos aleteados longitudinalmente, lo que favorece la transmisión de calor por convección.  Radiadores de panel Están formados por dos chapas de acero estampadas, soldadas eléctricamente por puntos, que al unirse forman unas columnas por las que circula el agua. Su principal ventaja es que el panel proyecta el calor en la dirección en que se orienta y también su facilidad de integración en el decorado.  Emisión calorífica Un radiador no es más que un intercambiador de calor, con lo que para saber la potencia calorífica que emiten será [30]: 𝑃=𝑚󰇗·𝐶𝑝·∆𝑇=𝑘𝑢𝑡·(𝑡𝑚−𝑡𝑎)𝑛 Donde P será la potencia calorífica emitida, Cp es la capacidad calorífica del agua, ΔT el salto térmico en el emisor, kut y n son coeficientes que se determinan en el laboratorio, tm es la temperatura media en el radiador y ta la temperatura del ambiente. El calor que emite un radiador puede verse afectado por los recubrimientos que se hagan del mismo [31], debido a que se modifican las corrientes convectivas a su alrededor. Existe una tabla en la que se dan valores del coeficiente que se debe usar para corregir esa diferencia de potencia emitida. En cualquier caso, el radiador debe conectarse a unos 4 cm de la pared y a 10 cm del suelo para permitir una libre circulación del aire. 4.6.4.2. Tubo aleteado Este tipo de emisor está formado por tuberías de acero con aletas del mismo material, generalmente helicoidales, consiguiéndose una elevada superficie calefactora con muy poco volumen ocupado [31]. Normalmente se suele colocar en los zócalos de los locales a calentar, recubriéndose de una envolvente decorativa que debe estar dotada de entradas y salidas de aire para su calentamiento. Dada su ubicación, ocupan muy poco espacio, pero requieren una limpieza periódica para evitar que las aletas se obstruyan debido al polvo o suciedades que impedirían la normal circulación de aire a su través. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 99 4.6.4.3. Convectores Los convectores están formados por una batería de tubos de cobre, aleteada en aluminio y encerrada en una caja o conducto generalmente metálica. Dicha caja favorece las corrientes de convección por efecto “chimenea”, produciendo una corriente de aire que homogeiniza rápidamente la temperatura de los locales [31]. Este sistema se suele emplear para instalaciones a alta temperatura o agua sobrecalentada. 4.6.4.4. Ventiloconvectores Es un sistema similar al anterior que está constituido por una batería de tubos de cobre y aletas de aluminio por cuyo interior circula el fluido caloportador, mientras que por el lado exterior lo hace aire impulsado por un ventilador [31].  Fan-coils Se emplean básicamente para acondicionamiento de aire y no para calefacción, aunque en algunas viviendas unifamiliares se puede emplear para calefacción también. Cuando son usados para calefacción, el agua está a baja o media temperatura. Un fan-coil está formado por una batería, un ventilador centrífugo y un filtro alojados en una carcasa con rejillas de impulsión.  Aerotermos Son equipos constituidos por una batería aleteada, generalmente de cobre o acero y un ventilador helicoidal que puede estar colocado antes o después de la batería. Son equipos muy compactos que emiten gran cantidad de calor por unidad de volumen, presentando gran inconveniente de ser muy ruidosos, por ello normalmente solo se emplean en instalaciones industriales. 4.6.5. Vaso de expansión En los circuitos de agua caliente se producen variaciones en el volumen del agua debido al aumento de la temperatura [14]. Por ello es necesario incorporar un vaso de expansión, el cual es capaz de absorber dichas variaciones de volumen, manteniendo la presión del circuito dentro de los límites establecidos e impidiendo a su vez pérdidas y reposiciones de agua. Los depósitos de expansión pueden ser tanto abiertos como cerrados, y se suelen instalar cuando el circuito de agua caliente es cerrado. Este depósito tiene una cámara de aire en su interior que está separada del agua mediante una membrana flexible. De esta forma, cuando el agua del circuito aumenta su volumen, se produce un incremento de la presión en el circuito, la cual es absorbida por el vaso de expansión. Cuando disminuye la temperatura, disminuye también el volumen de agua, con lo que el depósito devuelve el agua cedida a la instalación. Además de los vasos de expansión, existen otros elementos para controlar las variaciones de presión en la instalación hidráulica [14]. Por tanto, también se pueden instalar válvulas reductoras de presión o válvulas de desahogo. Asimismo, existen varios tipos de depósitos de expansión. Por un lado, pueden ser abiertos a la atmósfera, y por otro, cerrados. Los segundos a su vez se pueden dividir en dos tipos distintos. Pueden ser tanques cerrados con una cierta cantidad de agua y otra cierta cantidad de aire en su interior, existiendo una interfase aire-agua. Y también se pueden encontrar tanques de diafragma, en el que existe una membrana que separa el agua del aire, de esta forma, el aire no entra en el sistema. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 100 4.6.6. Diseño de la red de distribución de agua caliente Anteriormente ya se han descrito todos los elementos que componen la red hidráulica necesaria para completar el sistema de calefacción. A continuación, lo que sigue sería el dimensionamiento de cada uno de los elementos. Por ello en primer lugar se han determinado las necesidades energéticas de cada estancia de la vivienda y se han elegido los radiadores y su posición adecuada. Posteriormente se ha diseñado la red de tuberías que transporta el agua desde la caldera hasta las unidades terminales del circuito, así como todos los elementos auxiliares que esto conlleva. Seguidamente se van a detallar todas las partes diseñadas, así como el procedimiento que se ha seguido para ello. 4.6.6.1. Determinación de la potencia de los radiadores Para saber qué potencia van a tener los radiadores habrá que volver a las pérdidas térmicas del edificio al completo, que se calcularon anteriormente en el apartado 1. Como se conocen las pérdidas en cada una de las plantas de la casa, y a su vez se sabe el área de cada estancia, se calcularán las pérdidas por cada una de las habitaciones que componen la vivienda. En la Tabla 30 se muestran los resultados que se han obtenido. La potencia de los radiadores deberá cubrir estas pérdidas, para así mantener la vivienda a la temperatura que se ha establecido. Tabla 30. Pérdida térmica en cada una de las estancias PLANTA BAJA PLANTA ALTA Estancia Potencia (W) Estancia Potencia (W) Vestíbulo 2.339,76 Lavadero 5.858,85 Habitación 1 2.774,88 Vestidor 1.687,33 Habitación 2 3.230,75 Pasillo 1.041,56 Habitación 3 3.231,69 Habitación principal 4.857,84 Salón 4.434,41 BAÑOS Comedor 4.504,77 Estancia Potencia (W) Sala de estar 4.162,31 Baño planta baja 2.710,64 Patio 4.033,30 Baño planta alta 2.095,45 Cocina 4.289,33 Escaleras 2.874,56 Una vez conocidas las potencias que se requieren para cada estancia, se pueden buscar los radiadores a instalar. Puesto que las pérdidas son altas, la mejor decisión es utilizar paneles de acero, ya que dan una mayor potencia que los de aluminio. El fabricante elegido para ello es Baxi, pues muestra una amplia gama de radiadores y unidades terminales de varios tipos. Para la mayoría de las estancias se ha elegido el modelo ADRA 22, excepto para los baños que se han elegido paneles de acero verticales PV [55]. En el Anexo de cálculo se muestra una tabla con el modelo elegido para cada estancia, así como las características de cada radiador. Y en el Anexo de catálogos aparecen todos los detalles que ofrece el fabricante. El fabricante proporciona información acerca de las dimensiones del radiador, la potencia térmica que suministra para una diferencia de temperatura de 50 ºC [14], el peso del radiador, el volumen de agua que puede contener y el coeficiente n característico del radiador. Este coeficiente permite calcular la TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 101 potencia del radiador para otras diferencias de temperatura distintas a 50 ºC de acuerdo con la siguiente expresión: 𝑃=𝑃50·(∆𝑇 50)𝑛 (8) La diferencia de temperaturas ΔT se calcula mediante la siguiente ecuación: ∆𝑇=𝑇𝑒+𝑇𝑠 2−𝑇𝑎𝑚𝑏 (9) Donde Te es la temperatura de entrada del agua caliente al radiador, Ts es la temperatura del agua a la salida del radiador y Tamb es la temperatura exterior de la sala, que es de 20 ºC en todas las estancias, excepto en el baño que es de 24 ºC [1]. Además, todos los radiadores incluyen los soportes necesarios para su colocación, así como aquellos accesorios que se requieren para su instalación, es decir tapones, juntas y purgador. 4.6.6.2. Localización de radiadores Una vez que se conocen todos los radiadores, habrá que buscar la situación correcta para colocarlos en cada estancia de forma que se optimice su funcionamiento. Para ello, los radiadores deben colocarse en aquellas paredes en las que hay más pérdidas para contrarrestarlas, así como a una altura y distancia determinadas del suelo y la pared de la habitación en la que se instalarán [10]. De este modo, los radiadores deben estar a 4 centímetros como mínimo de la pared en la que se instalarán, así como a 10 centímetros al menos del suelo [10]. En este caso todos los radiadores se encuentran a 4 cm de la pared y a 15 cm del suelo. Normalmente se suelen instalar en las paredes orientadas hacia el exterior, a ser posible en la parte inferior de las ventanas, ya que son las partes con más pérdidas de la vivienda. Aun así, se debe tener en cuenta el tamaño y forma de los radiadores para ver si se puede instalar en el sitio adecuado. En algunas estancias con unas pérdidas térmicas de gran valor se han tenido que instalar más de un radiador, todos iguales, de forma que se reparte el calentamiento de la estancia y se pueden elegir modelos de menor tamaño que si solo se instalara uno. En el Anexo donde aparecen todos los planos, se muestra en la vivienda con cada uno de los radiadores localizados en sus respectivas posiciones. 