CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓNbibing.us.es/proyectos/abreproy/5423/fichero/5_CAPÍTULO... · CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN 2.1. INTRODUCCIÓN. La instalación

CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN

2.1. INTRODUCCIÓN.

La instalación a tratar está situada en un edificio de viviendas situada en la localidad de Sevilla

y consta de 6 bloques independientes de 7 plantas cada uno más sótano/garaje. Aunque el

sótano es compartido, los cuartillos donde se sitúan los grupos de presión y la acumulación son

independientes por cada bloque, por lo que estudiando el caso de un solo bloque se puede

aplicar al resto de bloques del edificio.

El proyecto del edificio en cuestión fue diseñado en 2002 a la vez que se instauró la Ordenanza

Municipal para la Gestión Local de la Energía de Sevilla, donde se obligaba que los edificios de

nueva construcción suplieran 2/3 de la demanda de agua caliente sanitaria con métodos de

energía renovable.

No fue hasta marzo de 2006 cuando se empezó su construcción entregándose las llaves a los

propietarios en 2009.

Figura 2. 1. Extracto página de ABC del 15 de Enero de 2008.

Dicha instalación lleva sin estar en funcionamiento desde 2011. Dándose los primeras quejas

por parte de los vecinos desde el primer año. Solo se reconoce que funcionó durante los

primeros meses. El proyecto fue aprobado en Enero de 2002.

Actualmente la instalación solar queda completamente obsoleta y se encuentra en un estado

de absoluto abandono.

Ajustándonos a la nueva normativa, Sevilla se encuentra en zona climática V tal y como vemos

en la siguiente figura:

Figura 2. 2. Distribución de las zonas climáticas. Sevilla zona V.

El bloque de viviendas está compuesto por 7 plantas con 4 viviendas por planta de 3

dormitorios, más 2 viviendas de 2 dormitorios en la planta baja lo que hacen un total de 30

viviendas por bloque. (Véase en el anexo los planos del edificio).

Figura 2. 3. Cálculo de la demanda diaria de a.c.s según CTE-DB-HE4 de 2013.

Ajustándonos a la nueva normativa, el CTE-DB-HE4 de Septiembre de 2013 que vemos en la

figura superior establece que se debe dimensionar la nueva instalación para 2909 l/día de agua

caliente sanitaria.

Según esto, la contribución solar mínima para ese bloque sería del 60% tal y como vemos en la

siguiente tabla:

Tabla 2. 1 . Contribución solar mínima según CTE-DB-HE4 de 2013.

Pero por otra parte, en el apartado 8 del punto 4.1 establece que:

" Se tomarán como perteneciente a un único edificio la suma de demandas de agua caliente sanitaria de diversos edificios ejecutados dentro de un mismo recinto, incluidos todos los servicios. Igualmente en el caso de edificios de varias viviendas o usuarios de ACS, a los efectos de esta exigencia, se considera la suma de las demandas de todos ellos. "

Es decir, que si sumamos las demandas de los 6 bloques, el conjunto total del edificio tendría

una demanda diaria mayor de 10000 L/día, con lo cual las reformas de las nuevas instalaciones

deberían ser capaces de tener una contribución solar superior al 70%.

Por lo tanto, vamos a establecer todos los criterios para que se cumpla el 70% de la demanda,

cubriendo de esta forma todas las especificaciones (Ordenanza municipal y nuevo DB HE4).

2.2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN.

2.2.1. LOCALIZACIÓN

La instalación a tratar perteneciente a un bloque de edificios de viviendas sociales promovida

por EMVISESA. Es una instalación de ACS solar térmica situada en la calle Tucumán, 9, de la

localidad de Sevilla.

Figura 2. 4. Localización del edificio.

Figura 2. 5. Vista del edificio.

2.2.2. ESQUEMA DE PRINCIPIO

La instalación presenta un esquema de principio de consumo múltiple con acumulación

centralizada e intercambiador distribuido.

Figura 2. 6. Esquema de principio de la instalación.

La instalación la podemos dividir en 3 partes:

El circuito primario, situado en la azotea del edificio, donde fluye una mezcla de agua

con glicol que recorre los captadores y cede el calor en el intercambiador de placas

exterior.

El circuito secundario, donde fluye solo agua que recoge el calor cedido en el

intercambiador exterior y lo trasvasa al acumulador de 5000 L. situado en el grupo de

presión del sótano.

El circuito de distribución, donde circula el agua desde el acumulador hacia cada uno

de los intercambiadores situados en cada vivienda. A su vez, en cada vivienda también

se dispone de una caldera de apoyo auxiliar.

A continuación, mostramos un plano general de las plantas con los circuitos primario,

secundario y de distribución representados esquemáticamente en ellos. Para verlos con más

claridad, se aconseja ir al anexo.

Figura 2. 7. Esquema básico general del los circuitos.

2.2.3. CIRCUITO PRIMARIO. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES.

El circuito primario, situado en la azotea del edificio, está compuesto por 32 captadores planos

del fabricante Saunier Duval modelo SDS8V-VE distribuidos todos ellos en paralelo en 6 hileras

tal como vemos en la siguiente imagen:

Figura 2. 8. Esquema básico del circuito primario.

Para hacer circular el fluido caloportador se dispone de una bomba del fabricante WILO

modelo TOP SD, y para ceder el calor al circuito secundario se dispone de un intercambiador

de placas, el cual no hemos podido saber el fabricante pero sí sus dimensiones, con las cuales

más adelante haremos una estimación.

Aunque no figura en la imagen, entre el intercambiador y la bomba del primario se dispone de

un vaso de expansión del fabricante IBAIONDO de 150 L.

2.2.4. CIRCUITO SECUNDARIO. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES.

El circuito secundario recorre desde el sótano del edificio hasta la azotea de éste. Los

elementos principales se localizan principalmente en el cuarto del grupo de presión del edificio

situado en el sótano de éste, aunque la bomba que hace circular el fluido caloportador

secundario se encuentra en la azotea, inmediatamente antes del intercambiador de placas y es

gemela respecto a la comentada en el circuito primario.

El elemento principal es el acumulador de 5000L del fabricante ELBI.

De nuevo, volvemos a mostrar un esquema de la instalación del circuito secundario. Para verlo

con más detalle se aconseja ir al anexo.

Figura 2. 9. Esquema básico del circuito secundario y parte del primario.

2.2.5. CIRCUITO DE DISTRIBUCIÓN. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES.

Los elementos principales del circuito de distribución son las bombas de impulsión del agua

caliente que circula por éste, situadas en la planta sótano, y los dos elementos principales

situados en cada vivienda que son: el intercambiador de calor y la caldera.

En este caso las bombas son del fabricante SMEDEGAARD modelo OMEGA 5, las calderas de

cada vivienda son del fabricante Vaillant modelos TurboMAG ES y los intercambiadores son de

tipo soldadas pero no hemos podido conocer el modelo y fabricante tampoco. Solo hemos

podido medir sus dimensiones para tener, de nuevo, una estimación.

Como en los anteriores apartados, volvemos a mostrar un esquema simplificado del circuito de

distribución, el cual de nuevo, para verlo mejor se recomienda ir a los anexos.

Figura 2. 10. Esquema básico del circuito de distribución.

2.3. ESTADO ACTUAL Y ANÁLISIS DE LA INTALACIÓN.

2.3.1. CIRCUITO PRIMARIO.

El circuito primario, situado en la azotea del edificio, es el que presenta un estado más

deteriorado.

Figura 2. 11. Vista del circuito primario.

Como podemos ver en el siguiente esquema, el campo de captadores está constituido por

32 captadores solares colocados en 6 hileras en paralelo. A su vez, los captadores de cada

hilera también están distribuidos en paralelo.

Figura 2. 13. Esquema básico de la distribución de los captadores.

Vamos a detallar por componentes de la instalación, el estado que presentan cada uno de

ellos:

CIRCUITO HIDRÁULICO. TUBERÍAS:

El circuito hidráulico del primario está compuesto por tuberías de cobre de tipo L, las cuales

soportan de manera sobrada las presiones interiores del circuito.

Se han utilizado en diferentes tramos según el caudal requerido 3 tamaños de tuberías:

Diámetro nominal en pulgadas:

1

14 ′′

1 ′′

34 ′′

Si observamos las pérdidas de cargas por unidad de longitud según diferentes caudales, vemos

que el dimensionamiento elegido no es incorrecto aunque sí podría mejorarse en el caso de los

tramos donde circulan 3200 l/h. En ese caso, desde mi punto de vista, hubiera sido mejor

utilizar un diámetro de 1 1/2'' para reducir pérdidas de carga y así evitar consumos mayores

por parte de la bomba.

