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Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales
INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR PARA LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE EN UN EDIFICIO DE OFICINAS
Autor: Guillermo Molano González
Tutor: José Julio Guerra Macho
Departamento de Ingeniería Energética. Grupo de Termotecnia
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2015
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Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales
INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR PARA LA PRODUCCIÓN DE AGUA
CALIENTE EN UN EDIFICIO DE OFICINAS
Autor:
Guillermo Molano González
Tutor:
José Julio Guerra Macho Catedrático
Departamento de Ingeniería Energética. Grupo de Termotecnia
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2015
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Trabajo Fin de Grado INSTALACIÓN DE ENERGÍA SOLAR PARA LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE EN UN EDIFICIO DE OFICINAS
Autor: Guillermo Molano González
Tutor: José Julio Guerra Macho
El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2015
El Secretario del Tribunal
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A mi familia, en especial a mi abuela
A mis profesores y compañeros, que me han acompañado durante esta experiencia
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RESUMEN
En el siguiente proyecto se ha realizado el estudio de la instalación de un sistema de energía solar para obtener agua caliente sanitaria en el Edificio Sede de la Dirección del Instituto Nacional de la Seguridad Social de Sevilla situado en la calle Sánchez Perrier en la capital hispalense. Para ello se ha realizado un estudio previo de la localización y el clima de la zona apoyándose en datos históricos de la localidad. Posteriormente se han seleccionado la configuración y los equipos necesarios cumpliendo estrictamente la normativa del Código Técnico de la Edificación. Se ha estudiado su emplazamiento en la cubierta del edificio y se ha realizado el diseño del esquema de principio y la red de tuberías del sistema. Por último se ha definido el pliego de condiciones técnicas y se ha realizado las mediciones y el presupuesto del coste de la instalación.
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ÍNDICE RESUMEN ................................................................................................................................. viii
ÍNDICE ......................................................................................................................................... x
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................... xii
INDICE DE TABLAS ............................................................................................................... xiii
MEMORIA DESCRIPTIVA......................................................................................................... 1
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 2
2. MÉTODO DE CÁLCULO: PROGRAMA CHEQ-4 ............................................................ 2
3. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO .......................................................................................... 6
4. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ............................................................................ 7
5. INFORMACIÓN TÉCNICA DE EQUIPOS ...................................................................... 11
6. NORMATIVA .................................................................................................................... 16
7. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 17
MEMORIA DE CÁLCULO ....................................................................................................... 19
1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 20
2. DATOS DE PARTIDA ....................................................................................................... 20
3. SISTEMA DE CAPTACIÓN .............................................................................................. 24
4. INTERACUMULADOR .................................................................................................... 30
5. CÁLCULO DE LAS FRACCIONES DE DEMANDA SOLAR ANUAL Y MENSUALES CORREGIDAS. .......................................................................................................................... 30
6. CÁLCULO DE LOS EQUIPOS DE INTERCAMBIO ...................................................... 31
7. CÁLCULO DE LA RED DE TUBERÍAS.......................................................................... 33
8. DIMENSIONADO DE LA BOMBA DE CIRCULACIÓN. .............................................. 37
9. DIMENSIONADO DEL VASO DE EXPANSIÓN. .......................................................... 39
10. AISLAMIENTO.............................................................................................................. 40
11. SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN ............................................................... 42
ANEXOS..................................................................................................................................... 45
PLIEGO DE CONDICIONES .................................................................................................... 55
1. OBJETO .............................................................................................................................. 56
1. NORMATIVA APLICABLE ............................................................................................. 56
2. CONDICIONES DE MATERIALES Y EQUIPOS ........................................................... 57
3. PROVISIÓN DEL MATERIAL ......................................................................................... 68
4. CONDICIONES DE MONTAJE ........................................................................................ 68
5. PRUEBAS, PUESTA EN MARCHA Y RECEPCIÓN ...................................................... 69
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6. MANTENIMIENTO ........................................................................................................... 72
MEDICIONES Y PRESUPUESTOS .......................................................................................... 75
PLANOS ..................................................................................................................................... 88
xii
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. IMAGEN FACHADA DEL EDIFICIO ....................................................................... 6 Figura 2. PLANO AÉREO ............................................................................................................ 7 Figura 3. ESQUEMA DE LA INSTALCIÓN............................................................................. 10 Figura 4. CAPTADOR ................................................................................................................ 11
Figura 5. COMPOSICIÓN DEL CAPTADOR ........................................................................... 11 Figura 6. INTERACUMULADOR LAPESA ............................................................................. 12 Figura 7. BOMBA WILO ........................................................................................................... 13 Figura 8. SISTEMA DE REGULACIÓN VIESSMAN .............................................................. 14
Figura 9. DEMANDA MENSUAL ............................................................................................. 22 Figura 10. MAPA DE ZONAS CLIMATICAS SEGÚN EL C.T.E. .......................................... 24
Figura 11. FRACCION SOLAR- ÁREA PARA 1 Y 2 CAPTADORES EN SERIE ................. 25
Figura 12. DATOS MENSUALES PARA 10 CAPTADORES ................................................. 26
Figura 13. PERDIDAS POR SOMBRA CAPTADORES .......................................................... 28
Figura 14. PÉRDIDAS POR SOMBRAS ................................................................................... 29 Figura 15. CARACTERISTICAS ENERGETICAS PARA CADA MES .................................. 31
Figura 16. CÁLCULO DE POTENCIA INTERCAMBIADOR ................................................ 32
Figura 17. ESQUEMA DE TUBERÍAS ..................................................................................... 33 Figura 18. PERDIDA DE CARGA EN CAPTADOR ................................................................ 36
Figura 19. PÉRDIDA DE CARGA PARA EL INTERACUMULADOR .................................. 37
Figura 20. SELECCION DE BOMBA Y POTENCIA ............................................................... 38
Figura 21. PLAN DE VIGILANCIA .......................................................................................... 72 Figura 22. PLAN MANTENIMIENTO SISTEMA DE CAPTACIÓN ...................................... 73
Figura 23. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE ACUMULACIÓN ........................ 73 Figura 24. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE INTERCAMBIO ........................... 73 Figura 25. PLAN DE MANTENIMIENTO CIRCUITO HIDRÁULICO .................................. 74
Figura 26. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE CONTROL .................................... 74
Figura 27. PLAN DE MANTENIMIENTO DE SISTEMA AUXILIAR ................................... 74
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. CARACTERISTICAS DE CAPTADOR SOLAR ....................................................... 12
Tabla 2. CARACTERÍSTICAS DEL INTERACUMULADOR ................................................ 13
Tabla 3. CARACTERÍSTICAS BOMBA WILO ....................................................................... 14 Tabla 4. DATOS TÉCNICOS EQUIPO REGULACIÓN .......................................................... 16
Tabla 5. TEMPERATURA AMBIENTE MENSUAL (ºC) ........................................................ 20
Tabla 6. IRRADIACIÓN GLOBAL DIARIA MEDIA S/SUP. HORIZ (ºC) ............................. 20
Tabla 7. TEMPERATURA DEL AGUA DE RED MENSUAL ................................................ 21
Tabla 8. CONSUMO UNITARIO .............................................................................................. 21 Tabla 9. DEMANDA ENERGÉTICA MENSUAL (kW) ........................................................... 21
Tabla 10. IRRADIACIÓN EXTRATERRESTRE MEDIA HORIZONTAL ............................. 22 Tabla 11. INDICES DE CLARIDAD ......................................................................................... 23 Tabla 12. RADIACIONES DIRECTA Y DIFUSA SUP. HORIZ. ............................................. 23
Tabla 13. RADIACIÓN GLOBAL MEDIA SOBRE SUPERFICIE INCLINAD ...................... 24 Tabla 14. DATOS ANUALES PARA 10 CAPTADORES ........................................................ 26
Tabla 15. ANGULOS DE ORIENTACION E INCLINACION................................................. 29
Tabla 16. RESULTADOS ANUALES ....................................................................................... 30 Tabla 17. DIAMETROS NORMALIZADOS............................................................................. 33 Tabla 19. EQUILIBRADO DE CIRCUITOS ............................................................................. 34 Tabla 18. DIAMETROS Y PÉRDIDA DE CARGA POR TRAMOS ........................................ 35
Tabla 20. VOLUMEN DE CAPACIDAD DE TUBERIAS ....................................................... 39
Tabla 21. ESPESORES MIN. DE AISLAMIENTO EN INT. Y EXT. SEGÚN RITE .............. 41
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MEMORIA DESCRIPTIVA
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1. INTRODUCCIÓN
1.1. OBJETO
El objeto del presente proyecto es la instalación de energía solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria (ACS) para un edificio de oficinas.
Todo el diseño y cálculo de la instalación se ha llevado a cabo acorde con la normativa del Reglamento de Instalaciones Térmicas en la Edificación (RITE) y el Código Técnico de la Edificación (CTE).
1.2. ANTECEDENTES
El edificio se encuentra situado en la ciudad de Sevilla en la calle Sánchez Perrier, Nº 2. Su uso será de Sede de la Dirección Provincial del Instituto Nacional de la Seguridad Social en Sevilla. Un edificio de 5 plantas habitadas y cuyo consumo de agua caliente sanitaria será para el uso de los aseos distribuidos entre las 5 plantas.
1.3. JUSTIFICACIÓN DE USO
El uso de energía solar trae consigo ventajas tanto económicas como desde el punto de vista ambiental.
Usando el sol como fuente de energía, los costes para producir agua caliente se verán reducidos una vez se amortice la inversión. Para ello se deberá tener en cuenta la elección de materiales cuya vida útil sea lo más larga posible haciendo la inversión más rentable.
Un parámetro importante que ha tener en cuenta en la incorporación de esta tecnología es la situación geográfica, en este caso la provincia de Sevilla es una de las zonas con mejores características para el uso de la energía solar dado que cuenta con un gran número de horas de sol al año.
Además la contaminación del medio ambiente disminuirá con la utilización de este tipo de sistemas, porque se reducen emisiones de CO2 y se evitan riesgos derivados del uso de otras energías que no son consideradas limpias.
2. MÉTODO DE CÁLCULO: PROGRAMA CHEQ-4
En este proyecto se ha utilizado la herramienta informática CHEQ-4. Este programa ha sido diseñado por IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) y ASIT (la Asociación Solar de la Industria Térmica) con el objetivo de facilitar a todos los agentes participantes en el sector de la energía solar térmica de baja temperatura la aplicación,
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cumplimiento y evaluación de la sección HE4 incluida en la exigencia básica HE Ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación (CTE).
CHEQ4 permite definir una amplia variedad de instalaciones solares introduciendo un mínimo de parámetros del proyecto, asociados a cada configuración del sistema, y de esta manera, obtener la cobertura solar que ese sistema proporciona sobre la demanda de energía para ACS. Y en función de los datos introducidos, el programa validará el cumplimiento de la contribución solar mínima definida por la exigencia HE4 permitiendo a su vez generar un informe justificativo de los resultados obtenidos de forma rápida y sencilla.
Además genera, junto con el informe, un documento de verificación donde figuran los principales parámetros de la instalación, de manera que estos puedan ser verificados por los agentes implicados en labores de control de la ejecución de las instalaciones.
2.1. METODOLOGÍA DE CALCULO
El programa CHEQ-4 utiliza METASOL, una metodología de cálculo basada en curvas obtenidas a partir de los resultados de más de 69.000 simulaciones dinámicas realizadas con TRNSYS. Todas las configuraciones de CHEQ4 han sido modelizadas en detalle con TRNSYS y simuladas posteriormente para una gran variedad de escenarios. Finalmente, mediante un complejo tratamiento estadístico, se han determinado cuales eran las variables más significativas y se ha podido obtener un total de 14 curvas, dos por configuración, que permiten predecir las ganancias y pérdidas de cada uno de los sistemas. Gracias a este proceso, es posible obtener la gran precisión, que solo se puede alcanzar mediante la simulación dinámica, con una metodología de cálculo estática cuasi instantánea. A diferencia de otros métodos de cálculo basados en curvas, CHEQ4 está especialmente diseñado para las tipologías de instalaciones más habituales y la climatología de nuestro país.