4.6.6.3. Diseño del trazado de la red de tuberías Conocidos todos los puntos en los que se van a instalar los radiadores, se debe diseñar una red de tuberías de forma que el agua calentada por la caldera llegue hasta los mismos. Como ya se comentó anteriormente, la red de distribución puede ser monotubo o bitubo. En este caso se va a diseñar una red bitubo, debido a que el funcionamiento del sistema de calefacción es más eficiente y se asegura que el agua llegue hasta las unidades terminales a una temperatura más precisa. De esta forma, el agua caliente sale de la caldera y se lleva mediante una tubería subterránea hasta la vivienda, donde se dividirá en varias ramas de acuerdo con la organización de los radiadores. Una vez se llega a la vivienda, la tubería emerge del suelo y se colocará anclada a la pared del edificio, con su debido aislamiento térmico para evitar pérdidas de calor por la diferencia de temperatura con el ambiente. La altura a la que se situará el recorrido de las tuberías a través de la pared exterior de la vivienda no esté elegido al azar, sino que se ha tenido en cuenta la altura de entrada del agua caliente de todos los radiadores que hay en cada una de las plantas. Teniendo esto en cuenta se han colocado a la altura a la TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 102 que hay mayor número de entradas de agua caliente en los radiadores. En el caso de la planta baja esta altura es de 724 mm para el agua caliente y 176 mm para el agua fría. Utilizando esta disposición es como menores pérdidas de carga se tienen. Asimismo, para la planta alta esta altura será de 624 mm sobre el suelo de dicha planta para el agua caliente y 176 mm sobre el suelo para el agua fría. Todo el recorrido de las tuberías alrededor de la vivienda, así como sus conexiones con los radiadores se muestran en los Planos. 4.6.6.4. Dimensionado de las tuberías Conocido el recorrido de cada tramo de tubería, lo siguiente sería llevar a cabo su diseño. Esto implica la elección del material a emplear, el cálculo del caudal, la velocidad de circulación del fluido, así como la búsqueda de tuberías comerciales en catálogos. El material elegido para las tuberías es cobre, y el distribuidor que lo facilita es el grupo La Farga. Las tuberías empleadas serán unas adecuadas para sistemas de climatización, en concreto la gama Sanitub, que está formada por tubos de cobre de instalación trefilados, sin soldadura, que están compuestos por cobre puro CuDHP sin oxígeno. Especialmente diseñados para aplicaciones de agua caliente sanitaria, gas, calefacción y energía solar térmica [52]. Posteriormente se le instalará un material aislante para evitar las pérdidas caloríficas. Para llevar a cabo el dimensionado de las tuberías lo primero que se tiene que conocer es el caudal de agua que circulará por las mismas. A partir del caudal de circulación se puede calcular el diámetro requerido para éste. Para ello se ha supuesto una velocidad de 0,5 m/s [32] para la circulación del agua y a través de la relación entre el caudal, la velocidad y el área transversal de la tubería se ha podido calcular un diámetro teórico. 𝐷𝑖𝑛𝑡=√4𝑄 𝜋𝑣 (10) Siendo Q el caudal volumétrico en m3/s que circula por la tubería y v la velocidad de circulación del fluido. Una vez que se tiene el diámetro interno, hay que desplazarse a un catálogo comercial en el que se eligen las tuberías normalizadas adecuadas para cada tramo. Con el diámetro interno de la tubería normalizada se puede volver a calcular la velocidad real que llevará el fluido que circula por dicho conducto. Por último, se calcula el número de Reynolds para comprobar el régimen en el que circula el agua por el circuito. En el Anexo A de cálculos se muestran los resultados que se obtienen. Por otra parte, también deben tenerse en cuenta todos los accesorios que incluye la red de tuberías, entre los que se encuentran los codos, tes, estrechamientos, válvulas, uniones de tuberías, soportes, etc. Todos estos elementos deben tenerse en cuenta en el cálculo de pérdidas de carga, que se explicará posteriormente.  Elementos de las tuberías Un circuito hidráulico lleva incorporados una serie de accesorios para que el funcionamiento del mismo sea óptimo. Dentro de estos accesorios se recogen, como se mencionó anteriormente, codos, tes o cualquier cambio de dirección o diámetro, válvulas, uniones, filtros o soportes. Algunos de estos elementos se abordan en el cálculo de las pérdidas de carga del sistema, pero otros hay que tratarlos individualmente. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 103  Uniones Las uniones de las tuberías pueden ser de distintos tipos: mediante bridas, con sistemas roscados, a través de soldadura o termofusión, uniones ranuradas, uniones push-fitting o uniones press-fitting. En el caso del cobre, las aconsejadas son las uniones embridadas, roscadas, soldadas o ranuradas [33]. Si se hace un estudio de las características de cada tipo de unión, las que mayores ventajas tienen son las uniones soldadas. Además, una de las principales ventajas que tienen las tuberías de cobre de temple rígido es que permite las conexiones soldadas. Este sistema elimina la necesidad de usar accesorios extras u otras herramientas. En concreto el mejor método para llevar a cabo las uniones soldadas es la soldadura capilar, que consiste en usar el fenómeno de la capilaridad para llevar a cabo la unión. Para poder unir los tubos mediante soldadura, es necesario que las conexiones sean soldables y del mismo material que todas las tuberías [35].  Soportes Para sujetar las tuberías y guiarlas a través de una estructura es necesario la colocación de soportes. Existen tres tipos dependiendo de la función que tengan: - De suspensión, que solo tienen la función de soportar el peso del conducto. - De guía, que además de soportar el peso tiene la función de guiar la tubería durante los movimientos de dilatación y contracción. - Anclaje, que además de realizar las funciones de los anteriores, también soportan los esfuerzos axiales que ejercen los compensadores de dilatación. En este caso se deben elegir anclajes, ya que las tuberías llevan agua caliente y por tanto pueden sufrir dilataciones. Para compensarlas se van a instalar liras. Dichos anclajes solo se colocarán en las tuberías que circulan por el exterior de la casa a través de la pared exterior. Las distancias entre soportes vienen definidas por la normativa aplicable, como bien se indica en la Tabla 31, con lo que solo basta con conocer el diámetro de la tubería y existen valores normalizados para conocer la distancia entre dos soportes. Tabla 31. Distancia entre soportes en las tuberías de cobre [15] Dext (mm) Distancia (m) Tensión (MPa) Pendiente (mm/m) 10 1,0 7,4 5,0 12 1,1 7,3 4,5 15 1,2 7,3 4,1 18 1,3 7,3 3,7 22 1,4 7,5 3,4 28 1,6 7,4 3,0 35 1,7 7,9 2,8 42 1,9 8,1 2,6 En cuanto al tipo de soporte que se va a usar, se elegirán unos soportes especiales para tuberías aisladas, que permiten su fijación a la pared de forma adecuada. El distribuidor elegido es Salvador Escoda y los soportes están preparados para que las dos tuberías (agua de ida y retorno) vayan juntas y puedan ser fijadas a la pared. En la Figura 59 se muestra la estructura que tiene dicho soporte. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 104 Figura 59. Soporte para fijación de tuberías aisladas a la pared [56]  Válvulas Ya se ha explicado anteriormente los tipos de válvulas que hay y las funciones que tienen cada una de ellas. Por ello, ahora solo queda definir la localización que van a tener en el circuito. - Válvulas de corte: en el sistema hay numerosas válvulas de este tipo. En cada radiador hay dos, una en la tubería de agua caliente y otra en la de agua fría. En las bombas también hay una en la aspiración y otra en la impulsión de la misma. Asimismo, también se pueden encontrar en más puntos del circuito, tal y como refleja el plano de la red hidráulica. Éstas pueden ser válvulas de bola, de mariposa, de compuerta o de diafragma. En este caso la mayoría son de bola, aunque también hay algunas de mariposa. Su principal función es aislar partes del circuito para llevar a cabo labores de mantenimiento. - Válvulas de regulación: éstas se usan principalmente en los radiadores, aunque ya las traen incorporadas. Tienen como función regular el caudal de agua que entra al radiador para así conseguir la potencia térmica deseada. - Válvulas de retención: en este sistema se encuentran en la impulsión de la bomba para impedir que el agua vuelva hacia atrás debido al efecto de las diferencias de presión. - Válvulas reguladoras de presión: se emplean para llevar a cabo el equilibrado del sistema, lo que se explicará más adelante. Todas las válvulas que se van a emplear se van a elegir del catálogo de Salvador Escoda, ya que ofrece una amplia gama adecuada para este caso. En el Anexo D se encuentran todos los catálogos con las características y medidas de cada válvula.  Filtros y purgadores Los filtros y purgadores tienen la función de eliminar aquellas sustancias indeseadas del circuito. Por un lado, los filtros eliminan las partículas o impurezas que pueda contener el agua. Por otro lado, los purgadores sirven para eliminar las burbujas de vapor que puedan generarse en la red hidráulica. Los filtros van colocados justo delante de la bomba, en la tubería de aspiración, para así evitar que entren partículas indeseadas en la misma y así aumentar su vida útil. Tienen forma de Y y se obtendrán del distribuidor Salvador Escoda. Los purgadores están localizados en los radiadores. Cada uno trae ya incorporado el suyo, por lo que no es necesario su diseño, pues el distribuidor de radiadores lo proporciona.  Dilatadores Como se explicó en el apartado 7.3.2., las tuberías se dilatan debido a los cambios de temperatura, con lo que es mejor ser conservadores y llevar a cabo un cálculo de la longitud que puede llegar a dilatarse y diseñar la instalación de compensadores de dilatación. Para saber la longitud que se puede dilatar un conducto se emplea la siguiente expresión: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA 4. ANÁLISIS DE SOLUCIONES 105 ∆𝐿=𝛼·∆𝑇·𝐿 (11) En donde se tiene que α es el coeficiente de dilatación, que para el cobre es de 0,0165 mm/(m·ºC), ∆T es la diferencia de temperaturas entre el interior de la tubería y la temperatura ambiente y L es la longitud del tramo de tubería considerado. La longitud dilatada se ha calculado para cada tramo del circuito y los resultados obtenidos se recogen en el Anexo A.  