En el caso de los tramos donde circulan 500 l/h es cierto que se podría haber utilizado un

diámetro menor y más barato, pero ello implicaría después comprar un adaptador ya que las

uniones con los captadores son de 3/4'', por lo que no compensaba el ahorro en ese sentido.

Pérdida de presión Dp (Pa)/m (Tuberías tipo L)

Diámetro nominal en pulgadas 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2

Diámetro interior en mm 16,91 19,94 26,03 32,12 38,23

Cau

dal

es

l/h

3200 8806,8 3976,5 1104,2 403,2 175,3 1600 2539,1 1152,7 322,6 118,4 51,7 1100 1305,5 594,2 167,0 61,5 26,9 600 449,8 205,6 58,2 21,5 9,5

500 327,3 149,8 42,5 15,7 6,9

Real

Ideal

Coinciden real e ideal

Tabla 2. 2. Pérdidas de cargas de tuberías del primario por unidad de longitud.

Al no elegirse un sistema de retorno invertido, el circuito presenta algunos desequilibrios. Para

comprenderlo mejor, vamos a mostrar la instalación del primario dividiéndola en 22 tramos y 6

circuitos:

Figura 2. 14 . Numeración de los tramos del circuito primario.

A continuación vamos a mostrar una tabla con las pérdidas de carga totales por tramo donde

se incluyen las pérdidas por accesorios y la pérdida máxima por los captadores.

Tramo V agua

(l/h) D

(mm) Dp_tub (Pa/m)

L (m) Veloc (m/s)

Coef. Dp accesorios

Dp extra (kPa)

Dp total (kPa)

1 3200 32,12 403,2 4,2 1,10 2,30 6,37 8,07

2 1600 26,03 322,6 2,8 0,84 3,00 1,04 1,94

3 500 19,94 149,8 1,7 0,44 4,90 0,48 0,74

4 1100 26,03 167,0 1,6 0,57 0,00 0,00 0,27

5 500 19,94 149,8 0,3 0,44 6,10 0,60 0,64

6 600 19,94 205,6 3,3 0,53 6,50 0,92 1,60

7 1600 26,03 322,6 2,5 0,84 3,00 1,04 1,84

8 500 19,94 149,8 0,3 0,44 6,10 0,60 0,64

9 1100 26,03 167,0 3,3 0,57 0,00 0,00 0,55

10 600 19,94 205,6 0,3 0,53 6,10 0,86 0,92

11 500 19,94 149,8 3,6 0,44 5,00 0,49 1,03

12 600 19,94 205,6 6,2 0,53 10,60 2,53 3,80

13 500 19,94 149,8 1,5 0,44 6,10 1,24 1,47

14 1100 26,03 167,0 1,7 0,57 0,00 0,00 0,28

15 500 19,94 149,8 2,8 0,44 6,10 1,24 1,66

16 1600 26,03 322,6 4,3 0,84 4,50 1,56 2,94

17 500 19,94 149,8 1,5 0,44 6,10 1,24 1,47

18 1100 26,03 167,0 5 0,57 3,00 0,49 1,33

19 600 19,94 205,6 1,5 0,53 6,10 1,89 2,20

20 500 19,94 149,8 4,2 0,44 10,60 1,69 2,31

21 1600 26,03 322,6 6,3 0,84 4,50 1,56 3,59

22 3200 32,12 403,2 1,77 1,10 3,60 2,15 2,86

Tabla 2. 3 . Pérdidas de cargas totales por tramo.

Si vemos los desequilibrios por tramos circuitos:

Circuito 1 Circuito 2 Circuito 3 Circuito 4 Circuito 5 Circuito 6

Tramo sel Dp (kPa) sel Dp (kPa) sel Dp (kPa) sel Dp (kPa) sel Dp (kPa) sel Dp (kPa) Tramo

1 1 8,07 1 8,07 1 8,07 1 8,07 1 8,07 1 8,07 1

2 1 1,94 1 1,94 1 1,94 0 0,00 0 0,00 0 0,00 2

3 1 0,74 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 3

4 0 0,00 1 0,27 1 0,27 0 0,00 0 0,00 0 0,00 4

5 0 0,00 1 0,64 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 5

6 0 0,00 0 0,00 1 1,60 0 0,00 0 0,00 0 0,00 6

7 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 1,84 1 1,84 1 1,84 7

8 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 0,64 0 0,00 0 0,00 8

9 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 0,55 1 0,55 9

10 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 0,92 0 0,00 10

11 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 1,03 11

12 0 0,00 0 0,00 1 3,80 0 0,00 0 0,00 0 0,00 12

13 0 0,00 1 1,47 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 13

14 0 0,00 1 0,28 1 0,28 0 0,00 0 0,00 0 0,00 14

15 1 1,66 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 15

16 1 2,94 1 2,94 1 2,94 0 0,00 0 0,00 0 0,00 16

17 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 1,47 0 0,00 0 0,00 17

18 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 18

19 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 2,20 0 0,00 19

20 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 2,31 20

21 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1 3,59 1 3,59 1 3,59 21

22 1 2,86 1 2,86 1 2,86 1 2,86 1 2,86 1 2,86 22

Tabla 2. 4. Circuitos hidráulicos del primario. Composición de tramos.

CIRCUITO 1 CIRCUITO 2 CIRCUITO 3 CIRCUITO 4 CIRCUITO 5 CIRCUITO 6

Total 18,21 Total 18,48 Total 21,77 Total 18,47 Total 20,04 Total 20,26

Desequilibrio (kPa) 0,00






Desequilibrio (%) 0,00






Tabla 2. 5 . Pérdidas totales de carga por circuitos y desequilibrios iniciales.

Aquí vemos que los circuitos 3, 5 y 6, el compuesto por los tramos que vemos en la tabla 3 presentarían

un desequilibrio superior al 5%. Es decir, necesitaría una corrección mediante válvulas reguladoras de

caudal. Por este motivo el instalador decidió colocar en el tramo 3 una válvula reguladora de caudal con

medidor por rotámetro

Figura 2. 15. Regulador de caudal con medidor por rotámetro.

De esta forma, volviendo a tomar como referencia el circuito 1, las pérdidas totales de carga y los

desequilibrios de la instalación con el rotámetro son:

CIRCUITO 1 CIRCUITO 2 CIRCUITO 3 CIRCUITO 4 CIRCUITO 5 CIRCUITO 6

Total 18,97 Total 18,48 Total 21,77 Total 18,47 Total 20,04 Total 20,26

Desequilibrio (KPa) 0,49












Tabla 2. 6 . Pérdidas totales de carga por circuitos y desequilibrio de la instalación con el rotámetro.

Lo cual, muestra un circuito que mantiene todavía problemas de equilibrios en los circuitos 3, 5 y 6 siendo

en estos dos últimos un desequilibrio algo más leves. Por tanto, podemos concluir que el diseño inicial del

trazado del circuito primario era incorrecto.

Además, tal y como mostramos en la figura 2. 16, la mala instalación de los accesorios ha provocado un

caos absoluto y ha destrozado el planteamiento inicial de la instalación.

Figura 2. 16 . Trazado final de parte del circuito primario.

Si nos centramos ahora solamente en la instalación de las tuberías, vemos están soportadas directamente

sobre el suelo, sin nada que las abrace o impida su vibración. Los codos en su mayoría quedan colgando

en el aire. Incluso en algunos tramos las tuberías están suspendidas sobre ladrillos.

En algunos tramos se ha llegado a fijar la tubería con cinta adhesiva. Todo esto ha provocado numerosas

fugas en la instalación.

Figura 2. 17. Codos colgando sin abracaderas cercanas y tuberías apoyadas en el suelo sin sujeción.

La instalación de las sujeciones del trazado está lejos de las indicaciones de las normas UNE 100152 y

UNE 100153 sobre tipos de sujeciones, distancias mínimas entre sujeciones y prevención de vibraciones y

dilataciones en tuberías. Además, tampoco se respetan las pendientes negativas mínimas (1% en el

sentido de la circulación) como se aprecia en la fotografía de la izquierda de la figura 2. 17 para evitar

bolsas de agua en caso de purga total del circuito.

CIRCUITO HIDRÁULICO. AISLAMIENTO TÉRMICO DE LAS TUBERÍAS:

El aislamiento exterior de dichas tuberías del circuito primario es totalmente inadecuado. Aparte de la

mala instalación, uno de los tres principales problemas que encontramos en la instalación es que se ha

elegido como aislante térmico lana minera, la cual no es válida en condiciones de humedad, ya que se

pierde la efectividad del aislamiento. Este tipo de aislamiento es inapropiado para condiciones exteriores

de intemperie.

Figura 2. 18. Material aislante de lana de vidrio.

Por otra parte, los espesores elegidos son los adecuados según la tabla 1.2.4.2.4 del RITE que mostramos

a continuación:

Tabla 2. 7. Espesores mínimos según RITE.