2.2. DATOS DE PARTIDA
El CHEQ-4 tiene una serie de pestañas en las que se introducen los siguientes datos para obtener los resultados del programa:
• Localización: Las condiciones ambientales y climatológicas son algunos de los factores más importantes a considerar durante el diseño de cualquier instalación solar térmica. Estos condicionarán la demanda, la ganancia y las pérdidas energéticas de dicha instalación. En CHEQ4 todos los parámetros ambientales y climatológicos del sistema se definen en la pestaña "Localización". Únicamente debe seleccionar una localización para la instalación (provincia y municipio) y su altura absoluta respecto al nivel del mar. Automáticamente, el programa mostrará la zona climática a la que pertenece dicho municipio (según HE4), su latitud y su altura de referencia. El programa también mostrará una tabla con los siguientes datos: irradiación global media mensual sobre la horizontal (según Atlas de Radiación Solar en España de la AEMET), temperatura diaria media mensual del agua de red (según UNE 94002) y temperatura ambiente diaria media mensual (según UNE 94003). Si la altura del emplazamiento de la instalación especificada no coincide con la altura de referencia de dicho emplazamiento, el programa corregirá de forma automática las temperaturas de agua de red y ambiente (según la metodología especificada en la UNE 94002 y en la UNE 94003).
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• Tipo de configuración: Una de las principales características de CHEQ4 y de su
metodología de cálculo MetaSol es que ambos han sido especialmente diseñados para predecir correctamente el comportamiento de las tipologías de instalaciones más habituales en nuestro país. Otras metodologías habitualmente utilizadas, son válidas únicamente para una determinada configuración de sistema, para determinadas aplicaciones y para determinados tamaños de instalación, por lo que la utilización de este tipo de métodos, para analizar el comportamiento de sistemas para los cuales no han sido definidos, puede conducir a importantes desviaciones. CHEQ4 utiliza como motor la nueva metodología de cálculo MetaSol, que consiste en un conjunto de curvas, dos por configuración, que permiten predecir las ganancias y pérdidas de cada uno de los sistemas. La pestaña “Configuración” permite al usuario seleccionar el tipo de instalación que más se ajuste al sistema que desea validar. Internamente, CHEQ4 seleccionará las curvas MetaSol correspondientes a dicha instalación y cuáles son los parámetros que la definen.
• Demanda energética: En la pestaña "Demanda" el usuario debe especificar la demanda total
de agua caliente sanitaria del edificio. Los parámetros necesarios variaran en función de si se trata de una instalación de Consumo único o de Consumo múltiple. En el apartado “Consumo total” es posible especificar otras demandas diarias, que no se hayan podido incluir en ninguno de los apartados anteriores. El valor de dichas demandas se sumará directamente al valor previamente calculado en los apartados anteriores. En el apartado “Ocupación estacional” es posible especificar el porcentaje de ocupación estacional mensual de la instalación. Llegados a este punto, CHEQ4 ya es capaz de determinar automáticamente cuál ha de ser el requerimiento de contribución solar mínima exigida por el HE4. En el apartado “Contribución solar mínima exigida”, se muestra cual debe ser esa contribución solar mínima en función del sistema de apoyo que finalmente seleccione el usuario (según HE4- 2.2.1.2 y HE4-2.2.1.3).
• Parámetros de la instalación solar y la instalación de energía auxiliar: En este apartado
el usuario debe seleccionar el captador concreto que figure en el proyecto o que bien desea utilizar en su instalación. CHEQ4 incorpora una extensa base de datos con la mayoría de los captadores homologados que actualmente existen en el mercado. El usuario únicamente debe especificar la “Empresa” comercializadora del producto y su “Marca o Modelo”. Automáticamente, se mostrarán los principales datos correspondientes al captador seleccionado. Para una correcta parametrización del campo de captadores será necesario especificar los siguientes parámetros:
o Número de captadores (n): número de unidades de captador que se han proyectado para la
instalación solar térmica. Si la configuración seleccionada es una “instalación con sistema prefabricado”, en lugar del número de captadores, se deberá especificar el “número de elementos” o de sistemas prefabricados.
o Número de captadores en serie (n): número total de captadores en serie por los que tiene
que circular el fluido caloportador, ya sea en la misma o en diferentes baterías. En tanto que el caudal de campo depende directamente del caudal del primario, la elección del número de captadores en serie comportará que el programa, en base a la premisa de conservar el caudal de test del captador, especifica por defecto un determinado caudal de campo.
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o Pérdidas por sombreamiento (%): porcentaje de pérdidas anuales por sombreamiento.
Orientación (º): orientación del campo de captadores respecto el eje norte-sur (considerando el este como negativo y el oeste como positivo).
o Inclinación (º): inclinación del campo de captadores respecto de la horizontal.
o Área total captadores (m2): área total de captación del campo de captadores.
o Caudal del circuito primario o caudal de campo (l/h). El programa especifica, por defecto, un valor para este parámetro en función del caudal de test, el número de captadores y el número de captadores conectados en serie. No obstante, dicho valor también puede ser directamente definido por el usuario, dentro de un rango establecido respecto el valor original predefinido.
o Anticongelante (%): porcentaje de anticongelante en el fluido caloportador.
o Longitud equivalente del circuito primario (m): longitud total del circuito primario incluyendo impulsión y retorno. Para simplificar el cálculo de este parámetro se ha incorporado una sencilla herramienta (véase “Cálculo de la longitud del circuito equivalente”).
o Espesor (mm) y tipo de aislante utilizado.
El uso de la energía solar térmica supone una importante reducción de las emisiones de CO2 a la atmosfera. Dicha reducción de emisiones dependerá del tipo de sistema de apoyo seleccionado y del combustible que utilice. También es posible utilizar un sistema de apoyo tipo “Termo eléctrico”. Este tipo de sistema consiste básicamente en un acumulador conectado en serie con una resistencia eléctrica en su interior.
• Volumen de acumulación: En CHEQ4 es necesario editar un único parámetro para definir el volumen total en litros de la instalación solar compuesta por uno o varios acumuladores solares centralizados. Este apartado es válido, tanto para acumuladores solares en instalaciones de consumo único, como para acumuladores centralizados en instalaciones de consumo múltiple.
2.3. RESULTADOS.
La última pestaña de CHEQ4 corresponde al cálculo y visualización de los resultados. Al acceder a esta pestaña, el programa calcula las ganancias y pérdidas de la instalación especificada siguiendo la metodología de cálculo MetaSol. Un indicador situado en la parte superior izquierda de la ventana permite al usuario conocer rápidamente si el sistema especificado cumple o no cumple mediante este procedimiento los requerimientos de contribución solar mínima exigida por el HE4 (según HE4-2.2.1.1 y HE4-2.2.1.2).
En el apartado “Tabla de resultado” se muestran los valores anuales de los siguientes indicadores y resultados:
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• Fracción solar (%): Fracción entre los valores anuales de la energía solar aportada exigida y la demanda energética anual.
• Demanda neta (kWh): Demanda energética anual sin tener en cuenta las pérdidas en acumulación y en distribución.
• Demanda bruta (kWh): Demanda energética anual teniendo en cuenta las pérdidas en acumulación y en distribución.
• Aportación solar al sistema (kWh): Energía solar aportada por la instalación. • Consumo de energía primaria auxiliar (kWh): Energía aportada por la instalación auxiliar de
apoyo para satisfacer la demanda total. • Reducción de las emisiones de CO2 asociada a la utilización del sistema solar térmico (kg)
También se muestran gráficamente los valores mensuales de fracción solar, demanda bruta, fracción solar y consumo auxiliar.
3. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO
Figura 1. IMAGEN FACHADA DEL EDIFICIO
El edificio posee una superficie total habitable de 8550m2 cuya fachada principal está orientada al Sureste y consta de cinco plantas habitables más la azotea que cuenta con una superficie de 1675m2 donde hay espacio suficiente para la implantación de captadores solares para agua caliente sanitaria y paneles fotovoltaicos y en cuyo centro se encuentra la sala de maquinas. Los captadores se colocarán en un recinto preparado para ello en la parte noreste del edificio justo encima del salón de actos, ya que este recinto es el que tiene mayor cota, evitándose así las perdidas por sombra de cualquier otra parte del edificio. (Figura 1)
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La sala de máquinas de 51.45 m2 posee espacio suficiente para albergar el grupo de bombas el depósito de acumulación y el depósito de expansión.
El edificio está aprovisionado de suministros de agua, luz y alcantarillado. El consumo de agua caliente sanitaria será para uso de aseos exclusivamente. Los aseos o puntos de consumo están repartidos por las cinco plantas contando cada una de ellas con cuatro aseos exceptuando la planta baja que solo tiene dos. Tanto el sistema de distribución convencional de ACS como bombas y tuberías se consideran existentes en la instalación.
En la Figura 2 se muestra un plano aéreo del edificio y su situación con los edificios colindantes.
Figura 2. PLANO AÉREO
4. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
La instalación elegida es de tipo centralizado y está compuesta por cinco sistemas: Sistema de captación, sistema de acumulación, sistema hidráulico, un sistema de energía auxiliar y un sistema de control y regulación.
El esquema detallado de la instalación se muestra en la Figura 3 para más detalle acúdase al esquema de principio de éste proyecto.
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4.1. SISTEMA DE CAPTACION
EL sistema de captación tiene como finalidad calentar el fluido caloportador a través de la radiación solar.
Para ello cuenta con diez captadores solares orientados al sur con una inclinación de 45º, que hacen una superficie total de captación de 20 m2. Están dispuestos en dos filas de cinco captadores cada una, separadas a una distancia de 3m para evitar sombras por interferencias. Todos los captadores están colocados en paralelo.
4.2. SISTEMA DE ACUMULACIÓN
El sistema de acumulación está se basa en un depósito interacumulador de 2000 L. con intercambiador interno de serpentín con un área de intercambio de 3.4 m2.
Su finalidad es calentar el agua caliente sanitaria y almacenarla.
4.3. SISTEMA HIDRÁULICO.
El sistema hidráulico tiene como función el transporte del fluido caloportador desde el sistema de captación hasta el sistema de acumulación.
Para ello cuenta con un grupo de dos bombas iguales, dejando siempre una de reserva, de 90 W de potencia, necesaria para mover un caudal de 1.74 m3/h venciendo una pérdida de carga de 5.66 m.c.a
El circuito primario está diseñado en tubería de cobre de 28 y 22 mm de diámetro recubierto en su totalidad de un aislante de espuma elastomérica y recubierto en chapa.
El fluido caloportador será agua ya que como el edificio se encuentra en Sevilla donde las temperaturas raramente bajan por debajo de 0 OC y como el circuito primario es de circulación forzada se opta por utilizar agua como fluido de trabajo utilizando una recirculación en el circuito primario para evitar las posibles heladas ya que este sistema es el de menor coste.
También se ha colocado un vaso de expansión cerrado de 18 litros de capacidad en la zona de aspiración para controlar la dilatación del fluido caloportador.
Además se han incluido válvulas de bola, purgadores y válvula de seguridad a la entrada de los captadores y válvula de equilibrado a la salida; válvulas de bola a la entrada y salida del interacumulador y válvula motorizada de dos vías a la salida; en la aspiración de las bombas se utilizarán filtros además de válvulas de equilibrado y válvulas de bola y a la salida se utilizarán válvulas de retorno y válvulas de bola además de acoplamientos elásticos a la entrada y salida; para el depósito de expansión se utilizará una válvula manual de tres vías. El circuito secundario de la instalación tiene como objetivo el calentar agua de la red, que pasará por el depósito de acumulación y de allí irá al sistema de distribución pasando por el termo eléctrico o
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directamente al sistema de energía auxiliar (termo eléctrico) mediante una válvula de tres vías motorizada a la entrada y una válvula motorizada de dos vías a la salida.