Aislamiento térmico Se ha explicado anteriormente la existencia de dos métodos para la determinación del espesor necesario para el aislamiento térmico de un conducto. En este caso se va a emplear el método simplificado, y posteriormente se va a comprobar si el calor emitido con aislante es menor al 4% del que se emitía cuando la tubería estaba desnuda [5]. Para calcular el calor emitido antes y después de instalar el aislamiento en la tubería se van a emplear las ecuaciones de transmisión de calor que se establecen en la norma UNE-EN ISO 12241. En primer lugar, se necesitan conocer una serie de datos, como son el diámetro externo del conducto, la temperatura del fluido, la del ambiente, la velocidad del aire, la conductividad térmica del material, los factores de convección, la situación de la superficie y la resistencia térmica del material. A partir de estos datos iniciales se van a obtener el espesor, el calor perdido con y sin el aislante y las pérdidas totales en la red [16]. El calor que se pierde sin aislante térmico viene dado por la ecuación (12) y con aislante se puede emplear la misma ecuación, pero habrá que añadir la resistencia de la conducción del material aislante. 𝑞 𝐻=𝑇𝑖𝑛𝑡−𝑇𝑒𝑥𝑡 (1 2𝜋𝑟𝑖𝑛𝑡ℎ𝑐𝑣,𝑖𝑛𝑡 +∑ln(𝑟𝑖+1 𝑟𝑖) 2𝜋𝑘𝑖 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 +1 2𝜋𝑟𝑒𝑥𝑡ℎ𝑐𝑜𝑛𝑣𝑟𝑎𝑑,𝑒𝑥𝑡) (12) Se tiene que q es el calor emitido, H es la longitud de la tubería, Tint es la temperatura en el interior de la tubería, Text es la temperatura ambiental, rint es el radio interior de la tubería, hcv,int es el factor de convección en el interior del conducto, ki es la conductividad térmica del material que se trate y hconvrad,ext es el factor de convección y radiación en el exterior. Los resultados obtenidos de espesor de aislante se reflejan en la Tabla 32. Tabla 32. Espesor mínimo de aislamiento de las tuberías del circuito [5] Diámetro exterior (mm) Temperatura máxima (ºC) Espesor de aislamiento tuberías en el interior (mm) Espesor de aislamiento tubería en el exterior (mm) D≤35 60 – 100 25 35  Pérdidas de carga en el circuito Una vez que se conoce el trazado completo de la instalación se puede proceder al cálculo de las pérdidas de carga que hay en el sistema, lo cual se utilizará posteriormente para la elección de los equipos de impulsión del sistema. En este caso el método que se ha seguido para el cálculo de las pérdidas de presión en los accesorios del sistema es el de los coeficientes de pérdidas de carga, Ki, y también se han calculado las pérdidas de TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 112 ANEXO A: CÁLCULOS En este apartado se van a explicar detalladamente todos los cálculos que se han llevado a cabo para el diseño de toda la instalación de calefacción. 1. Cálculo de la carga térmica Para poder saber la carga térmica que tiene cada estancia de la vivienda, habrá que calcular previamente los valores de la transmitancia de cada elemento del edificio. Los datos que se requieren para llevar a cabo dicho cálculo aparecen en las Tablas A., A.2 y A.3. Tabla A.1. Datos de los materiales y resistencias de las superficies (entre el aire y las estructuras) [4, 5] Conductividad de los materiales Código del material Descripción λ W/m·K 1 Hormigón 1,75 2 Yeso 0,35 3 Enlucido de yeso 0,50 4 Ladrillo hueco 0,80 5 Grava 0,70 6 Madera 0,15 7 Roca natural, sedimentaria 2,30 8 Compuesto metálico 0,12 9 Mármol 3,50 10 Hormigón armado 2,40 Resistencias de las superficies Código del material Descripción Rsi o Rse m2·K/W 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,13 12 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,04 13 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico ascendente) 0,10 14 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico descendente) 0,17 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 113 Tabla A.2. Cálculo de la transmitancia térmica de cada elemento del edificio [1] Cálculo de los valores U de los elementos del edificio Códigos Descripción d λ R Uk Elemento Material m W/m·K m2·KW W/m2·K 1 Muro exterior 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 1,486 2 Yeso 0,050 0,350 0,143 7 Roca natural, sedimentaria 0,450 2,300 0,196 2 Yeso 0,050 0,350 0,143 12 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,040 Espesor total y Uk 0,550 0,673 2 Separación interior 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 2,397 2 Yeso 0,010 0,350 0,029 4 Ladrillo hueco 0,080 0,800 0,100 2 Yeso 0,010 0,350 0,029 12 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 Espesor total y Uk 0,100 0,417 3 Separación interior 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 1,845 2 Yeso 0,010 0,350 0,029 4 Ladrillo hueco 0,180 0,800 0,225 2 Yeso 0,010 0,350 0,029 12 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 Espesor total y Uk 0,200 0,542 4 Puerta interior 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 1,376 6 Madera 0,070 0,150 0,467 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 Espesor total y Uk 0,070 0,727 5 Puerta exterior 11 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,130 0,544 6 Madera 0,250 0,150 1,667 12 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,040 Espesor total y Uk 0,250 1,837 6 Ventana Espesor total y Uk -- -- 2,100 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 114 Tabla A.3. Cálculo de la transmitancia térmica de cada elemento del edificio [1] Cálculo de los valores U de los elementos del edificio Hoja 2 de 2 Códigos Descripción d λ R Uk Elemento Material m W/m·K m2·KW W/m2·K 7 Techo planta baja 13 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico ascendente) 0,100 2,102 2 Yeso 0,020 0,350 0,057 1 Hormigón 0,160 1,750 0,091 2 Yeso 0,020 0,350 0,057 14 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico descendente) 0,170 Espesor total y Uk 0,200 0,476 8 Techo planta alta 13 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico ascendente) 0,100 2,941 2 Yeso 0,020 0,350 0,057 1 Hormigón 0,150 1,750 0,086 2 Yeso 0,020 0,350 0,057 14 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico descendente) 0,040 Espesor total y Uk 0,190 0,340 9 Suelo planta baja 14 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico descendente) 0,170 1,563 9 Mármol 0,040 3,500 0,011 10 Hormigón armado 1,100 2,400 0,458 Espesor total y Uk 1,140 0,640 El valor R que aparece en la Tabla 3 se calcula como el cociente entre el espesor y la conductividad térmica. Asimismo, el valor de Uk se calcula con la siguiente expresión: 𝑈𝑘=1/∑𝑅𝑖 (1 – 1) Donde ΣRi es la suma de todas las resistencias que forman el elemento del edificio. Conocidos los valores de Uk , se puede proceder a calcular las pérdidas térmicas tanto por transmisión, ventilación y la capacidad de calentamiento del espacio calentado. Todo este procedimiento se detalla en las Tablas A.4, A.5 y A.6 que se muestran a continuación: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 115 Tabla A.4. Cálculo simplificado de la carga térmica de diseño de la planta baja de la casa rural [1] CÁLCULO SIMPLIFICADO DE LA CARGA TÉRMICA TOTAL (Planta Baja) Datos de temperatura Temperatura exterior de diseño θe ºC -4,1 Temperatura interior de diseño θint,i ºC 20 Diferencia de temperatura de diseño θint,i-θe ºC 24,1 Pérdidas térmicas por transmisión Código Elemento del edificio fk Ak Uk fk·Ak·Uk p.u. m2 W/m2·K W/K 1 Muro exterior planta baja (no aislado, al aire) 1,40 162,25 1,49 337,54 6 Ventanas 1,00 15,03 2,10 31,56 5 Puerta exterior 1,00 5,94 0,86 5,08 9 Suelo planta baja 1,26 192,14 1,56 378,40 7 Techo planta baja 1,26 192,14 2,01 485,65 2 Muro interior no aislado (baño) 1,12 14,35 2,40 38,52 1 Muro interior no aislado (0,55 m) 1,12 4,08 1,49 6,79 Coeficiente de pérdida térmica por transmisión total HT,i=Σfk·Ak·Uk W/K 1.283.54 Pérdida térmica por transmisión total φT,i=HT,i·(θint,i-θe) W 30.933,40 Pérdidas térmicas por ventilación Volumen interior (vivienda) Vi m3 488,91 Volumen interior (cocina) Vi m3 63,64 Índice de renovación mínima de aire (vivienda) nmin h-1 0,5 Índice de renovación mínima de aire (cocina) nmin h-1 1,5 Coeficiente de pérdida térmica por ventilación total HV,i=0,34·Vi·nmin W/K 115,5711 Pérdida térmica por ventilación total φV,i=HV,i·(θint,i-θe) W 2.785,26 Pérdida térmica de diseño por transmisión y ventilación φi=φV,i+φT,i W 33.718,67 Capacidad de calentamiento Superficie del suelo Ai m2 165,93 Factor de recalentamiento fRH W/m2 13 Capacidad de calentamiento total φRH,i=Ai·fRH W 2.157,09 Carga térmica de diseño total φHL,i=φT,i+φi W 35.875,76 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 116 Tabla A.5. Cálculo simplificado de la carga térmica de diseño de la planta alta de la casa rural [1] CÁLCULO SIMPLIFICADO DE LA CARGA TÉRMICA TOTAL (Planta alta) Datos de temperatura Temperatura exterior de diseño θe ºC -4,1 Temperatura interior de diseño θint,i ºC 20 Diferencia de temperatura de diseño θint,i-θe ºC 24,1 Pérdidas térmicas por transmisión Código Elemento del edificio fk Ak Uk fk·Ak·Uk p.u. m2 W/m2·K W/K 1 Muro exterior planta alta (no aislado, al aire) 1,40 118,73 1,49 247,00 6 Ventanas 1,00 3,77 2,10 7,92 4 Puerta interior 1,00 2,76 0,54 1,50 7 Techo planta alta 1,26 60,71 2,01 153,44 2 Muro interior no aislado (baño) 1,12 23,70 2,40 63,63 3 Muro interior no aislado (terraza) 1,12 15,02 1,85 31,04 4 Puerta interior 1,40 2,47 1,08 3,73 Coeficiente de pérdida térmica por transmisión total HT,i=Σfk·Ak·Uk W/K 508,24 Pérdida térmica por transmisión total φT,i=HT,i·(θint,i-θe) W 12.248,61 Pérdidas térmicas por ventilación Volumen interior Vi m3 145,56 Índice de renovación mínima de aire nmin h-1 0,5 Coeficiente de pérdida térmica por ventilación total HV,i=0,34·Vi·nmin W/K 24,75 Pérdida térmica por ventilación total φV,i=HV,i·(θint,i-θe) W 596,36 Pérdida térmica de diseño por transmisión y ventilación φi=φV,i+φT,i W 12.844,97 Capacidad de calentamiento Superficie del suelo Ai m2 46,20 Factor de recalentamiento fRH W/m2 13 Capacidad de calentamiento total φRH,i=Ai·fRH W 600,60 Carga térmica de diseño total φHL,i=φT,i+φi W 13.445,57 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 117 Tabla A.6. Cálculo simplificado de la carga térmica de diseño del baño de la casa rural CÁLCULO SIMPLIFICADO DE LA CARGA TÉRMICA TOTAL (Baños) Datos de temperatura Temperatura exterior de diseño θe ºC -4,1 Temperatura interior de diseño θint,i ºC 24 Diferencia de temperatura de diseño θint,i-θe ºC 28,1 Pérdidas térmicas por transmisión Código Elemento del edificio fk Ak Uk fk·Ak·Uk p.u. m2 W/m2·K W/K 1 Muro exterior planta baja (aislado, al aire) 1,40 33,02 1,49 68,69 6 Ventanas 1,00 2,88 2,10 6,05 5 Puerta interior 1,40 3,42 1,38 6,59 9 Suelo planta baja 1,26 9,72 1,56 19,14 7 Techo planta baja 1,26 8,00 2,01 20,22 8 Techo planta alta 1,26 7,40 2,94 27,42 Coeficiente de pérdida térmica por transmisión total HT,i=Σfk·Ak·Uk W/K 148,11 Pérdida térmica por transmisión total φT,i=HT,i·(θint,i-θe) W 4.161,98 Pérdidas térmicas por ventilación Volumen interior Vi m3 35,13 Índice de renovación mínima de aire nmin h-1 1,50 Coeficiente de pérdida térmica por ventilación total HV,i=0,34·Vi·nmin W/K 17,92 Pérdida térmica por ventilación total φV,i=HV,i·(θint,i-θe) W 503,45 Pérdida térmica de diseño por transmisión y ventilación φi=φV,i+φT,i W 4.665,43 Capacidad de calentamiento Superficie del suelo Ai m2 10,2 Factor de recalentamiento fRH W/m2 13,00 Capacidad de calentamiento total φRH,i=Ai·fRH W 140,66 Carga térmica de diseño total φHL,i=φT,i+φi W 4.806,09 2. Diseño del sistema hidráulico 1.1. Determinación de la potencia y elección de radiadores Como se ya se ha explicado en la memoria, la potencia de los radiadores se ha extraído a través de las pérdidas térmicas de la vivienda. A partir de esos valores se han podido elegir los modelos adecuados de radiadores, así como el número de cada uno de ellos que se va a instalar. En la siguiente tabla se muestran todas las características de los radiadores que hay en cada una de las estancias. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 118 Tabla A.7. Radiadores de cada una de las estancias Estancia Potencia requerida (W) Modelo Potencia ΔT50 (W) Caudal de agua (L/s) Dimensiones (Alto/largo) (mm) Vestíbulo 2.339,76 ADRA 22 600 S 800 2x1.318 0,013 600 / 800 Habitación 1 2.774,88 ADRA 22 700 S 1500 2.790 0,013 700/1.500 Habitación 2 3.230,75 ADRA 22 600 S 2100 3.459 0,017 600/2.100 Habitación 3 3.231,69 ADRA 22 600 S 2100 3.459 0,017 600/2.100 Salón 4.434,41 ADRA 22 700 S 1200 2x2.232 0,011 700/1.200 Comedor 4.504,77 ADRA 22 600 S 1500 2x2.471 0,012 600/1.500 Sala de estar 4.162,31 ADRA 22 500 S 1500 2x2.129 0,010 500/1.500 Patio 4.033,30 ADRA 22 700 S 1100 2x2.046 0,010 700/1.100 Cocina 4.289,33 ADRA 22 700 S 1200 2x2.232 0,011 700/1.200 Escaleras 2.874,56 ADRA 22 700 S 800 2x1.488 0,014 700 / 800 Lavadero 5.858,85 ADRA 22 500 S 2100 2x2.980 0,014 500/2.100 Vestidor 1.687,33 ADRA 22 500 S 1200 1.703 0,008 500/1.200 Pasillo 1.041,56 ADRA 22 400 S 900 1.058 0,005 400 / 900 Habitación principal 4.857,84 ADRA 22 600 S 1500 2x2.47111 0,012 600/1.500 Baño planta baja 2.710,64 PV 600 S 1500 2x1.504 0,007821 1500 / 600 Baño planta alta 2.095,45 PV 600 S 1801 2x1.147 0,00596 1800 / 400 Para calcular el caudal de agua que circula por cada radiador se ha empleado la siguiente expresión: 𝑃=𝑚󰇗·𝐶𝑝·∆𝑇 Donde m es el caudal másico de agua que circula por el radiador en kg/s, Cp es la capacidad calorífica del agua, que tiene un valor de 4,18 kJ/(kg ºC) y ∆T es la diferencia de temperaturas media. 1.2. Dimensionado de las tuberías Previamente al dimensionado de las tuberías, se debe conocer el recorrido que seguirán las mismas y el caudal que llevarán. Conocidos estos datos se puede proceder a la determinación de las características de las mismas. 1.2.1. Planta baja La Figura A.1 muestra la distribución que tendrán los radiadores y los conductos de unión de los mismos en toda la planta baja. Los números en rojo representan la denominación que se le ha dado a cada unión desde la red principal de distribución de agua hasta la entrada de agua caliente del radiador. Al igual, 11 ∆T para los baños es de 46 ºC, ya que la temperatura exterior de diseño en este caso es de 24 ºC. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 119 los números en color azul representan la unión desde la salida del agua fría del radiador hasta la red principal. Asimismo, los radiadores se han numerado para poder identificarlos. En las Tablas A.8 y A.9 aparecen todas las características de las tuberías tanto de unión con los radiadores como cada tramo de la red principal. Figura A.1. Radiadores y red de distribución de agua en la planta baja de la vivienda TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 120 Tabla A.8. Características de las uniones a los radiadores de la planta baja Tramo Caudal (m3/s) Velocidad (m/s) Diámetro interno (m) Diámetro interno real (m) Velocidad real (m/s) 1 7,82E-06 0,5 0,0045 0,006 0,2766 2 1,33E-05 0,5 0,0058 0,006 0,4721 3 1,02E-05 0,5 0,0051 0,006 0,3603 4 1,02E-05 0,5 0,0051 0,006 0,3603 5 1,66E-05 0,5 0,0065 0,008 0,3293 6 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 7 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 8 1,66E-05 0,5 0,0065 0,008 0,3293 9 1,18E-05 0,5 0,0055 0,006 0,4182 10 1,18E-05 0,5 0,0055 0,006 0,4182 11 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 12 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 13 7,12E-06 0,5 0,0043 0,006 0,2518 14 7,82E-06 0,5 0,0045 0,006 0,2766 15 7,12E-06 0,5 0,0043 0,006 0,2518 16 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 17 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 18 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 19 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 20 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 21 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 22 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 23 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 24 7,12E-06 0,5 0,0043 0,006 0,2518 25 7,82E-06 0,5 0,0045 0,006 0,2766 26 7,12E-06 0,5 0,0043 0,006 0,2518 27 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 28 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 29 1,18E-05 0,5 0,0055 0,006 0,4182 30 1,18E-05 0,5 0,0055 0,006 0,4182 31 1,66E-05 0,5 0,0065 0,008 0,3293 32 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 33 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 34 1,66E-05 0,5 0,0065 0,008 0,3293 35 1,02E-05 0,5 0,0051 0,006 0,3603 36 1,02E-05 0,5 0,0051 0,006 0,3603 37 1,33E-05 0,5 0,0058 0,006 0,4721 38 7,82E-06 0,5 0,0045 0,006 0,2766 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 121 Tabla A.9. Características de la red principal de agua de la planta baja Tramo Caudal (m3/s) Velocidad (m/s) Diámetro interno (m) Diámetro interno real (m) Velocidad real (m/s) Entrada 1,95E-04 0,5 0,0223 0,026 0,3678 0-I 9,98E-05 0,5 0,0159 0,016 0,4964 I-II 9,20E-05 0,5 0,0153 0,016 0,4575 6,73E-05 0,5 0,0131 0,014 0,4369 II-III 5,39E-05 0,5 0,0117 0,012 0,4767 III-IV 4,37E-05 0,5 0,0106 0,012 0,3866 IV-V 3,35E-05 0,5 0,0092 0,01 0,4270 V-VI 1,70E-05 0,5 0,0066 0,008 0,3379 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 XVIII 1,07E-05 0,5 0,0052 0,006 0,3777 I-XIV 2,47E-05 0,5 0,0079 0,008 0,4920 XIV-XVI 1,69E-05 0,5 0,0066 0,008 0,3364 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 XV 7,12E-06 0,5 0,0043 0,006 0,2518 0-XIII 9,54E-05 0,5 0,0156 0,016 0,4747 XIII-XII 8,83E-05 0,5 0,0150 0,016 0,4393 XII-XI 7,77E-05 0,5 0,0141 0,0145 0,4702 XI-X 6,70E-05 0,5 0,0131 0,014 0,4351 X-IX 5,51E-05 0,5 0,0119 0,012 0,4876 IX-VIII 4,33E-05 0,5 0,0105 0,012 0,3831 VII-VIII 2,68E-05 0,5 0,0083 0,01 0,3409 6,31E-06 0,5 0,0040 0,006 0,2230 VIII-XIX 2,05E-05 0,5 0,0072 0,008 0,4072 XIX-XVII 9,79E-06 0,5 0,0050 0,006 0,3462 Salida 1,95E-04 0,5 0,0223 0,026 0,3678 Por otra parte, se van a indicar en la Tabla A.10 todos los accesorios que lleva la red hidráulica de la planta baja de la vivienda. Estos datos son de especial relevancia a la hora de calcular las pérdidas de carga que hay en el sistema. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 128 Tabla A.16. Pérdidas de carga en los radiadores Radiador Diámetro (m) Diámetro entrada Velocidad (m/s) ΔP(Pa) I 0,0127 1/2" 0,062 4,765 II 0,0095 3/8'' 0,187 43,872 III 0,0095 3/8'' 0,143 25,546 IV 0,0095 3/8'' 0,143 25,546 V 0,0095 3/8'' 0,232 67,434 VI 0,0095 3/8'' 0,089 9,791 VII 0,0095 3/8'' 0,089 9,791 VIII 0,0095 3/8'' 0,232 67,434 IX 0,0095 3/8'' 0,166 34,413 X 0,0095 3/8'' 0,166 34,413 XI 0,0095 3/8'' 0,150 28,078 XII 0,0095 3/8'' 0,150 28,078 XIII 0,0095 3/8'' 0,100 12,479 XIV 0,0127 1/2'' 0,062 4,765 XV 0,0095 3/8'' 0,100 12,479 XVI 0,0095 3/8'' 0,137 23,593 XVII 0,0095 3/8'' 0,137 23,593 XVIII 0,0095 3/8'' 0,150 28,078 XIX 0,0095 3/8'' 0,150 28,078 XX 0,0095 3/8'' 0,2001 48,937 XXI 0,0095 3/8'' 0,2001 48,937 XXII 0,0095 3/8'' 0,1144 15,982 XXIII 0,0095 3/8'' 0,1659 33,647 XXIV 0,0095 3/8'' 0,1659 33,647 XXV 0,0127 1/2'' 0,0433 2,293 XXVI 0,0127 1/2'' 0,0433 2,293 XXVII 0,0095 3/8'' 0,0710 6,168 TOTAL 704,132 La pérdida de carga total en radiadores es de 704,132 Pa, lo que equivale a 0,073 m.c.a. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 129 Tabla A.17. Pérdidas de carga en las uniones con los radiadores de la planta baja Tramo Caudal (L/s) Diámetro interno (m) Velocidad (m/s) L(m) Ki Re f ∆P (Pa) 1 0,0078 0,006 0,2766 1,51865 12,2 4.282 0,039 823,800 2 0,0133 0,006 0,4721 0,736 12,2 7.308 0,034 1781,164 3 0,0102 0,006 0,3603 0,736 12,2 5.577 0,037 1055,713 4 0,0102 0,006 0,3603 0,736 12,2 5.577 0,037 1055,713 5 0,0166 0,008 0,3293 0,636 11,5 6.795 0,035 753,929 6 0,0063 0,006 0,2230 0,636 11,1 3.452 0,041 375,119 7 0,0063 0,006 0,2230 0,636 11,1 3.452 0,041 375,119 8 0,0166 0,008 0,3293 0,636 11,5 6.795 0,035 753,929 9 0,0118 0,006 0,4182 0,636 11,5 6.472 0,035 1298,449 10 0,0118 0,006 0,4182 0,636 11,5 6.472 0,035 1298,449 11 0,0107 0,006 0,3777 0,736 12,2 5.846 0,036 1156,671 12 0,0107 0,006 0,3777 0,736 12,2 5.846 0,036 1156,671 13 0,0071 0,006 0,2518 0,736 12,2 3.898 0,040 528,693 14 0,0078 0,006 0,2766 0,96865 12,2 4.282 0,039 690,242 15 0,0071 0,006 0,2518 0,18625 12,2 3.898 0,040 415,437 16 0,0098 0,006 0,3462 0,18625 11,8 5.359 0,037 756,510 17 0,0098 0,006 0,3462 0,18625 11,8 5.359 0,037 756,510 18 0,0107 0,006 0,3777 0,18625 11,8 5.846 0,036 898,594 19 0,0107 0,006 0,3777 0,18625 12,2 5.846 0,036 926,411 20 0,0107 0,006 0,3777 0,08625 11,5 5.128 0,037 841,946 21 0,0107 0,006 0,3777 0,08625 11,1 5.128 0,037 813,967 22 0,0098 0,006 0,3462 0,08625 11,1 4.700 0,038 684,652 23 0,0098 0,006 0,3462 0,08625 11,1 4.700 0,038 684,652 24 0,0071 0,006 0,2518 0,08625 11,5 3.418 0,041 375,979 25 0,0078 0,006 0,2766 0,06865 11,5 3.755 0,040 448,749 26 0,0071 0,006 0,2518 0,636 11,5 3.418 