Se cumple con el espesor mayor o igual que 25 mm para tuberías exteriores con diámetros exteriores

menores de 35 mm. (todas las tuberías de nuestra instalación tienen un diámetro exterior menor de 35

mm.) y temperaturas entre 60 y 100 °C ya que en nuestro caso se dispone de un espesor de 35 mm.

El segundo problema importante que encontramos en la instalación del aislamiento del circuito primario

es la mala elección de la cobertura protectora, la cual el material elegido es inadecuado para condiciones

exteriores y en algunos casos es directamente inexistente.

La cobertura protectora es importante ya que aparte de proteger y mantener la durabilidad ante las

acciones climatológicas, también protege de la acción de animales, como roedores y pájaros, que tienen a

"picotear" el aislamiento destrozándolo.

El aislamiento elegido es un aislamiento de plástico el cual como vemos en las siguientes imágenes se ha

deteriorado con la acción del sol y es totalmente ineficaz.

Figura 2. 19. Deterioro por la acción del sol. Figura 2. 20. Fragilidad del aislamiento.

En la figura 2.16, veíamos también antes como había zonas que directamente carecían de la protección.

Además, en los cruces entre tuberías se ha actuado de manera incorrecta como se aprecia en siguiente

imagen.

Figura 2. 21. Cruce de tuberías con papel aluminio.

Por último, el tercer error importante en la colocación del aislamiento es que hay zonas donde se impide

la correcta maniobrabilidad y medición de los diferentes accesorios como puede observarse en las

siguientes imágenes.

Figura 2. 22. Válvula de corte "enterrada" en el aislamiento. Figura 2. 23 . Rotámetro de difícil visibilidad.

CIRCUITO HIDRÁULICO. VALVULERÍA:

A. Válvulas de equilibrado:

Como no se ha optado por un sistema de retorno invertido el cual lograría un mayor equilibrio aunque complicaría el circuito, se ha optado por instalar dos válvulas de equilibrado, una antes de cada bomba, con el fin de tratar de equilibrar más el circuito o bien para controlar el caudal dado que se ha elegido bombas sobredimensionadas como veremos en el apartado siguiente (2.4).

Figura 2. 24. Detalle de las válvulas de equilibrado.

Observando el catálogo para este tipo de válvula (ver anexos, válvulas de equilibrado STAD del fabricante

HT Hydronics) se recomienda evitar su instalación muy próxima a bombas, válvulas, intercambiadores y

codos lo cual, como vemos en la figura 2. 24 no se cumple. Nos encontramos estas válvulas justo antes de

ambas bombas.

B. Filtros:

Como vemos en la figura 2. 24, se han instalados filtros coladores tipo "Y", los cuales son correctos pero

se ha cometido un grave error al situar el filtro después de la válvula de equilibrado. No la está

protegiendo. Este error se repite en ambas válvulas.

Figura 2. 25. Detalle del filtro empleado.

C. Regulador de caudal con medidor por rotámetro:

Este tipo de reguladores de caudal que se han empleado para tratar de equilibrar la instalación y que

vimos en la figura 2. 15, tratan de aportar una pérdida de carga regulada a través de un destornillador y

una lectura del caudal no muy fina. El ajuste se realiza en la puesta en marcha y no tiene capacidad de

regulación variable.

D. Válvula de llenado automático:

A la salida del lado primario del intercambiador y antes de llegar al vaso de expansión nos encontramos

con una válvula de llenado automático completamente deteriorada tal y como vemos en las siguientes

figuras:

Figura 2. 26 . Localización de la válvula de autollenado.

Figura 2. 27. Detalle de la válvula de autollenado. Estado de la misma (izq.) y nueva (derecha).

Este tipo de válvulas, se emplean para mantener constante la presión del agua a la entrada de la instalación, fijándola antes de reducirla, a través de un filtro en la parte inferior de la válvula. También se emplea como llenador automático en instalaciones de circuito cerrado cuando se presentan fugas o se realizan purgas. En nuestra instalación, parece estar situada en una toma de agua fría proveniente de la red situada en un punto de la azotea.

Si nos atenemos a la ficha técnica de este accesorio, alimentador automático Watt modelo ALIM:

Podemos ver que surgen dos serios problemas:

Por un lado, no es adecuada para instalaciones situadas a la intemperie donde incida la radiación solar directa ya que el casquete de plástico se deteriora rápidamente en estas condiciones.

Por otro lado, y más importante, este modelo de alimentador solo está preparado para temperaturas máximas de fluido de 40°C, muy por debajo de las temperaturas de trabajo en ese punto (entre 50°C y 80°C).

Figura 2. 28. Características de la válvula de llenado instalada.

E. Válvulas de corte:

Las válvulas de corte se emplean normalmente para aislar zonas de la instalación en caso de mantenimiento o seguridad. Las válvulas de corte de la instalación del primario presentan 2 problemas principales.

El primer problema es su colocación. Aunque ciertamente se ha logrado tener la posibilidad de aislar la mayoría de los elementos de la instalación con la colocación de estas válvulas, muchas de

ellas se sitúan en zonas poco accesibles o están bloqueadas por otros elementos como podemos ver en las siguiente figura o como podemos recordar en la figura 2.22 donde la válvula estaba enterrada por el aislamiento:

Figura 2. 29. Válvula de corte (derecha) en zona de difícil acceso.

El segundo problema es la importante corrosión que han sufrido las palancas de las válvulas por una incorrecta selección de éstas atendiendo a los materiales. Como vemos en la figura 2. 30, las palancas han sufrido una importante corrosión en las unión con la válvula.

Figura 2. 30. Detalles de las corrosiones galvánicas en las válvulas de corte.

Este tipo de corrosiones, de carácter galvánico, se presentan en este tipo de válvulas, que son abundantes en el mercado por su bajo precio. La corrosión galvánica se presenta debido a que como vemos en el siguiente catálogo (ver figura 2. 31) el cuerpo de la válvula es de latón cromado pero la palanca se fabrica en acero inoxidable con una funda de plástico en el extremo.

Figura 2. 31. Materiales de la válvula de cierre estándar.

La unión de la tubería de cobre con el cuerpo de latón cromado no presenta corrosión de consideración

debido a que tienen potenciales eléctricos semejantes, en cambio, los compuestos de cobre como los

latones en contacto con aceros provocan una corrosión rápida por parte del acero debido a que sí

presentan potenciales eléctricos más diferentes. Además, esta aceleración de la corrosión se ve

favorecida con el incremento de temperatura. En este caso, como se ha alcanzado una temperatura de

estancamiento superior a 160°C, la corrosión ha sido enorme.

F. Válvulas de tres vías para purga manual:

En algunas zonas de la instalación, sobretodo antes de cada grupo de captadores, se han instalado después de cada válvula de corte, una válvula de 3 vías para realizar una purga manual en caso de vaciado del grupo de captadores. Aunque la idea es correcta, se ha vuelto a cometer el mismo error visto anteriormente. La válvula está en una zona de difícil acceso o se encuentra bloqueada por algún obstáculo como vemos en la siguientes figuras:

Figura 2. 32. Válvula de 3 vías (izquierda) en zona de difícil acceso. Figura 2. 33 . Válvula de 3 vías.

La válvula de 3 vías elegida, como se ve en la figura 2.33, presenta los mismos problemas que los vistos en las válvulas de corte. La solución volvería ser elegir una válvula de cuerpo de bronce con palanca de aluminio.

Además, la purga se realizaría sin ninguna forma de recogida y recuperación del fluido de trabajo (agua-glicol) y en una zona sin sumidero de desagüe cercano lo que provocaría un enorme charco.

G. Válvulas de seguridad:

Las válvulas de seguridad están diseñadas para limitar la presión del agua en el calentador (en este caso

los captadores solares) a un valor predeterminado, mediante descarga de agua al dispositivo de drenaje.

En el caso de que falle el control de temperatura, evacuará la energía almacenada en el fluido en forma

de vapor.

Las válvulas de seguridad no controlan la temperatura y no constituyen, por sí solas, la protección exigida

para los captadores ni para el acumulador de agua. No están concebidas para funcionar, en condiciones

normales, como válvulas de expansión. Deben ser montadas en el suministro de agua fría (lado frío de la

instalación) de los depósitos calentadores de agua, en los que la temperatura de distribución máxima sea

de 95°C, sea cual sea la fuente de energía utilizada.

En nuestro circuito, encontramos válvulas de seguridad en cada serie de captadores y en la toma del vaso

de expansión y en ambos casos se han cometido graves errores de diseño e instalación que vamos a

detallar a continuación:

En las figuras 2. 34 y 2. 35 vemos el lugar donde se han instalado las válvulas de seguridad de cada hilera

de captadores y el modelo elegido.

Figura 2. 34. Localización de la válvula de seguridad. Figura 2. 35. Modelo válvula de seguridad elegido en la instalación.