4.4. SISTEMA AUXILIAR DE ENERGÍA
El sistema auxiliar cumple la finalidad de apoyo o sustitución total del sistema solar.
Está basado en 18 termos eléctricos de 50 L. repartidos por los aseos de la planta primera a la cuarta. Este sistema ya estaba instalado, por lo que no ha hecho falta diseñarlo.
4.5. SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN
El sistema de control y regulación tiene como objetivo asegurar el correcto funcionamiento del sistema de energía solar.
Para ello cuenta con una centralita reguladora con control sobre la instalación, incluye dos sondas: una a la entrada de los captadores y otra a la entrada del depósito de acumulación para controlar la temperatura en todo momento.
Además el circuito primario consta de cuatro termómetros, colacados a la entrada y salida del depósito de acumulación a la salida de los captadores y a la salida del sistema de impulsión, que controlan la temperatura y dos manómetros colocados en paralelo con las bombas de circulación para controlar la presión.
El sistema de control y regulación actúa mediante relé sobre el grupo de bombas de circulación del circuito primario y sobre la válvula de dos vías todo/nada para controlar el movimiento del fluido caloportador dentro del circuito.
Además está preparado para realizar una recirculación en el circuito primario para evitar heladas cuando la temperatura ambiente baja por debajo de los 0 ºC midiendo dicha temperatura a través de termostato.
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Figura 3. ESQUEMA DE LA INSTALCIÓN
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5. INFORMACIÓN TÉCNICA DE EQUIPOS
A continuación se exponen las características principales y detalles de los equipos seleccionados.
5.1. CAPTADOR
Se han seleccionado 10 captadores colocados en paralelo en dos filas de 5 captadores cada una. El tipo de captador seleccionado es del fabricante WOLF modelo TOPSON F3-Q de alto rendimiento. (Figura 4)
Figura 4. CAPTADOR
La composición del captador se refleja en la Figura 5:
Figura 5. COMPOSICIÓN DEL CAPTADOR
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Y sus características se detallan en la Tabla 1:
Largo (mm) 2099
Ancho (mm) 1099
Espesor (mm) 110
Conexiones (en la pieza de conexión) G 3/4“
Ángulo de inclinación 15° - 90°
Factor óptico ( %) 79.4
Coeficiente de transmisión de calor k1 W/((m2 ·K)) 3.49
Coeficiente de transmisión de calor k2 ( W/( m2 ·K2)) 0.015
Temperatura de parada máx. (en seco) °C 198
Capacidad térmica efectiva C kJ/(m·K) 8.073
Presión de régimen admisible (bar ) 10
Superficie del captador (m2) 2.3
Superficie útil (m2) 2
Capacidad (Ltr.) 1.9
Peso (vacío) (kg ) 41
Caudal admisible (Ltr./h) 45 -90
Fluido calorportador AGUA
Certificado Solar-Keymark 011-7S592F
Certificado homologación NPS-11209
Tabla 1. CARACTERISTICAS DE CAPTADOR SOLAR
5.2. INTERACUMULADOR
El inteacumulador elegido es del fabricante LAPESA modelo MASTER INOX-2000 de serpentín y con un volumen de acumulación de 2000 litros (Figura 6).
Figura 6. INTERACUMULADOR LAPESA
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Esta fabricado en acero inoxidable, deacapado quimicamente y pasivado despues de ensamblar.Incorpora un siste de serpentines desmontable, fabricados también en acero inoxidable, como sistema de producción de A.C.S. a través de una fuente calórica externa. Está aislado térmicamente con espuma rigida de poliuretano inyectada en molde, libre de CFC.
Sus características técnicas de detallan a continuación en la Tabla 2:
Características Unidades Cantidad
Capacidad de A.C.S. L 2000
Temp. Máx. del depósito de A.C.S. ºC 90
Presión máx. del depósito de A.C.S. bar 8
Temp. Máx. circuito de calentamiento ºC 120
Presión máx. del circuito de calentamiento bar 25
Numero de serpentines und. 2
Capacidad de serpentines L 19
Superficie de intercambio m2 3.4
Peso en vacío aprox. K 345
Diametro exterior mm 1360
Longitud total mm 2280
Tabla 2. CARACTERÍSTICAS DEL INTERACUMULADOR
5.3. BOMBA DE RECIRCULACIÓN
Se utilizará para el circuito primario un grupo de dos bombas iguales dejando siempre una de ellas en reserva.
El grupo de bombas de circulación ha sido escogido del fabricante WILO modelo Stratos-Z-25. Es una bomba de recirculación de rotor húmedo con conexión roscada o embridada, motor de corriente continua y adaptación automática de la potencia. La carcasa es de latón, el rodete está fabricado en plástico (PPS-40% GF), el eje de la bomba es de acero inoxidable y los cojinetes de carbono impregnados en resina sintética. (Figura 7)
Figura 7. BOMBA WILO
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.
Sus características técnicas se detallan a continuación en la Tabla 3:
Características Cantidad
Caudal de trabajo 1.74 m3/h
Potencia de trabajo 90 W
Pérdida de carga 5.66 m.c.a.
Índice de eficiencia energética <0.23
Alimentación eléctrica 1-230 V, 50/60 Hz
Potencia nominal del motor 100 W
velocidad 1400-3700 rpm
Consumo de potencia 9-130 W
Intensidad absorbida 0.13- 1.2 A
Rango de T. con T. amb máx 40ºC 0ºc ... +80 ºC
Dureza total máx. admisible 3.57 mmol/l(20 dH)
Presión de trabajo máxima 16 bar
Longitud efectiva 180 mm
Peso 4 kg
Tabla 3. CARACTERÍSTICAS BOMBA WILO
5.4. SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN.
El sistema de regulación elegido es del fabricante VIESSMAN modelo Vitosolic 200.( Figura 8)
Figura 8. SISTEMA DE REGULACIÓN VIESSMAN
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Estructura
La regulación incluye:
• Sistema electrónico • Indicación digital • Teclas de ajuste • Bornas de conexión:
– Sondas – Célula solar – Bombas – Entradas del contador de impulsos para la conexión de medidores de volumen – BUS KM – Dispositivo de aviso colectivo de averías – BUS V para registrador de datos y/o instrumento para lectura a gran distancia – Conexión a la red eléctrica (interruptor de alimentación que ha de proporcionar el
instalador/la empresa instaladora)
• Relé para activar las bombas
Funciones:
• Conexión de la bomba del circuito de energía solar para producción de A.C.S y calentamiento del agua de piscinas y de otros consumidores
• Limitación electrónica de la temperatura en el interacumulador de A.C.S. (desconexión de seguridad a 90°C)
• Desconexión de seguridad de los captadores • Balance térmico:
– Medición de la temperatura diferencial e introducción del caudal volumétrico – Set de ampliación del calorímetro con medidor de volumen y dos sondas de temperatura
• Indicación de las horas de servicio de la bomba del circuito de energía solar
• Conmutación by‐pass con sonda de temperatura del captador y sonda by‐pass o con sonda de temperatura del captador y célula solar para mejorar el comportamiento de arranque de la instalación
En la Tabla 4 se muestran los datos técnicos.
Tensión nominal 230 V
Frecuencia nominal 50 Hz
Intensidad nominal 6 Amp.
Potencia consumida 6 W
Clase de protección II
Tipo de protección IP 20
Modo de operación 1B según EN60730-1
Temp. Amb admisible 0 a + 40 ºC
16
Capacidad de carga nominal de las salidas de rele
Relé semiconductor 1 a 4 0.5 A
Relé 5 a 7 4(2) A. 230V
Total max 6 A.
Sonda de temp. Captador
Modelo de sonda Pt500
Tipo de protección IP 32
Temp. Amb admisible de -20 a 180 ºC
Sonda de temp. Interacumulador
Modelo de sonda Pt500
Tipo de protección IP 32
Temp. Amb admisible 0 a + 90 ºC
Tabla 4. DATOS TÉCNICOS EQUIPO REGULACIÓN
6. NORMATIVA
CUMPLIMIENTO DEL CTE HE4
CUMPLIMIENTO DE LA CONTRIBUCIÓN SOLAR MÍNIMA (APARTADO 2.1).
- La Contribución solar de la instalación es de 65 % quedando por encima del mínimo exigido para este tipo de instalación que es de un 60% para la localización en Sevilla
CUMPLIMIENTO DE LAS PÉRDIDAS LÍMITES (TABLA 2.4).
- Las pérdidas por sombras, inclinación y orientación no superan en ningún caso el 1% quedando los límites establecidos en 15%,10% y 10% respectivamente
CUMPLIMIENTO DE EXCESO DE CONTRIBUCIÓN SOLAR (APARTADO 2.1.4)
- La instalación solar en ningún mes supera una contribución del 110 % ni se supera el 100 % de la contribución en más de 3 meses seguidos.
CUMPLIMIENTO DE LA POTENCIA MÍNIMA DE INTERCAMBIO (APARTADO 3.3.4.2)
17
- La relación entre superficie útil de intercambio y superficie total de captación en la instalación es igual a 0.17 siendo superior a la mínima exigida de 0.15
CUMPLIMIENTO DE LA SUPERFICIE TOTAL DE CAPTACIÓN (APARTADO 3.3.3.1)
- El área total de captadores tendrá un valor tal que se cumpla la condición: 50< V/A<180. Siendo el de la instalación de 100 l/m2 quedando así dentro de los límites.
CUMPLIMIENTO DEL CIRCUITO HIDRÁULICO (APARTADO 3.3.5.1)
- El caudal del fluido caloportador deberá estar comprendido entre 1.2 l/s y 2 l/s por cada 100 m2 de red de captadores. Siendo el caudal del fluido caloportador de 1.57 l/s.
7. BIBLIOGRAFÍA
1. Apuntes de la asignatura: ENERGÍA SOLAR: Energía Solar a Baja Temperatura de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería.
2. Memoria y Planos del proyecto modificado al proyecto de reforma y adaptación del edificio sede de la dirección provincial del I.N.S.S. en Sevilla (Fase B)
3. Código Técnico de la Edificación: HE4 Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. (http://www.codigotécnico.org/web/)
4. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) 5. Aenor: “Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente sanitaria.
Cálculo de la demanda de energía térmica” (UNE 94002:2005) 6. Aenor: “Datos climáticos para el dimensionado de instalaciones solares térmicas”(UNE
94003:2007) 7. Aenor : “Abastecimiento de agua- Dimensionado de Instalaciones de agua para
consumo humano dentro de los edificios” (UNE 149201:2005) 8. Guía ASIT de la energía solar térmica (Octubre 2008) 9. Documentación técnica y comercial de WOLF 10. Documentación técnica y comercial de LADESMA 11. Documentación técnica y comercial de WILO 12. V20101110. ENERGÍAS RENOVABLES UMA 2010-2011 Hoja resumen circuito
hidráulico.
18
19
MEMORIA DE CÁLCULO
20
1. INTRODUCCIÓN
La memoria de cálculo es uno de los documentos básicos y tiene como misión en este proyecto justificar las soluciones adoptadas, las alternativas estudiadas y las razones que han llevado a la solución elegida.
2. DATOS DE PARTIDA
2.1. UBICACIÓN
El edificio se encuentra en la ciudad de Sevilla capital en la calle: Sánchez Perrier, Nº 2.La orientación de la fachada principal es Sureste.
2.2. DATOS CLIMATOLÓGICOS
Los datos han sido obtenidos de la norma UNE 94003-2007.