0,041 493,695 27 0,0107 0,006 0,3777 0,636 11,5 5.128 0,037 1081,276 28 0,0107 0,006 0,3777 0,636 11,5 5.128 0,037 1081,276 29 0,0118 0,006 0,4182 0,636 11,5 5.677 0,036 1316,716 30 0,0118 0,006 0,4182 0,636 11,5 5.677 0,036 1316,716 31 0,0166 0,008 0,3293 0,636 11,5 5.960 0,036 763,241 32 0,0063 0,006 0,2230 0,636 11,1 3.028 0,043 380,866 33 0,0063 0,006 0,2230 0,636 11,1 3.028 0,043 380,866 34 0,0166 0,008 0,3293 0,636 11,5 5.960 0,036 763,241 35 0,0102 0,006 0,3603 0,636 11,5 4.891 0,038 986,776 36 0,0102 0,006 0,3603 0,636 11,5 4.891 0,038 986,776 37 0,0133 0,006 0,4721 0,636 11,5 6.409 0,035 1666,020 38 0,0078 0,006 0,2766 0,61865 11,5 3.755 0,040 587,567 TOTAL 32.512,1 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 130 Tabla A.18. Pérdidas de carga en la red principal de la planta baja Tramo Caudal (L/s) Diámetro interno (m) Velocidad (m/s) L(m) Ki Re f ∆P (Pa) Entrada 0,1953 0,026 0,3678 7,85 15,4 24.668 0,025 1.516,37 0-I 0,0998 0,016 0,4964 1,57 0,7 20.490 0,026 395,39 I-II 0,0920 0,016 0,4575 0,66 0,7 18.885 0,027 184,88 0,0673 0,014 0,4369 0,30 0,7 15.780 0,028 121,36 II-III 0,0539 0,012 0,4767 3,63 0,7 14.756 0,029 1.038,07 III-IV 0,0437 0,012 0,3866 3,33 0,3 11.968 0,030 632,63 IV-V 0,0335 0,01 0,4270 6,75 2,4 11.015 0,031 2.063,67 V-VI 0,0170 0,008 0,3379 3,66 0,7 6.974 0,035 919,53 0,0063 0,006 0,2230 0,14 0,7 3.452 0,041 40,30 XVIII 0,0107 0,006 0,3777 4,46 2,1 5.846 0,036 2.014,09 I-XIV 0,0247 0,008 0,4920 2,52 0,7 10.154 0,031 1.252,58 XIV-XVI 0,0169 0,008 0,3364 2,92 1 6.943 0,035 752,16 0,0098 0,006 0,3462 0,28 1,1 5.359 0,037 164,99 XV 0,0071 0,006 0,2518 1,12 1,1 3.898 0,040 264,73 0-XIII 0,0954 0,016 0,4747 5,62 1,7 19.595 0,027 1.217,34 XIII-XII 0,0883 0,016 0,4393 6,06 1,3 18.134 0,027 1.092,60 XII-XI 0,0777 0,0145 0,4702 5,32 2,4 17.590 0,027 1.343,82 XI-X 0,0670 0,014 0,4351 3,63 0,7 15.713 0,028 739,76 X-IX 0,0551 0,012 0,4876 3,47 0,7 15.095 0,029 1.036,59 IX-VIII 0,0433 0,012 0,3831 7,27 2 11.859 0,030 1.455,38 VII-VIII 0,0268 0,01 0,3409 1,45 0,7 8.795 0,033 307,70 0,0063 0,006 0,2230 0,14 0,7 3.452 0,041 40,30 VIII-XIX 0,0205 0,008 0,4072 4,47 1,7 8.404 0,033 1.628,01 XIX-XVII 0,0098 0,006 0,3462 3,29 1,1 5.359 0,037 1.247,65 Salida 0,1953 0,026 0,3678 7,85 25,5 24.668 0,025 2.301,92 TOTAL 43.725,37 Cabe destacar que las pérdidas de carga totales en los conductos de la red principal son las mismas para el agua fría que para el agua caliente, ya que las tuberías son análogas. Por tanto, las pérdidas de carga totales en los conductos de la planta baja son de 76.237,463 Pa, que equivalen a 7,96 m.c.a. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 131 Tabla A.19. Pérdidas de carga en las uniones con los radiadores de la planta alta Tramo Caudal (L/s) Diámetro interno (m) Velocidad (m/s) L(m) Ki Re f ∆P (Pa) 1 0,014 0,008 0,284 0,636 11,1 5.854 0,036 548,011 2 0,014 0,008 0,284 0,636 11,1 5.854 0,036 548,011 3 0,008 0,006 0,288 0,636 11,1 4.461 0,039 615,300 4 0,012 0,006 0,418 0,736 11,4 6.472 0,035 1.339,971 5 0,012 0,006 0,418 0,736 11,4 6.472 0,035 1.339,971 6 0,005 0,006 0,194 1,918 11,8 3.004 0,043 467,221 7 0,005 0,006 0,194 1,373 11,8 3.004 0,043 395,976 8 0,005 0,006 0,179 0,186 11,4 2.771 0,044 199,252 9 0,005 0,006 0,179 0,086 10,7 2.479 0,045 178,286 10 0,005 0,006 0,194 0,176 11,1 3.022 0,043 227,997 11 0,005 0,006 0,194 0,619 10,7 3.022 0,043 278,742 12 0,012 0,006 0,418 0,636 11,1 6.510 0,035 1.271,282 13 0,012 0,006 0,418 0,636 10,7 6.510 0,035 1.236,991 14 0,008 0,006 0,288 0,636 11,1 4.487 0,039 618,654 15 0,014 0,008 0,284 0,636 11,1 5.889 0,036 551,050 16 0,014 0,008 0,284 0,636 11,1 5.889 0,036 551,050 TOTAL 10.367,765 Tabla A.20. Pérdidas de carga en la red principal de la planta alta Tramo Caudal (L/s) Diámetro interno (m) Velocidad (m/s) L(m) Ki Re f ∆P (Pa) Entrada 0,0763 0,014 0,496 3,53 7,7 16.736 0,0278 1.762,289 0-XXI 0,0342 0,01 0,436 1,69 0,7 10.505 0,0312 554,836 XXI-XXII 0,0200 0,008 0,397 4,28 0,7 7.661 0,0338 1.448,577 XXII-XXIII 0,0118 0,006 0,418 4,08 1,1 6.047 0,0358 2.176,943 0-XX 0,0421 0,012 0,372 0,84 0,7 10.771 0,0310 194,672 XX-XXV 0,0279 0,01 0,355 12,19 2,4 8.550 0,0329 2.611,784 XXV-XXIV 0,0224 0,008 0,445 1,03 0,7 8.582 0,0328 477,161 0,0118 0,006 0,418 1,38 1,1 6.047 0,0358 798,544 XXV-XXVI 0,0105 0,006 0,373 2,22 1,4 5.396 0,0369 1.023,694 XXVI-XXVII 0,0051 0,006 0,179 2,33 0,7 2.589 0,0443 280,551 Salida 0,0763 0,014 0,496 3,53 7,7 16.736 0,0278 1.882,289 TOTAL 22.778,10 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 132 Las pérdidas de carga totales en los conductos de la planta alta son 33.145,865 Pa, siendo esto igual a 3,46 m.c.a. Por último, se determinan las pérdidas de carga en las tuberías que se localizan en el interior de la sala de calderas. En la Figura A.3 se muestra el circuito hidráulico que se ha diseñado en dicha sala, y en la Tabla A.21 aparecen calculadas las pérdidas de carga. Tabla 21 Pérdidas de carga en los conductos del interior de la sala de calderas Tramo Caudal (L/s) Diámetro interno (m) Velocidad (m/s) L(m) Ki Re f ∆P (Pa) Sala de calderas 0,272 0,026 0,512 3,394 5,100 34.313 0,023 1.037,22 Haciendo un recuento, se llega a que en el sistema hay unas pérdidas de carga de 111.308,10 Pa, o lo que es lo mismo, 11,62 m.c.a. 1.4. Selección de la bomba de impulsión Ya se ha mencionado en la memoria el procedimiento para obtener los datos necesarios para poder elegir una bomba u otra. Éstos aparecen en la Tabla A.22: Figura A.362. Elementos hidráulicos en la sala de calderas TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 133 Tabla A.22. Datos para la selección de la bomba de impulsión Caudal (m3/h) Pi (Pa) Pf Hf Hb (m.c.a.) 0,978 215.019,05 174.373,96 19.373,96 1,93 A partir de estos datos se ha elegido el modelo Calio S de la marca KSB. Dentro del modelo elegido existen varios tipos dependiendo del tamaño y la potencia que se quiera, por ello habrá que determinar mediante sus curvas características cual es el adecuado. En la Figura A.4 se muestra la curva de la bomba y el punto en el que funciona el sistema que se presenta: Figura A.4. Curva característica de la bomba Calio S [53] Dentro de ese modelo existen varios tipos, correspondientes a cada curva que se muestra en la Figura A.5. La elección adecuada es aquella que está justo por encima del punto de funcionamiento deseado. En este caso el modelo a elegir es el 15/25/30 – 40, y por tanto habrá que irse ahora a las curvas características de este modelo. En la Figura 6 se representan dichas curvas: TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 134 Figura A.5. Curva característica de la bomba Calio S 15/25/35 – 40 [53] A través de la primera curva se elige el modelo concreto, que es aquel que da una altura máxima de 2,5 m, ya que siempre hay que elegir la curva que queda justo por encima del punto de funcionamiento teórico. Por tanto, si se observa en la curva que aparece en la parte inferior de la Figura A.5, la potencia que tiene la bomba a utilizar será de 0,023 kW. Por otra parte, se puede obtener la curva del sistema, a través de la cual se puede obtener el punto de funcionamiento del sistema, siendo éste el punto de corte entre dicha curva y la curva característica de la bomba. La Figura A.6 representa la intersección entre dichas curvas, donde se puede ver claramente que el punto real de funcionamiento será un caudal de 1,08 m3/h y una altura de 2,35 m. El punto que aparece en color rojo es el punto de funcionamiento teórico. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO A: CÁLCULOS 135 Figura A.6. Punto de funcionamiento real del sistema 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Hb(mca) Q(m3/h) Instalación Bomba TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO B: COSTES DE OPERACIÓN 136 ANEXO B: COSTES DE OPERACIÓN El funcionamiento del sistema de calefacción conlleva una serie de costes anuales. Al iniciar la instalación habrá que realizar el desembolso de la inversión inicial, la cual se ha calculado en el presupuesto, y suma una cantidad de 74.059,66 €, que incluye la construcción de la sala de calderas y silo de almacenamiento, instalación de caldera, chimenea y todos los accesorios, así como la instalación hidráulica para distribuir el agua. Además de este abono, también será necesario abonar los costes que conlleva el arranque de la instalación, lo que significa llenar el silo de biocombustible y la red de agua. Estos gastos ascienden a 1.363,80 €. Por otro lado, el funcionamiento de la instalación conlleva unos costes de operación. En ellos se incluye el gasto de combustible, agua, electricidad y las labores de revisión y mantenimiento necesarias para asegurar un correcto funcionamiento del sistema. El coste del combustible anual, incluyendo transporte y descarga, será de 2.553,10 € (15.000 kg/año a 0,145 €/kg, más el transporte y la descarga que ascienden a un total de 187,55 €), la electricidad a pagar será de 9.198,18 € (58,94 kW a 0,10404 €/kWh, si la temporada se supone de 1.500 horas), 14,65 € de agua (0,63746 m3 a 22,996 €/m3) y 548,12 € (340€ una revisión al año de la caldera y 208,12 una revisión al año del sistema completo) en cuanto a las labores de mantenimiento necesarias. En la siguiente tabla aparecen desglosados todos estos costes: Tabla B.1. Costes de la instalación de calefacción COSTES DE LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Inversión inicial Costes de Operación Capital fijo 74.059,66 € Combustible (15.000 kg) 2.553,10 €/año Costes de arranque Combustible inicial (8.000 kg) 1.345,15 € Electricidad (58,94 kW) 9.198,18 €/año Llenado de agua del sistema (637,45 L) 14,65 € Agua (637,45 L) 14,65 €/año TOTAL 75.423,46 € Mantenimiento 548,12 €/año TOTAL 12.314,05 €/año TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA ANEXO C: CERTIFICADO ENERGÉTICO 137 ANEXO C: CERTIFICADO ENERGÉTICO DE LA VIVIENDA La Directiva 2002/97/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2002, estableció un procedimiento básico para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción, y con ella se creó el Real Decreto 47/2007 en España. Posteriormente, esta Directiva fue modificada, y con ella se llevaron a cabo modificaciones en la normativa española. Por esto, se creó el Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios. La aplicación de dicho R.D. fue voluntaria hasta el 1 de junio