Si atendemos al modelo elegido, el tarado de la válvula es incorrecto. Como vemos en la siguiente figura,

la presión máxima admisible para el modelo de captador es de 7 bar, sin embargo, se ha elegido una

válvula de seguridad marca Syr, con membrana de seguridad 2115 de tamaño DN15 cuya presión de

respuesta es de 8 bar, superior a la presión máxima del captador. Esto es un error muy grave, el cual ha

podido causar graves daños a los captadores.

Figura 2. 36. Ficha del captador solar. Presión máxima admisible.

Como vemos en el catálogo de Syr, se debería haber elegido el mismo modelo pero con presión de

respuesta de 6 bar.

Figura 2. 37. Catálogo válvulas de seguridad Syr.

Si atendemos al campo de captadores, las válvulas de seguridad presentan varios errores graves en la

instalación.

En primer lugar, se deberían haber colocado en la toma de entrada de cada hilera de captadores (lado

frío), más concretamente entre la válvula de corte de la entrada y la válvula de purga y no después de la

válvula de corte de la salida como veíamos en la anterior figura 2. 34.

Figura 2. 38. Lugar donde se debería instalar la válvula de seguridad para los captadores.

En segundo lugar, como vemos en la figura 2.37, la válvula de seguridad se debería instalar

preferentemente de manera vertical con la tubuladura hacia abajo.

En tercer lugar, otro error muy grave consiste en que la válvula de seguridad nunca debe instalarse fuera

de la acotación de las válvulas de corte, debido a que si por error se cierran las válvulas de corte a la

entrada y a la salida de la hilera de captadores, éstos quedan desprotegidos.

Por otra parte, tal y como se dice en la norma UNE 100105 "la descarga a la atmósfera debe conducirse

hasta un lugar de la central térmica que ofrezca una protección adecuada contra accidentes causados por

el vapor de escape y donde quede a la vista para vigilar las pérdidas de estanqueidad en funcionamiento

normal". Además, según la ficha técnica del fabricante, "la tubería de descarga debe dimensionarse en

ese caso con la misma sección que la válvula, no debe presentar más de 2 codos en su recorrido ni

superar los 2 metros de longitud. Si se superase el número de codos o la longitud, se tendría que elegir

una tubería de descarga de sección mayor".

Como dijimos antes, la otra válvula de seguridad, del mismo modelo que las anteriores, se encuentra en la

toma del vaso de expansión y tal y como vemos en la siguiente figura, aunque se ha instalado

correctamente y aunque la presión máxima del vaso de expansión es de 10 bares, tampoco se ha

instalado una protección adecuada para el posible vapor de escape.

Figura 2. 39. Situación de la válvula de seguridad del vaso de expansión y detalle de la instalación.

Por último, cabe observar el estado de las válvulas de seguridad que podemos ver en la siguiente figura

donde podemos ver claros signos de deterioro:

Figura 2. 40. Estado interior de las válvulas de seguridad.

H. Purgadores de aire:

La misión del purgador de aire es evacuar los gases no solubles que se puedan introducir en el circuito y

que afectarían de manera incorrecta a la instalación.

En el circuito primario de la instalación se deben instalar dos tipos de purgadores de aire. Uno manual,

situado en la zona más alta de cada subcircuito, es decir, a la salida de cada hilera de captadores tal y

como vemos en la siguiente figura y otro purgador automático a la entrada de la bomba o bien en el

retorno y a su vez en la zona inferior del circuito donde aseguremos que no haya formación de vapor.

Figura 2. 41. Purgador manual a la salida de la hilera de captadores.

Tal y como vemos en la figura anterior, sí se ha instalado un purgador manual de aire, el cual se realiza la

purga durante el llenado de la instalación y durante las labores de mantenimiento. Sin embargo, tal y

como se observa en la figura, la llave de corte que precede al purgador de aire se ha dejado abierta

durante el funcionamiento regular de la instalación. Esto es un grave error ya que ha propiciado continuas

fugas de líquido que pudo alcanzar el estado vapor durante el funcionamiento normal.

En cambio, la instalación carece de purgador automático de aire delante de la bomba en el lado frío, con

lo cual, durante el funcionamiento regular, y en el caso de que los purgadores manuales estuvieran

cerrados como debían, no se purgaban los gases insolubles.

INTERCAMBIADOR DE CALOR DEL CIRCUITO PRIMARIO:

Con el fin de conservar las características sanitarias, deben existir elementos que separen el agua de los captadores del agua de consumo. Estos son los intercambiadores de calor, cuya misión es como estamos diciendo, transferir la energía captada desde los captadores hasta el consumo separando los diferentes fluidos de trabajo.

Dado que son aguas relativamente limpias, y que no se trabaja con grandes temperaturas ni presiones, los intercambiadores ideales para esta situación son los de tipo placa, que ofrecen una gran capacidad de intercambio, son relativamente baratos y en el caso de que sean desmontables, fáciles de limpiar.

Según la norma EN-12977-1:2012, si se van a trabajar con temperaturas superiores a los 60°C (caso de nuestro circuito primario) es conveniente trabajar con intercambiadores de placas desmontables para limpiar los depósitos de cal y otros sólidos que se pueden encontrar en el fluido de trabajo.

Como vemos en la siguiente figura, el intercambiador instalado es un intercambiador de tipo placa, desmontable, que debido a que tiene el aislamiento térmico pegado, no se ha podido ver el modelo ni marca de fabricante. Sus dimensiones son: 330x200x80 mm.

Figura 2. 42. Intercambiador del primario.

Dados estos insuficientes datos, ha sido complicado saber si el intercambiador seleccionado en la instalación es el correcto. Comparando con las dimensiones y características de la instalación, la mayoría de los fabricantes no ofrecían un modelo con esas características que se adecuara a nuestras condiciones de operación de la instalación. Estas son:

Caudal de 3200 l/h en el primario.

Salto de temperaturas en primario 90-60 °C.

Salto de temperaturas en el secundario: 50-70°C.

Potencia mayor que 32 KW (impuesto por el RITE)

El problema principal que ofrecían los fabricantes era que no se adecuaban al caudal impuesto de 3200 l/h en el primario necesario para el correcto funcionamiento de los captadores solares. Tan solo hemos encontrado un modelo de intercambiador de calor que se asemeje a nuestro intercambiador original. Se trataría del modelo TECMI23 del fabricante Mecalia, que tiene unas dimensiones de 331x200x78.3 mm. , ofreciendo una potencia de 166 KW con 27 placas y un caudal en primario de unos 7147 l/h para un salto en primario de 85°-65° y un salto en secundario de 15°-50°. En la documentación se adjunta la ficha técnica de dicho modelo de intercambiador. En cambio, consultando con el fabricante, este modelo no está capacitado para nuestras condiciones de operación descritas anteriormente.

Figura 2. 43. Características del intercambiador de calor original.

Para dichas condiciones el fabricante nos recomienda el modelo TECMI40 de 29 placas, de dimensiones 460x200x84.1 mm, el cual ofrece una potencia de intercambio de 112 KW y un caudal de secundario de 4808 l/h para dichas condiciones de temperatura y dicho caudal en primario. En el anexo se ofrecerán los detalles de los modelos comentados. Hay que decir, que otros fabricantes, como Alfa Laval, sí ofrecían intercambiadores para estas características pero eran de placas soldadas y no desmontables. En cuanto a la sujeción del intercambiador, vemos que está simplemente apoyado en un ladrillo sujeto a la instalación por las uniones con las tuberías. Esta sujeción es adecuada y debería haberse empleado unos de los apoyos que ofrece el fabricante para su modelo.

GRUPO DE BOMBEO DEL CIRCUITO PRIMARIO:

Dado el circuito cerrado del primario, para hacer circular el fluido de trabajo (agua con glicol) hace falta instalar una bomba que sea capaz de mover los 3200 l/h venciendo las pérdidas de carga de la instalación. Además, tal y como dice el documento básico HE-4, las bombas se instalarán en las partes frías del circuito, sin que se produzca cavitación, y se instalarán dos bombas idénticas en paralelo dejando una de reserva en instalaciones superiores a 50 m2 como es nuestro caso que tenemos una superficie de captación total de 64 m2. El grupo de bombeo de nuestra instalación es el modelo TOP-SD 32/10 del fabricante WILO. A continuación mostramos imágenes de las bombas en la instalación y de su ficha técnica:

Figura 2. 44. Presentación de la bomba del primario con y sin carcasa.

Figura 2. 45 . Vista de las bombas. Figura 2. 46. Detalle del modelo de bomba.

Aunque se ha respetado la instalación de dos bombas con una de ellas de reserva, en la instalación y elección de éstas se han cometido importantes errores que vamos a detallar a continuación:

i. Elección de la bomba:

Según nuestros cálculos, la bomba, situada a la salida del intercambiador en el lado del primario, debe mover un caudal de 3200 l/h y ser capaz de vencer una pérdida de carga total de 21.77 KPa, que en metros son 2.2 m.c.a.

