Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suel o radiante Autor: Miguel Ángel Fernández Ruiz Tutor: Hermenegildo Sanz Daza Dep. Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Sevilla, 2016 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Autor: Miguel Ángel Fernández Ruiz Tutor: Hermenegildo Sanz Daza Dep. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 iii Trabajo Fin de Grado: Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Autor: Miguel Ángel Fernández Ruiz Tutor: Hermenegildo Sanz Daza El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2016 v El Secretario del Tribunal A mi familia A Estefanía vii Agradecimientos Quiero agradecer a mis padres que siempre me hayan dado las orientaciones para avanzar en la vida, y a mis hermanos, mis referentes y predecesores en la ingeniería, que son las mejores y más actualizadas enciclopedias sobre cualquier tema y siempre dan un buen consejo. Agradecer a Estefanía su infinita paciencia, porque ha sufrido los daños colaterales de esta carrera. Agradezco a Hermenegildo Sanz Daza que me diera la posibilidad de realizar mi Trabajo Fin de Grado desde la Unidad de Ingeniería de la empresa, porque se ha convertido además en una experiencia laboral. Muy agradecido a los compañeros que he tenido en VEIASA estos meses, a Carmen y Eva por sus tutoriales de AutoCAD. Le agradezco al profesor Luis Pérez-Lombard Martín de Oliva que me orientara con sus conocimientos en ciertos momentos de oscuridad de este Trabajo. También a mis compañeros de la Escuela por la ayuda prestada para haber podido llegar a la etapa final. Gracias por la ilusión que ha depositado en mí toda la famila, especialmente mis abuelos, pero también mis tíos y primos. Le agradezco a mis amigos, y a todos cuantos se han interesado alguna vez por el avance de esta carrera. El viaje llega a su fin. Miguel Ángel Fernández Ruiz Sevilla, 2016 ix 5.4 Instalación 43 5.4.1 Materiales y selección de equipos 43 5.4.2 Tratamiento del agua 45 5.4.3 Fuente de calor 46 5.4.4 Etapas del montaje 48 5.4.5 Regulación 52 5.4.6 Puesta en marcha 53 5.5 Planos 53 6 Solución con Suelo Radiante eléctrico 55 6.1 Características de la instalación 55 6.1.1 Variables de optimización 55 6.2 Diseño 55 6.3 Simulación 57 6.4 Instalación 58 6.4.1 Materiales y selección de equipos 59 6.4.2 Etapas de montaje 59 6.4.3 Protecciones 62 6.4.4 Puesta en marcha 64 6.5 Planos 64 7 Estudio de Viabilidad Económica 65 7.1 Empresas del sector 65 7.2 Costes de instalación 65 7.2.1 Suelo radiante por agua 66 7.2.2 Suelo radiante eléctrico 66 7.3 Costes de operación y mantenimiento 66 7.4 Análisis de viabilidad 67 8 Conclusiones 71 8.1 Comparativa entre ambos sistemas 71 8.2 Posibles mejoras 72 8.2.1 Puertas cerradas 72 8.2.2 Cortinas de plástico 73 8.2.3 Pasillos más anchos 73 8.2.4 Cortinas de aire 73 Anexo I: Planos 75 Anexo II: Cálculos 81 Anexo III: Datos de la Instalación de agua 93 Anexo IV: Presupuestos 97 Referencias 105 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1: Día típico de invierno en Baza 10 Tabla 4-1: Percepción subjetiva del ambiente 24 Tabla 4-2: Valores PMV y PPD en función de parámetros 26 Tabla 4-3: Valores PMV y PPD posibles con las especificaciones del problema 30 Tabla 5-1: Valores mensuales sacados de la Guía Técnica 40 Tabla 7-1: Resumen del presupuesto del suelo radiante por agua 66 Tabla 7-2: Resumen del presupuesto del suelo radiante eléctrico 66 Tabla 7-3: Costes O&M del suelo radiante por agua 67 Tabla 7-4: Costes O&M del suelo radiante eléctrico 67 Tabla 7-5: Actualización de los costes de la instalación 69 Tabla 8-1: Resumen de costes 72 Tabla III-1 94 Tabla III-2 95 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Ilustración 1-1: Infograma de la Estación de Baza 1 Ilustración 2-1: Localización de la Estación 3 Ilustración 2-2: Distribución de la parcela 4 Ilustración 2-3: Detalle del muro de la fachada sur 4 Ilustración 2-4: Detalles de las fachadas este y oeste 5 Ilustración 2-5: Puerta de acceso a la nave 5 Ilustración 2-6: Detalle muro oficina 6 Ilustración 2-7: Detalle ventanas oficina 6 Ilustración 2-8: Fotografía de la cubierta 7 Ilustración 2-9: Interior de la nave 8 Ilustración 2-10: Detalle arqueta de registro 8 Ilustración 2-11: Diagrama de temperaturas 9 Ilustración 2-12: Variación diaria de la temperatura 10 Ilustración 3-1: Sección de un suelo radiante 14 Ilustración 3-2: Conducción de calor unidimensional 14 Ilustración 3-3: Recreación de un hipocausto 15 Ilustración 3-4: Ruinas de un hipocausto 15 Ilustración 3-5: Recreación de una terma 15 Ilustración 3-6: Distribución de temperaturas según sistema de calefacción 16 Ilustración 3-7: Distribución en serpentín 18 Ilustración 3-8: Distribución en doble serpentín 18 Ilustración 3-9: Distribución en espiral 18 Ilustración 3-10: Cable calefactor 19 Ilustración 3-11: Malla calefactora 20 Ilustración 3-12: Folio radiante 20 Ilustración 4-1: Balance de flujos de calor sobre una persona 22 Ilustración 4-2: Diagrama PPD 24 Ilustración 4-3: Línea de inspección, suelo radiante y aire de infiltración 27 xix Ilustración 4-4: Descomposición de la radiación 28 Ilustración 4-5: Modelo para el cálculo de Q1RD 29 Ilustración 4-6: Modelo para el cálculo de Trm, eq 30 Ilustración 4-7: Gráfico del estudio paramétrico 31 Ilustración 5-1: Variables de optimización 34 Ilustración 5-2: Instalación de tipo A 35 Ilustración 5-3: Distancia mínima en la línea de motos 36 Ilustración 5-4: Distancia mínima en la línea 1 36 Ilustración 5-5: Distancia mínima en la línea 2 37 Ilustración 5-6: Distribución de los tubos del suelo radiante 39 Ilustración 5-7: Calentamiento de una losa de hormigón 41 Ilustración 5-8: Calentamiento de la losa de 5 cm de espesor 42 Ilustración 5-9: Enfriamiento de la losa de 5 cm 42 Ilustración 5-10: Zanjas para el recorrido de los tubos 43 Ilustración 5-11: Colectores 45 Ilustración 5-12: Limpieza de la instalación 46 Ilustración 5-13: Caldera de condensación 47 Ilustración 5-14: Ubicación de la caldera y el depósito de combustible 48 Ilustración 5-15: Sistema de colectores 49 Ilustración 5-16: Banda perimetral 49 Ilustración 5-17: Colocación de paneles aislantes 50 Ilustración 5-18: Instalación de tubos emisores 50 Ilustración 5-19: Vertido del mortero 51 Ilustración 5-20: Cemento con tratamiento superficial de fratasado 52 Ilustración 6-1: Distribución del cable calefactor 57 Ilustración 6-2: Calentamiento de la losa de 4 cm 57 Ilustración 6-3: Enfriamiento losa 4 cm 58 Ilustración 6-4: Zanjas para el recorrido de los cables calefactores 59 Ilustración 6-5: Instalación de aislantes 59 Ilustración 6-6: Placas de fibra 60 Ilustración 6-7: Instalación guía de separación 60 Ilustración 6-8: Detalle del radio de curvatura 61 Ilustración 6-9: Suelo nivelado 61 Ilustración 6-10: Caja de conexiones y termostato 62 Ilustración 6-11: Líneas de campo y superposición de efectos 63 Ilustración 6-12: Suma de corrientes paralelas 63 Ilustración 6-13: Campo creado por corrientes paralelas 63 Ilustración 6-14: Suma de corrientes antiparalelas 64 Ilustración 6-15: Campo creado por corrientes antiparalelas 64 Ilustración 7-1: Gráfico comparación costes de instalación 68 Ilustración 7-2: Gráfico comparación costes O&M 68 Ilustración 7-3: Gráfico de actualización de costes totales 69 Ilustración 8-1: Puerta rápida en la Estación de El Pino (Sevilla) 73 Ilustración 8-2: Puerta batiente 73 Ilustración 8-3: Cortina de aire 74 Ilustración III-1: Diagrama de pérdida de carga en tuberías de polietileno retirculado 94 xxi Notación CTE Código Técnico de la Edificación ICP Interruptor con control de potencia ITV Inspección Técnica de Vehículos NHF Número de horas de funcionamiento NOx Óxidos de nitrógeno O&M Operación y mantenimiento PCI Poder Calorífico Inferior PEx Polietileno reticulado PMV Voto Medio Previsto PPD Porcentaje de personas insatisfechas RITE Reglamento para Instalaciones Térmicas en la Edificación T imp Temperatura de impulsión del agua T max Temperatura máxima T med Temperatura media T min Temperatura mínima T ret Temperatura de retorno del agua T terr Temperatura del terreno UNE Una Norma Española VEIASA Verificaciones Industriales de Andalucía S.A. xxiii 1 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO l estudio sobre sistemas de calefacción nace de una necesidad real de la empresa. La red de estaciones para la inspección técnica de vehículos de Verificaciones Industriales de Andalucía S.A. (en adelante VEIASA) se extiende por toda la Comunidad Autónoma, contando hasta la fecha con 78 estaciones entre fijas y móviles. Las necesidades de climatización de cada una de ellas, por tanto, serán diferentes dependiendo de la zona donde se ubique. Este trabajo tratará de estudiar la viabilidad técnica y económica de un sistema de calefacción mediante suelo radiante en las naves de inspección. Téngase en cuenta que la totalidad de la red de estaciones ITV de Andalucía no ha sido construida por VEIASA, puesto que la empresa cuenta actualmente con la concesión pública de este servicio, pero no siempre ha sido así, hace años era mixto. Aunque las pruebas para la inspección técnica de vehículos estaban y están reguladas, las estaciones en general eran muy diferentes. Tras un proceso de reversión en los años 90, las estaciones pasaron a manos de la empresa pública VEIASA, la cual depende de la Consejería de Empleo, Empresa y Comercio de la Junta de Andalucía. Del Área de Infraestructuras de VEIASA, que cuenta con las Unidades de Ingeniería, Obras, Proyectos y Mantenimiento, salen los proyectos de nuevas estaciones ITV y ampliaciones y mejoras de las ya existentes. Desde hace tiempo se han aunado criterios criterios y las ITV son prácticamente idénticas, aunque según el número de líneas de inspección varían su tamaño. Ilustración 1-1: Infograma de la Estación de Baza En una estación de Inspección Técnica de Vehículos se diferencian dos zonas: las oficinas y la nave de inspección. Las oficinas están destinadas a los trámites administrativos de los propietarios de los vehículos y cuentan con un despacho para el jefe de la estación, sala de espera, sala de formación, sala técnica, archivo, office para empleados y aseos para trabajadores y público en general. Estas dependencias están perfectamente acondicionadas y climatizadas para los régimenes de verano e invierno. La nave cuenta con los equipos y la maquinaria necesaria para la inspección de vehículos, los cuales son conducidos por sus propietarios a lo largo de la línea bajo la supervisión del inspector, que realiza las pruebas pertinentes. La nave no está climatizada porque en el Código Técnico de la Edificación no está considerada como local habitable. Las inspecciones se hacen de manera ininterrumpida durante todo el día y las puertas de la nave están E 1 Caracterización del Problema 8 Ilustración 2-9: Interior de la nave La base de la estación está ejecutada con un pavimento de hormigón armado de 20 cm de espesor, sobre el que se aplica un tratamiento de fratasado. Esto es un tratamiento superficial de acabado de suelos de hormigón para su pulido con áridos sílice, corindón y cuarzo y se ha pintado con una pintura a base de prepolimeros de poliuretano para obtener un suelo con clase de resbalamiento C2, según establece el CTE, y de alta resistencia a abrasión. Por debajo de esta losa se tienen 60 cm de suelo adecuado sobre suelo tolerable. Este suelo adecuado está formado por zahorra artificial obtenida de las canteras de la zona, esparcida en tongadas de 20 cm y compactada hasta obtener una densidad del 98 % del ensayo Próctor Modificado. El suelo tolerable es ya el terreno natural. Bajo la base no hay tuberías de agua pero sí que existe una distribución de la instalación eléctrica para abastecer a las máquinas que la necesitan. Cerca de cada máquina hay una arqueta de registro que contiene todo el cableado para su correcto funcionamiento. Estas