de 2013. A partir de ese momento, fue obligatoria la presentación o puesta a disposición de los compradores o arrendatarios del certificado de eficiencia energética de la totalidad o parte de un edificio para los contratos de compraventa o arrendamiento. Para los edificios existentes, el IDAE pone a disposición del público programas informáticos de calificación de eficiencia energética para edificios existentes, que son de aplicación en todo el territorio español. En este caso se va a emplear el programa informático CERMA, que es una herramienta informática reconocida por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo y por el Ministerio de Fomento, y que permite obtener de forma simplificada la calificación de eficiencia energética de viviendas. En primer lugar, habrá que indicar los datos generales del edificio, tales como la dirección o el año de construcción del edificio, y los datos del certificador. A continuación, se incluirán los datos globales como el tipo de edificio, el número de plantas, el volumen, la superficie habitable y el número de espacios secos y húmedos. Lo siguiente que se debe completar es el entorno del edificio, indicando así las distancias a las que se encuentran los edificios que lo rodean y sus alturas, tal y como refleja la Figura C.1. PLIEGO DE CONDICIONES ÍNDICE 1. Pliego de condiciones de índole técnica 3 1.1. Definición y alcance del proyecto 3 1.1.1. Objeto del pliego de condiciones técnicas particulares 3 1.1.2. Documentos del proyecto 3 1.1.3. Descripción de las obras 3 1.1.4. Programa de ejecución y plazos 4 1.1.5. Modificación de los planes establecidos y prescripciones omitidas 4 1.2. Condiciones que deben reunir los materiales 4 1.2.1. Condiciones generales 4 1.2.2. Obra Civil 4 1.2.3. Instalación contra incendios 12 1.2.4. Instalación eléctrica 13 1.2.5. Generador de calor 15 1.2.6. Tornillo transportador de biocombustible 16 1.2.7. Chimenea 16 1.2.8. Circuito hidráulico 16 1.2.9. Materiales no especificados en el presente capítulo 19 2. Pliego de condiciones de índole facultativa 20 2.1. Delimitación de funciones de los agentes intervinientes 20 2.1.1. El promotor 20 2.1.2. Contratistas 20 2.1.3. Subcontratistas 20 2.1.4. Trabajadores autónomos 21 2.1.5. Proyectista 21 2.1.6. Constructor 21 2.1.7. El directo de obra 22 2.2. De las obligaciones y derechos generales del constructor o contratista 23 2.2.1. Verificación de los documentos del proyecto 23 2.2.2. Plan de seguridad y salud 23 2.2.3. Proyecto de control de calidad 23 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 2 2.2.4. Oficina en la obra 23 2.2.5. Representación del contratista 23 2.2.6. Presencia del constructor en la obra 24 2.2.7. Trabajos no estipulados expresamente 24 2.2.8. Interpretaciones, aclaraciones y modificaciones de los documentos del proyecto 24 2.2.9. Reclamaciones contra las órdenes de la dirección facultativa 24 2.2.10. Recusación por el contratista del personal nombrado por el arquitecto 25 2.2.11. Faltas de personal 25 2.2.12. Subcontratas 25 2.3. Prescripciones generales relativas a trabajos, materiales y medios auxiliares 25 2.3.1. Caminos y accesos 25 2.3.2. Replanteo 25 2.3.3. Orden de los trabajos 25 2.3.4. Facilidades para otros contratistas 25 2.3.5. Ampliación del proyecto por causas imprevistas o de fuerza 26 2.3.6. Prórroga por causa de fuerza mayor 26 2.3.7. Responsabilidad de la dirección facultativa en el retraso de la obra 26 2.3.8. Condiciones generales de ejecución de los trabajos 26 2.3.9. Procedencia de los materiales y los aparatos 26 2.3.10. Materiales no utilizables 26 2.3.11. Materiales y aparatos defectuosos 27 2.3.12. Limpieza de las obras 27 TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 3 1. PLIEGO DE CONDICIONES DE ÍNDOLE TÉCNICA 1.1. Definición y alcance del proyecto 1.1.1. Objeto del pliego de condiciones técnicas particulares El presente Pliego de Condiciones Técnicas Particulares conforma el conjunto de características y requisitos que deberán cumplir todos los materiales empleados en la ejecución del proyecto, así como su colocación e instalación. 1.1.2. Documentos del proyecto El proyecto que se presenta consta de varios documentos distintos: - Documento nº 1: Memoria y Anexos. - Documento nº 2: Planos. - Documento nº 3: Pliego de Condiciones. - Documento nº 4: Mediciones y Presupuesto - Documento nº 5: Estudio de Seguridad y Salud Son documentos de carácter obligatorio los Planos, el Pliego de Condiciones y el Presupuesto total. El resto de documentos tienen carácter informativo y están constituidos por la Memoria y todos sus anexos, las Mediciones y el Estudio de Seguridad y Salud. 1.1.3. Descripción de las obras Las obras que se llevarán a cabo durante la ejecución del presente proyecto tendrán lugar en la calle Antonio Machado número 9 del municipio de Castilblanco de los Arroyos, situado en la Sierra Norte de la provincia de Sevilla. Todas las instalaciones y mejoras que se llevarán a cabo se detallan en la Memoria y en los anexos que la acompañan, pero en general, se pueden describir en las siguientes actividades: 1. Limpieza y adecuación de la zona donde se hará la construcción de la nueva sala de calderas. 2. Ejecución de la obra civil de la sala de calderas y silo para almacenar el combustible. 3. Acabados de la obra civil. Pavimentación, soleras, aislamientos térmicos, pintura y carpintería. 4. Instalación de fontanería y saneamiento. 5. Instalación eléctrica de baja tensión. 6. Instalación contra incendios de la sala de calderas. 7. Instalación de caldera en la sala de calderas y conexión mediante un transportador de tornillo con el almacén de biocombustible. 8. Instalación del circuito hidráulico en la sala de calderas. Bombas, vaso de expansión, tuberías y todos los accesorios requeridos. 9. Instalación del circuito hidráulico entre la sala de calderas y el edificio. 10. Instalación de radiadores en la vivienda. 11. Conexión de radiadores con el circuito hidráulico principal. 12. Llenado del silo de combustible con la cantidad requerida. 13. Llenado de agua del sistema. 14. Arranque y puesta en operación de la instalación. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 4 1.1.4. Programa de ejecución y plazos 1.1.5. Modificación de los planes establecidos y prescripciones omitidas En caso de que el Director de obra o algún instalador considere oportuno algún cambio, deberá entregar al Contratista una copia definitiva de los planos o de las nuevas acciones a realizar. Todas aquellas modificaciones que se quieran llevar a cabo deben ser recogidas en el libro de órdenes, que será entregado a la contrata a la hora del replanteo en la obra. Si las modificaciones consisten en un reemplazo de un elemento del proyecto original por otro que coste similar a lo que figura en el presupuesto, las modificaciones no darán lugar a variaciones de los precios unitarios que figuran en el presupuesto. En caso de que alguna prescripción haya sido omitida, el Director de Obra resolverá la omisión de manera expresa y estricta. 1.2. Condiciones que deben reunir los materiales 1.2.1. Condiciones generales Todos los materiales serán de primera calidad y reunirán los requisitos que se especifican en la memoria y que se establecen en la normativa aplicable. Además, todos los materiales que se les haya especificado su procedencia, debe respetarse y emplear dichos elementos obligatoriamente, a no ser que haya autorización del Director de la obra. En caso de utilizarse otros materiales distintos a los especificados, el contratista tendrá obligación de aportar otros documentos que cumplan las prescripciones. Los materiales, productos y sistemas deben someterse a las pruebas y ensayos definidos en el plan de control de calidad aplicable. Cualquier otro material solo se podrá emplear si está aprobado por el Director de la obra, debiéndose exigir nuevas pruebas o controles para dichos materiales. Todos los trabajos que se incluyen en el presente proyecto se ejecutarán de acuerdo con las buenas prácticas de la construcción, de acuerdo con las especificaciones que se recogen en la normativa aplicable y, cuando no entren en contradicción con ella, atendiendo a las especificaciones de ejecución de las Normas Tecnológicas de la Edificación. No obstante, se deberán cumplir estrictamente las instrucciones recibidas por la Dirección Facultativa, no pudiendo por tanto servir de pretexto al contratista la baja subasta, para variar esa esmerada ejecución ni la primerísima calidad de las instalaciones proyectadas en cuanto a sus materiales y mano de obra, ni pretender proyectos adicionales. 1.2.2. Obra Civil 1.2.2.1. Agua El agua es necesario para elaborar el hormigón o los morteros. Sus características deben comprobarse antes de utilizarla en la ejecución del proyecto, debiéndose realizar los ensayos que el jefe de obra crea necesarios. 1.2.2.2. Demolición de pavimento de hormigón La superficie en la que se va a llevar a cabo la construcción estaba previamente cubierta con un pavimento de hormigón que debe ser retirado. Por esto se lleva a cabo la demolición del pavimento con martillo neumático y la posterior limpieza, acopio, retirada y carga manual de escombros sobre camión o contenedor [52]. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 5 Para la ejecución de esta tarea se deben tener en cuenta el Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes de la Dirección General de Carreteras (PG-3) y la Norma Tecnológica de la Edificación NTE-ADD Acondicionamiento del terreno Desmontes: Demoliciones. La ejecución consta de las siguientes fases: Demolición del pavimento con martillo neumático, fragmentación de los escombros en piezas manejables, retirada y acopio de escombros, limpieza de los restos de obra y carga manual de escombros sobre camión o contenedor. Una vez concluidos los trabajos, la base soporte quedará limpia de restos del material. 