2.2.1. TEMPERATURA AMBIENTE MENSUAL (oC). (Tabla 5)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
10.7 11.9 14 16 19.6 23.4 26.8 26.8 24.4 19.5 14.3 11.1
Tabla 5. TEMPERATURA AMBIENTE MENSUAL (ºC)
2.2.2. IRRADIACIÓN GLOBAL DIARIA MEDIA MENSUAL SOBRE SUPERFICIE HORIZONTAL (MJ/m2). (Tabla 6)
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
9.1 12.2 16 19.8 24.1 25.9 27.2 24.8 19.2 14.3 10.2 8.3
Tabla 6. IRRADIACIÓN GLOBAL DIARIA MEDIA S/SUP. HORIZ ( ºC)
2.3. DATOS PARA CALCULAR LA DEMANDA
TEMPERATURA DEL AGUA DE RED MENSUAL (oC). (Tabla 7)
21
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
11 11 13 14 16 19 21 21 20 16 13 11
Tabla 7. TEMPERATURA DEL AGUA DE RED MENSUAL
2.3.1. CÁLCULO DEL CONSUMO
El consumo unitario diario medio diario de agua caliente sanitaria asociado a una temperatura de referencia de 60º se debe elegir de acuerdo al CTE (HE4). (Tabla 8)
Criterio de Demanda litros ACS/unidad día a 60 ºC Oficinas 2 por persona
Tabla 8. CONSUMO UNITARIO
El criterio de ocupación del edificio de oficinas es de 10 m2/ persona según se ha estipulado en el proyecto de obra del edificio.El edificio cuenta con un área habitable de 8550 m2
El consumo diario medio será:
���� = 855010 · 2 ·= 1700 �
���
2.3.2. CÁLCULO DE LA DEMANDA ENERGÉTICA
La demanda de energía térmica se define como
���� = ���������� · � · �� · ����� − ���� · �
Siendo:
ρ: Densidad del agua (kg/l).
Cp: Calor específico del agua (kJ/kg·K).
Tref: Temperatura de referencia del agua caliente (K).
TAF: Temperatura diaria media mensual de agua fría en Sevilla (K).
N: Número de días del mes.
Los resultados de demanda energética mensual (kW) se muestran en la Tabla 9 y Figura 9:
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
10.876 9.823 10.432 9.880 9.766 8.807 8.656 8.656 8.592 9.766 10.095 10.876
Tabla 9. DEMANDA ENERGÉTICA MENSUAL (kW)
22
Figura 9. DEMANDA MENSUAL
2.4. CALCULO RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE
Para el cálculo de la radiación solar incidente se usarán valores diarios medios mensuales ya que en métodos de cálculo basados en valores medios mensuales, es necesario trabajar con dichos valores.
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
PASO1: Descomponer la radiación global diaria media mensual horizontal en sus componentes directa y difusa.
Para ello se debe obtener el índice de claridad media KT. Mediante la siguiente ecuación:
� !!!! = "#"#$
Siendo: KT: Índice de claridad medio H0: Irradiación extraterrestre media horizontal H: Irradiación global media horizontal La irradiación extraterrestre se indica en la Tabla 10:
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
16.8 22.3 28.8 35.4 39.8 41.7 40.9 37.5 31.7 25.0 18.7 15.5
Tabla 10. IRRADIACIÓN EXTRATERRESTRE MEDIA HORIZONTAL
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
De
man
da
me
nsu
al (
kW)
23
Se muestra en la Tabla 11 con los índices de claridad de cada mes:
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
0.542 0.541 0.556 0.559 0.606 0.621 0.665 0.661 0.606 0.572 0.546 0.536
Tabla 11. INDICES DE CLARIDAD
A continuación se obtendrán para invierno (ωs ≤ 81.4o) y para primavera, verano y otoño (ωs
>81.4o) la radiación media diaria difusa a través de la radiación media global y el índice de claridad:
Para ωs ≤ 81.4o: &#'&# = 1.391 − 3.56�# + 4.189�# . − 2.137�# /
Para ωs > 81.4o: &#'&# = 1.311 − 3.022�# + 3.427�# . − 1.821�# / La radiación directa "#0será la diferencia entre la global y la difusa. En la Tabla 12 se muestran las radiaciones directa y difusa para cada mes en MJ/m2:
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Rad. Directa 5.9 7.9 9.7 12.3 15.1 17.3 18.5 17.8 13.7 9.5 6.5 5.3
Rad. Difusa 3.2 4.3 6.3 7.5 9.0 8.6 8.7 7.0 5.5 4.8 3.7 3.0
Tabla 12. RADIACIONES DIRECTA Y DIFUSA SUP. HORIZ.
PASO 2: Calcular la radiación global diaria media mensual sobre la superficie inclinada. Para obtener la radiación global diaria media mensual sobre superficie inclinada se recurre a las siguientes ecuaciones:
"# = 1!0 · "#0 + 21 + cos 62 7"#8 + 21 + cos 6
2 7�� · "#
1!0 =cos9∅ − 6; cos < · 6=>?@ + A · ?@180 6=>9∅ − 6;6=><
cos∅ · BC6< · 6=>?@ +A · ?@180 6=>∅ · 6=><
?@ = D�> E cosFG9− tan∅ · tan <;cosFG9− tan9∅ − s; · tan <;K
Siendo: ωs: Ángulo horario de salida y puesta del sol
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s: Inclinación de superficie ρs: Reflectividad del suelo (se supone 0) ϕ: Latitud δ: Declinación
Radiación global sobre superficie inclinada (MJ/m2) (Tabla 13).
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
9.8 13.2 18.1 22.1 25.2 28.4 29.2 25.9 20.8 14.5 10.5 8.4
Tabla 13. RADIACIÓN GLOBAL MEDIA SOBRE SUPERFICIE INCLINAD
3. SISTEMA DE CAPTACIÓN
Lo primero que se necesita para elegir y diseñar la superficie de captación es calcular la fracción de demanda cubierta (F) la cual define el comportamiento del sistema de captación. En el CTE HE4 se define la fracción de la demanda cubierta mínima particularizada para cada localización. En la Figura 10 se observa que Sevilla se encuentra dentro de la zona climática V. Y en dicha zona el CTE establece para una demanda menor 5000 L/día que la fracción de demanda cubierta debe ser superior al 60%.(Figura 10)
Figura 10. MAPA DE ZONAS CLIMATICAS SEGÚN EL C.T.E.
25
3.1. ELECCIÓN DE LA SUPERFICIE DE CAPTACIÓN
Para la obtención de la superficie de captación mínima que cumpla con la fracción de demanda cubierta impuesta por el CTE que en este caso es del 60% se ha utilizado la herramienta informática CHEQ-4 la cual calcula la fracción de demanda para un área, un volumen de acumulación y unas condiciones impuestas.
Se han realizado una serie de ensayos en el programa, introduciendo los siguientes parámetros:
• Localización: Provincia y municipio de Sevilla. • Configuración: Instalación de consumo único con interacumulador. • Demanda: Aplicación de oficinas con 855 personas. • Solar/Apoyo:
o Captadores: Marca WOLF modelo TOPSON F3-Q. o Campo de captadores: Desde 5 hasta 20 captadores para 1 y 2 captadores en serie sin
perdidas por sombra orientación sur y 37o de inclinación. o Circuito secundario: Un caudal de 1740 l/h con 0% de anticongelante y un circuito de 79
m de longitud y diámetro 21mm con un espesor de espuma elastomérica de 35 mm. o Sistema de apoyo: Un termo eléctrico
• Otros parámetros: o Volumen de acumulación: entre 750 y 3000 L variando con el área de captadores para dar
siempre una constante 75 l/m2 o Distribución: Una longitud del circuito de 50 m con diámetro de 32 mm y 35 mm de
espesor de espuma elástomérica.
Tras los varios ensayos con las diferentes áreas y diferentes disposiciones se obtuvo la gráfica de la Figura 11:
Figura 11. FRACCION SOLAR- ÁREA PARA 1 Y 2 CAPTADORES EN SERIE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
10 20 30 40
Frac
ció
n S
ola
r (%
)
Área (m2)
Series1
Series2
26
Donde se observa el área para la fracción solar mínima (60%) para 1 y 2 captadores en serie.
Una vez obtenida el área para la fracción solar mínima se abre un gran abanico de posibilidades en las que hay que tener en cuenta por una parte el coste económico inicial de los captadores y por otra el ahorro de energía auxiliar. Se debería a continuación realizar un estudio energético-económico para obtener la superficie óptima pero dicho estudio no entra dentro de las competencias de este proyecto.
En este caso se ha elegido colocar un área de captación de 20 m2, siendo la mínima superficie de captación ya que al ser un edificio de oficinas en el que el A.C.S. será para uso exclusivo de aseos no existirá una demanda continuada por lo que se intenta ahorrar en la inversión inicial en captadores. También se ha optado por no colocar captadores en serie ya que disminuye el rendimiento de los mismos y el incremento de temperatura no es un objetivo primordial para el uso que se le va a dar.
Al ser los captadores elegidos de 2m2 de área se van a utilizar 10 captadores solares.
Los resultados anuales para el caso escogido se muestran en la Tabla 14Tabla 14:
Tabla 14. DATOS ANUALES PARA 10 CAPTADORES
Los resultados de cada mes para el caso escogido se muestran en la siguiente gráfica Figura 12:
Figura 12. DATOS MENSUALES PARA 10 CAPTADORES
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En principio la fracción de demanda cubierta anual será del 60 % a la cual se irán añadiendo los factores de corrección por sombras y por volumen de acumulación.
3.2. DISPOSICION DE LOS CAPTADORES
Los captadores solares se colocarán en dos hileras en paralelo de 5 captadores cada una, y a su vez se colocarán en paralelo los 5 captadores de cada hilera. Todos los captadores se colocarán con una inclinación de 45o con respecto a la horizontal y orientación sur siendo el ángulo acimutal de 0o y no quedando alineados con alguna de las fachadas del solar del edificio habilitado para colocar el campo de captadores.
3.3. PÉRDIDAS POR SOMBRAS.
En cuanto a las pérdidas producidas por las sombras que puedan proyectar elementos en los alrededores de la instalación, para este caso, los captadores están situados en la cubierta del edificio donde no existen edificios ni otros objetos en los alrededores que puedan proyectar dichas sombras considerando éstas nulas.
El solar del edificio cuenta con una superficie de 266.5 m2 por lo que en principio parece haber espacio suficiente para colocar las dos hileras de captadores sin interferencias de sombra entre ellas o con los bordillos de éste. Para ello debe haber una distancia mínima entre los objetos de:
�LMN = ℎtan990 − PQ; = 1.732 · ℎ
Siendo h la altura del objeto que crea la sombra y θz el ángulo cenital del sol para la latitud de Sevilla el día más desfavorable (21 de Diciembre) al medio día como establece el C.T.E. y se estima mediante la siguiente ecuación:
BC6PQ = 6=>< · 6=>R + BC6< · BC6R · BC6? → PQ = 61$
Siendo:
ωs: Ángulo horario de salida y puesta del sol ϕ: Latitud δ: Declinación
Los captadores elegidos del fabricante WOLF miden 2.099 m de ancho por 1.099 m de alto y el ángulo de inclinación es de 45o por lo que la distancia mínima requerida será de:
�LMN = 1.732 · 1.099 · sen 45 = 1.34m
Los bordillos tienen una altura de 0.25 m por lo que la distancia mínima será de:
�LMN = 1.732 · 0.25 = 0433m
Quedando la disposición de los captadores reflejada en la Figura 13:
28
Figura 13. PERDIDAS POR SOMBRA CAPTADORES
3.4. PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN
Se van a determinar los límites en la orientación e inclinación de los módulos de acuerdo a las pérdidas máximas permisibles Para el caso general, las pérdidas máximas por este concepto son del 10% , para superposición el 20% y para integración arquitectónica del 40%.
El CTE HE4 recoge el método adecuado para determinar las pérdidas producidas por orientación e inclinación de los captadores. Para ello dicho código recoge que:
Fijado el ángulo acimut del captador, se calcularán los límites de inclinación para las máximas pérdidas admitidas respecto a la inclinación óptima. Para ello se utiliza el siguiente gráfico (Figura 14) añadiendo a continuación una pequeña corrección por latitud.