arquetas llegan hasta la parte inferior de la losa de 20 cm. Es posible que solapen parte de los recorridos de evacuación, pero no representan ningún problema a la hora del diseño de la instación del suelo radiante, aunque sí suponen algunas limitaciones como se verá más adelante. Ilustración 2-10: Detalle arqueta de registro 9 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante 2.2 Clima La estación ITV de Baza reúne las características necesarias para ser considerada una de las estaciones más frías de Andalucía. La cota de la solera de la nave es de 787.30 metros sobre el nivel del mar. Por su localización en el polígono indrustrial, donde actualmente sólo hay una construcción en el lindero Este de la parcela, no hay obstáculos que puedan impedir la formación de corrientes de aire. Para la caracterización del clima de la localidad se han tomado los datos históricos de una estación agroclimática de la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural. Los datos de esta estación están recopilados desde 2004 y se han almacenado los valores de temperatura mínima, máxima y media, así como las horas a las que se han alcanzado las mínimas y máximas diarias; humedad relativa mínima, máxima y media; velocidad y dirección del viento; radiación solar y precipitaciones. Se ha asumido que el clima que se ha dado durante estos últimos años es representativo de lo que pueda pasar en un futuro. Se adoptará como criterio para el funcionamiento de la calefacción que la temperatura media esté por debajo de 10 ºC. Esto ocurre aproximadamente unos 130 días al año, los que corresponden a los meses de Noviembre a Marzo. En este periodo la temperatura media oscila entre los 3 y los 10 ºC, la temperatura mínima entre -3 y 4 ºC y la máxima entre 9 y 18 ºC. En el siguiente gráfico se representa la media diaria de las temperaturas desde que se tienen registros: Ilustración 2-11: Diagrama de temperaturas A efectos de cálculo se tomará como día más desfavorable el día 29 de enero pues, a pesar de no ser el día con la mínima de las temperaturas medias registradas, si reúne las condiciones de temperatura media baja y alta velocidad del viento y es representativo de un día de invierno en la localidad. -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 1-ene 1-feb 1-mar 1-abr 1-may 1-jun 1-jul 1-ago 1-sep 1-oct 1-nov 1-dic Temperatura mínima Temperatura media Temperatura máxima Caracterización del Problema 10 Día 29 – enero Temperatura mínima - 1 ºC Temperatura media 4.69 ºC Temperatura máxima 10.69 ºC Humedad relativa media 67.60 % Velocidad del viento 2.42 m/s Dirección del viento 278 º Radiación 10.79 MJ/m2 Precipitaciones 0.71 mm Tabla 2-1: Día típico de invierno en Baza 2.3 Horarios El horario de apertura de la estación al público de lunes a viernes es de 7.45 hasta 19.15, prestando servicio de manera ininterrumpida. Los sábados terminan las inspecciones a las 12.45 y los domingos no abre la estación. Existe una serie de días en los que se trabaja con horario reducido (hasta las 14.45). Algunos de ellos se corresponden con el periodo de Navidad, pero no merece la pena tenerlos cuenta a efectos de cálculo de consumo porque se trata de cinco días de los ciento treinta que funcionaría el sistema de calefacción, porque no es representativo. Se tomará como día tipo aquél que tiene un horario de apertura normal y se hará el estudio de manera que a la hora de comienzo de las inspecciones, el suelo radiante se encuentre a la temperatura de servicio, pues se entiende que debido a la temperatura ambiente, sobretodo nocturna, y al espesor que tendrá el pavimento por encima de la instalación, será necesaria su puesta en marcha tiempo antes de que abra la nave. En la medida de lo posible, se tratará de calcular la instalación teniendo en cuenta que las temperaturas mínimas del día se darán durante la noche y hasta las primeras horas de la mañana, aproximadamente las 6-7 horas de la mañana, aumentando hacia la temperatura máxima en las horas centrales del día, 12-16 horas, disminuyendo nuevamente durante la tarde para llegar a la mínima de nuevo a la noche. Se pretende simular las fluctuaciones de temperatura teniendo en cuenta los datos históricos de temperaturas en Baza y atendiendo a las horas a las que se dan las mínimas y las máximas. Ilustración 2-12: Variación diaria de la temperatura 11 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante 2.4 Pérdidas del edificio Como se ha dicho anteriormente, la nave no está aislada térmicamente. Sí que es cierto que en las fachadas Este y Oeste se cuenta con paneles sándwich con alma de poliuretano, que es un buen aislante térmico, pero se trata de áreas muy reducidas y además se intercalan con las puertas, por lo que el efecto aislante del poliuretano se puede despreciar. La fachada norte de la nave está aislada solamente por la superficie que la separa con las oficinas, porque éstas están acondicionadas para los régimenes de verano e invierno. Cuenta con una capa de lana de roca de 4 cm de espesor como aislante. Por la parte del cerramiento que corresponde a los huecos para ventanas puede haber alguna ganancia en forma de calor hacia la nave, pero, igual que pasaba con el panel sandwich de las fachadas, será mínima. El resto de la fahada norte esta compuesta únicamente de placas alveolares. La fachada sur y la cubierta reciben radiación directa durante todas las horas de sol. Aunque la sur está compuesta en su totalidad por placas alveolares de cemento y los alveolos propiamente dichos son unas cámaras de aire que, en principio han sido practicadas para ahorrar material, ciertamente forman un aislamiento térmico porque la conductividad térmica del aire es menor que la del cemento (1.4 W/m·K del cemento frente a 0.024 del aire). Las placas translúcidas de la cubierta, que suponen el 27.47 % del área de la ésta y tienen la función de dejar pasar la luz solar pero también la radiación, lo que supone una ganancia sobre el ambiente de la nave. El resto de la superficie de la cubierta es de panel sándwich distinto a los de las fachadas porque no tienen que ser vistos, pero cuentan también con un alma de poliuretano. Ambos cerramientos, al anochecer, se convierten en pérdidas de energía cuando con quien intercambian calor es con la bóveda celeste, la cual tiene una temperatura radiante media de unos 0 ºC y un factor de forma cercano a la unidad, cediendo por tanto toda la energía que podría haber acumulada en el interior de la nave. En cuanto al terreno en el que se encuentra la estación, existe una fluctuación del flujo de calor a lo largo del día debido a que la temperatura del terreno a la altura a la que está la localidad de Baza permanece prácticamente constante, unos 6.5 ºC, como si de un reservorio de energía se tratara. Habrá momentos del día en los que este flujo sea considerado pérdida y otros en los que se considerará ganancia. 3 PLANTEAMIENTO DE UNA SOLUCIÓN: SUELO RADIANTE e ha planteado el estudio de un sistema de calefacción por suelo radiante porque no modifica la forma de trabajar de la empresa, cosa que, por otra parte, se sale del alcance del presente estudio. Ya se comentó que no era la intención calefactar la nave, pues sería muy costoso al ser un edificio de grandes dimensiones, gran altura y gran ventilación, además de que la nave de inspección no se ha construido pensando en el aislamiento térmico y lo que se generara en el interior no encontraría resistencia para ser disipado al ambiente exterior. La idea que se persigue es que la zona por la que se mueven los inspectores sea lo más confortable posible. Por este motivo y porque la estación ya está construida y en funcionamiento, se estudiará la instalación únicamente en los recorridos de evacuación, pues acometer una obra para levantar toda la solería y volverla a colocar tras la instalación del sistema de calefacción quizá no fuera operativo, además de que la temperatura que se llega a alcanzar en la superficie inferior de la losa de hormigón, podría ser incompatible con los equipos que se utilizan para las inspecciones por posibles dilataciones en algunos en los que se necesita gran precisión. Podría ser objeto de estudio en proyectos posteriores para estaciones de nueva construcción. Existen algunos requisitos que la instalación deberá cumplir, como por ejemplo que el sistema de calefacción deberá ir totalmente empotrado en la solera para evitar desniveles en el firme que puedan causar algún incidente como por ejemplo tropiezos. El sistema de suelo radiante es una buena solución para los problemas de frío en hogares, donde pueden alcanzarse temperaturas ambiente del orden de 22 ºC que resulta realmente confortable. En instalaciones industriales también se ha desarrollado este método de calefacción, por lo que para una estación ITV es perfectamente planteable. Otro requisito es que, aunque técnicamente pudiera conseguirse, no se busca alcanzar la misma temperatura que resulta confortable en una vivienda, pues en una ITV, el inspector a veces necesita salir al exterior de la nave y pasar de 22 ºC a los 4 de temperatura exterior puede generar sobre él una sensación de shock térmico perjudicial para su salud. En las soluciones que se aportan se ha tenido en cuenta que ciertas variables del problema pueden tomar valores con efectos contrapuestos sobre otras. Alguna de esas variables puede ser el espesor de la losa de hormigón que habrá por encima de la instalación de calefacción, esto es la profundidad a la que irá empotrada, pues un espesor demasiado pequeño hará que se alcance antes la temperatura de diseño en la superficie pero penalizará la inercia térmica del sistema, lo que conllevaría un mayor número de horas de funcionamiento del generador de calor. Por el contrario, un espesor demasiado grande obligaría al generador de calor a empezar a trabajar horas antes de la apertura de la nave para que se alcance la temperatura de diseño a la hora a la que empieza a ser necesaria la calefacción pero, una vez alcanzada la temperatura y apagado el generador, tardará más tiempo en disiparse el calor generado. Las soluciones que se aportan se han tomado tratando de optimizar todas las variables del problema. S 13 Planteamiento de una solución: Suelo Radiante 14 3.1 ¿Qué es el suelo radiante? Este sistema de calefacción combina realmente dos mecanismos de transferencia de calor: conducción y radiación. El sistema consiste en la transferencia de calor por conducción desde una superficie caliente hasta la superficie inferior del suelo que realmente se ve. Por conducción también se transmite el calor a través de todo el volumen que forma el suelo. Lo que percibe el usuario es que la superficie del suelo está “caliente” y por radiación, se transmite el calor hasta las superficies que se encuentren a menor temperatura, entre otras, la del propio sujeto. A nivel de suelo no se ve nada, pues toda la tecnología está empotrada debajo de él. A veces se le llama la “calefacción invisible”. Ilustración 3-1: Sección de un suelo radiante La generación de calor que se crea en la cara inferior de la losa de mortero se transforma en una conducción unidimensional hacia la cara superior y una vez que llega a la superficie el calor se disipa hacia el resto de superficies: Ilustración 3-2: Conducción de calor unidimensional 3.2 Historia El hipocausto era el sistema de calefacción del suelo, inventado o perfeccionado por el ingeniero romano Cayo Sergio Orata y utilizado sobre todo en las termas del Imperio romano. Los vestigios más antiguos se han hallado en Olimpia, fechados en el siglo I a.C.. En los siglos siguientes se perfeccionó el sistema con su utilización en el caldarium de las termas y también en las casas particulares más ricas. En el exterior del edificio se construía un horno y los gases calientes producidos en la combustión se 15 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante llevaban