1.2.2.3. Excavación de zanjas y pozos Excavaciones de tierras a cielo abierto para formación de pozos y zanjas para cimentaciones en suelo de hasta 2 m de profundidad, con medios mecánicos, hasta alcanzar la cota de profundidad indicada en el proyecto. Transporte de la maquinaria, refinado de paramentos y fondo de excavación, extracción de tierras fuera de la excavación, retirada de los materiales excavados y carga a camión [52]. Las zanjas son excavaciones con predominio de la longitud sobre las otras dimensiones, mientras que los pozos son excavaciones de boca estrecha respecto a su profundidad. Se requerirá un pozo para los cimientos de la sala de calderas y del almacén y una zanja para depositar las tuberías que van desde la sala de calderas hasta la vivienda. La ejecución se llevará a cabo teniendo en cuenta el Código Técnico de la Edificación, el Documento Básico de Seguridad estructural: Cimientos (CTE. DB-SE-C) y la Norma Tecnológica de la Edificación NTE-ADZ Acondicionamientos del terreno. Desmontes: Zanjas y pozos. Antes de la ejecución de las unidades de obra se deben cumplir una serie de requisitos [52]: - Del soporte: Se comprobará la posible existencia de servidumbres, elementos enterrados, redes de servicio o cualquier tipo de instalaciones que puedan resultar afectadas por las obras a iniciar. Se dispondrá de la información topográfica y geotécnica necesaria, recogida en el correspondiente estudio geotécnico del terreno realizado por un laboratorio acreditado en el área técnica correspondiente, y que incluirá, entre otros datos: tipo, humedad y compacidad o consistencia del terreno. Se dispondrán puntos fijos de referencia en lugares que puedan verse afectados por la excavación, a los cuales se referirán todas las lecturas de cotas de nivel y desplazamientos horizontales y verticales de los puntos del terreno. Se comprobará el estado de conservación de los edificios medianeros y de las construcciones próximas que puedan verse afectadas por las excavaciones. - Del contratista: Si existieran instalaciones en servicio que pudieran verse afectadas por los trabajos a realizar, solicitará de las correspondientes compañías suministradoras su situación y, en su caso, la solución a adoptar, así como las distancias de seguridad a tendidos aéreos de conducción de energía eléctrica. Notificará al Director de Ejecución de la obra, con la antelación suficiente, el comienzo de las excavaciones. Se medirá el volumen teórico según las especificaciones del Proyecto. Se medirá la excavación una vez realizada y antes de que sobre ella se deposite ningún tipo de relleno. 1.2.2.4. Relleno de zanjas para excavaciones Formación de relleno de zanjas para instalaciones, con tierra seleccionada procedente de la propia excavación y compactación en tongadas sucesivas de 20 cm de espesor máximo con bandeja vibrante de guiado manual, hasta alcanzar una densidad seca no inferior al 95% de la máxima obtenida en el ensayo Proctor Modificado, realizado según UNE 103501. Incluso cinta o distintivo indicador de la TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 6 instalación, carga, transporte y descarga a pie de tajo de los áridos a utilizar en los trabajos de relleno y humectación de los mismos [52]. La ejecución debe realizarse según el Código Técnico de la Edificación, el Documento Básico de Seguridad Estructural: Cimientos (CTE. DB-S), el Documento Básico de Salubridad y la Norma Tecnológica de la Edificación NTE-ADZ Acondicionamientos del terreno. Desmontes: Zanjas y pozos. Antes de la ejecución de las unidades de obra se debe comprobar que la temperatura ambiente no sea menor a los 2 ºC en la sombra. Las fases de las que consta este proceso son: extendido del material de relleno en tongadas de espesor uniforme, humectación o desecación de cada tongada, colocación de cinta o distintivo indicador de la instalación y compactación. Se considerará acabado el relleno cuando se haya alcanzado el grado de compactación adecuado. Las tierras o áridos utilizados como material de relleno quedarán protegidos de la posible contaminación por materiales extraños o por agua de lluvia, así como del paso de vehículos. 1.2.2.5. Compactación y relleno de zanjas con zahorra natural Ejecución de los trabajos necesarios para obtener la mejora de las propiedades resistentes del terreno de apoyo de la cimentación superficial proyectada, mediante el relleno a cielo abierto con zahorra natural caliza, y compactación al 95% del Proctor Modificado con compactador tándem autopropulsado, en tongadas de 30 cm de espesor, hasta alcanzar una densidad seca no inferior al 95% de la máxima obtenida en el ensayo Proctor Modificado, realizado según UNE 103501. Carga, transporte y descarga a pie de tajo de los áridos a utilizar en los trabajos de relleno y humectación de los mismos [52]. La ejecución debe realizarse según el Código Técnico de la Edificación, el Documento Básico de Seguridad Estructural: Cimientos (CTE. DB-S), el Documento Básico de Salubridad. Antes de empezar con las unidades de obra se debe realizarse un estudio geotécnico para estudiar las condiciones iniciales del terreno. Además, se debe comprobar que la temperatura ambiente no sea inferior a 2 ºC en la sombra. La ejecución consta de una serie de fases: transporte y descarga del material de relleno a pie de tajo, extendido del material de relleno en tongadas de espesor uniforme, humectación o desecación de cada tongada y compactación. Cuando se haya alcanzado el nivel de compactación adecuado, se dará por finalizada la compactación. 1.2.2.6. Malla electrosoldada Son mallas de retícula cuadrada o rectangular, formadas por barras cilíndricas o corrugadas de acero laminado de dureza natural o endurecidas por templado, unidas en los puntos de cruce por soldadura eléctrica [54]. Para los cimientos de la construcción será necesaria una malla de acero electrosoldada que será de 20x20, Ø 5-5 B 500 T 6x2,20 según la norma UNE-EN 10080 de acero para el armado del hormigón, en la que se establecen todos los requisitos que debe cumplir una malla electrosoldada [52]. El montaje se realizará de acuerdo a lo establecido en la instrucción de hormigón estructural EHE-08. La ejecución consta de varias fases: corte de la malla electrosoldada, montaje y colocación de la misma y sujeción a la estructura. TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 7 1.2.2.7. Losa de cimentación de hormigón armado La losa de cimentación se construirá de hormigón armado, a partir de un sistema de encofrado metálico. Se debe tener en cuenta el tipo de cemento a elegir para elaborar el hormigón, así como su dosificación y permeabilidad, ya que esto dependerá de la agresividad del terreno o de la presencia de agua con sustancias agresivas. El hormigón a emplear será hormigón HA-25/F/20/IIa, i.work SUSTENTA del fabricante FYM ITALCEMENTI GROUP, fabricado en central, y vertido con cubilote para formación de losa de cimentación, posterior compactación y curado del hormigón. A la hora de la elaboración, transporte y puesta en obra del hormigón se debe cumplir la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), y en su ejecución se debe cumplir en todo momento lo establecido en el Documento Básico de Seguridad Estructural: Cimientos del Código Técnico de la Edificación y la Norma Tecnológica de la Edificación para las Cimentaciones superficiales: Losas. Antes de llevar a cabo el vertido del hormigón se deben tener en cuenta algunos aspectos. Por un lado, las condiciones ambientales no deben ser severas, ya que se deben suspender los trabajo si llueve con intensidad, nieva, exista viento excesivo, una temperatura mayor a 40 ºC o se prevea que dentro de las siguientes 48 horas la temperatura puede bajar de los 0 ºC. Por otro lado, el contratista debe disponer en obra de los medios necesarios para prever los cambios bruscos ambientales durante el hormigonado o posterior fraguado, no pudiendo comenzar el hormigonado de los diferentes elementos sin la autorización por escrito del Director de Ejecución de la obra. 1.2.2.8. Sistema de encofrado para muro de hormigón Montaje y desmontaje en una cara del muro, de sistema de encofrado a dos caras con acabado visto con textura lisa, realizado con paneles metálicos modulares, amortizables en 150 usos, para formación de muro de hormigón armado, de hasta 3 m de altura y superficie plana, para contención de tierras. Puesta a punto de elementos de sustentación, fijación y apuntalamiento necesarios para su estabilidad; aplicación de líquido desencofrante, formación de huecos para el paso de instalaciones o mechinales de drenaje; replanteo y perfilado de las juntas de construcción y dilatación; y sellado de las juntas no estancas del encofrado [52]. La ejecución debe llevarse a cabo según la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. Antes de proceder a la ejecución de los encofrados hay que asegurarse de que las excavaciones están no sólo abiertas, sino en las condiciones que convenga a las características y dimensiones del encofrado. El contratista no podrá comenzar el montaje del encofrado sin la autorización por escrito del Director de Ejecución de la obra, quien además debe comprobar el estado de conservación de la superficie y de las uniones. La instalación de un sistema de encofrado consta de las siguientes fases: limpieza y preparación del plano de apoyo, aplicación del líquido desencofrante, montaje del sistema de encofrado, colocación de elementos de sustentación, fijación y acodalamiento, aplomado y nivelación del encofrado y desmontaje del sistema de encofrado. Dicha instalación se dará por finalizada cuando las superficies vistas no vayan a presentar imperfecciones. 