En la Figura 14, para una latitud de ϕ=41o , se puede deducir que los ángulos de inclinación deben estar entre 8o y 55o
29
Figura 14. PÉRDIDAS POR SOMBRAS
Como el edificio se encuentra en una latitud de ϕ=37o se debe corregir tal y como menciona el CTE:
V>B��>�B�C>DáX�D�9Y = 37°; = V>B��>�B�ó>\áX�D�9Y = 41°; − 941° − 37°; = 51° V>B��>�B�ó>Dí>�D�9Y = 37°; = V>B��>�B�ó>Dí>�D�9Y = 41°; − 941° − 37°; = 4°
Las pérdidas asociadas a la inclinación se obtendrán según el CTE HE4 en función del ángulo de acimut (α), el ángulo de inclinación utilizado (β) y el ángulo de inclinación óptimo (βopt) mediante la siguiente expresión:
^é`����69%; = 100 · b1.2 · 10Fc · �d − d$ef�. + 3.5 · 10Fg · h.i
Siendo válida para 15o < β < 90o
En este caso (Tabla 15):
ángulo de acimut (α) ángulo de inclinación utilizado (β)
ángulo de inclinación óptimo (βopt)
Pérdidas
0 45 37 0.768
Tabla 15. ANGULOS DE ORIENTACION E INCLINACION
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4. INTERACUMULADOR
Para este proyecto se ha escogido un sistema centralizado con interacumulador donde un solo depósito pueda abastecer a todos los puntos de consumo y el intercambio de calor se producirá dentro de éste.
Para definir el volumen necesario del depósito de acumulación se acudirá a la instrucción técnica complementaria del RITE (I.T.E. 10.1.3.2) que define que el volumen recomendable esté entre un 80 y un 100% del consumo diario. El consumo diario en este caso es de 1710 litros/días por lo que se elegirá un depósito de 2000 litros, ya que un mayor volumen de acumulación permite un aumento de la producción. Asegurando así una fracción de demanda cubierta mayor. Además se debe cumplir la restricción del CTE:
50 < klmnLnolmMóNpmleflmMóN < 180
Como el área será de 20 m2 y el volumen de 2000 L la fracción será igual a 100 L/m2 quedando dentro de los límites establecidos.
Cuando la demanda de ACS en los días más desfavorables sea superior a la carga del depósito se empleará un sistema auxiliar.
5. CÁLCULO DE LAS FRACCIONES DE DEMANDA SOLAR ANUAL Y MENSUALES CORREGIDAS.
Una vez obtenido el volumen de acumulación y las pérdidas por sombra, inclinación y orientación se realizan las consiguientes correcciones en el programa CHEQ-4 y se calculan la fracción de demanda solar anual así como la demanda neta y bruta, esta vez para un volumen de 2000L en vez de 1500L y una inclinación de 45º en vez de 37º. La aportación solar y el consumo auxiliar que se muestran en la Tabla 16:
Tabla 16. RESULTADOS ANUALES
También se muestra un gráfico (Figura 15) con los mismos datos para cada mes:
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Figura 15. CARACTERISTICAS ENERGETICAS PARA CADA MES
6. CÁLCULO DE LOS EQUIPOS DE INTERCAMBIO
6.1. INTERCAMBIADOR.
El intercambiador es de tipo serpentín y como ya se mencionó anteriormente, se encuentra ubicado dentro del depósito de acumulación.
Para la elección del modelo apropiado se debe considerar diferentes aspectos como son:
6.1.1. Área mínima de intercambio exigida por el C.T.E.
El C.T.E. obliga a que la fracción entre el área de intercambio y el área de captadores sea mayor o igual a 0.15. Por lo tanto si el área de captadores es de 20 m2:
pMNf�� ≥ 0.15 · 20 = 3D.
El interacumulador seleccionado será de la marca LAPESA modelo MASTER INOX de serpentín.
La superficie de intercambio es de 3.4 m2 y la relación de 0.17.
32
6.1.2. Potencia del intercambiador.
Para hallar la potencia térmica intercambiada por in fluido se utilizará la gráfica dada por el fabricante.(Figura 16)
Figura 16. CÁLCULO DE POTENCIA INTERCAMBIADOR
Se utilizan ahora los datos que se tienen del circuito primario considerando un salto de temperaturas (∆T) de 30 OC.
El caudal del circuito primario es:
�r s �t = 87 �ℎ · D. · 20D. · 1
1000D/� = 1.74D
/ℎ
Por tanto se obtiene una potencia de 60kW aproximadamente.
La potencia mínima necesaria (W) según el CTE debe ser 500 veces el área de captación en m2 haciendo un total de 10 kW.
Para una entrada de agua en el primario de 55 ºC se obtendría un caudal de 800 l/h de A.C.S.
33
7. CÁLCULO DE LA RED DE TUBERÍAS
7.1. CÁLCULO DE DIÁMETRO Y PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERÍAS
Las tuberías del circuito primario están fabricadas en cobre y el diámetro de cada tramo será seleccionado en función del caudal que circule por ellos teniendo en cuenta las propiedades del fluido caloportador. Se muestra el circuito primario en la Figura 17:
Figura 17. ESQUEMA DE TUBERÍAS
En el dimensionamiento de las tuberías se deberá considerar que la circulación del fluido por el interior de un conducto produce unas pérdidas de presión por rozamiento o pérdidas de carga lineales que dependen del diámetro de la tubería, de la rugosidad, de las características del fluido y de su velocidad. La norma recomienda unos máximos de velocidad del fluido y de pérdida de carga unitaria.
La pérdida de carga lineal deberá ser menor a 40 mm.c.a. /m y la velocidad de circulación deberá estar entre 0.2 y 3 m/s.
Los diámetros de las tuberías de cada tramo están normalizados y se elegirán de la Tabla 17
Tabla 17:
Dext 6 8 10 12 14 15 16 18 22 28 35 40 42 54 64 66.7 76.1 88.9 108
Dint 4 6 8 10 12 13 14 16 20 26 33 38 40 51 61 63.7 73 84.9 104
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Tabla 17. DIAMETROS NORMALIZADOS
El diámetro y la pérdida de carga de cada tramo se obtendrán mediante un proceso iterativo para el cuál es necesario seguir los siguientes pasos:
1) Una vez realizado el esquema unifilar minimizando los desequilibrios hidráulicos se deben localizar todos los accesorios necesarios (codos, válvulas, filtros, etc…)
2) Hay que identificar los nodos y numerar los tramos midiendo la longitud de cada uno
3) Para obtener la pérdida de carga unitaria se ha optado por simplificar los cálculos utilizando la formula de Flamant para tubo liso de cobre y para obtener la velocidad en función del diámetro basta con dividir el caudal entre el área:
∆ n̂NMfl�Ml = 378 · �G.vg
�c.vg ; x =4�A�.
4) Si la pérdida de carga o velocidad son inadecuadas se vuelve a escoger un diámetro
mayor hasta que la pérdida de carga y la velocidad sean adecuadas.
Los diámetros escogidos finalmente para cada tramo son los que aparecen en la Tabla 19Tabla 19, donde además se ha calculado la perdida de carga unitaria y la pérdida de carga por tramo teniendo en cuenta las longitudes equivalentes de los accesorios de cada tramo:
Una vez se han obtenido las pérdidas de cada tramo se procede al estudio del equilibrado del circuito y la pérdida de carga máxima, que será la del recorrido más desfavorable. A continuación se muestran las pérdidas de los dos recorridos posibles (Tabla 18).
RECORRIDO TRAMOS Pérdida en tuberias( m.c.a)
1 1,2,6,4 3.04
2 1,5,3,4 3.06
Tabla 18. EQUILIBRADO DE CIRCUITOS
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TRAMO Caudal (l/h)
Diametro interior(mm)
V (m/s)
Longitud (m)
Codo a 90º
curva a 45º
Unión en T
Válvula Long equiv. Accesorios(m)
Longitud total
Pérdida de carga unitaria(mm.c.a/m)
Perdida de carga por tramo elegido(mm.c.a)
1 1740 26 0.91 35 9 1 1 0 9.6 44.6 33.68 1502.13
2 870 20 0.77 4 1 0 0 3 3 7 32.81 229.67
3 870 20 0.77 4.5 1 0 1 1 1.6 6.1 32.81 200.14
4 1740 26 0.91 34.5 3 1 0 0 2.9 37.4 33.68 1259.63
5 870 20 0.77 0.5 0 0 0 3 2.4 2.9 32.81 95.15
6 870 20 0.77 0.5 0 0 1 1 1 1.5 32.81 49.22
Tabla 19. DIAMETROS Y PÉRDIDA DE CARGA POR TRAMOS
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7.2. PÉRDIDA DE CARGA EN LOS EQUIPOS
A continuación se realiza los cálculos de pérdida de carga del circuito primario tanto en los captadores y el interacumulador como en la red de tuberías que conectan el circuito con el fin de seleccionar la bomba de impulsión.
7.2.1. PÉRDIDA DE CARGA EN LOS CAPTADORES
La pérdida de carga en los captadores viene definida en el catálogo del fabricante mediante una gráfica y una ecuación en función del caudal. (Figura 18)
Figura 18. PERDIDA DE CARGA EN CAPTADOR
∆^9Dy�`; = 0.223Dr + 0.00784Dr .
Como el caudal utilizado para cada captador es de 87 kg/h·m2 se obtiene una pérdida de carga de 78.74 mbar ó 0.7874 m.c.a. Al estar los captadores conectados en paralelo la pérdida de carga en cada captador será igual a la total.
37
7.2.2. PÉRDIDA DE CARGA EN EL INTERACUMULADOR.
Al igual que en los captadores el fabricante del interacumulador proporciona una gráfica donde se puede obtener la perdida de carga. (Figura 19)
Figura 19. PÉRDIDA DE CARGA PARA EL INTERACUMULADOR
Para un caudal de 1.74 m3/h. la perdida de carga aproximada en el interacumulador es de 150 mbar o lo que es lo mismo 0.15 m.c.a.
7.3. PÉRDIDAS TOTALES Y EQUILIBRADO DEL CIRCUITO.
Como la pérdida de carga de los equipos se aplica de forma similar a los dos recorridos, la pérdida de carga total es la suma de la pérdida de carga en el circuito más desfavorable y la pérdida de carga en los equipos de ese circuito que hace un total de: 5.39 m.c.a.
Al estar los captadores conectados mediante retorno invertido la pérdida de carga de ambos circuitos es similar.
Para estipular la pérdida de carga que debe vencer la bomba hay que añadirle un 5% de seguridad por lo que quedaría una pérdida de carga total a vencer de 5.66 m.c.a.
8. DIMENSIONADO DE LA BOMBA DE CIRCULACIÓN.
Para dimensionar la bomba de circulación se han de tener en cuenta los requisitos reflejados en el C.T.E.
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Si el circuito de captadores está dotado con una bomba de circulación, la pérdida de carga o caída de presión se deberá mantener aceptablemente baja en todo el circuito.
Se ha optado por un par de bombas idénticas en paralelo de circulación en cada uno de los circuitos teniendo siempre una como reserva.
Para seleccionar la bomba se recurre al catálogo del fabricante WILO donde se necesita el caudal y la altura o pérdida de carga que necesita vencer para seleccionar el modelo adecuado según la siguiente gráfica (Figura 20):
Figura 20. SELECCION DE BOMBA Y POTENCIA
En este caso se debe vencer una altura de 5.66 m.c.a. con un caudal de 1.74 m3/h. Por lo que se ha optado por el modelo STRATOS-Z-25/9V.
Una vez obtenido el modelo se calcula la potencia mediante la gráfica aportada por el fabricante en la parte inferior dando una potencia de 90W
39
9. DIMENSIONADO DEL VASO DE EXPANSIÓN.
El vaso de expansión tiene como finalidad evitar la fuga dele líquido caloportador por la válvula de seguridad al ser un circuito cerrado debido a la dilatación del mismo por el aumento de la temperatura.
El depósito que se empleará es de tipo cerrado debido a su facilidad de ubicación y montaje. Además al no absorber oxígeno del aire y eliminar las pérdidas del fluido de trabajo por evaporación evitan deterioros en el mismo.
El C.T.E. indica que el depósito de expansión deberá ser capaz de compensar el volumen del medio de transferencia de calor en todo el grupo de captadores completo incluyendo todas las tuberías de conexión entre captadores más un 10 %. Además deberá estar dimensionado de tal forma que, incluso después de una interrupción del suministro de potencia a la bomba de circulación del circuito de captadores, justo cuando la radiación solar sea máxima, se pueda restablecer la operación automáticamente cuando la potencia esté disponible de nuevo.