por canalizaciones situadas bajo el suelo estaban en el centro de la casa, cuyas baldosas se sustentaban sobre pilas de ladrillos. La altura del espacio vacío por el que circulaba el aire era de unos 40 a 60 centímetros. Se calcula que la temperatura obtenida en las viviendas no pasaba de los 30 ºC. Ilustración 3-3: Recreación de un hipocausto Ilustración 3-4: Ruinas de un hipocausto En las termas, para obtener un calor más intenso, se integraban además en los muros tubos de barro cocido, que daban salida al humo del horno y al aire caliente que circulaba en el hipocausto. Dependiendo del grado de calor de éstas, se separaba el vapor del fuego. Ilustración 3-5: Recreación de una terma La gloria es un sistema de calefacción, en el que la combustión se hace fuera del local a calentar, evitando el enfriamiento por el aire exterior y que además permite regular la potencia calorífica del fuego, tasando la entrada de aire. Utilizado sobre todo en Castilla desde la Edad Media, tiene como antecedente directo el hipocausto romano. Planteamiento de una solución: Suelo Radiante 16 La gloria se construía bajo una estancia de la planta baja, elevando el solado de la misma apoyado en tabiques que permitían establecer los conductos calefactores. El hogar de la gloria se encontraba fuera de la habitación dando al zaguán o a un espacio de paso que podía estar en la propia vivienda o fuera, en el corral, donde se quemaba un combustible, la mayoría de las veces paja, y por los conductos se hacían pasar los humos calientes de la combustión, que luego salían al exterior por un humero vertical. La efectividad de este sistema es mayor que la de la chimenea-hogar porque la combustión puede regularse tasando la entrada de aire en el hogar (lo que permite regular la potencia) y además el aire necesario para la combustión no enfría el local al no pasar por él. También permite, por su lenta combustión, el empleo de materiales combustibles sólidos en sustitución de la madera. De la bondad del ingenio, da fe el propio nombre: gloria. El sistema proporcionaba un bienestar tal que se decía de la gente que lo disfrutaba que “estaba en la gloria”. Ahora se puede entender por qué este sistema se llamaba “las glorias”. Aunque la gloria no solamente es más cómoda que el hogar tradicional, porque evita el ahumado del local que calienta y la excesiva ventilación, necesaria para evacuar los humos, y con un rendimiento más alto que los hogares con el fuego abierto, no es un sistema recomendable actualmente (en su versión tradicional) por los bajos rendimientos que se obtienen comparados con los sistemas modernos, incluso utilizando el mismo combustible. Quemando la misma cantidad de combustible en una caldera moderna y repartiendo el calor mediante agua por tuberías, se consiguen mayores rendimientos. Se puede decir que hoy se están redescubriendo los beneficios del suelo radiante pues, lejos de ser una novedad, en España por ejemplo, se utilizaba un sistema rudimentario que consistía en hacer circular aire y gases calientes por unos conductos situados por debajo del pavimento. Estos gases emanaban de un hogar ubicado más abajo que el suelo. La paja era el combustible que se utilizaba generalmente. Dos grandes factores han sido de suma importancia para que se desarrolle la calefacción por suelo radiante en toda Europa: - La crisis del petróleo en los años 70 que obligó a buscar nuevas técnicas para un mayor ahorro energético (la calefacción es una de las actividades de mayor consumo energético). - La tendencia de los arquitectos a diseñar unos grandes espacios despejados, acogedores y con muchos ventanales. La combinación perfecta para este tipo de construcción es, sin lugar a dudas, instalar un suelo radiante. 3.3 Ventajas del suelo radiante Para las personas, existe una distribución ideal de la temperatura en un local. Se podría decir que el efecto “cabeza fría, pies calientes” es agradable normalmente. Ilustración 3-6: Distribución de temperaturas según sistema de calefacción Si se interpretan las curvas, se observa que es conveniente conseguir una mayor temperatura en el suelo que en el techo, ya que el calor en los pies produce más bienestar mientras que un fuerte calor al nivel de la cabeza se traduce en malestar. De gráficos como este se aprecia que el de suelo radiante es el sistema que más 17 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante se acerca a la calefacción ideal. En los otros tipos de calefacción representados, la temperatura del suelo es inferior a la del techo, lo que provoca una acumulación del calor donde menos se necesita. Dada la baja temperatura requerida, la instalación de suelo radiante se puede combinar con sistemas de paneles solares u otras energías alternativas. Con la calefacción por suelo radiante se obtiene una temperatura uniforme en toda la superficie (unos 22 ºC), desapareciendo así las zonas frías y calientes. Al ser menor la temperatura ambiente interior también son menores las pérdidas energéticas (pérdidas por cerramientos, por ventilación y por infiltración), ya que son proporcionales a la diferencia de temperaturas entre el exterior del local y el interior. El suelo radiante mantiene el grado de humedad natural del ambiente. Tras numerosos ensayos se ha demostrado que, para una persona, la sensación de calor depende tanto de la temperatura de las paredes como de la temperatura ambiente. Todo esto será considerado en el diseño de la instalación. 3.4 Tipos de suelos radiante Actualmente existen dos tipos de suelo radiante si se atiende a la forma en que se genera el calor que se transmite a la losa de mortero. 3.4.1 Suelo radiante por agua En este tipo de suelo radiante, la superficie caliente que transfiere su energía a la losa de hormigón está compuesta por tubos por los que circula agua caliente por su interior. Este agua caliente se consigue gracias a un generador de calor, que puede ser de cualquier tipo (combustión de combustible, energía solar, aerotermos...). La normativa que regula este tipo de instalaciones es la UNE–EN 1264, la cual fija una temperatura máxima de impulsión del agua de 55 ºC y una temperatura máxima en la superficie del suelo de 29 ºC para viviendas, aunque en naves industriales se podrían alcanzar los 30 ºC. La aparición de las tuberías de polietileno reticulado ha revolucionado el mundo de la fontanería y de la calefacción en general, también el del suelo radiante. Gracias a las tuberías plásticas, se ha reducido considerablemente el tiempo de montaje, optimizando a la vez la calidad y el rendimiento de la instalación. Hoy en día no es concebible una calefacción por suelo radiante sin las tuberías plásticas por sus grandes ventajas, tanto económicas como técnicas, respecto a las tuberías metálicas. La altura total de un suelo radiante es variable dentro de unas tolerancias, pero bajo ningún concepto se instalará con una losa de mortero inferior a los 3 cm de espesor. Para conseguir un reparto uniforme del calor a lo largo de la superficie de los locales a calefactar, se pueden utilizar varios sistemas de distribución de los tubos en el suelo: - Distribución en serpentín. La distribución del tubo empieza por un extremo del local y termina en el extremo opuesto avanzando en líneas paralelas equidistantes una de otra. Esta distribución es la más sencilla pero presenta un gran inconveniente: a pesar de tener una cantidad de tubo por metro cuadrado idéntica en cualquier punto del local, el reparto del calor no es igual ya que el agua se va enfriando a lo largo del circuito. Estudio de Viabilidad Técnica 24 + 3 Muy caluroso + 2 Caluroso + 1 Ligeramente caluroso 0 Neutro - 1 Ligeramente fresco - 2 Fresco - 3 Frío Tabla 4-1: Percepción subjetiva del ambiente El PMV predice el valor medio de los votos sobre la sensación térmica que emitiría un grupo numeroso de personas sometidas al mismo ambiente. No obstante, los votos individuales están dispersos alrededor del valor medio, siendo útil el poder estimar el número de personas que, probablemente sentirán incomodidad al calor o al frío. El porcentaje de personas insatisfechas (PPD) es un índice que establece una predicción cuantitativa del porcentaje de personas que se sentirán insatisfechas por notas demasiado frío o demasiado calor. Típicamente se distribuye como se muestra a continuación: Ilustración 4-2: Diagrama PPD El PMV también puede ser calculado para diferentes combinaciones de tasa metabólica, aislamiento de la ropa, temperatura del aire, temperatura radiante media y humedad del aire a partir de la siguiente ecuación. 25 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante 𝑃𝑃𝑀𝑀𝑃𝑃=[0.303 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒(−0.036𝑀𝑀+ 0.028)]{(𝑀𝑀−𝑊𝑊)−3.05 ⋅10 −3 [5733 −6.99(𝑀𝑀−𝑊𝑊)−𝑒𝑒 𝑎𝑎 ]−0.42[(𝑀𝑀−𝑊𝑊)−58.15]−1.7 ⋅10−5𝑀𝑀(5867 −𝑒𝑒𝑎𝑎)−0.0014𝑀𝑀(34 −𝑡𝑡𝑎𝑎)−3.96 ⋅10 −8 𝑓𝑓 𝑐𝑐𝑐𝑐[( 𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐 −273 )4 − ( 𝑡𝑡 𝑟𝑟 −273 )4] −𝑓𝑓 𝑐𝑐𝑐𝑐 ℎ 𝑐𝑐( 𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐 −𝑡𝑡 𝑎𝑎)} 4-6 donde - M es la tasa metabólica �1 𝑚𝑚𝑒𝑒𝑡𝑡=58.2 𝑊𝑊𝑚𝑚2 �� - W es la potencia media efectiva (W/m2) - Icl es el aislamiento de la ropa �1 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐= 0.155 𝑚𝑚2𝐾𝐾𝑊𝑊 �� - ta es la temperatura del aire - tr es la temperatura radiante media - var es la velocidad del aire (m/s) - pa es la presión parcial del vapor de agua (Pa) - hc es el coeficiente de transmisión de calor por convección (W/m2K) - tcl es la temperatura de la superficie de la ropa El índice sólo debería ser usado para valores de PMV comprendido entre -2 y +2, estando los valores de los seis parámetros fundamentales comprendidos en los intervalos siguientes: - M entre 0.8 y 4 met - Icl entre 0 y 2 clo - ta entre 10 y 30 ºC - tr entre 10 y 40 ºC - var entre 0 y 1 m/s - pa entre 0 y 2700 Pa Para el caso que se quiere resolver pueden establecerse ciertos datos de partida. El uniforme de invierno de los inspectores de VEIASA tiene un aislamiento térmico de 2.5 clo, esto es 0.39 m2K/W. Puede considerarse un buen aislamiento pero, teniendo en cuenta que los inspectores no siempre se encuentran en movimiento realizando actividad física, por las condiciones de la corrientes de aire que se tienen en la nave realmente pasan frío. La tasa metabólica puede caracterizarse como actividad ligera, según Norma, y está estimada en unos 1.5 met, que son 87 W/m2. La temperatura del aire se tomará próxima a la temperatura media exterior. La temperatura radiante media, al encontrarse las puertas abiertas y existir una constante renovación del aire interior, no será mucho mayor que la del aire. El viento y la humedad relativa habituales en invierno en Baza son 2 m/s y 70 % respectivamente, como se dijo en el apartado anterior. La Universidad de Berkeley, en California, ha desarrollado una serie de herramientas que serán de utilidad para el cálculo de las condiciones de confort de este estudio. Concretamente se trata de una función de Excel en el que, introduciendo el valor de los parámetros temperatura del aire, temperatura radiante media, humedad relativa, nivel de ropa y tasa metabólica, devuelve los valores de PMV y PPD. Según esta herramienta, una hipotética situación que tuviera los parámetros especificados anteriormente tendría unos valores de voto medio previsto y porcentaje de personas insatisfechas de -0.72 y 16.0 respectivamente, lo que colocaría al ambiente, según esta fuente, en una zona próxima a la “ligeramente Estudio de Viabilidad Técnica 26 fresca”: Temperatura del aire Temperatura Radiante Media Velocidad del aire Humedad relativa Nivel de ropa Tasa Metabólica PMV PPD [℃] [℃] [m/s] [%] [clo] [met] [%] 4 8.3 2 70 2.5 1.5 - 0.72 16.0 4 9 2 70 2.5 1.5 - 0.71 15.6 4 10 2 70 2.5 1.5 - 0.69 15.2 4 11 2 70 2.5 1.5 - 0.68 14.7 4 12 2 70 2.5 1.5 - 0.66 14.3 4 13 2 70 2.5 1.5 - 0.64 13.7 Tabla 4-2: Valores PMV y PPD en función de parámetros No es cierto que las condiciones de trabajo en la Estación sean “ligeramente frescas”. Se asume que existe un error al encontrarse los parámetros del problema fuera del rango de validez, pero la herramienta ayuda a comprender mejor el efecto de las temperaturas y el viento. Es fácil pensar que, si para un rango de validez de temperaturas y viento aceptables, la situación es “ligeramente fresca”, con unos parámetros algo más extremos como son los de Baza, la sensación de frío estaría calificada como una situación mucho más desfavorable. Si se pidiera a los inspectores que actualmente trabajan en la Estación de Baza que expresaran su voto en las condiciones de invierno, seguramente el PMV se encontraría por debajo de -1 y el PPD sería mucho mayor que el 14.3 %. Quede de manifiesto que el nivel de ropa no es insuficiente, que consta además de varias prendas. La tasa metabólica de 1.5 met es una buena aproximación. Ni la humedad relativa, ni el nivel de ropa, ni la tasa metabólica pueden variar en un estudio paramétrico que se realice. La temperatura del aire depende estrechamente de la velocidad del viento. La primera no podrá modificar su valor si la segunda se mantiene en el entorno de los 2 m/s, que es una corriente considerable. El único grado de libertad que queda en el problema es la temperatura radiante media. En la tabla 4.2 se observa que un aumento de esta temperatura tiende a aumentar el PMV y a disminuir el PPD si el resto de parámetros permanece constante, y en ello se profundizará. Con este estudio de viabilidad técnica, se verá hasta dónde es capaz de llegar la tecnología de suelo radiante en la estación para combatir las condiciones climáticas. 