Como vemos en la ficha técnica del modelo elegido:

Figura 2. 47. Extracto del catálogo Wilo modelo TOP-SD.

Esta bomba elegida para un caudal de 3,2 m3/h daría una altura de unos 10 metros, es decir,

que para los 2.2 metros de pérdida de carga de nuestra instalación estaría totalmente

sobredimensionada. Esto explicaría las válvulas reguladoras de caudal instaladas

inmediatamente antes de las bombas que tratarían de añadir una pérdida de carga tal que el

caudal que moviese la bomba fuera el óptimo.

ii. Instalación de la bomba:

Como vemos en las anteriores imágenes (figuras 2.43 y 2. 44), la instalación de las bombas no

es la correcta.

En primer lugar, la bomba está protegida de la intemperie por una simple caja de chapa que no

protege de la humedad exterior.

En segundo lugar, las bombas se encuentran o simplemente tiradas en el suelo o apoyadas

sobre ladrillos. Esto no cumple con la norma UNE 100153:2004IN sobre soportes

antivibratorios, que establece como mínimo una bancada de acero de perfiles normalizados

aislado con goma, neopreno o fibra de vidrio precomprimida.

Y por último, en la unión de las bombas con las tuberías de cobre de 11/4 '' se han utilizado

como vemos en la siguiente imagen unos manguitos antivibratorios roscados con tuerca de

unión de función maleable galvanizada.

Figura 2. 48. Estado de los manguitos antivibratorios.

Figura 2. 49. Características de los manguitos antivibratorios.

Como vemos, se han cometido dos importantes errores en esta selección de los manguitos.

Por un lado, los manguitos de fibra de nylon no son adecuados para zonas exteriores ya que se

deterioran rápidamente.

Por otro lado, los manguitos cuya rosca es de acero galvanizado se oxidan en contacto con las

tuberías de cobre debido a la corrosión galvánica comentada anteriormente. Este problema

también se aprecia en las bridas de las bombas, las cuales también son de acero.

VASO DE EXPANSIÓN:

Los vasos de expansión son elementos imprescindibles en todo sistema de calefacción y su

función es mantener la presión de la instalación y absorber el incremento del volumen del

agua que se produce como consecuencia de las variaciones de temperatura.

Los vasos de expansión son los encargados de compensar este aumento de volumen del agua,

evitando que la presión del circuito sobrepase la presión nominal de sus componentes.

El vaso de expansión compensa la dilatación de tal manera que si no se instala, un aumento de

pocos grados de temperatura del agua con llevaría un enorme incremento de la presión, dada

la reducidísima compresibilidad del agua, provocando la rotura de la instalación por la parte

más débil.

Figura 2. 50. Situación del vaso de expansión. Figura 2. 51. Ficha técnica del vaso de expansión.

El vaso de expansión de la instalación ya se cambió una vez al principio de la puesta en marcha de la instalación debido a la continua exposición a la vaporización de agua en los captadores solares.

Aunque el vaso de expansión está situado en el lado frío de la instalación entre el intercambiador de calor y la aspiración de la bomba tal y como recomienda el fabricante y además el volumen elegido es adecuado,(150 l, superior a los 122 l. que recomienda el fabricante para nuestra instalación. Ver hoja Excel en el anexo)se han cometido dos fallos importantes en la elección del vaso de expansión:

Primero, y más importante, se ha elegido el modelo CMR del fabricante IBAIONDO. Este modelo no es adecuado para instalaciones solares que soportan temperaturas relativamente altas y además contienen un porcentaje de glicol. Es posible que originariamente se eligiera el modelo CMR por dos motivos:

Primero porque es más barato y segundo porque es probable que la instalación fuera diseñada para agua solamente sin añadirle el 20% mínimo de glicol para evitar posibles heladas.

En segundo lugar, aunque la presión máxima del modelo elegido es adecuada (10 bar, superior a la máxima de 7 bar de los captadores solares), la temperatura máxima del modelo no es adecuada. La temperatura de estancamiento de los captadores es de 159°C y aunque esté en el lado frío de la instalación, es posible que en circunstancias puntuales se superen los 100°C de temperatura máxima que soporta el modelo CMR.

Aquí mostramos parte de los catálogos que se detallan en los anexos del modelo CMR instalado:

Figura 2. 52. Modelo CMR de vaso de expansión elegido en el primario.

Como último detalle mencionar que el fabricante también recomendaba precisamente para

evitar alcanzar la temperatura máxima su instalación a la sombra, lo cual es imposible hacer en

nuestra superficie de la azotea.

Una vez más, lo ideal hubiera sido crear una casetilla en la azotea donde proteger ciertos

equipos de las condiciones de intemperie o bien trasladar esta parte del primario al cuarto de

presión del sótano del edificio.

CAPTADORES SOLARES:

El campo de captadores, como recordamos, está formado por 32 captadores solares planos

modelo Saunier Duval SDS 8VE, todos ellos instalados en paralelo y distribuidos en 6 hileras de

entre 5 y 6 captadores por hilera.

A continuación, volvemos a mostrar el esquema de la instalación situada en la azotea:

Figura 2. 53. Esquema de la distribución de los captadores solares.

Aquí tenemos que aclarar dos puntos:

1. En primer lugar, y como ya hemos mencionado en el capítulo 1, el año en el que se

firmó el proyecto es anterior a 2007, cuando se redactó el RITE. Sólo estaba sujeto a la

Ordenanza Municipal para la Gestión Local de la Energía de Sevilla publicada en el

B.O.P de Sevilla Nº 154 de Julio de 2002.

En dicha ordenanza se trataba de promover el ahorro energético incitando a que los

edificios de nueva construcción contribuyeran de manera solar con 2/3 de la demanda

de agua caliente sanitaria del edificio. En esta norma se hacen las recomendaciones

pero no ponían reglas claras.

2. En segundo lugar, debido a la antigüedad de los captadores, no hemos podido hacer la

simulación con los mismos modelos de captadores, teniendo que escoger unos

parecidos, con área de captación, caudales y rendimientos semejantes pero no iguales.

Dicho esto, los resultados de la simulación son:

Figura 2.54 . Contribución solar teórica de la instalación.

Como vemos, actualmente no cumpliría con el mínimo del 70% exigido por el RITE ni tampoco

cumpliría con la ordenanza municipal de los 2/3 de la demanda, aunque como volvemos a

repetir, el ensayo no es fiable dado que no hemos podido ensayar con el mismo modelo de

captador.

Según este programa, usando el mismo modelo de captador, necesitaríamos un mínimo de 39

captadores en vez de los 32 que tenemos para que se llegase al 70% necesario, pero

tendríamos el problema de que no cabrían en la superficie disponible.

En el siguiente capítulo mostraremos la solución que proponemos, la cual se basará en

sustituir estos modelos de captadores por unos más modernos reduciendo además el número

de ellos.

Otros problemas a destacar son, como ya se han comentado antes, que el circuito hidráulico

está mal equilibrado, lo cual ha conllevado un deficiente reparto del flujo hidráulico y las

válvulas de seguridad no protegían la instalación ni por la elección del tarado ni por el lugar de

su colocación.

En consecuencia, la instalación tiene síntomas evidentes tal y como mostramos en la figura de

a continuación de haber estado bastante tiempo bajo temperatura de estancamiento. Esto

unido al problema de las válvulas de seguridad ha provocado que la instalación haya reventado

por varias partes presentando fugas visibles.

Figura 2. 55. Fugas entre uniones de capadores (izquierda) y en tapones (derecha).

Si observamos las estructuras metálicas y realizamos el cálculo estructuras de dichas

estructuras nos encontramos con problemas evidentes y graves que vamos a detallar a

continuación:

Para realizar los cálculos de las estructuras, hemos empleado 3 hipótesis de cargas:

Peso propio

Viento frontal

Viento posterior

Las cuales hemos combinado sin que llegasen a coincidir a la vez viento frontal con viento

posterior. Además, hemos descartado la hipótesis de viento lateral por la gran cantidad de

huecos de la estructura, la cual, ejerce poca resistencia al paso de viento lateral. A su vez,

merece comentar que las cargas por peso propio son un orden de magnitud inferiores a las de

viento.

Aunque en el código técnico de la edificación no hay información clara para el cálculo de

cargas de viento en instalaciones solares, hemos empleado por aproximación los valores para

cargas de viento en marquesinas a 30°.

Además, aunque dada la situación de Sevilla, que se considera zona A de viento, la presión de cálculo es de 0.5 kPa; hemos preferido emplear 0.722 kPa. tal y como recomienda el fabricante de los captadores solares ( Saunier Duval) para el cálculo de sus estructuras. Con esto, tan solo nos hemos ido un poco más del lado de la seguridad.