El dimensionado del vaso de expansión se efectuará siguiendo las indicaciones de la instrucción UNE 100.155.
En primer lugar para calcular el vaso de expansión se debe obtener el volumen total de fluido caloportador, el cual se compone del volumen en las tuberías en los captadores y en el serpentín del interacumulador:
El volumen de cada tubería se obtendrá de la siguiente expresión:
k = A · �.4 · z
La Tabla 20 recoge los volúmenes de cada tramo y el volumen total:
TRAMO Diámetro interior(mm)
Longitud(m) V(L)
1 26 35 18.582
2 20 4 1.256
3 20 4.5 1.413
4 26 34.5 18.317
5 20 0.5 0.157
6 20 0.5 0.157
TOTAL 39.884
Tabla 20. VOLUMEN DE CAPACIDAD DE TUBERIAS
El volumen de los captadores es el volumen almacenado según su especificación técnica es de 1.9 litros dando un total de 38 litros.
El volumen de los serpentines del circuito primario del acumulador es de 19 litros.
En total el volumen del liquido en el circuito cerrado es de 96.88 litros.
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Así pues, el tamaño del vaso de expansión cerrado se calcula a partir de la siguiente expresión:
k{l@$ = k · | �̂�̂ − }̂
Siendo:
Vvaso: Volumen del vaso de expansión en litros.
V: cantidad de fluido caloportador en el circuito primario en litros.
ε : incremento del volumen del fluido caloportador desde 40ºC hasta la temperatura máxima alcanzable por los captadores.(para el agua =0.08)
PF: Presión absoluta final del vaso de expansión: 4 kg/cm2.
PI: Presión absoluta inicial del vaso de expansión: 1.5 kg/cm2.
El volumen del vaso de expansión es de 12.4 litros.
Se ha optado por un vaso de expansión del fabricante WOLF de 18 litros.
10. AISLAMIENTO
El Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (R.I.T.E.) establece que todos los equipos, depósitos, aparatos, tuberías y accesorios de una instalación de energía solar deberán estar convenientemente aislados térmicamente para disminuir las pérdidas y evitar así un consumo excesivo.
10.1. AISLAMIENTO DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS
Las tuberías que se encuentren a la intemperie deberán llevar una protección externa que asegure la durabilidad del aislamiento de las mismas ante el paso del tiempo y las acciones meteorológicas, como pinturas asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o pinturas acrílicas. El aislamiento deberá recubrir la totalidad de las tuberías o accesorios dejando únicamente visible las partes necesarias para el control y buen funcionamiento de los mismos.
En este caso se ha optado por aislamiento térmico para las tuberías exteriores fabricado a base de coquilla de espuma elastomérica ARMAFLEX SH. Recubierto mediante chapa de aluminio brillante de 0.6 mm de espesor.
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El RITE establece el grosor mínimo del aislamiento de las tuberías en función de la temperatura máxima del fluido que circula por su interior y el diámetro de la tubería. A continuación se muestran los espesores mínimos de aislamiento para tuberías en función de la temperatura el fluido y de si están en exterior o en interior (Tabla 21):
Tabla 21. ESPESORES MIN. DE AISLAMIENTO EN INT. Y EXT. SEGÚN RITE
Se considera que todo el circuito estará en un rango de temperaturas de entre 60 y 100 oC. Luego siguiendo las indicaciones del RITE para tuberías de menos de 35 mm de diámetro y una longitud no mayor a 50 m el aislamiento mínimo debe ser de 35 mm de espesor.
10.2. AISLAMIENTO DEL DEPÓSITO DE ACUMULACIÓN
Según las especificaciones técnicas de instalaciones de energía solar, para capacidades de acumulación inferiores a 300 litros, el espesor mínimo será de 30 mm. Para volúmenes superiores el espesor mínimo será de 50 mm.
Además según el RITE, cuando los acumuladores tengan superficie menor a 2 m2 el aislamiento será como mínimo de 30 mm. Cuando sea superior a 2 m2 poseerá una protección de 50 mm como mínimo, siempre que se emplee un material aislante con una conductividad
deλ = 0,04 W/(m ·oC)
El interacumulador elegido del fabricante LAPESA de la serie MASTER INOX posee un aislamiento de poliuretano de 80 mm espesor (k=0.025 W/m·o K) el cual cumple con la normativa.
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11. SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN
El sistema de regulación y control se encarga por un lado de asegurar el correcto funcionamiento del equipo para proporcionar la máxima energía solar térmica posible, y por otro actúa como protección frente a la acción de múltiples factores como, riesgo de congelaciones. En cuanto al sistema de control el CTE establece:
1. El sistema de control asegurará el correcto funcionamiento de las instalaciones, procurando obtener un buen aprovechamiento de la energía solar captada y asegurando un uso adecuado de la energía auxiliar. El sistema de regulación y control comprenderá el control de funcionamiento de los circuitos y los sistemas de protección y seguridad contra sobrecalentamientos, heladas etc.
2. En circulación forzada, el control de funcionamiento normal de las bombas del circuito de captadores, deberá ser siempre de tipo diferencial y, en caso de que exista depósito de acumulación solar, deberá actuar en función de la diferencia entre la temperatura del fluido portador en la salida de la batería de los captadores y la del depósito de acumulación. El sistema de control actuará y estará ajustado de manera que las bombas no estén en marcha cuando la diferencia de temperaturas sea menor de 2 ºC y no estén paradas cuando la diferencia sea mayor de 7 ºC. La diferencia de temperaturas entre los puntos de arranque y de parada de termostato diferencial no será menor que 2 ºC.
3. Las sondas de temperatura para el control diferencial se colocarán en la parte superior de los captadores de forma que representen la máxima temperatura del circuito de captación. El sensor de temperatura de la acumulación se colocará preferentemente en la parte inferior en una zona no influenciada por la circulación del circuito secundario o por el calentamiento del intercambiador si éste fuera incorporado.
4. El sistema de control asegurará que en ningún caso se alcancen temperaturas superiores a las máximas soportadas por los materiales, componentes y tratamientos de los circuitos.
5. El sistema de control asegurará que en ningún punto la temperatura del fluido de trabajo descienda por debajo de una temperatura tres grados superior a la de congelación del fluido.
6. 7. Las instalaciones con varias aplicaciones deberán ir dotadas con un sistema individual para seleccionar la puesta en marcha de cada una de ellas, complementado con otro que regule la aportación de energía a la misma. Esto se puede realizar por control de temperatura o caudal actuando sobre una válvula de reparto, de tres vías todo o nada, bombas de circulación, o por combinación de varios mecanismos.
EL C.T.E. también hace referencia al sistema de medida indicando lo siguiente:
1. Además de los aparatos de medida de presión y temperatura que permitan la correcta operación, para el caso de instalaciones mayores de 20 m2 se deberá disponer al menos de un sistema analógico de medida local y registro de datos que indique como mínimo las siguientes variables:
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a) temperatura de entrada agua fría de red.
b) temperatura de salida acumulador solar.
c) caudal de agua fría de red.
2. El tratamiento de los datos proporcionará al menos la energía solar térmica acumulada a lo largo del tiempo.
11.1. EQUIPOS DE REGULACION Y CONTROL
Para la regulación y control se ha escogido un sistema del fabricante VIESSMAN modelo Vitosolic 200
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ANEXOS
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ANEXO I: PROGRAMA CHEQ-4
Para obtener las fracciones de demanda solar se ha recurrido la aplicación informática CHEQ-4. A continuación se detallan los pasos seguidos:
1. Primero el programa pide que se actualice la base de datos para trabajar con la última actualización.
2. Luego hay que introducir los datos de localización del edificio.
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3. Posteriormente se elige la configuración del sistema de captación que se va a utilizar.
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4. El siguiente paso es introducir los datos de la demanda de A.C.S. que utilizará el edificio.
5. A continuación se introducen las características e información de los captadores solares campo de captadores y sistema de apoyo.
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6. Por último se introducen el volumen de acumulación y características del circuito secundario.
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7. El programa calcula los parámetros y ofrece los siguientes resultados.
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ANEXO II: CATALOGOS
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PLIEGO DE CONDICIONES
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1. OBJETO
El presente pliego de condiciones técnicas fija los criterios generales del proyecto de instalación de captadores solares planos para la producción de agua caliente sanitaria en un edificio de viviendas en Huelva. Habrán de definirse los equipos y materiales utilizados, montajes de los equipos, además de las pruebas y ensayos parciales a realizar, detallándose también su mantenimiento.
1. NORMATIVA APLICABLE
Todos los materiales y tareas que forman parte de la Instalación deberán cumplir con los requisitos exigidos en los siguientes reglamentos:
- Pliego de Especificaciones Técnicas para Instalaciones de Energía Solar Térmica a Baja Temperatura de IDAE
- Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE). Real Decreto 1027/2007 de 20 de Julio.
- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus instrucciones Complementarias MI.BT, incluidas las hojas de interpretación.
- Código Técnico de la Edificación - Contribución solar mínima de A.C.S. (CTE-DB-HE4)
- Código Técnico de la Edificación - Acciones en la Edificación (CTE-DB-AE).
- Código Técnico de la Edificación – Protección frente al ruido (CTE-DB-HR)
- Código Técnico de la Edificación – Seguridad en caso de incendio (CTE-DB-SI).
- Norma UNE-EN 12975-1:2006. “Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares.”
- Igualmente, se cumplirá con toda la normativa de carácter regional y local (Ordenanzas,
etc.).
- Aparte de la Normativa de carácter obligatorio antes mencionada, se utilizaran otras Normas como las UNE de la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), Normas NTE del Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo o de las Compañías suministradores de energía eléctrica, etc. En ocasiones, a falta de normativa Española, podrán utilizarse de organismos internaciones, como CER, ISO.
En Cualquier caso se seguirá la edición más reciente de toda la normativa mencionada, con las últimas modificaciones oficialmente aprobadas.
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De igual manera, se respetaran cualesquiera otras normativas o reglamentos mencionados en el presente pliego.
2. CONDICIONES DE MATERIALES Y EQUIPOS
2.1. TUBERÍAS Y ACCESORIOS
En los distintos circuitos cerrados de la instalación podrán utilizarse tuberías de cobre, de acero negro, de acero inoxidable o material plástico compatibles con el fluido que utilizan, que soporten las condiciones extremas de funcionamiento del correspondiente circuito y con la protección necesaria en función de su ubicación.
En los circuitos de agua caliente sanitaria podrán utilizarse cobre y acero Inoxidable.
Podrán utilizarse materiales plásticos que soporten las condiciones extremas (Presión y temperatura) de funcionamiento del circuito, y que estén autorizadas por la Normativa vigente.
Las tuberías de cobre serán tubos estirados en frio y sus uniones serán realizadas por accesorios a presión que soporten las condiciones extremas o, mediante soldadura por capilaridad de acuerdo a la norma UNE EN 1057. Se realizara soldadura fuerte Cuando la temperatura del circuito pueda superar en algún momento los 125ºC. En todos los casos es aconsejable prever la protección catódica del acero según Norma UNE 100050.
Todos los elementos metálicos no galvanizados, ya sean tuberías, soportes, o bien accesorios, o que no estén debidamente protegidos contra la oxidación por su fabricante, se les aplicara dos capas de pintura antioxidante a base de resinas sintéticas Acrílicas multipigmentadas por minio de plomo, cromado de zinc y óxido de hierro. Las dos manos se darán: la primera fuera de obra y la otra con el tubo instalado.
ACCESORIOS:
Compensadores de dilatación.
Se utilizaran en los circuitos de agua caliente. Los compensadores de dilatación han de ser instalados allí donde indique el plano y, en su defecto, donde se requiera según la experiencia del instalador, adaptándose a las recomendaciones del Reglamento de Instrucciones Técnicas correspondientes.