4.3 Renovación del ambiente El efecto de ganancia o pérdida por conducción que pueda tener la nave está muy por debajo del efecto que tiene sobre la nave las pérdidas por ventilación e infiltraciones de aire no controladas. Las puertas están abiertas durante las 12 horas de apertura del recinto para las inspecciones a los vehículos pero la corriente de aire que entra por ellas cada día es variable. Es común que en invierno, en los días de más frío, sea elevada. Por cuantificarlo de alguna manera, en un día con una velocidad del viento promedio, unos 2 m/s, y teniendo en cuenta que la corriente solo entraría por una de las fachadas, la oeste por ser ésta la dirección predomianante, se tendría lo siguiente: 𝑃𝑃󰇗𝐸𝐸𝐴𝐴𝑅𝑅𝐸𝐸= 3 × 𝐴𝐴𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑎𝑎×𝑣𝑣𝑣𝑣𝑖𝑖𝑝𝑝𝑣𝑣𝑝𝑝𝑣𝑣= 3 × 16 × 2 = 96 𝑚𝑚3𝑠𝑠 � 4-7 𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑣𝑣=𝑃𝑃󰇗𝐸𝐸𝐴𝐴𝑅𝑅𝐸𝐸 𝑃𝑃𝑁𝑁𝐸𝐸𝐶𝐶𝐸𝐸 �=96 𝑚𝑚3𝑠𝑠 � 42 ×22 × 7 𝑚𝑚3= 0.015 𝑠𝑠−1=53.5 ℎ−1 4-8 Estos resultados constatan la dificultad para aumentar la temperatura de la nave si se renueva el aire 27 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante 53.5 veces a la hora y si el aire de renovación se encuentra alrededor de los 4 ºC. Una frecuencia tan alta de renovación elimina cualquier situación de régimen permanente que se quisiera conseguir con un sistema de calefacción basado en el calentamiento del aire del interior de la nave. 4.4 Pérdidas por infiltración El siguiente modelo representa el suelo radiante instalado en un pasillo contiguo a una línea de inspección. Ilustración 4-3: Línea de inspección, suelo radiante y aire de infiltración El hecho de que el suelo se encuentre a una temperatura mayor que la del ambiente crea una convección que se puede cuantificar de manera aproximada como: 𝑄𝑄=ℎ∙𝐴𝐴∙(𝐷𝐷𝑠𝑠−𝐷𝐷𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎)= 4.2 𝑘𝑘𝑊𝑊 4-9 ℎ ~ 5 𝑊𝑊𝑚𝑚2𝐾𝐾 � (convección libre) 𝐴𝐴 ~ 42 × 1 = 42 𝑚𝑚2 𝐷𝐷𝑠𝑠 ~ 30℃ 𝐷𝐷𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ~ 10℃ El calor generado por el suelo es todo calor sensible, pues no interfiere en la humedad del ambiente. El calor tendría componente latente si afectara a la humedad del ambiente. Por otro lado se tiene que el calor sensible en el balance local debido a las infiltraciones de aire es: 𝑄𝑄𝑆𝑆�𝑓𝑓 ℎ�= 0.288 ×𝑃𝑃𝐸𝐸𝐴𝐴�𝑚𝑚3 ℎ�×∆𝐷𝐷(℃) 4-10 V AI , T ext Q Tamb T s , h VAI, T’ Estudio de Viabilidad Técnica 28 𝑃𝑃𝐸𝐸𝐴𝐴= 2 𝑚𝑚 𝑠𝑠×16 𝑚𝑚2=115200 𝑚𝑚3 ℎ 4-11 Igualando el calor obtenido por el suelo radiante al calor sensible del aire de infiltración se puede calcular el aumento de la temperatura ambiente que se consigue con este sistema de calefacción: 𝑄𝑄=𝑄𝑄𝑆𝑆 4.10 � ⎯ � ∆𝐷𝐷 ~ 0.08 ℃ Con lo que se concluye que el efecto convectivo es prácticamente nulo. 4.5 Modelos para el cálculo de Trm A continuación se va a cuantificar el efecto conseguido por la calefacción en el mecanismo de radiación. En este modelo se va a calcular el flujo de calor sobre un individuo situado sobre uno de los pasillos que alojaría el suelo radiante. Se asume que todas las superficies son grises y difusas y que todos los elementos constructivos son cuerpos negros, esto es, que se consideran absorbedores perfectos y emisores perfectos (𝜀𝜀= 1). El ser humano tiene una emisividad de 0.9, por lo que recibe radiación pero también la emite. Ilustración 4-4: Descomposición de la radiación Si se considera que la temperatura de cada pared es constante y uniforme, se puede eliminar la tercera dimensión en el problema, pues cada sección será idéntica a la siguiente, en lo que a radiación se refiere. Esto es válido para toda la longitud del pasillo salvo en las proximidades de las puertas. La temperatura del trabajador se considera de unos 25 ºC. Aire Q 󰇗emitido Q 󰇗incidente Q 󰇗rad=εσAs(Ts4−Trm 4) ε, As, Ts Superficies circundantes a Trm 29 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 4-5: Modelo para el cálculo de Q1RD En el problema de transmisión de calor que se plantea es trivial el cálculo del factor de forma 1-2, que es el único que se necesita para su resolución. Para el cálculo se hará uso de las ecuaciones de la emitancia y de la radiosidad: 𝑄𝑄 1 𝑅𝑅𝑅𝑅=𝑀𝑀10−𝐽𝐽1 1−𝜀𝜀1 𝐴𝐴1𝜀𝜀1 4-12 𝑀𝑀10=𝜎𝜎𝐷𝐷14 4-13 𝐽𝐽1=𝜀𝜀1𝜎𝜎𝐷𝐷14+(1−𝜀𝜀1)[𝐶𝐶11𝐽𝐽1+𝐶𝐶12𝐽𝐽2+𝐶𝐶13𝐽𝐽3] 4-14 𝐽𝐽2=𝜀𝜀2𝜎𝜎𝐷𝐷24 4-15 𝐽𝐽3=𝜀𝜀3𝜎𝜎𝐷𝐷34 4-16 Para la obtención de la temperatura de la superficie 3 se ha establecido una media ponderada de las temperaturas de todas las paredes que la componen, a saber: - Resto del suelo sin calefacción de suelo radiante: 6.5 ºC - Cubierta: 10 ºC - Fachada Sur: 6 ºC - Fachada Norte: 10 ºC - Dos pasillos más de suelo radiante: 30 ºC De la resolución de estas ecuaciones se tiene que el flujo de calor es saliente (42.46 W), esto es que el individuo absorbe energía de las superficies que tienen una temperatura superior a la suya y que la cede a las de inferior, siendo mayor la cesión que la absorción. Se plantea un siguiente modelo en el que sólo existen el individuo y una superficie equivalente, a una temperatura equivalente. Esta temperatura equivalente es la temperatura radiante media que se consiguiría con la instalación de tres pasillos de suelo radiante. Para calcularla habrá que imponer que el flujo de calor del individuo es el mismo que en el modelo anterior. Q1 RD Aire ε2, A2, T2 Superficies circundantes a T3 ε1, A1, T1 Estudio de Viabilidad Técnica 30 Ilustración 4-6: Modelo para el cálculo de Trm, eq Las ecuaciones para este nuevo modelo son las mismas que para el anterior. Ahora se tienen dos superficies y el factor de forma 1-2 es la unidad. En esta ocasión el flujo de calor es dato y la incógnita es la temperatura de la superficie equivalente. 𝑄𝑄 1 𝑅𝑅𝑅𝑅=𝑀𝑀10−𝐽𝐽1 1−𝜀𝜀1 𝐴𝐴1𝜀𝜀1 4-17 𝑀𝑀10=𝜎𝜎𝐷𝐷14 4-18 𝐽𝐽1=𝜀𝜀1𝜎𝜎𝐷𝐷14+(1−𝜀𝜀1)[𝐶𝐶11𝐽𝐽1+𝐶𝐶12𝐽𝐽2] 4-19 𝐽𝐽2=𝜀𝜀2𝜎𝜎𝐷𝐷𝑝𝑝𝑒𝑒 4 4-20 La temperatura equivalente conseguida es de 11.21 ºC, aproximadamente unos tres grados mayor a la temperatura radiante media que se da en la situación sin calefacción. Con este nuevo valor de la temperatura radiante media se pueden obtener los nuevos valores del voto medio previsto y del porcentaje de personas insatisfechas. Temperatura del aire Temperatura Radiante Media Velocidad del aire Humedad relativa Nivel de ropa Tasa Metabólica PMV PPD [℃] [℃] [m/s] [%] [clo] [met] [%] 4 8.3 2 70 2.5 1.5 - 0.72 16.0 4 11.21 2 70 2.5 1.5 - 0.67 14.6 Tabla 4-3: Valores PMV y PPD posibles con las especificaciones del problema Como conclusión se puede decir que, con este sistema de calefacción, el flujo de calor siempre es saliente del individuo, éste pierde energía hacia el ambiente. Lo que se consigue con la calefacción por suelo radiante es que el trabajador obtenga un aporte de energía para que su situación no sea tan desfavorable con el entorno. El estudio se ha hecho para una situación en la que el trabajador mantuviera el mismo uniforme como aislamiento térmico, por lo que no podría desprenderse de él ni reducir su resistencia térmica. A la vista de los resultados, en los que se observa una leve mejoría de la situación inicial, así que se va proceder en los capítulos siguientes al diseño de una instalación de calefacción por los dos sistemas, por agua y eléctrico, a fin de estudiar su viabilidad económica. El suelo radiante tiene una temperatura superficial máxima permitida por la Norma de 30 ºC en naves industriales. Con la instalación del sistema de calefacción únicamente en los recorridos de evacuación, nunca se consigue un flujo de calor que sea una ganancia neta hacia el trabajador si la temperatura superficial fuera de 30 ºC. Para que se consiguiera un aumento de la temperatura corporal por el hecho de situarse sobre un pasillo de suelo radiante de 80 cm de anchura, el flujo de calor por radiación de éste con el resto de superficies Q1 RD Aire Superficies circundantes a Trm,eq ε1, A1, T1 31 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante tendría que pasar a ser negativo (convertirse en absorción). Para que se diera este caso, la temperatura superficial tendría que ser mayor que 109.5 ºC: 𝑄𝑄1𝑅𝑅𝑅𝑅< 0 ⇒𝐷𝐷2>109.5 ℃ Sería interesante abordar un estudio paramétrico, aprovechando las ecuaciones y los modelos que se han utilizado, para ver la variación que tendría la temperatura media radiante en función de la anchura de los pasillos que alojarían el suelo radiante. En el siguiente gráfico se observa el valor que iría adquiriendo la temperatura radiante media equivalente (eje OY) si la anchura de los pasillos fuera en aumento (eje OX). La gráfica acaba en W = 7 m porque se siguen considerando tres pasillos y la anchura de la nave son 22 metros. Véase el gran margen de mejora, lo que se traduciría en una situación mucho más agradable. Ilustración 4-7: Gráfico del estudio paramétrico 5 SOLUCIÓN CON SUELO RADIANTE POR AGUA n suelo radiante por agua lleva asociadas las instalaciones del fluido caloportador y la de la propia fuente de calor. En este capítulo se detallarán todos los aspectos de una instalación de estas características. 