Con todo ello, obteníamos unos valores de fuerza de 0.38 t/m para la hipótesis de viento posterior, 0.3 t/m para la hipótesis de viento frontal.

Para la hipótesis de peso propio, además del propio peso de las barras, se ha contado con 0.02 t/m2 por el peso de los captadores (datos según Saunier Duval). Además, tal y como observamos en las siguientes figuras, se han instalado en los apoyos bloques de hormigón cilíndricos de 30 cm. de alto por 24 cm. de diámetro. Esto, teniendo en cuenta que la densidad del hormigón es del orden de 2350 kg/m3, está aportando un peso de 32 kg extra por cada apoyo.

Figura 2.56. Estructuras hileras simples. Figura 2.57. Estructuras hileras dobles.

Figura 2. 58. Detalles de las dimensiones de los bloques de hormigón

Hileras simples:

En las hileras simples de captadores que soportan solo un captador nos encontramos con la

siguiente estructura:

Figura 2. 59. Vistas y perfiles de las estructuras simples. Cotas en metros.

Como vemos, marcos de los captadores se han supuestos como perfiles de acero cuadrados de 70X6 mm. y los soportes que sujetan dichos marcos de los captadores son perfiles de acero tipo L 30x30x3 mm. Como vemos en la siguiente imagen, los perfiles elegidos como soporte de la estructura no son adecuados en algunos tramos de ésta.

Figura 2. 60. Tramos que No cumplen con la normativa.

Las barras verticales incumplen el criterio de esbeltez (CTE DB SE-A, Artículos 6.3.1 y 6.3.2.1 -

Tabla 6.3) y el criterio de resistencia a flexión y axil combinados (CTE DB SE-A, Artículo 6.2.8).

Los detalles los mostraremos en los anexos.

Hileras dobles:

Estas hileras dobles soportan dos filas de captadores, por ello sufren mayores cargas. El

esquema original de la instalación presenta el siguiente esquema y como veremos volverá a no

cumplir con las normas de seguridad.

Figura 2. 61. Vistas de las estructuras dobles. Cotas en metros.

En estas estructuras, aunque sufrían más cargas, se han empleado los mismos perfiles tipo L

30x30x3 en las estructuras y los mismos bloques de hormigón en los apoyos para añadirles

peso. Con respecto a los marcos de los captadores, se ha vuelto a suponer un perfil cuadrado

70x5 dados los planos de estos.

Manteniendo las hipótesis de cargas, esta vez aplicadas a los dos marcos y a los 6 apoyos nos

encontramos con los mismos problemas.

Haciendo los cálculos volvemos a mostrar que el diseño y los perfiles seleccionados no son

adecuados para la estructura tal y como observamos en los siguientes resultados:

Figura 2. 62. Perfiles y tramos que NO cumplen con la normativa.

Como vemos, en el caso de todas las barras verticales (pilares) no se cumple con el criterio de

esbeltez (CTE DB SE-A, Artículos 6.3.1 y 6.3.2.1 - Tabla 6.3), tampoco se cumple con el criterio

de resistencia a compresión (CTE DB SE-A, Artículo 6.2.5), ni se cumple con el criterio de

resistencia a flexión y axil combinados (CTE DB SE-A, Artículo 6.2.8).

Para la barra diagonal trasera así como para las barras horizontales marcadas, no se cumple

con el criterio de esbeltez anteriormente mencionado.

Los detalles de los resultados tanto de las estructuras originales, como de las modificadas

reglamentarias que vamos a mostrar a continuación, los volveremos a mostrar en los anexos.

2.3.2. CIRCUITO SECUNDARIO.

El circuito secundario también presenta múltiples deficiencias aunque no llegan a ser tan

numerosas ni graves como las del circuito primario. Los principales elementos de este circuito

se encuentran en la sala del grupo de presión situado en los sótanos del edificio.

El circuito en cuestión recorre el edificio desde el sótano de éste hasta la azotea. Aunque el

circuito es único, por su estado, se puede dividir en dos tramos:

Un primer tramo que discurre por el sótano del edificio, compuesto por acumulador y el vaso

de expansión del secundario principalmente y un segundo tramo situado en la azotea cuyos

elementos principales son la bomba del secundario y el intercambiador de calor de placas que

cede el calor captado en el circuito primario al circuito secundario.

En este caso, el intercambiador de calor no lo vamos a volver a detallar ya que fue descrito en

el apartado del circuito primario. Tan solo tendremos que tener en cuenta el caudal que circula

por el lado secundario y la pérdida de carga que ofrece.

Figura 2. 63. Vistas del circuito secundario desde el sótano y desde la azotea del edificio.

En la siguiente página presentamos unos esquemas del circuito:

Figura 2.64 . Esquema del circuito secundario. Figura 2.65. Esquemas circuito secundario en la planta azotea y en la planta sótano.


El circuito hidráulico del secundario vuelve a estar compuesto por tuberías de cobre de tipo L,

las cuales soportan de manera sobrada las presiones interiores del circuito. Por su interior solo

circula agua.

El circuito secundario o de acumulación es cerrado y solo circula un tipo de caudal por él de 4,7

m3/h, por ello, se han utilizado solo tuberías de 1 1/4 '' salvo en las conexiones con el

acumulador en los que se ha utilizado una reducción y un codo de 3'':

Diámetro nominal en pulgadas: 11

4 ′′

3′′

Pérdida de presión Dp (Pa)/m

Diámetro Nominal en pulgadas

1 1 1/4 1 1/2 2 3

Diámetro interior en mm

26,03 32,12 38,23 50,41 74.79

Cauldal l/h

4700 1953,8 707,7 305,9 81,0 12.3

Real

Ideal

Tabla 2. 8. Pérdidas de carga de tuberías del secundario por unidad de longitud.

Como vemos, el tamaño elegido de 11/4 '' es demasiado pequeño para ese caudal y excede de

la pérdida de carga máxima recomendada de 400 Pa/m.

Dado que es un único circuito cerrado, podemos calcular la pérdida de carga total

directamente:

CIRCUITO SECUNDARIO

V agua (l/h)

D (mm)

Dp_tub (Pa/m)

L (m)

Veloc (m/s)

Coef. Dp accesorios

Dp extra (kPa)

Dp total (kPa)

4700 32,12 707,7 66 1,61 38,10 59,06 105,76

Tabla 2. 9. Pérdida de carga total del circuito secundario.

Lo cual, suma una pérdida de carga total del circuito secundario de 105.76 KPa.

Esta pérdida total de carga se podría haber reducido eligiendo un diámetro de tubería más adecuado tal y como veremos en el capítulo 3. Aunque la pérdida total de carga no es muy grande, sí influye ya que repercute en la elección final de la bomba.

Si nos volvemos a centrar ahora solamente en la instalación de las tuberías, vemos que su instalación es mejorable. Además, en el pequeño tramo que corresponde con la azotea, se cometieron los errores de sujeción mencionados en el circuito primario.

Figura 2. 66. Tramo correspondiente al circuito secundario de la azotea.

Figura 2. 67. Tramos correspondientes al circuito secundario y de distribución en el sótano.

En este caso, el aislamiento y la sujeción del circuito hidráulico sí es el adecuado en la mayor parte del circuito salvo en el pequeño tramo correspondiente a la azotea que tiene los mismos problemas vistos en el apartado del circuito primario.

Aunque hay que aclarar que no podemos saber en qué estado se encuentran los correspondientes tramos de tuberías del secundario que discurren por el interior del edificio ya que no tenemos acceso a ellos. Solo podemos conocer, que bajo plano, su diámetro es de

11

4 ′′

GRUPO DE BOMBEO DEL CIRCUITO SECUNDARIO:

Dado el circuito cerrado del secundario, para hacer circular el fluido de trabajo (esta vez simplemente agua) hace falta instalar una bomba que sea capaz de mover los 4700 l/h venciendo las pérdidas de carga del circuito. Además, de nuevo, tal y como dice el documento básico HE-4, se han instalado dos bombas en paralelo (una de reserva) en el lado frío del circuito ya que la superficie de captación era de 64 m2. Para el grupo de presión del circuito secundario se ha instalado una bomba idéntica a la del circuito primario que como recordamos, era el modelo TOP-SD 32/10 del fabricante WILO. A continuación volvemos mostrar imágenes de las bombas en la instalación y de su ficha técnica:

Figura 2. 68. Bombas del secundario con y sin carcasa.

Figura 2. 69. Válvula reguladora, filtro y manguito a la entrada de la bomba (izquierda). Modelo de la

bomba (derecha).