La situación será siempre entre dos puntos fijos garantizados como tales, Capaces de soportar los esfuerzos de dilatación y de presión que se originan. Los extremos del compensador serán de acero al carbono preparados para soldar a la tubería con un chaflán de 37o 30' y un talón de 1,6 mm cuando el diámetro nominal De la tubería sea de hasta 2'' inclusive. Para tuberías de diámetro superior, las Conexiones serán por medio de bridas en acero al carbón s/normas DIN 2502 o 2503, según las presiones sean de 6 y 10 o 16 Kg/cm2. Estas bridas irán soldadas a los
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cuellos del compensador por los procedimientos recomendados para la soldadura de piezas en acero al carbono de espesores medios.
Juntas:
No se utilizara amianto. La presión nominal mínima será PN-10, y soportaran temperaturas de hasta 200ºC.
Lubricante de roscas.
General: no endurecedor, no venenoso. Acoplamientos dieléctricos o latiguillos. Se incluirán acoplamientos dieléctricos o latiguillos en las uniones entre cobre y acero o fundición, tanto en la conducción de impulsión, como en el retorno
Derivaciones:
Para las derivaciones se pueden usar empalmes soldados. Todas las aberturas realizadas a las tuberías se harán con precisión para lograr intersecciones perfectamente acabadas.
Codos en bombas:
Se suministraran codos de radio largo en la succión y descarga de las bombas.
Sombreretes:
Se incluirá la protección adecuada para cada una de las tuberías que pasen a Través del tejado de acuerdo a las instrucciones de la Dirección Facultativa.
Guías:
Se suministraran guías, donde se indique y donde sea necesario como en liras, Juntas de expansión, instaladas de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
Termómetros:
Los termómetros serán de mercurio en vidrio, con una escala adecuada para el servicio (divisiones de 1/2 grado) dentro de una caja metálica protectora con ventana de vidrio, instalados de modo que su lectura sea sencilla.
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Manómetros:
Los manómetros serán con válvula de aguja de aislamiento en acero inoxidable, He inmersos en glicerina. Los rangos de los manómetros serán tales que la aguja, durante el funcionamiento normal, este en el medio del dial. La precisión será de al menos el 1%. Puntos de toma de presión: Se incluirán los puntos de toma con válvula necesarios y/o indicados en planos o especificaciones.
Válvulas de seguridad:
Se incluirán todas las válvulas de seguridad indicadas, o necesarias (de tarado Adecuado) para un funcionamiento completamente seguro y correcto de los sistemas. Durante el periodo de pruebas de la instalación se procederá al timbrado de las mismas. Las válvulas de seguridad de alivio serán de paso angular y carga por resorte. Serán adecuadas para condiciones de trabajo de
0 a 120oC y hasta 25 kg/cm2. Los materiales De fabricación serán bronce RG-5 para el cuerpo, vástago, tornillo de fijación, tuerca Deflectora y la tobera, latón para el cabezal y obturador, acero cadmiado para el resorte Y PTFE para la junta.
Purgadores de aire:
Cuando sea necesario, y con el fin de disponer de una instalación silenciosa y evitar formación de cámaras de aire se dispondrá la tubería con pendiente ascendente Hacia la dirección de flujo.
Las derivaciones se harán de tal modo que se eviten retenciones de aire y se permita el paso libre del mismo. Se incluirán purgadores de aire, manuales o automáticos, en todos los puntos altos, particularmente en los puntos más elevados de los montantes principales así como en todos los puntos necesarios, teniéndose especial cuidado en los retornos (ascensos, codos ascendentes).
En el caso de que, una vez que las redes estén en funcionamiento, se den Anomalías por presencia de aire en la instalación, se instalaran nuevos empalmes, Purgadores, válvulas según se considere necesario y sin costes extra. Si se deben Realizar trabajos que requieran rotura, y reposición de acabados, el contratista se hará Cargo de los gastos generados. Se preferirán por norma general los purgadores manuales, salvo en puntos Ocultos o de difícil acceso, que hagan recomendable la instalación de purgadores Automáticos.
Vaciados:
Los vaciados, purgadores, válvulas de seguridad, reboses, se dirigirán al Sumidero o desagüe más cercano. En cualquier caso, se adoptaran las medidas oportunas para evitar que una descarga accidental produzca danos o desperfectos. Se suministrarán las válvulas de vaciado que sean necesarias para el vaciado completo de todas las tuberías y equipos.
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Conexiones a equipos:
Se dispondrán elementos de unión que permitan una fácil conexión y desconexión de los diferentes equipos y elementos de la red de tuberías, tales como latiguillos, bridas, etc., dispuestas de tal modo que los equipos puedan ser mantenidos o que puedan retirarse sin tener que desmontar la tubería. La instalación se realizara de tal modo que no se transmitan esfuerzos de las redes de tuberías a los equipos
2.2. VÁLVULAS
2.2.1. GENERALIDADES
Las válvulas llevaran impreso de forma indeleble el diámetro nominal, la presión nominal y, si procede, la presión de ajuste.
La elección de las válvulas se realizará, de acuerdo con la función que desempeñan y las condiciones extremas de funcionamiento (presión y temperatura).
Siguiendo los siguientes criterios:
- Para aislamiento: válvulas de esfera.
- Para equilibrado de circuitos: válvulas de asiento.
- Para vaciado: válvulas de esfera o de macho.
- Para llenado: válvulas de esfera.
- Para purga de aire: válvulas de esfera o de macho.
- Para seguridad: válvula de resorte.
- Para retención: válvulas de disco, de capeta o de muelle (disco partido).
Las válvulas de seguridad, por su importante función, deberían ser capaces de derivar la potencia máxima del captador o grupo de captadores, incluso en forma de vapor, de manera que en ningún caso sobrepase la máxima presión de trabajo del captador o del sistema. Los purgadores automáticos resistirán las presiones y temperaturas máximas alcanzables en el circuito correspondiente. Los del circuito primario se recomienda que resistan, al menos, temperaturas de 150ºC.
2.2.2. MATERIALES
Los componentes fundamentales de las válvulas deberían estar constituidos por los materiales que se indican a continuación:
Válvulas de esfera:
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Cuerpo de fundición de hierro o acero. Esfera y eje de acero duro cromado o acero inoxidable. Asientos, estopada y juntas de teflón. Podrán ser de latón estampado para diámetros inferiores a 1 1/2 con esfera de latón duro cromado.
Válvulas de asiento:
Cuerpo de bronce (hasta 2") o de fundición de hierro o acero. Tapa del mismo material que el cuerpo. Obturador en forma de pistón o de asiento plano con cono de regulación de acero inoxidable y aro de teflón. No será solidario al husillo. El asiento será integral en bronce o en acero inoxidable según el cuerpo de la válvula. Prensa-estopas del mismo material que cuerpo y tapa.
Válvulas de seguridad de resorte:
Cuerpo de hierro fundido o acero al carbono con escape conducido. Obturador y vástago de acero inoxidable. Prensa-estopas de latón. Resorte en acero especial para muelle.
Válvulas de retención de capeta:
Cuerpo y tapa de bronce o latón. Asiento y capeta de bronce. Conexiones rosca hembra.
Válvulas de retención de muelle:
Cuerpo y tapa de bronce o latón. Asiento y capeta de bronce. Conexiones rosca hembra. Resorte en acero especial para muelle.
Purgadores automáticos de aire:
Cuerpo y tapa de fundición de hierro o latón. Mecanismo de acero inoxidable. Flotador y asiento de acero inoxidable o de plástico. Obturador de goma sintética.
2.3. AISLAMIENTO
El material usado como aislamiento debería cumplir con la norma UNE 100171. El material aislante situado a la intemperie debería protegerse adecuadamente frente a los agentes atmosféricos de forma que se evite su deterioro. Como protección del material aislante se podrá utilizar una cubierta o revestimiento de escayola protegido con pinturas asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o chapa de aluminio.
En el caso de que el aislamiento este basado en espuma elastómera se podrán usar pinturas plásticas impermeables cuya exposición prolongada al sol no afecte a sus propiedades fundamentales.
2.4. VASOS DE EXPANSIÓN
Los vasos de expansión serán siempre cerrados. El vaso de expansión llevara una placa de identificación situada en lugar claramente visible y escrito con caracteres indelebles en las que aparecerán los siguientes datos:
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- Fabricante
- Marca
- Modelo
Se recomienda que los vasos de expansión utilizados en los circuitos primarios Tengan una temperatura máxima de funcionamiento superior a 100 ºC pero, en cualquier caso, se adoptaran las medidas necesarias (vaso tampón, tubería de enfriamiento, etc.). Para que no llegue al vaso fluido a temperatura superior a la que el mismo pueda soportar.
En casos de fugas, los vasos de expansión deberían presurizarse con nitrógeno puro. El uso de aire no es aconsejable porque puede reducir la vida útil.
El cuerpo exterior del depósito será de acero, timbrado y estará construido de Forma que sea accesible la membrana interior de expansión. El interior tendrá un Tratamiento anticorrosivo y exteriormente un doble tratamiento antioxidante con Acabado pintado al duco o esmaltado al horno.
El depósito estará dividido en dos cámaras herméticas entre sí, por la membrana De dilatación, construida en caucho butílico o polipropileno, con elasticidades Recuperables a temperaturas inferiores a 60oC, sin degradación del material. La cámara De expansión de gas estará rellena con nitrógeno u otro gas inerte disponiendo de Acometida para reposición de gas y manómetro. En la acometida del agua se incluirá Manómetro, termómetro, válvula de alimentación, purga de agua y seguridad. Asimismo, esta acometida dispondrá de sifón en cuya parte superior se dispondrá de Botellón de recogida de aire con purgador manual y automático.
2.5. BOMBAS
La bomba de circulación llevara una placa de identificación situada en lugar Claramente visible y escrito con caracteres indelebles en las que aparecerán los Siguientes datos:
- Fabricante
- Marca
- Modelo
- Características eléctricas
Los grupos bombas deberán reunir las siguientes características en cuanto a
Materiales y prestaciones:
- Cuerpo en fundición o bronce. Partidos, o no, según planos. Se incluirán conexiones para cebado, venteo, drenaje y manómetros en impulsión y descarga.
- Rodete de fundición/polysulfone o bronce.
- Eje en acero inoxidable AISI 316.
- Tubo de estanqueidad en acero inoxidable.
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- Cojinetes a bolas de carbono, a prueba de polvo y humedad.
- Cierres Mecánicos: Todas las bombas deberán de estar provistas con cierres mecánicos y separadores de sedimentos.
- Juntas torcas de EPDM.
- Acoplamientos flexibles del tipo todo acero con protector de acoplamiento. Se incluirá espaciador en el acoplamiento para facilitar el mantenimiento del grupo.
- Rotor húmedo o seco, según documentos de proyecto.
- Motor de 2 o 4 polos, 2900 o 1450 rpm, 220V/1~ o 220/380V/ 3~, 50 Hz,
- IP.44 clase F.
- Presión de aspiración 2 maca. para 82oC.
- Caudal, altura manométrica, potencia del motor, numero de velocidades y presión sonora según lo establecido en el presupuesto o especificaciones técnicas.
- En circuitos de agua caliente para usos sanitarios, los materiales de la bomba serán resistentes a la corrosión.
- Los materiales de la bomba del circuito primario serán compatibles con las mezclas anticongelantes y en general con el fluido de trabajo utilizado.
2.6. CAPTADORES
2.6.1. GENERALIDADES
El captador llevara una etiqueta visible y duradera con los siguientes datos:
- Nombre del fabricante.
- Tipo.
- Número de serie.
- Ano de fabricación.
- Superficie total del captador.
- Dimensiones del captador.
- Presión máxima de trabajo.
- Temperatura de estancamiento a 1000 W/m2 y 30oC.
- Volumen del fluido de transferencia de calor.
- Peso del captador vacío.
- Lugar de fabricación.
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Es recomendable que se utilicen captadores solares que se ajusten a las siguientes características técnicas:
- Material de la cubierta transparente: vidrio templado de espesor no inferior a 3 mm y transitividad mayor o igual a 0,8.