5.1 Características de la instalación La fuente de calor que se elija transmite el calor al agua por medio de un intercambiador de calor. No se necesita un depósito de acumulación de agua (depósito de inercia) puesto que éste está recomendado para instalaciones con una superficie mayor a 200 m2, y la que se va a plantear ronda los 100. El agua llega al sistema de colectores y desde allí se distribuye para cada circuito según sus caídas de presión. Al trabajar con un fluido en movimiento a través de unos conductos, se tendrán unas pérdidas de carga que habrá que considerar a la hora de la instalación de una bomba de recirculación en el circuito de colectores. Cada circuito tendrá una pérdida de carga distinta pues distinta será su longitud. El mantenimiento de los tubos ha de ser mínimo ya que no estarán accesibles en la instalación, únicamente en los colectores y en las cercanías de la fuente de calor, donde se revisarán los parámetros del agua y se llevarán a cabo tareas de mantenimiento como el purgado del aire de la instalación o la renovación del fluido llegado el momento. Las tuberías metálicas que se utilizaban previamente al desarrollo de las tuberías de polietileno reticulado vertían al agua residuos en forma de óxido o cascarilla. Las tuberías plásticas han eliminado este tipo de residuos y sólo transportan las impurezas que pudiera contener el agua de abastecimiento. Normalmente instalaciones de este tipo se realizan una vez colocada la base del edificio, por lo que, además de los requisitos típicos del sistema de calefacción se tienen los particulares para el caso de la estación donde se estudia su implantación. El primero es que no se pretende calefactar más allá de la zona ocupada por personas, lo que excluye las propias líneas de inspección y las zonas más alejadas de éstas. Las líneas quedan excluidas por simplicidad, ya que están llenas de maquinarias y bancadas que causarían gran número de obstáculos a la hora de instalar los tubos, además de que ciertos equipos pueden ser incompatibles con la temperatura de servicio del suelo radiante. Es posible que, en la construcción de nuevas estaciones, se considerara una distribución del suelo radiante por toda la planta en caso de ser el sistema de calefacción elegido. Para evitar atravesar las líneas de inspección y que la obra cause mayores desperfectos en la solería de la nave, el colector de impulsión se colocará en la fachada norte, por el lado de la nave, y cerca de la puerta de entrada a la línea de vehículos ligeros, la puerta de la fachada este. Los tubos llegarán desde el colector hasta sus circuitos correspondientes por medio de una zanja que se practicará desde el colector hasta el recorrido de evacuación de la línea de motos. El colector de retorno estará también en la fachada norte pero en el lado de las puertas de salida, en la fachada oeste. Hasta aquí llegarán los tubos por una zanja paralela a la anterior pero en este lado de la nave. Desde la caldera hasta los colectores las tuberías podrían ser aéreas. U 33 Solución con Suelo Radiante por agua 40 5.3 Simulación Se ha planteado la ecuación diferencial del campo de temperaturas en la losa que recubrirá los tubos. Se pretende simular el calentamiento de la losa de mortero con el objetivo de tener una idea de las horas de funcionamiento de la fuente de calor. 𝜕𝜕2𝐷𝐷 𝜕𝜕𝑧𝑧2=1 𝛼𝛼𝜕𝜕𝐷𝐷 𝜕𝜕𝑡𝑡 5-11 Se trata de una ecuación en derivadas parciales y se necesitan una condición inicial y dos condiciones de contorno para su resolución: - Condición Inicial: La losa se encuentra inicialmente a la temperatura del terreno, que según la Guía Técnica de Condiciones Climáticas Exteriores de Proyectos del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio del Gobierno de España, se puede aproximar la temperatura del terreno en Baza como 1℃ más fría que las registradas para el terreno de la base aérea de Granada, por encontrarse 100 metros más elevada la localidad de Baza con respecto a la mencionada base. Baza se encuentra a casi 800 metros sobre el nivel del mar, lo que hace que la temperatura del terreno sea aproximadamente de 6.5 ºC durante el mes más frío en la localidad (enero). 𝐷𝐷(0,0)=𝐷𝐷𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟 5-12 Tabla 5-1: Valores mensuales sacados de la Guía Técnica - Condiciones de contorno: El origen del eje Z se tomará en la cara inferior de la losa, por lo que se necesitarán una condición en la cota 𝑧𝑧= 0y en 𝑧𝑧=𝐿𝐿, la cara superior de la misma. En la cara inferior se tiene la generación creada por el agua caliente. En la superior se tiene el intercambio convectivo y radiante de esta superficie con el aire y el resto de paredes. Se ha simplificado la radiación por ser la diferencia de temperaturas menor que 100 K. 𝜕𝜕𝐷𝐷 𝜕𝜕𝑧𝑧�𝑧𝑧=0=−𝑞𝑞𝑑𝑑𝑖𝑖𝑠𝑠 𝑘𝑘 � 5-13 𝜕𝜕𝐷𝐷 𝜕𝜕𝑧𝑧�𝑧𝑧=𝐿𝐿=−1 𝑘𝑘[ℎ𝐶𝐶𝐶𝐶(𝐷𝐷(𝐿𝐿,𝑡𝑡)−𝐷𝐷𝑖𝑖𝑣𝑣𝑝𝑝)+ℎ𝑅𝑅𝑅𝑅(𝐷𝐷(𝐿𝐿,𝑡𝑡)−𝐷𝐷𝑟𝑟𝑎𝑎)] 5-14 donde - α es la difusividad del material: 𝛼𝛼=𝑘𝑘 𝜌𝜌𝑐𝑐𝑃𝑃 (esta propiedad es diferente al parámetro α utilizado para el cálculo de la emisión térmica por Normativa). 41 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante - κ es la conductividad térmica del material. - ρ es la densidad del material. - cP es el calor específico del material. - hCV es el coeficiente de convección entre la superficie de la losa y el aire. - hRD es el coeficiente de radiación entre la superficie de la losa y el resto de paredes. La resolución de la ecuación diferencial del campo de temperaturas en la losa en función del tiempo y la altura por métodos finitos, con la ayuda de MatLab, permite representar la siguiente superficie: Ilustración 5-7: Calentamiento de una losa de hormigón La curva se ha representado para una generación creada por el agua y un espesor de losa de mortero cualesquiera. El tiempo está expresado en segundos y el espesor en milímetros, siendo el punto 0 la base de la losa. Se puede observar que las curvas T(t) tienen forma de raíz y las curvas T(z), logarítmica. La pendiente de la superfice está estrechamente ligada con la generación de calor debajo del mortero. Si la generación es muy grande, la temperatura en la base sería muy elevada cuando en la superficie no se ha alcanzado aún una temperatura de servicio aceptable, esto no ocurre si el espesor disminuye. Una generación menor prolonga el tiempo de funcionamiento de la caldera pero consigue temperaturas más aceptables en ambas caras de la losa, con unos espesores cercanos al límite inferior permitido. En este sentido, se ha realizado un estudio paramétrico sobre la evolución de la temperatura en la superficie y en la base de la losa para ciertos espesores y el dato ya conocido de la generación de diseño y se ha obtenido la siguiente simulación: Solución con Suelo Radiante por agua 42 Ilustración 5-8: Calentamiento de la losa de 5 cm de espesor En la ilustración se muestra el calentamiento progresivo de la losa de 5 cm de espesor. Se observa que la temperatura superficial que se alcanza no supera los 25 ºC ni prolongando la generación de calor en la base de la losa durante las 12 horas que permanece abierta la estación, lo que reduce el efecto radiante que se calculó para el caso de una temperatura superficial de 30 ºC. Si se resolvieran nuevamente las ecuaciones del apartado 4.5 con el nuevo valor de T2, el resultado sería una temperatura equivalente menor que la teórica. 𝐷𝐷′2=23.5 ℃ (4.17 𝑎𝑎 4.20) � ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ � 𝐷𝐷′𝑝𝑝𝑒𝑒=10.32 ℃⇒�𝑃𝑃𝑀𝑀𝑃𝑃=−0.69 𝑃𝑃𝑃𝑃𝐷𝐷=15.1 % A la vista de la simulación, se alcanza una temperatura superficial de 15 ºC al cabo de unas 2 horas aproximadamente desde el comienzo de la aplicación del calor. La temperatura equivalente que se consigue para esta temperatura superficial es 9.2 ºC, y se podría considerar aceptable que, a la hora de apertura de la estación, el suelo se encontrara a esta temperatura. En este caso, sería necesaria la instalación de unos automatismos que accionaran la combustión en la caldera aproximadamente a las 5.30 horas. Ilustración 5-9: Enfriamiento de la losa de 5 cm 43 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante En esta ocasión se representa el enfriamiento de la losa una vez que se detiene la generación de calor. Este proceso tendrá lugar alrededor de las 20 horas, cuando la estación haya cerrado sus puertas, y dura unas 6 horas, hasta que la temperatura promedio vuelve a situarse en las cercanías de la temperatura del terreno. Estas simulaciones se han realizado para un día típico de invierno, con una temperatura media de 4 ºC. Se sabe que a lo largo de invierno, esta temperatura media fluctúa pero a efectos de cálculos se consideran todos los días iguales. Se tienen por tanto los siguientes valores en cuanto a horas de funcionamiento (NHF): 𝐶𝐶𝑁𝑁𝐶𝐶= 2.5 + 12 =14.5 ℎ𝑑𝑑í𝑎𝑎 � 𝐶𝐶𝑁𝑁𝐷𝐷=𝐶𝐶𝑁𝑁𝐶𝐶×𝑑𝑑í𝑎𝑎𝑠𝑠𝑐𝑐𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝𝑓𝑓𝑎𝑎𝑐𝑐𝑐𝑐𝑖𝑖ó𝑣𝑣=1885 ℎ𝑎𝑎ñ𝑐𝑐 � 5-15 5.4 Instalación Antes de realizar la instalación del suelo radiante hay que asegurarse de que el forjado esté perfectamente nivelado y lo más limpio y liso posible, sin pegotes de mortero, yeso, cemento ni restos de otros materiales. En ningún caso supone un impedimento realizar la instalación con la nave ya construida en su totalidad. Para la instalación que se propone se vaciarán los recorridos de evacuación y dos zanjas en los extremos de éstos y paralelas a las fachadas Este y Oeste de manera que alojen los tubos que irán desde un colector hasta otro, haciendo su circuito correspondiente. En la siguiente ilustración se muestran las zanjas que habría que practicar para alojar los circuitos de tubos. Ilustración 5-10: Zanjas para el recorrido de los tubos 5.4.1 Materiales y selección de equipos Se utilizarán tuberías de polietileno reticulado con barrera antidifusión de oxígeno. La reticulación se define como un proceso químico por el cual las cadenas (CH) de la estructura bidimensional del polietileno se trasforma en una red tridimensional debido a enlaces químicos entre (CH) de diferentes cadenas bidimensionales. Algunas de las características de los tubos empleados para estas instalaciones son: Solución con Suelo Radiante por agua 44 - No se ve afectado por la corrosión o por la erosión. - No se ve afectado por los aditivos del hormigón. - La fuerza de dilatación no afecta a la estructura del tubo PEx. - El tubo es resistente a la rotura en caso de ser perforado hasta un 20 % del espesor de la pared. - Tiene fuerzas de fricción muy bajas. - El peso del tubo es reducido. - Su alta flexibilidad permite hacer curvas de radio reducido. - Es flexible incluso por debajo de los -40 ºC. - La flexibilidad del tubo absorbe el 70 % del efecto golpe de ariete en caso de que se produzca. - La flexibilidad es tal que absorbe el ruido generado en cualquier punto dentro de la tubería. En las tuberías plásticas convencionales empleadas para la conducción de agua caliente en circuitos cerrados, las moléculas de oxígeno del aire penetran a través de la pared de la tubería cuando, al aumentar la temperatura, el espacio intermolecular de la tubería tiende a ser mayor que la molécula de oxígeno. Este fenómeno, origina una permanente oxigenación del agua y la consiguiente oxidación continuada de las partes metálicas de la instalación que reduce su vida útil. Esta reducción de la vida útil es debida tanto a la pérdida de material de los metales de la instalación como al taponamiento de conductos originado por la deposición de óxidos. La barrera antidifusión de oxígeno, presente en los tubos actuales, evita dichos problemas ya que reduce drásticamente el aporte extra de oxígeno al caudal de agua. Consiste en una delgada película de etilvinilalcohol aplicada a la tubería base de PEx durante el proceso de fabricación. Los tubos tienen un diámetro exterior de 20 mm y un espesor de 2 mm. Con una velocidad de circulación del fluido de 0.3072 m/s, se tiene un caudal volumétrico de 0.06176 L/s y un volumen total de agua en la instalación de 232 litros. El agua tarda en recorrer los circuitos aproximadamente unos 13 minutos. El aislamiento térmico del sistema es imprescindible en cualquier instalacion de climatización por suelo, porque se minimizan las pérdidas y ganancias caloríficas inferiores, lo que implica una drástica reducción del consumo energético. Tienen un resistencia térmica de 1.5 m2K/W. En caso de suelos no aislados, la solución es colocar paneles de poliestireno expandido como aislamiento térmico. Éstos permiten una total libertad en el diseño de los circuitos de la instalación, siendo posible reducir el paso de la tubería tanto como sea necesario. Se caracterizan por su rapidez de instalación y su aislamiento térmico y acústico frente a ruido por impacto. Son una solución excelente para cumplir con el Código Técnico de la Edificación en su Documento Básico HR, dedicado a la protección contra el ruido y referido a las exigencias frente al aislamiento al ruido por impacto entre distintas unidades de uso. El aislamiento perimetral es una banda de espuma de polietileno, cuya misión principal es absorber las dilataciones producidas por el mortero de cemento colocado sobre los tubos emisores debido a su calentamiento o enfriamiento. Asimismo, produce un beneficioso efecto de aislamiento lateral del sistema tanto térmico como acústico. Se debe asegurar que el forjado y tabiques del local no esten en contacto con el suelo radiante, para asegurar que dicha losa se pueda contraer y dilatar de forma libre con las variaciones de temperatura, para que no se produzca ningun tipo de grieta en la losa debido a empujes o presiones indeseadas. El aislamiento perimetral se adhiere a la base de las paredes del área a climatizar, desde el suelo base hasta la cota superior del pavimento. El faldón del zócalo se pegará al panel, asegurándose así que el mortero no penetrará a través de él y la cara adhesiva de la espuma de polietileno, y quedará unida al tabique. El sistema de colectores puede ser metálico o de plástico, para evitar la oxidación de los equipos. Por ejemplo, la empresa Uponor los monta de plástico y hace distinción entre el sistema distribuidor y el de retorno. 