1.2.2.9. Muro de hormigón Formación de muro de hormigón armado 2C, de hasta 3 m de altura, espesor de 30 cm, superficie plana, realizado con hormigón HA-25/B/20/IIa fabricado en central, y vertido con cubilote, y acero UNE-EN 10080 B 500 S, con una cuantía aproximada de 50 kg/m³, ejecutado en condiciones complejas; montaje TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 8 y desmontaje de sistema de encofrado con acabado tipo industrial para revestir, realizado con paneles metálicos modulares, amortizables en 150 usos. Replanteo, elaboración y montaje de la ferralla en el lugar definitivo de su colocación en obra, formación de juntas, separadores, distanciadores para encofrados, accesorios, elementos de sustentación, fijación y apuntalamiento necesarios para la estabilidad del encofrado, aplicación de líquido desencofrante y curado del hormigón [52]. La elaboración, el trasporte y la puesta en obra del hormigón, así como el montaje y desmontaje del encofrado deben hacerse de acuerdo con la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08). Previamente a la ejecución de las unidades de obra debe comprobarse la existencia de las armaduras de espera en el plano de apoyo del muro, que presentará una superficie horizontal y limpia. Se suspenderán los trabajos de hormigonado cuando llueva con intensidad, nieve, exista viento excesivo, una temperatura ambiente superior a 40°C o se prevea que dentro de las 48 horas siguientes pueda descender la temperatura ambiente por debajo de los 0°C. Por otra parte, el contratista dispondrá en obra de una serie de medios, en previsión de que se produzcan cambios bruscos de las condiciones ambientales durante el hormigonado o posterior periodo de fraguado, no pudiendo comenzarse el hormigonado de los diferentes elementos sin la autorización por escrito del Director de Ejecución de la obra. La construcción de un muro de hormigón consta de las siguientes etapas: limpieza y preparación de la superficie de apoyo, replanteo, colocación de las armaduras con separadores homologados, formación de juntas, montaje del sistema de encofrado a dos caras del muro, vertido y compactación del hormigón, desmontaje del sistema de encofrado, curado del hormigón, limpieza de la superficie de coronación del muro y reparación de defectos superficiales, si procede. 1.2.2.10. Saneamiento 1.2.2.10.1. Acometida general de saneamiento Suministro y montaje de acometida general de saneamiento, para la evacuación de aguas residuales y/o pluviales a la red general del municipio, con una pendiente mínima del 2%, para la evacuación de aguas residuales y/o pluviales, formada por tubo de PVC liso, serie SN-4, rigidez anular nominal 4 kN/m², de 200 mm de diámetro exterior, pegado mediante adhesivo, colocado sobre cama o lecho de arena de 10 cm de espesor, debidamente compactada y nivelada con pisón vibrante de guiado manual, relleno lateral compactando hasta los riñones y posterior relleno con la misma arena hasta 30 cm por encima de la generatriz superior de la tubería, con sus correspondientes juntas y piezas especiales. Incluso demolición y levantado del firme existente y posterior reposición con hormigón en masa HM-20/P/20/I, sin incluir la excavación previa de la zanja, el posterior relleno principal de la misma ni su conexión con la red general de saneamiento. Totalmente montada, conexionada y probada mediante las correspondientes pruebas de servicio. El montaje de la acometida debe realizarse respetando la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE08). Además, se debe hacer una prueba de estanqueidad que cumpla el Documento Básico de Salubridad del Código Técnico de Edificación (CTE. DB-HS) Previamente a su instalación se debe comprobar el trazado de las zanjas corresponde con el de Proyecto. El terreno del interior de la zanja, además de libre de agua, deberá estar limpio de residuos, tierras sueltas o disgregadas y vegetación. Se comprobarán las separaciones mínimas de la acometida con otras instalaciones. La ejecución de la instalación de la acometida de saneamiento está formada por una serie de fases: replanteo y trazado de la acometida en planta y pendientes, rotura del pavimento con compresor, eliminación de las tierras sueltas del fondo de la excavación, presentación en seco de tubos y piezas TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 9 especiales, vertido de la arena en el fondo de la zanja, descenso y colocación de los colectores en el fondo de la zanja, montaje de la instalación, comenzando por el extremo de cabecera, limpieza de la zona a unir con el líquido limpiador, aplicación del adhesivo y encaje de piezas, ejecución del relleno envolvente y realización de pruebas de servicio. La instalación se completará cuando la red permanezca cerrada hasta su puesta en servicio y no presente problemas de circulación y tenga una evacuación rápida. 1.2.2.10.2. Conexión con la red general de saneamiento Suministro y montaje de la conexión de la acometida del edificio a la red general de saneamiento del municipio a través de pozo de registro. Comprobación del buen estado de la acometida existente, trabajos de conexión, rotura del pozo de registro desde el exterior con martillo compresor hasta su completa perforación, acoplamiento y recibido del tubo de acometida, empalme con junta flexible, repaso y bruñido con mortero de cemento, industrial, M-5 en el interior del pozo, sellado, pruebas de estanqueidad, reposición de elementos en caso de roturas o de aquellos que se encuentren deteriorados en el tramo de acometida existente. Totalmente montada, conexionada y probada. Previamente a realizar la conexión con la red de saneamiento se comprobará la ubicación de la conexión correspondiente con la del Proyecto. La conexión con la red general consta de varios pasos: replanteo y conexión en el pozo de registro, rotura del pozo con compresor, colocación de la acometida y resolución de la conexión. Una vez hecho esto, permanecerá cerrada hasta su puesta en servicio. 1.2.2.11. Cerramientos 1.2.2.11.1. Cubiertas Se construirá una cubierta inclinada con una pendiente del 30%, sobre una base resistente compuesta de los siguientes elementos: - Formación de pendientes: forjado inclinado de hormigón, con una capa de regularización de mortero de cemento, industrial, M-5, de 2 cm de espesor y acabado fratasado. - Impermeabilización: tipo monocapa adherida, formada por lámina de betún modificado con elastómero SBS, LBM(SBS)-40-FP, Imperpuma BM PY-4 "GRUPO PUMA", masa nominal 4 kg/m², con armadura de fieltro de poliéster de 135 g/m², acabada con film plástico termofusible en ambas caras, totalmente adherida al soporte con soplete previa imprimación con emulsión asfáltica estable, Imperpuma "GRUPO PUMA". - Aislamiento térmico: panel rígido de lana de roca volcánica Rockciel -E444 "ROCKWOOL", según UNE-EN 13162, no revestido, de 65 mm de espesor, resistencia térmica 1,76 m²K/W, conductividad térmica 0,037 W/(mK) fijado con el sistema Fixtop de anclaje mecánico. - Cobertura: teja cerámica curva, 40x19x16 cm, color rojo; recibida con mortero de cemento, industrial, M-2,5. Tejas de caballete, remate lateral, ventilación y piezas especiales para formación de cumbreras, limatesas, emboquillado de aleros y bordes libres. Para la ejecución de la cubierta se debe cumplir el Documento Básico de Salubridad del Código Técnico de la Edificación (CTE. DB-HS), la Norma Tecnológica de la Edificación de Cubiertas: Tejados de tejas y la norma UNE 136020 Tejas cerámicas. Código de práctica para el diseño y el montaje de cubiertas con tejas cerámicas. Previamente a la ejecución se comprobará que la superficie de la base resistente es uniforme y plana, está limpia y carece de restos de obra. Se habrá resuelto con anterioridad su encuentro con el paso de instalaciones y con los huecos de ventilación y de salida de humos. También se deben comprobar las TRABAJO FIN DE GRADO INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN CON BIOMASA PLIEGO DE CONDICIONES 10 condiciones ambientales, ya que se suspenderán los trabajos cuando llueva, nieve o la velocidad del viento sea mayor a 50 km/h. El proceso consta de las siguientes fases: limpieza del supradós del forjado, vertido, extendido y regleado de la capa de mortero de regularización, taladro y anclaje del aislamiento, limpieza y preparación de la superficie sobre la que ha de aplicarse la membrana impermeabilizante, imprimación, colocación de la membrana, colocación de las tejas recibidas con mortero, ejecución de cumbreras, limatesas, aleros y bordes libres. 1.2.2.11.2. Encuentro de faldón con chimenea Formación de encuentro de faldón de tejado de tejas con chimeneas de dimensiones 150x60 cm mediante colocación de banda ajustable compuesta por aleación de aluminio y zinc y lámina flexible de plomo natural de 1 mm de espesor, que cubre desde 30 a 100 cm formando babero y fijada con perfil de acero inoxidable. Solapes, corte, preparación, tornillos de fijación y sellado con cordón de silicona del perfil. previamente a la instalación del encuentro, se deben comprobar las características y dimensiones del elemento saliente de la cubierta, para ver si permite ejecutar la solución elegida. Si la velocidad del viento es mayor a 50 km/h se deben suspender las labores de instalación, al igual que cuando llueva o nieve. El proceso de ejecución solo consta de la formación del encuentro, y se dará por terminado cuando se cumplan las condiciones básicas de estanqueidad y libre dilatación de todos los elementos metálicos. 1.2.2.12. Puerta cortafuego de madera Suministro y colocación de block de puerta cortafuegos EI2 60-C5 homologada de una hoja de 82,5x203 cm, compuesto de hoja formada por canto perimetral de madera maciza machihembrada a un panel aglomerado central ignífugo y acabado en un tablero de 4 mm de MDF rechapado en fibras: cerco de 90x30 mm y tapajuntas de 70x16 mm en ambas caras, en MDF hidrófugo, con rechapado del mismo material de la hoja; pernos de 140 mm, juntas intumescentes embutidas en el perímetro de la hoja según normativa y dos placas aislantes y termoexpandibles en el cajeado de la cerradura, con función antipánico. Barnizado/pintado ignífugo, manillas, cierre puertas aéreo sin retenedor y junta isotónica e ignífuga embutida en el batiente. Elaborado en taller, ajuste y fijación en obra. Totalmente montado y probado [52]. Previamente a la instalación de la puerta, se comprobará que las dimensiones del hueco y del cerco, así como el sentido de apertura, se corresponden con los del Proyecto. La ejecución de la instalación de las puertas contafuego de madera consta de una serie de fases: marcado de puntos de fijación y aplomado del cerco, fijación del cerco al paramento, sellado de juntas perimetrales, colocación de la hoja y colocación de herrajes de cierre y accesorios. Estará finalizada la instalación cuando el conjunto sea sólido y las hojas queden aplomadas y ajustadas. 1.2.2.13. Revestimientos Formación de revestimiento elástico en cualquier elemento constructivo situado a la intemperie y que no se encuentre en presencia constante de agua, mediante la aplicación de una primera capa de revestimiento continuo elástico impermeabilizante a base de polímeros acrílicos en dispersión acuosa, MasterSeal M 517 "BASF", color blanco, diluido con un 10% de agua, y posterior aplicación de una segunda capa con el mismo producto sin diluir, con un rendimiento de 1,5 kg/m².