Dado que la pérdida de carga calculada antes del circuito primario es de 105,76 kPa. (unos

10.6 𝑚.), si volvemos a observar las características del catálogo de este modelo de bomba nos

encontramos que esta vez, la bomba queda algo justa. Para esa pérdida de carga moverá

menos caudal de los 4700 l/h requeridos. Haciendo una regresión se calcula que

aproximadamente moverá unos 2500 l/h, casi la mitad del caudal requerido. Con ello podemos

concluir que no se estaba transmitiendo la energía adecuadamente.

Figura 2. 70. Características de la curva altura-caudal para el modelo de bomba instalado.

Con respecto a la instalación de la bomba, se repiten los mismos errores comentados en el

circuito primario. Mismos problemas con los manguitos vibradores, protección deficiente a

través de una caja metálica, corrosión galvánica por contacto con el cobre y nulo anclaje de la

bomba.

CIRCUITO HIDRÁULICO. VALVULERÍA:

A. Filtros:

Como vemos en la figura 2.65, se ha vuelto a instalar en la azotea el filtro después de la válvula

de regulación por lo que vuelve a no protegerla.

Figura 2. 71. Detalle del filtro empleado.

B. Válvulas de corte:

En este caso, podemos encontrar importantes ausencias de válvulas de corte que servirían

para aislar elementos en caso de reparación.

En este sentido, destacamos la ausencia de válvula de corte a la entrada de la bomba del

secundario así como otra falta de válvula de corte en la conexión con el vaso de expansión.

Figura 2. 72. Falta de válvula de corte a la entrada de la bomba y filtro posterior a la válvula de regulación.

Figura 2. 73. Falta de válvula de corte en la conexión con el vaso de expansión.

C. Válvulas de seguridad:

Respecto a la válvula de seguridad, aunque las temperaturas y presiones con las que se va a

trabajar en el secundario siempre van a ser inferiores a las temperaturas y presiones máximas

que admiten los equipos, se debe instalar una en la toma del vaso de expansión y en la del

acumulador. En cambio, tal y como vemos en la figura anterior, la válvula de seguridad está

situada en un lugar inadecuado. No está en la toma del vaso de expansión, sino más adelante,

entre la toma y la salida fría del circuito secundario desde el acumulador. En esta situación

sigue protegiendo la válvula al vaso de expansión y al acumulador, pero estaría mejor si se

instalase en la toma del vaso para que no interfiriera en el circuito.

Con respecto al tarado, una vez más, no protege ni el acumulador ni el vaso de expansión ya

que se ha vuelto a elegir el mismo modelo usado en el circuito primado con un tarado de 8 bar

cuando las presiones máxima del acumulador y del vaso de expansión son de 6 bar.

D. Purgador automático de aire y válvula reguladora:

En el circuito secundario se ha instalado un purgador automático de aire a entrada caliente del

acumulador el cual parece correcto y sin daños aparentes.

Respecto a la válvula reguladora, se ha instalado como ya hemos comentado antes, delante de

la bomba. La cual, aunque correcta, es ineficaz ya que el caudal que circula es menor al

necesario y además, como ya dijimos, no está protegida por el filtro.

ACUMULADOR:

Para acumular el agua caliente, se ha dispuesto de un acumulador de calor de 5000 L

vitrificado por dentro del fabricante italiano ELBI modelo SAC.

Figura 2. 74. Vista del acumulador y detalle de la ficha técnica.

Pese a que el modelo de acumulador elegido es adecuado, ya que tiene es apto para las

temperaturas y presiones con las que se van a trabajar, y la capacidad del mismo asegura la

demanda de agua caliente durante casi 2 días, debido a la falta de mantenimiento es muy

probable que el acumulador ya sea inservible puesto que el ánodo de magnesio nunca se ha

reemplazado. Además, en el caso de que se haya decidido vaciar el depósito por estar parada

la instalación, el aire en contacto con la humedad interior lo habría debido de corroer

completamente en todo este tiempo pese a la protección vitrificada que dispone.

Por otra parte, si no se ha decidido vaciar el depósito, habría serio riesgo de legionela si hay

espacio para la evaporación en su interior.

VASO DE EXPANSIÓN:

El último elemento que vamos a considerar de este circuito secundario es el vaso de

expansión.

Entre la salida fría desde el acumulador hacia la bomba del secundario y el intercambiador de

calor se dispone de un depósito de expansión de 500 L del fabricante IBAIONDO modelo CMF

tal y como vemos en las siguientes imágenes.

Figura 2. 75. Vista del vaso de expansión y detalle de la ficha técnica.

Dado que el circuito secundario y el circuito de distribución están realmente comunicados por

el depósito acumulador, solo se ha instalado un solo vaso de expansión que proteja a ambos

circuitos.

Al tener que proteger a ambos circuitos, el vaso de expansión debe estar dimensionado

teniendo en cuenta la cantidad de líquido en el interior de las tuberías de ambos circuitos y

además el volumen del acumulador.

Según nuestros cálculos, por la norma UNE 100155:2004 se debería elegir un depósito de

expansión mínimo de 490 L y según los cálculos empleados por el fabricante sería mínimo de

483 L. Como el elegido es de 500 L y es apto para las temperaturas y presiones con las que se

trabaja, determinamos que en este caso el vaso de expansión escogido es válido.

2.3.3. CIRCUITO DISTRIBUCIÓN.

El circuito de distribución es el que se encarga de transferir el calor acumulado en el

acumulador de la planta sótano a cada una de las viviendas del bloque de a través de un

pequeño intercambiador de placas.

El agua fría que viene de la red recibe la transferencia de calor a través del pequeño

intercambiador de calor instalado en cada vivienda cuya misión es precalentar dicha agua de

red para la toma de agua caliente de la vivienda. En serie con el intercambiador se conecta la

caldera de gas de apoyo que arrancaría solo en caso de que no se alcanzase la temperatura

mínima necesaria a la salida del intercambiador de calor.

Para mover el agua caliente desde al acumulador hasta cada uno de los intercambiadores de

cada vivienda se utiliza otro grupo de bombeo.

El estado del circuito de distribución que encontramos en la instalación es de buen estado en

general salvo algunos problemas de corrosión. Sin embargo, como vamos a ver, se han

cometido importantes errores de diseño.

A continuación, vamos a mostrar unos esquemas e imágenes del circuito de distribución de la

instalación:

Figura 2. 76. Grupo de bombeo del circuito de distribución.

Figura 2. 77. Esquema general del circuito de distribución. Figura 2.78. Detalle del intercambiador de placas de cada vivienda.

A continuación, vamos a pasar ya a describir el estado de cada uno de los componentes:

En este caso, el elemento más importante del circuito de distribución y el que condicionará el

buen o mal funcionamiento de la instalación serán los intercambiadores de calor situados en

cada vivienda, por ello, en este caso va a ser lo primero que describamos.

INTERCAMBIADOR DE PLACAS:

En cada vivienda se ha instalado un intercambiador de placas soldadas para transferir la

energía proveniente del circuito primario y precalentar el agua antes de la entrada a la caldera

individual.

Tenemos que decir que no hemos podido conocer el fabricante ni el modelo del

intercambiador, solo sus medidas, y a través de éstas, consultando entre diferentes fabricantes

y modelos hemos llegado a la conclusión de que el modelo elegido debe ser semejante al

modelo termosoldado DPLA14 de 20 placas del fabricante Mecalia.

Aquí mostramos sus dimensiones y ficha técnica según catálogo:

Figura 2. 79. Intercambiador de placas soldadas instalado.

Como vemos, el modelo instalado tiene una potencia de intercambio de 31 kW y moviendo en

condiciones nominales un caudal en primario de 1819 l/h y en secundario de 762 l/h.

Haciendo el cálculo del intercambiador necesario para las condiciones más desfavorables de

temperatura en nuestra instalación e imponiendo que el caudal nominal del secundario se

ajuste al caudal nominal de la caldera (500 l/h), llegamos a la conclusión de que se requiere un

intercambiador con una potencia mínima de 25 kW.

Por tanto, dado que la potencia del intercambiador instalado es superior a la necesaria

determinamos que dicho intercambiador es adecuado.


Una vez que ya sabemos el tipo de intercambiador, conocemos el caudal que debe circular

hasta cada vivienda por el circuito de distribución. En este caso será de 1819 l/h tal y como

hemos visto antes.

El circuito hidráulico de distribución cuenta con tantos subcircuitos como viviendas tiene el

bloque, en este caso 30 subcircuitos, siendo el caudal total del circuito de 54570 l/h.

Las tuberías vuelven a ser de cobre tipo L. Debido a los caudales tan diferentes que discurren

por los circuitos se han empleado tuberías desde 4'', 3 1/2'', 3'' y de 1 1/4''.

En la siguiente tabla mostramos los diámetros de las tuberías empleados y cuáles deberían ser

los diámetros adecuados para cada uno de los caudales según las pérdidas de cargas lineales

(Pa/m).