45 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 5-11: Colectores Los colectores distribuidores para Climatizacion Invisible Uponor están fabricados en un material plástico que le aporta una alta resistencia mecánica, incluso a altas temperaturas y un bajo peso. Existen dos modelos de colectores: - Colector Uponor con detentor - Colector Uponor con caudalímetro La diferencia entre ambos se encuentra en las válvulas de equilibrado (detentores / caudalímetros). Los colectores con caudalímetros permiten ver el caudal circulante por cada circuito de la instalación y facilitan su equilibrado. El colector de retorno contiene llaves manuales de apertura y cierre de paso de agua a cada circuito; sobre las rosca de estas llaves se instalan los cabezales electrotérmicos para dotar al sistema de un control automático del caudal a cada circuito. La posición de los colectores ha de situarse por encima de la línea del suelo, para evitar una posible acumulación de aire en el interior de las tuberías. Las válvulas de equilibrado de los circuitos siempre deben ir montadas en la impulsión. Dependiendo de la posición de las lineas de distribución, las valvulas de equilibrado deben coincidir con la línea de impulsión (ida), mientras que los cabezales electrotérmicos han de coincidir con la línea de retorno (vuelta). 5.4.2 Tratamiento del agua Será necesario aditar un anticongelante al agua, pues a veces la temperatura ambiente está por debajo de 0 ºC y así se evitarían posibles heladas. La limpieza de la instalación consiste en el vaciado y renovación del agua del circuito e introducción de un aditivo de limpieza, que actúa durante unos siete u ocho días de manera que se limpian en profundidad todos los circuitos. Al cabo de estos días, se retira el aditivo y se introduce otro protector. Los residuos dentro del suelo radiante tienen dos consecuencias nefastas: la primera es una pérdida muy notable de la transmisión de calor, disminuyendo el rendimiento de la instalación de calefacción y por lo tanto, aumentando el consumo energético; y la segunda la avería de los principales elementos de la instalación (caldera, bombas, válvulas...). Solución con Suelo Radiante por agua 46 Ilustración 5-12: Limpieza de la instalación Este proceso se puede realizar dos veces al año, por ejemplo al principio del periodo de calefacción y al finalizar el mismo. 5.4.3 Fuente de calor Se ha elegido una caldera de condensación como fuente de calor para la instalación. La caldera es el equipo en el que el calor producido en la combustión se transfiere al agua de la instalación. Hay tres partes bien diferenciadas en la transmisión de calor en una caldera de condensación. La primera en la que la transmisión de calor fundamentalmente se realiza por la radiación de la llama al estar a muy alta temperatura, la segunda en la que cobra importancia el mecanismo de conducción-convección y una tercera, exclusiva en calderas de condensación, donde se aprovecha el calor de condensación del vapor de agua de los humos de combustión transmitiéndose igualmente por conducción-convección. El rendimiento energético teórico puede llegar a ser del 110% respecto del PCI. El rendimiento se define como la relación entre la potencia útil que se obtiene al calentar el agua y la carga desarrollada por el gas al quemarse. 𝜂𝜂𝐾𝐾=𝑄𝑄󰇗ú𝑝𝑝𝑖𝑖𝑐𝑐 𝑃𝑃𝐾𝐾=𝑄𝑄󰇗ú𝑝𝑝𝑖𝑖𝑐𝑐 𝑚𝑚󰇗𝑓𝑓×𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶 5-16 Las calderas de codensación se fabrican con materiales especiales de modo que soporten las condensaciones sin deteriorarse, ya que es el fenómeno deseado, y con diseños que permiten la correcta evacuación de condensados. Utiliza temperaturas del agua de retorno del orden de 40 ºC. 47 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 5-13: Caldera de condensación El intercambiador es de gran superficie y resistente a corrosión, normalmente del tipo espiral de acero inoxidable o también de fundición en aluminio. Una característica propia de este tipo de calderas es la necesidad de evacuar los condensados producidos, lo que implica disponer los medios para llevarlos al desagüe y poder neutralizarlos si fuera necesario. Cuanto mayor sea la cantidad de agua condensada, mayor será la efectividad de la caldera de condensación. Además de los dispositivos de seguridad propios de una caldera (seguridad por sobretemperatura, presencia de llama, presión, etc.), las de este tipo deben incluir sistemas de seguridad particulares, relacionados especialmente con la evacuación de humos y condensados. Debido a que en estas instalaciones pueden utilizarse chimeneas de plástico, debe evitarse que los humos salgan a una temperatura superior a la máxima permitida por este tipo de material (120 ºC) y para garantizar un mayor rendimiento, suele incluirse un termostato de humos que bloquea la caldera si la temperatura de los productos de combustión a la salida de la misma supera un límite prefijado. Sus emisiones de NOx son muy bajas, pudiendo alcanzar 20-30 mg/kWh. Respecto al montaje y mantenimiento, éstas tienen los mismos requisitos que las calderas tradicionales, con el añadido de los sistemas de evacuación de los condensados. Según el RITE es obligatorio un mantenimiento anual. Las mayores pérdidas de potencia corresponden a los humos, que a su vez, dependen del exceso de aire de la combustión. A mayor exceso de aire, mayor masa de humos, de la temperatura de los mismos y de los inquemados, que habitualmente son muy bajos. En cuanto a su ubicación, irá colocada en el almacen, al que se tiene accesodesde la nave y está situado en el pasillo que da a la puerta de salida de emergencia por la fachada este. En estas dependencias se encuentran la sala técnica y el compresor para la instalación del aire comprimido. Solución con Suelo Radiante por agua 48 Ilustración 5-14: Ubicación de la caldera y el depósito de combustible Desde el colector de impulsión parten unos tubos hasta el almacén. La caldera será alimentada con gas propano desde un depósito por medio de un equipo de bombeo, ya que en la parcela de la estación no se cuenta con un suministro de gas natural, que es el combustible más recomendable para la caldera que se instalará. La caldera seleccionada es la Caldera Junkers Cerapur Smart ZWB 28 – 3C, de 28 kW para calefacción. Para el cálculo del consumo de combustible se hará uso de la ecuacion anterior, suponiendo un rendimiento del 110%. 𝜂𝜂𝐾𝐾= 1.1 5.16 � ⎯ � 𝑃𝑃𝐾𝐾=21.12 𝑘𝑘𝑊𝑊 5.16 � ⎯ � 𝑚𝑚󰇗 𝑓𝑓 =𝑄𝑄󰇗ú𝑝𝑝𝑖𝑖𝑐𝑐 𝜂𝜂 𝐾𝐾 ×𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶= 0.4 𝑘𝑘𝑠𝑠 � 𝑁𝑁𝐻𝐻𝐹𝐹 � ⎯ � 𝑚𝑚 𝑓𝑓,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑟𝑟𝑖𝑖𝑣𝑣 =45.22 𝐿𝐿𝑑𝑑í𝑎𝑎 � 𝑁𝑁𝐻𝐻𝑇𝑇 � ⎯ � 𝑚𝑚 𝑓𝑓,𝑎𝑎𝑣𝑣𝑝𝑝𝑎𝑎𝑐𝑐 =5879 𝐿𝐿𝑎𝑎ñ𝑐𝑐 � 5-17 5.4.4 Etapas del montaje 1. COLOCACIÓN DEL EQUIPO DE DISTRIBUCIÓN La instalación comienza por la colocación del equipo de distribución. Se debe colocar a una altura que permita que los tubos puedan curvarse y unirse al distribuidor sin ningún problema. La ubicación del equipo estará definida en el plano del proyecto. Depósito de combustible Nave de inspección Almacén Caldera Oficina 49 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 5-15: Sistema de colectores 2. COLOCACIÓN DEL FILM DE POLIETILENO Cuando la habitación se encuentra sobre terreno natural, sótanos o espacios a la intemperie, se recomienda la colocación de un film de polietileno a lo largo de toda la superficie del forjado, como barrera anti-humedad. El film debe solapar los cerramientos verticales. 3. COLOCACIÓN DE LA BANDA PERIMETRAL La banda perimetral se debe colocar en todo el perímetro de la instalación que se vaya a acometer. Debe extenderse desde el forjado soporte hasta la superficie del forjado acabado. No debe cortarse la parte de la banda perimetral que sobresalga del forjado hasta que no se coloque el solado final. El film de polietileno de la banda, se deberá colocar por encima del aislamiento. Ilustración 5-16: Banda perimetral 4. COLOCACIÓN DEL PANEL AISLANTE En primer lugar se colocará una fila de placas cubriendo longitudinalmente toda la superficie. El film de polietileno de la banda perimetral debe colocarse sobre el panel aislante para impedir que se introduzca mortero entre las ranuras. El panel aislante se debe colocar a lo largo de toda la superficie del forjado. Para evitar que filtre el mortero, hay que realizar la unión entre paneles con el machihembrado que normalmente llevan incorporado. El suelo tiene que quedar bien sellado para evitar puentes térmicos. Solución con Suelo Radiante eléctrico 56 obstáculos de cada línea, se operará de manera similar que se hizo para el caso de suelo radiante por agua: 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑠𝑠𝑡𝑡𝑎𝑎𝑟𝑟𝑐𝑐𝑑𝑑𝑎𝑎𝑑𝑑𝑖𝑖𝑠𝑠𝑝𝑝𝑣𝑣𝑣𝑣𝑖𝑖𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝−2 × 𝑒𝑒𝑠𝑠𝑒𝑒𝑒𝑒𝑠𝑠𝑐𝑐𝑟𝑟𝑎𝑎𝑝𝑝−𝐷𝐷𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝 𝐷𝐷𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝+𝐷𝐷𝑎𝑎𝑖𝑖𝑣𝑣 =𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝ó𝑟𝑟𝑖𝑖𝑐𝑐𝑣𝑣−1 6-1 El paso de cables no debe ser inferior a 8 cm, aunque se puede reducir a 6 si se incorporara una tira metálica que uniera todos los cables e igualara su potencial. El espesor de la banda perimetral es el mismo que en el caso de agua porque se usa el mismo material. Se ha tomado como base de cálculo, los valores proporcionados por la empresa DUCASA CLIMA S.A., que distribuye los cables en bobinas de 102 metros y tiene una potencia de 1855 W por bobina. La temperatura de servicio del cable es de unos 40 ºC. 𝑞𝑞𝑑𝑑𝑖𝑖𝑠𝑠 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑝𝑝𝑎𝑎=230.5 𝑊𝑊 𝑚𝑚 2 → ⎩ ⎪ ⎨ ⎪ ⎧ 4 × 1855 𝑊𝑊/ 33.6 𝑚𝑚2 𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=220.83 𝑊𝑊 𝑚𝑚 2 5 × 1855 𝑊𝑊/ 33.6 𝑚𝑚 2 𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=276.04 𝑊𝑊 𝑚𝑚2 Si se quisiera obtener una generación similar a la que puede dar el agua, habría que instalar 4 ó 5 cables completos por pasillo. Haciendo uso de la ecuación 6.1 y de la herramienta AutoCAD, se ha intentado distribuir 5 bobinas respetando el paso mínimo de 6 cm entre cables y no se ha conseguido. En cambio, sí se ha logrado distribuir 4 bobinas de cable conductor, asegurando en todo momento un paso superior a los 6 cm. Concretamente, si el cable mide 102 metros y tiene la potencia indicada, se tiene la siguiente generación lineal del cable y generación superficial del conjunto de las 4 bobinas: 𝐺𝐺𝐿𝐿=1855 𝑊𝑊 102 𝑚𝑚=18.19 𝑊𝑊𝑚𝑚 � 6-2 𝑞𝑞𝑑𝑑𝑖𝑖𝑠𝑠 𝑝𝑝𝑐𝑐é𝑐𝑐𝑝𝑝𝑟𝑟𝑖𝑖𝑐𝑐𝑣𝑣=18.19 𝑊𝑊𝑚𝑚 �×102 𝑚𝑚𝑏𝑏𝑐𝑐𝑏𝑏𝑑𝑑𝑟𝑟𝑎𝑎 �× 4 𝑏𝑏𝑐𝑐𝑏𝑏𝑑𝑑𝑟𝑟𝑎𝑎𝑠𝑠 / 33.6 𝑚𝑚2𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 � =220.88 𝑊𝑊𝑚𝑚2 � 6-3 Esta instalación se resuelve con 4 bobinas por pasillo, lo que supone una potencia de 7420 W por pasillo y un total de 22.26 kW instalados. La cuota de potencia instalada en la estación en su conjunto es de 169.202 kW, siendo la máxima potencia simultánea que se puede dar en la estación 34.63 kW. A la vista del consumo eléctrico que tendría la calefacción sería necesaria una revisión del contrato de suministro de la electricidad con la empresa distribuidora para aumentar el límite la cuota de potencia. En la siguiente imagen se muestra la distribución de los cables que se ha conseguido: 57 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 6-1: Distribución del cable calefactor 6.3 Simulación Del mismo modo que en el capítulo anterior, a partir de la generación de diseño se ha simulado el calentamiento de la losa que recubrirá los cables para saber el número de horas de funcionamiento de la calefacción. Se parte nuevamente de la ecuación diferencial del campo de temperaturas y se usan las mismas condiciones inicial y de contorno, teniendo en cuenta el nuevo valor de la generación superficial y que el espesor de la losa será ahora de 4 cm. Ilustración 6-2: Calentamiento de la losa de 4 cm En la simulación del calentamiento de la losa, se observa que, en este caso, la temperatura superficial que se alcanza tampoco supera los 25 ºC, ni manteniendo la generación de calor en la base de la losa durante Distancia mínima Distancia mínima Distancia mínima LÍNEA 2 LÍNEA 1 LÍNEA DE MOTOS Solución con Suelo Radiante eléctrico 58 12 horas, y se penaliza el efecto radiante que se pretende conseguir. Se obtendría una temperatura equivalente similar a la que se calculó en el capítulo anterior. 𝐷𝐷′2=23 ℃ (4.17 𝑎𝑎 4.20) � ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ � 𝐷𝐷′𝑝𝑝𝑒𝑒=10.25 ℃⇒�𝑃𝑃𝑀𝑀𝑃𝑃=−0.69 𝑃𝑃𝑃𝑃𝐷𝐷=15.1 % En la simulación, se observa que se consigue una temperatura superficial de 15 ºC en 1 horas y 45 minutos aproximadamente desde el comienzo de la generación de calor. Si se considera aceptable el efecto que se consigue con esta temperatura a la hora de apertura de la estación como se hizo en el caso del agua, la calefacción tendría que empezar a funcionar aproximadamente a las 6 horas, yendo posteriormente en aumento la temperatura superficial y con ella, el efecto radiante que crea la calefacción. Ilustración 6-3: Enfriamiento losa 4 cm El enfriamiento de la losa es idéntico al que se tiene en el caso del agua porque tiene que enfriarse desde la misma temperatura superficial, y se prolonga durante casi 5 horas. La simulación se ha realizado para el mismo día típico de invierno que se utilizó previamente, cuya temperatura media era de 4 ºC. Teniendo en cuenta todos estos parámetros se obtienen los siguientes valores de horas de funcionamiento (NHF): 𝐶𝐶𝑁𝑁𝐶𝐶= 2 + 12 =14 ℎ𝑑𝑑í𝑎𝑎 � 𝐶𝐶𝑁𝑁𝐷𝐷=𝐶𝐶𝑁𝑁𝐶𝐶×𝑑𝑑í𝑎𝑎𝑠𝑠𝑐𝑐𝑎𝑎𝑐𝑐𝑝𝑝𝑓𝑓𝑎𝑎𝑐𝑐𝑐𝑐𝑖𝑖ó𝑣𝑣=1820 ℎ𝑎𝑎ñ𝑐𝑐 � 6-4 6.4 Instalación Se deben dar los mismos requisitos previos a la instalación del suelo: forjado nivelado y limpio. Para el suelo radiante eléctrico únicamente habría que vaciar los recorridos de evacuación, pues la conexión de los cables se hará en uno de los extremos del pasillo, en este caso, en el que está junto a las puertas de salida de la nave. Se muestran en la ilustración las zanjas que habría que practicar en esta ocasión: 59 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 6-4: Zanjas para el recorrido de los cables calefactores 6.4.1 Materiales y selección de equipos Se ha comentado anteriormente que los elementos que se usarían para el diseño serían los que ofrece la empresa DUCASA CLIMA S.A.. Como elemento conductor se utilizará el cable doble conductor, que tiene la principal ventaja de que solamente uno de sus extremos debe ser conectado a la caja de conexiones, la denominada cola fría. Cuando en la distribución del suelo radiante se necesitan varias bobinas, no se pueden conectar en serie unas con otras, sino en paralelo, de ahí que haya sido una dificultad alojar más de 4 bobinas en los huecos previstos. 6.4.2 Etapas de montaje Una vez se ha limpiado la superficie del pasillo para evitar que haya algún tipo de objeto punzante que pueda estropear las láminas aislantes o el cable calefactor, se puede proceder al montaje de la instalación. 1. COLOCACIÓN DE LA BANDA PERIMETRAL Y DEL AISLAMIENTO BASE La banda perimetral se debe instalar en todo el perímetro del hueco que contendrá la instalación y hasta el nivel del suelo final. El plástico de la banda perimetral irá sobre el aislamiento base y por debajo de la placa base de fibra. Se colocan las láminas de aislante cubriendo la totalidad de la superficie, para evitar fugas de calor no deseadas. Ilustración 6-5: Instalación de aislantes Solución con Suelo Radiante eléctrico 60 2. MARCADO DEL SUELO Y COLOCACIÓN DE GUÍAS Se colocan las placas de fibra, sobre las que se situarán los cables, y se marcan las áreas donde se situarán las unidades y los dispositivos de unión. A continuación se fijan las guías que mantendrán separados los cables a la distancia prevista. Estas guías se colocan cada metro o metro y medio. Se comienza desplegando el cable en la ubicación más cercana al termostato. Se indica la posición de cualquier giro o corte que necesitará realizar el elemento calefactor. Se señalan las posiciones y la ruta planificada de los cables de alimentación, así como el sensor de suelo. Es recomendable colocar el sensor lejos de áreas con fluctuación de calor y siempre a la misma altura que el elemento calefactor. Ilustración 6-6: Placas de fibra 3. TENDIDO DEL CABLE Se realiza el tendido del cable según el diseño previsto. Si quedara algún cable suelto (que el extremo de una bobina no llegara hasta la siguiente guía de separación), habría que asegurar que éste mantiene la distancia mínima con el resto de cables. No es posible cruzar los cables bajo ningún concepto (incluyendo el sensor de suelo y el cable de alimentación). Ilustración 6-7: Instalación guía de separación 61 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 6-8: Detalle del radio de curvatura 4. VERIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN Aunque los cables salen verificados de fábrica, es importante hacer una comprobación previa al vertido del mortero. Estas operaciones consisten en comprobar la conductividad y el aislamiento. 5. VERTIDO DEL MORTERO Es necesario realizar ciertas operaciones previas al recubrimiento como por ejemplo asegurarse de la ausencia de marcas significativas o de penetración del cable en el aislamiento; que el cable no pasa por encima de ninguna junta de dilatación; ausencia de rasguños, cortes, signos de estiramiento o reducción del diámetro, de ángulos vivos y de cualquier defecto visible en el cable calefactor; y ausencia de deterioro de los accesorios de instalación o modificación de los pasos o radios de curvatura, signos de tracción anormal. Una vez se ha vertido el mortero se comprobará de nuevo la conductividad de los cables y medirán los ohmios para confirmar que no se ha producido ningún corte durante su colocación. Ilustración 6-9: Suelo nivelado 6. INSTALACIÓN DE TERMOSTATOS CON SONDA Para la instalación de la sonda se practica una pequeña zanja en el mortero y se introduce un tubo corrugado de unos 20 mm de diámetro que la alojará en su interior y a continuación se tapa el extremo del tubo para impedir que el mortero llegue a su interior. El tubo corrugado es muy importante para poder retirar la sonda en caso de avería. Ésta debe estar a unos 30 cm de la pared y no puede colocarse sobre los cables, para evitar falsas medidas de temperatura. El otro extremo de la sonda llegará al termostato, que va empotrado de la pared. Solución con Suelo Radiante eléctrico 62 Ilustración 6-10: Caja de conexiones y termostato 6.4.3 Protecciones En cuanto a las protecciones eléctricas que habría que añadir a la instalación será necesario incorporar un interruptor con control de potencia (ICP) de 35 A y un diferencial del mismo amperaje con sensibilidad de 30 mA por pasillo. 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑡𝑡𝑒𝑒𝑟𝑟𝑐𝑐𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑒𝑒𝑐𝑐𝑟𝑟 𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 → 4 × 1855 𝑊𝑊 𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=7420 𝑊𝑊 𝑒𝑒𝑎𝑎𝑠𝑠𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ⇒ 7420 𝑊𝑊 230 𝑃𝑃=32.26 𝐴𝐴 →𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃 35𝐴𝐴/230𝑃𝑃 Por otro lado, al tratarse de conductores paralelos se da la situación de corrientes filiformes y es de suma importancia respetar el paso entre cables o la instalacion de tiras metálicas que igualen los potenciales de los cables. Las corrientes filiformes producen campos magnéticos que dependen de la distancia entre los conductores. En cada conjunto de tres cables se dará la situación de que en el central irá la intensidad en un sentido y, en los otros dos, irá la misma intensidad pero en sentido contrario (aunque pertenezcan a bobinas distintas) al ser todos los conductores iguales y tener la misma caída de tensión. Habrá excepciones en las que las corrientes irán en el mismo sentido (por ejemplo en algunas zonas de la línea 1). Los fenómenos físicos que tienen lugar son corrientes paraleleas y antiparalelas. 63 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 6-11: Líneas de campo y superposición de efectos La fuerza electromagnética que se crea en un cable por el que pasa una intensidad se puede cuantificar con la siguiente expresión: 𝐶𝐶=𝐶𝐶𝐿𝐿 �  ×𝐵𝐵 �  6-5 Cuando se tienen dos conductores se aplica el principio de superposición. Si uno está colocado en la posición x1=-T/2 y el otro en x2= T/2, donde T es el paso de cables, se obtiene la siguiente expresión para el campo magnético que se genera ente ellos: 𝐵𝐵 �  =𝜇𝜇0 2𝜋𝜋�𝐶𝐶1 𝑒𝑒1+𝐶𝐶2 𝑒𝑒2� 6-6 - Corrientes paralelas ⇒ 𝐶𝐶1=𝐶𝐶2: Ilustración 6-12: Suma de corrientes paralelas El campo se anula en x = 0: Ilustración 6-13: Campo creado por corrientes paralelas Solución con Suelo Radiante eléctrico 64 - Corrientes antiparalelas ⇒ 𝐶𝐶1=−𝐶𝐶2: Ilustración 6-14: Suma de corrientes antiparalelas En x = 0 se suman los dos campos individuales: Ilustración 6-15: Campo creado por corrientes antiparalelas En esta instalación, al ser los cables de 1855 W y tener una caída de potencial de 230 V, se tiene una intensidad de 8 A, se crean unos campos magnéticos del orden de 0.1 mT, que no es muy elevado pero es posible que algunas personas sean más propensas que otras a percibir su efecto. La instalación de la tira metálica para separar los cables en lugar de una simple tira de plástico ayudaría a disimuir la fuerza de estos campos. 6.4.4 Puesta en marcha Después de la comprobación del correcto funcionamiento de los termostatos y una vez ha fraguado el mortero, se procede a la conexión del cableado de los elementos calefactores a sus respectivos termostatos. Una vez hechas las conexiones se deja funcionar el termostato en modo manual hasta llegar a la temperatura de confort y se establece como temperatura de consigna para próximos periodos de funcionamiento. 6.5 Planos En el plano 4 del Anexo I se representa una posible distribución de los cables calefactores en cada pasillo. 7 ESTUDIO DE VIABILIDAD ECONÓMICA ara la realización de este estudio y tener una idea sobre los costes de este mercado se ha contactado con empresas que se dedican a este tipo de instalaciones de calefacción en España. Se ha tratado de dar soluciones reales, eligiendo tecnología existente y precios actuales, pues la idea de VEIASA, en caso de ser viable, es llevar a cabo una prueba piloto en la estación con alguno de los sistemas de calefacción que se han estudiado. 7.1 Empresas del sector Para cada tipo de suelo se ha tenido un abanico de unas cuatro o cinco empresas, a saber: - Suelo radiante por agua: o ALB (Tarragona, Cataluña) o BARBI (Palau de Plegamans, Cataluña) o POLYTHERM (San Sebastián de los Reyes, Comunidad de Madrid) o UPONOR (Andalucía Oriental) - Suelo radiante eléctrico: o AS (Barcelona, Cataluña) o CEILHIT (Barcelona, Cataluña) o DUCASA (Barcelona, Cataluña) o EFICAZLOR (Andalucía) Con todas ellas se ha contactado y han facilitado sus manuales técnicos de instalación y mantenimiento. También se les pidió la elaboración de unos presupuestos para conocer los precios actuales de los materiales necesarios para acometer una instalación como la que se estaba estudiando. 