Diámetro Nom. tub. en pulgadas

1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4

Diámetro interior tub. en mm

26,03 32,12 38,23 50,41 62,61 74,79 86,99 99,19

Cau

dal

es (

l/h

)

54570 195655,7 68834,5 29130,2 7499,2 2605,4 1098,2 527,9 279,8

50932 171620,6 60449,4 25604,7 6599,7 2294,7 967,8 465,4 246,7

25466 46527,2 16571,5 7077,2 1844,5 645,9 273,8 132,2 70,3

21828 34902,7 12459,2 5329,6 1392,0 488,1 207,1 100,0 53,2

18190 24874,0 8901,8 3814,8 998,7 350,8 149,0 72,0 38,4

14552 16461,9 5908,6 2537,3 666,1 234,4 99,7 48,2 25,7

10914 9696,1 3492,3 1503,4 396,0 139,6 59,5 28,8 15,4

7276 4621,9 1672,0 722,1 191,0 67,6 28,8 14,0 7,5

3638 1319,5 480,4 208,5 55,5 19,7 8,5 4,1 2,2

1819 382,6 140,1 61,1 16,4 5,8 2,5 1,2 0,7

Real

Ideal sin simultaneidad

Coincide real e ideal

Tabla 2. 10. Pérdidas de cargas por metro de tubería en (Pa/m).

Hay que mencionar, que pese a no ser completamente adecuados los diámetros escogidos en

la instalación real, éstos no suponen grandes problemas (no se desvían mucho del máximo de

pérdida de carga recomendado de 400 Pa/m) o incluso suponen en algunos casos menor

pérdida de carga que la recomendada (casos inferiores a 100 Pa/m).

Como vamos a ver a continuación, la instalación vuelve a estar diseñada sin realizar retorno

invertido, por lo que aparecerán importantes desequilibrios hidráulicos superiores al 5%. Para

compensar, la instalación cuenta con una válvula reguladora de caudal a la entrada de cada

uno de los intercambiadores instalados en cada vivienda.

Para una mejor visualización se aconseja ver los planos en el anexo correspondiente.

Pérdidas de cargas y desequilibrios por plantas y viviendas:

CIRCUITO 0A CIRCUITO 0B

Total 93 Total 92

Desequilibrio (KPa) 1 Desequilibrio (KPa) 0

Desequilibrio (%) 1 Desequilibrio (%) 0

CIRCUITO 1A CIRCUITO 1B CIRCUITO 1C CIRCUITO 1D

Total 111 Total 117 Total 119 Total 118

Desequilibrio (KPa) 19 Desequilibrio (KPa) 25 Desequilibrio (KPa) 27 Desequilibrio (KPa) 26

Desequilibrio (%) 20 Desequilibrio (%) 27 Desequilibrio (%) 29 Desequilibrio (%) 28

























Tabla 2. 11. Pérdidas de cargas y desequilibrios por cada circuito de cada vivienda.

Como decíamos, en cada vivienda se había instalado una válvula de equilibrado modelo STAD

del fabricante TH Hydronics para intentar minimizar los desequilibrios como vemos en la

imagen:

Figura 2. 80. Válvula reguladora junto al intercambiador de cada vivienda y modelo válvula reguladora empleada.

Pese a ello, no se debieron de ajustar adecuadamente ya que los vecinos de las últimas plantas

se quejaban de que no les funcionaba la instalación desde los inicios.

En el siguiente capítulo veremos cómo ajustar los reguladores de cada vivienda para lograr

equilibrar el circuito en el caso de que no podamos hacer el retorno invertido.

Respecto al aislamiento, en este caso, las tuberías se encuentras aisladas mediante espuma

elastomérica de espesores según la norma (30 mm y 25 mm según tamaño de la tubería).

Al estar la instalación en interior y en zonas interiores y no accesibles para personal no

autorizado no se requiere cobertura protectora.

Figura 2. 81. Aislamiento de las tuberías en buen estado.

GRUPO DE BOMBEO DEL CIRCUITO DE DISTRIBUCIÓN:

Figura 2. 82. Válvulas, filtro, manguitos antivibratorios y bombas instaladas en el sótano del edificio.

El grupo de bombeo elegido para hacer circular el agua que recorre el circuito de distribución

está constituido dos bombas en paralelo (una de reserva) del modelo Omega 5-140-2D del

fabricante SMEDEGAARD cuya potencia máxima es de 3 KW.

Figura 2. 83. Ficha técnica de la bomba.

Como hemos visto en el apartado anterior, la bomba tiene que ser capaz de mover un caudal

de 54570 l/h y afrontar una pérdida de carga total de 136 kPa.

Como vemos en la siguiente figura extraída del catálogo de la bomba, para ese modelo de

bomba (modelo 5-140-2) la bomba es totalmente incapaz de dar esas condiciones.

Figura 2. 84. Curvas de las bombas SMEDEGAARD modelos Omega 5.

Incluso trabajando las dos bombas en paralelo a la vez para cubrir la carga, debido a estar

trabajando en el límite máximo de caudal las bombas estaría trabajando en una zona de

rendimiento muy bajo.

Esto explicaría también por qué había viviendas por las que el agua caliente del circuito de

distribución no llegaba y por qué los vecinos se quejaban de consumos eléctricos por parte de

las bombas tan elevados.

Respecto al anclaje de las bombas, esta vez sí están sujetas mediante una bancada de acero

conforme a la norma tal y como vemos en la figura 2. 81:

Como manguitos antivibratorios esta vez se han elegido unos de mayor calidad, con sujeción

por bridas estándar de acero cadmiado, de la serie S10 del fabricante TORAFLEX. Las gomas al

estar dentro del cuarto del grupo de presión no se encuentran en mal estado.

Sin embargo, sí hay que comentar de nuevo problemas de corrosión de tipo galvánico al estar

en contacto algunos elementos como las bridas en contacto con metales de diferente

potencial. De esta forma se aprecian importantes daños por corrosión en las bridas de las

bombas y en las bridas de los manguitos tal y como mostramos en las siguientes imágenes:

Figura 2. 85. Situación de las bombas y los manguitos antivibradores. Detalles de la corrosión.

VÁLVULAS Y OTROS ACCESORIOS:

Tal y como vemos en la siguiente figura, no se han respetado las distancias mínimas entre

elementos por falta de espacio.

Figura 2.86. De izquierda a derecha: Válvula de corte, válvula de reguladora, filtro, bomba entre manguitos

antivibradores.

Seguidamente, vamos a pasar a describir el estado de los diversos elementos que terminan de

componer el circuito de distribución:

Filtro

Como vemos en la figura 2.85, se ha instalado un filtro colador tipo "Y" de tapa atornillada del

fabricante Spirax Sarco de acero al carbono tamaño DN 50 en la zona del sótano, el cual es

correcto pero se ha vuelto a cometer un grave error al situar el filtro después de la válvula

reguladora por lo que no la está protegiendo.

Válvulas reguladoras de caudal.

Aparte de las válvulas reguladoras o de equilibrado ya comentadas instaladas junto a cada intercambiador situado en cada vivienda, también se ha instalado una válvula reguladora a la entrada de la bomba del circuito de distribución tal y como vemos en la figura 2. 85.

La válvula elegida es el modelo STAF del fabricante TH Hydronics y cumple con las especificaciones de temperatura mínimas y máximas aptas para las condiciones de operación de la instalación.

No sufre problemas de corrosión. Se adjunta catálogo en el anexo.

Figura 2.87 . Detalle de la válvula de equilibrado reguladora de caudal.

Válvulas de corte.

La instalación consta de diferentes válvulas de corte que permiten aislar los elementos principales en caso de fallo o de una posible reparación. Estas válvulas están situadas a la entrada y salida del acumulador, a la entrada y salida del grupo de bombeo y en los lados primario y secundario de los intercambiadores situados en cada vivienda.

Las válvulas empleadas son de cuerpo de latón con palanca de acero cromado. En general no han sufrido corrosión salvo una brida instalada en la válvula ligera de corte instalada junto a la válvula reguladora del grupo de presión (véase figura 2. 85). Se encuentran en buen estado.

El único problema que se observa es que en el cuarto del grupo de presión se han instalado dos válvulas de difícil acceso a ellas ya que están situadas cerca del techo. Se requiere una escalera para su manipulación ya que se encuentran a 4 metros de altura.

Figura 2. 88. Válvulas de corte de difícil acceso.

Purgadores de aire.

El circuito de distribución carece de purgadores de aire aunque es cierto que al estar

comunicado con el circuito secundario a través del depósito acumulador, se puede purgar

parte del aire a través del purgador instalado en el circuito secundario.

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CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓNbibing.us.es/proyectos/abreproy/5423/fichero/5_CAPÍTULO... · CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN 2.1. INTRODUCCIÓN. La instalación