7.2 Costes de instalación A modo orientativo se han elaborado unos presupuestos particularizados para la instalación en la estación de Baza en el que se incluyen las obras que son necesarias acometer, la fuente de calor y el depósito de combustible en el caso del suelo por agua y las protecciones en el caso del suelo eléctrico. En los Anexos se incluyen estos presupuestos detallados. Los dos tipos de instalaciones comparten varios procesos en su ejecución, como el acondicionamiento del terreno y las imprimación y pintura al final de la obra. El acondicionamiento del terreno consiste en la excavación de las zanjas que alojarán el suelo radiante, que en el caso de ser eléctrico se reduce a los recorridos de evacuación pero que en el caso del suelo por agua incluyen también las zanjas que se deberían P 65 Conclusiones 72 actividad. Coste de instalación Coste O&M Suelo radiante por agua 9,040.22 € 4,210.79 € Suelo radiante eléctrico 7,253.04 € 5,267.00 € Tabla 8-1: Resumen de costes Una instalación de suelo radiante de las características que se han comentado anteriormente, de unos 23 kW y un volumen de agua de unos 0.23 m3, supondría un coste de 9,040.22 €, donde estarían incluidos la fuente de calor y el depósito de almacenamiento para el suministro del combustible. El coste de operación y mantenimiento sería de unos 4,210.79 € e incluiría el suministro anual de combustible, aproximadamente 3 T, y un mínimo mantemiento con la revisión de la caldera y la renovación del fluido de trabajo (en este caso, agua). El otro caso, una instalación de suelo radiante eléctrico de unos 22 kW de potencia, ascendería a 7,253.04 €. Su coste de operación y mantenimiento sería de 5,267.00 € anuales, lo que incluiría únicamente el coste de la electricidad debido al funcionamiento, ya que el mantenimiento de estas instalaciones es nulo. En ambos casos se ha incluido el coste de la obra civil necesaria: excavación de zanjas de unos 10 cm de profundidad en los recorridos de evacuación y otras dos adicionales en el caso del suelo por agua. 8.2 Posibles mejoras A continuación se proponen algunas alternativas a un sistema básico de suelo radiante, ya sea por agua o eléctrico, para ayudar a mejorar sus prestaciones. 8.2.1 Puertas cerradas Si se cambiara el tipo de puertas de la nave por las puertas rápidas que se mencionaron al principio, sí limitaría en gran medida la infiltración de aire no controlado. Sería necesario cambiar todo el mecanismo de apertura y cierre, ya que ahora estaría sometido a más ciclos de trabajo y los actuales no están diseñados o capacitados para ellos, aumentaría la fatiga y disminuiría la vida útil de dichos mecanismos. Las puertas rápidas son capaces de abrir y cerrar en cuestión de segundos y podrían ser automáticas o manuales. Habría que ver si los equipos de extracción podrían soportar la extracción total de gases, ya que se eliminaría la ayuda que tienen actualmente debido a la renovación del ambiente. 73 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Ilustración 8-1: Puerta rápida en la Estación de El Pino (Sevilla) 8.2.2 Cortinas de plástico Con esta alternativa se mantienen las puertas originales de la nave abiertas. Se trata de unas costinas de plásticos como las que existen en las camáras frigoríficas, precisamente para evitar las infiltraciones y que no se altere el ambiente interior. Podrían estar instaladas inmediatamente después de las puertas de acceso. Ilustración 8-2: Puerta batiente La imagen es una fotografía de un tipo de cortina de plástico, en concreto una puerta batiente, que, al igual que las puertas rápidas, pueden ser automáticas o manuales. 8.2.3 Pasillos más anchos En el apartado 4.5 del presente estudio se ha puesto de manifiesto el aumento del efecto radiante que tendría la instalación con unos pasillos que alojaran bien los tubos emisores, bien los cables calefactores, más anchos que los establecidos de 80 cm. Véase la ilustración 4-7. 8.2.4 Cortinas de aire La instalación de unas cortinas de aire a la entrada y salida de la nave de inspección podría hacer de Conclusiones 74 barrera invisible para evitar el flujo de aire hacia el interior. Estas cortinas pueden incoporar una batería de agua caliente o resistencias eléctricas para que el aire de impulsión sea a alta temperatura y al mezclarse con el aire del ambiente, la temperatura resultante fuera mayor que los 6 ºC que se tienen normalmente. Aunque el aire de infiltración es elevado, con estas cortinas se podría disminuir la introducción de los 96 m3/s por puerta actuales o modificar su dirección para que golpee directamente a los trabajadores si se instalaran empotradas en el suelo e impulsaran el aire verticalmente. Los inconvenientes serían el coste de funcionamiento de estos equipos, (mayor si incorporan las resistencias eléctricas) y la instalación auxiliar para el agua de abastecimiento en el caso de baterías de agua caliente. Ilustración 8-3: Cortina de aire ANEXO I: PLANOS 75 ANEXO II: CÁLCULOS 81 Anexo II: Cálculos 88 89 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Anexo II: Cálculos 90 Suelo radiante electrico: (EES y MatLab) 91 Estudio de viabilidad de un sistema de calefacción en Estaciones ITV mediante suelo radiante Anexo II: Cálculos 92 ANEXO III: DATOS DE LA INSTALACIÓN DE AGUA 93 Anexo III: Datos de la Instalación de agua 94 20 diámetro del tubo (mm) 0,0003142 sección tubo (m2) 0,0002011 sección interior (m2) 0,063 perímetro del tubo (m) 1151,32 longitud tubo presupuesto (m) 240,48 longitud tubo por pasillo (m) 0,231 volumen de agua de la instalación (m3) 231,49 volumen de agua de la instalación (L) 0,048 volumen de agua por pasillo (m3) 48,351 volumen de agua por pasillo (L) 0,0081 volumen de agua por circuito (m3) 8,059 volumen de agua por circuito (L) 15,110 área de intercambio tubo-losa (m2) 44,970 porcentaje área cubierto con tubos (%) 0,307 velocidad del fluido (m/s) 0,222 caudal volumétrico (m3/h) 222,358 caudal volumétrico (L/h) 0,062 caudal másico (kg/s) 13,047 periodo de renovación del fluido (min) Tabla III-1 Ilustración III-1: Diagrama de pérdida de carga en tuberías de polietileno retirculado PASILLO CIRCUITO LONGITUD (m) DIAMETRO (mm) CAUDAL (l/s) VELOCIDAD (m/s) CAUDAL (l/h) PERDIDAS (mmca) COLECTOR 0,5 25 0,3706 1,0700 1334,150 35 175,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 275,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 375,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 475,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 575,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 675,08 20 0,0618 0,3072 222,358 170,16 COLECTOR 0,5 25 0,3706 1,0700 1334,150 35 160,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 260,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 360,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 460,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 560,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 660,98 20 0,0618 0,3072 222,358 141,96 COLECTOR 0,5 25 0,3706 1,0700 1334,150 35 148,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 248,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 348,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 448,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 548,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 648,98 20 0,0618 0,3072 222,358 117,96 IDA 20,04 32 1,1118 1,8056 4002,451 2004 RETORNO 20,04 32 1,1118 1,8056 4002,451 2004 TOTAL 1151,82 1 2 3 Tabla III-2 El circuito con la pérdida de presión más desfavorable es cualquiera del pasillo 1 y es de unos 4.21 mca, unos 0.413 bar. 95 ANEXO IV: PRESUPUESTOS 97 REFERENCIAS [1] F. P. Incropera, Fundamentos de transferencia de calor, Prentice- Hall Hispanoamericana, 1999. [2] A. E. Mesa, «Sistemas de cale facción mediante radiadores a gas soportados en la cubierta de la nave de inspección de una estación,» Sevilla, 2016. [3] Y. A. Çengel, Transferencia de Calor y Masa: un enfoque práctico, Mc Graw Hill, 2007. [4] Ministerio de Ciencia y Tecnología, Gob ierno de España, «Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión,» 2002. [5] Ministerio de la Vivienda, Gobierno de España, «Código Técnico de la Edificación,» 2013. [6] Ministerio de Industria, Energía y Turismo, Gobierno de España, «Reglamento de Instal aciones Térmicas en los Edificios,» 2013. [7] Comité Europeo de Normalización, «UNE- EN 2164: "Sistemas de calefacción y refrigeración de circulación de agua integrados en superficies"». [8] Comité Europeo de Normalización, «UNE-EN ISO 7730: "Ergonomía del ambiente térmico"». [9] Verificaciones Industriales de Andaucía S.A., «Proyecto de Estación para la inspección técnica de vehículos (I.T.V.) en Baza - Granada,» 2014. [10] Profesores del Departamento de Termotecnia de la Universidad de Sevilla, «Co lección de Tablas y Gráficos de Transmisión de Calor». [11] Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, Gobierno de España, «Guía Técnica. Condiciones climáticas exteriores de proyecto,» Madrid, 2010. [12] Center for the Built Enviroment, University of California Berkeley, «Thermal Confort Tool,» 2013. [En línea]. Available: http://cbe.berkeley.edu/comforttool/. [13] Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo rural, Junta de Andalucía, «Estaciones agroclimáticas,» [En línea]. Available: http://web5.ifapa.junta-andalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/ria/servlet/FrontController. [14] Wikipedia, «Suelo radiante,» [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_radiante. [15] «Instalaciones de suelo radiante,» Construmática, [En línea]. Av ailable: http://www.construmatica.com/construpedia/Instalaciones_de_Suelo_Radiante. [16] «Sistemas de climatización frío/calor por suelo radiante,» Polytherm, [En línea]. Available: http://www.polytherm.es/suelo-radiante/industrial/. 105 Referencias 106 [17] «Suelo radiante,» Ceilhit, [En línea]. Available: http://www.ceilhit.es/es/. [18] «Elementos calefactores,» AS, [En línea]. Available: http://www.sueloradiante.com/hilo-radiante.htm. [19] «Climatización invisible Uponor,» Uponor, [En línea]. Available: https://www.uponor.es/. [20] «Calderas de condensación de baja temperatura,» Instalaciones y eficiencia energética, [En línea]. Available: http://instalacionesyeficienciaenergetica.com/calderas-de-condensacion-y-de-baja - temperatura/. [21] «Dudas suelo radiante,» P resupuestos de suelo radiante, [En línea]. Available: http://www.presupuestosdesueloradiante.es/dudas-suelo-radiante. [22] «Calderas Murales de Condensación ErP,» JUNKERS, [En línea]. Available: http://www.junkers.es/usuario_final/productos/categoria_productos_32640. [23] «Calderas de condensación,» ClimAhorro, [En línea]. Available: http://www.climahorro.es/calderas-de - condensacion.html. [24] «Puerta batiente PVC flexible,» MECALUX logismarket, [En línea]. Available: https://www.logismarket.com.mx/infraca-mexico/puerta-batiente-pvc-flexible/2660948633-1323193734- p.html. [25] «Cortinas de aire,» Airtecnics, [En línea]. Available: http://www.cortinasdeaire.es/Tecnologia/-191 - Como-funcionan-las-Cortinas-de-Aire_3/. [26] «Interruptor Control de Potencia,» DIRECT electro, [En línea]. Available: http://www.direct - electro.es/interruptor_control_de_potencia_icp. [27] «Verificaciones Industriales de Andalucía S.A.,» VEIASA, [En línea]. Available: http://www.veiasa.es/. [28] «Manual Técnico. Suelo radiante,» Industrial Blansol, [En línea]. Available: http://www.blansol.es/. [29] «Instalación suelo radiante eléctrico,» Ducasa, [En línea]. Available: http://www.ducasa.com/#. [30] «Sistema de suelo radiante. Manual técnico 1/2010,» ALB sistemas, [En líne a]. Available: http://www.alb.es/. [31] Consejería de Economía y Hacienda, Comunidad de Madrid, «Guía Básica. Calderas de condensación».