- Distancia media entre el absorbedor y la cubierta transparente no inferior a 2 cm ni superior a 4 cm.
- Absorbedor constituido solo por materiales metálicos.
La instalación de sistemas integrados en cubierta se debería realizar mediante procedimiento acreditado por el fabricante y de forma que se garanticen las características funcionales y de durabilidad del conjunto. Los datos para la caracterización térmica, hidráulica y mecánica del captador Solar deberían proceder de los resultados del ensayo realizado conforme a la norma UNE 12975. A estos efectos, es importante señalar que la función de rendimiento del captador siempre está relacionada con una superficie útil y un caudal de ensayo.
2.6.2. MODELO DE CAPTADOR
Todos los captadores que integren la instalación se recomienda que sean del mismo tipo y modelo. Si no fuera posible mantener el mismo modelo en la rehabilitación o ampliación, se dispondrá de un sistema de regulación de caudal por baterías que permita que las nuevas baterías presenten el mismo caudal (diferencia máxima del 10%) que las existentes cuando circule por el circuito primario el caudal de diseño.
En el caso que la instalación disponga de captadores en una única batería, se podrán utilizar captadores distintos siempre que:
- No implique modificaciones en el caudal que circula por dicho captador fuera del rango
5% respecto del caudal original de diseño unitario.
- No suponga una disminución del rendimiento térmico del sistema de captación en las condiciones habituales de operación.
- Estéticamente sean similares.
2.6.3. ESTRUCTURA SOPORTE Y SUJECIÓN DEL CAPTADOR
La estructura soporte cumplirá los requisitos establecidos en el CTE-SE. Todos los materiales de la estructura soporte se deberían proteger contra la acción de los agentes ambientales, en particular contra el efecto de la radiación solar y la acción combinada del aire y el agua.
Las estructuras de acero deberían protegerse mediante galvanizado por Inmersión en caliente, pinturas orgánicas de zinc o tratamientos anticorrosivos Equivalentes. La realización de taladros en la estructura se debería llevar a cabo antes de proceder al galvanizado o protección de la estructura. La tornillería y piezas auxiliares deberían estar protegidas por galvanizado o cincado, o bien serán de acero inoxidable.
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2.7. SISTEMA ELÉCTRICO Y DE CONTROL
La instalación eléctrica cumplirá con el vigente Reglamento Electrotécnico para Baja
Tensión (REBT) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias.
Se construirá un cuadro eléctrico específico para la instalación solar. El sistema de control consistirá en un controlador digital programable e incorporara una Adquisición de datos de la instalación en tiempo real, tele gestionable a distancia a través de un modem ya incorporado. Los datos a chequear serán: caudales, temperaturas en captadores, acumuladores, potencia y energía inyectadas en cada servicio y número de horas de funcionamiento de las bombas.
Las funciones de regulación y control que han de realizarse son las siguientes:
- Activar la bomba de circulación en función del salto de temperatura entre la salida de la batería de captadores y la parte baja del acumulador.
- La ubicación de las sondas ha de realizarse de forma que detecten exactamente Las temperaturas que se desean, instalándose los sensores en el interior de vainas Y evitándose las tuberías separadas de la salida de los captadores y las zonas de Estancamiento (en el caso de la piscina).
- La precisión de los sistemas de control y la regulación de los puntos de consigna asegurara que en ningún caso las bombas estén en marcha con diferencias de Temperaturas menores de 2 o ni paradas con diferencias superiores a 7 oct.
- La diferencia de temperatura entre el punto de arranque y parada del termostato diferencial no será inferior a 2 oct.
- El sistema de control incluirá señalizaciones luminosas de alimentación del sistema de funcionamiento de las bombas.
2.8. APARATOS DE MEDIDA
Los sistemas de medida de temperatura, caudales y energía proporcionan Información del estado de funcionamiento de la instalación y permiten realizar la Evaluación de las prestaciones energéticas de la instalación.
A) Medida de temperatura
Las medidas de temperatura se realizaran mediante sondas, termopares, termómetros de resistencia o termistores.
La diferencia de temperatura del fluido de trabajo se realizaran mediante Termopilas, termómetros de resistencia (conectados en dos brazos de un circuito en Puente) o termopares emparejados, de forma que la señal de salida sea única en todos los casos.
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Las sondas de temperatura deben ser, preferentemente, de inmersión y deben Estar bañadas por el fluido cuya temperatura se pretende medir o situadas, como Máximo, a una distancia de 5 cm del fluido.
B) Medida de caudal
Los contadores de caudal de agua estarán constituidos por un cuerpo resistente a la acción del agua conteniendo la cámara de medida, un elemento con movimiento Proporcional al caudal de agua que fluye y un mecanismo de relojería para transmitir Este movimiento a las esferas de lectura por medio de un acoplamiento magnético. La Esfera de lectura, herméticamente sellada, será de alta resolución. Cuando exista un sistema de regulación exterior, este estará precintado y protegido contra intervenciones fraudulentas. Se suministraran los siguientes datos, que deberán ser facilitados por el fabricante:
- Calibre del contador.
- Temperatura máxima del fluido.
- Caudales:
- en servicio continuo.
- máximo (durante algunos minutos).
- mínimo (con precisión mínima del 5%).
- de arranque.
- Indicación mínima de la esfera.
- Capacidad máxima de totalización.
- Presión máxima de trabajo.
- Dimensiones.
- Diámetro y tipo de las conexiones.
- Perdida de carga en función del caudal.
La medida de caudales de líquidos se realizara mediante turbinas, medidores de Flujo magnético, medidores de flujo de desplazamiento positivo o procedimientos Gravimétricos, de forma que la exactitud sea igual o superior a 3% en todos los casos. C) Medida de energía térmica. Los contadores de energía térmica estarán constituidos por los siguientes elementos:
- Contador de agua, descrito anteriormente.
- Dos sondas de temperatura.
- Microprocesador electrónico, montado en la parte superior del contador o separado.
La posición del contador y de las sondas define la energía térmica que se medirá. El microprocesador podrá estar alimentado por la red eléctrica o mediante pilas Con una duración de servicio mínima de 3 años. El microprocesador multiplicara la diferencia de ambas
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temperatura por el caudal instantáneo de agua y su peso específico. La integración en el tiempo de estas cantidades proporcionara la cantidad de energía.
2.9. ACUMULADORES
El acumulador seleccionado deberá especificar el tipo y las siguientes características técnicas:
- Volumen cubicado real.
- Principales dimensiones.
- Presión de máximo trabajo.
- Situación y diámetro de las bocas de conexión.
- Situación y especificación de los puntos de sujeción o apoyos.
- Máxima temperatura de utilización.
- Tratamiento y protección.
- Material y espesor de aislamiento y características de su protección.
El depósito estará fabricado de acuerdo con lo especificado en el Reglamento de aparatos a presión, instrucción Técnica Complementaria MJE-AP11 y probado con una presión igual a dos veces la presión de trabajo y homologado por el Ministerio de Industria y Energía.
El acumulador llevara una placa de identificación situada en lugar claramente visible y escrito con caracteres indelebles en las que aparecerán los siguientes datos:
- Nombre del fabricante y razón social.
- Contraseña y fecha de registro de tipo.
- Numero de fabricación.
- Volumen neto de almacenamiento en litros.
- Presión máxima de servicio.
Los depósitos vendrán equipados de fábrica con las bocas necesarias soldadas antes de efectuar el tratamiento de protección interior. Al objeto de este pliego de condiciones podrán utilizarse depósitos de las siguientes características y tratamientos:
- Depósitos de acero galvanizado en caliente de cualquier tamaño, con espesores de galvanizado no inferiores a los especificados en la Norma UNE 37.501.
- Depósitos de acero con tratamiento epoxi dicó.
- Depósitos de acero inoxidable de cualquier tamaño.
- Depósitos de cobre de cualquier tamaño.
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- Acumuladores no metálicos que, además de soportar las condiciones extremas Del circuito, resistan la acción combinada de presión y temperatura más Desfavorable y este autorizada su utilización por la Administración Competente.
Cuando el intercambiador está incorporado al acumulador solar, éste estará situado en la parte inferior de este último y podrá ser de tipo sumergido o de doble envolvente. El intercambiador sumergido podrá ser de serpentín o de haz tubular.
2.10. INTERCAMBIADORES DE CALOR
Los intercambiadores de calor serán de acero inoxidable AISI 316 L. El Intercambiador seleccionado resistirá la presión máxima de la instalación. Los Materiales soportaran temperaturas de 110 o y serán compatibles con el fluido de Trabajo.
3. PROVISIÓN DEL MATERIAL
Los componentes instalados deberán ser de marcas acreditadas y en su caso homologados, para que ofrezcan las máximas garantías posibles. Se dispondrá de un lugar adecuado y seguro para almacenar los materiales y elementos de la instalación hasta el momento en que estos vayan a ser puestos en obra.
Los captadores, por su especial fragilidad, deberán ser suministrados apilados sobre una base de madera adecuada para su traslado mediante carretilla elevadora. En el supuesto de que los captadores una vez desembalados deban quedarse temporalmente a la intemperie, se colocaran con un Angulo mínimo de 20º y máximo de 80º.
4. CONDICIONES DE MONTAJE
Las condiciones de montajes serán las indicadas por los fabricantes de los diferentes materiales, aparatos o equipos. La instalación de las distintas partes de la obra se realizara teniendo en cuenta la Práctica normal conducente a obtener un buen funcionamiento durante el periodo de vida que se le puede atribuir.
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5. PRUEBAS, PUESTA EN MARCHA Y RECEPCIÓN
5.1. GENERAL
La ejecución de la instalación termina con la entrega de la instalación al promotor o usuario para iniciar el periodo de uso así como el de mantenimiento. Para Realizar la recepción de la instalación debería estar realizado, además del montaje completo, las pruebas y ajustes especificados, así como la puesta en marcha. El instalador se responsabilizara de la ejecución de las pruebas funcionales, del buen funcionamiento de la instalación y del estado de la misma hasta su entrega a la propiedad.
La memoria de diseño contemplará la relación de las pruebas a realizar. En el Documento de Control de Ejecución se recogerán las pruebas parciales, finales y Funcionales realizadas, la fecha en la que tuvieron lugar, los resultados obtenidos y el Grado de cumplimiento de las expectativas. Al objeto de la recepción de la instalación se entenderá que el funcionamiento de la misma es correcta, cuando la instalación satisfaga como mínimo las pruebas parciales incluidas en el presente capitulo.
5.2. PRUEBAS PARCIALES
Todas las pruebas estarán precedidas de una comprobación de los materiales al momento de su recepción a obra. Durante la ejecución de obra, todos los tramos de tubería, uniones o elementos que vayan a quedar ocultos, deberían ser expuestos para su inspección y deberían quedar expresamente aprobados su montaje antes de quedar ocultos. Adicionalmente, se inspeccionaran los soportes de tubería utilizados, los diámetros, trazados y pendientes de tuberías, la continuidad de los aislamientos, etc.
5.2.1. PRUEBAS DE EQUIPOS
Los materiales y componentes deberían llegar a obra con certificación de Origen Industrial, que acredite el cumplimiento de la normativa en vigor. Su recepción se realizará comprobando el cumplimiento de las especificaciones de proyecto y sus características aparentes.
5.2.2. PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD DE REDES HIDRÁULICAS
Todas las redes de circulación de fluidos portadores deberían ser probadas hidrostáticamente, a fin de asegurar su estanquidad, antes de quedar ocultas por obras de albañilería, material de relleno o por el material aislante. Son aceptables las pruebas realizadas de acuerdo a UNE-EN 14336:2005, en función del tipo de fluido transportado.
5.2.3. PRUEBAS DE LIBRE DILATACIÓN
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Una vez que las pruebas anteriores de las redes de tuberías hayan resultado Satisfactorias y se haya comprobado hidrostáticamente el ajuste de los elementos de Seguridad, las instalaciones equipadas con captadores solares se llevaran hasta la Temperatura de estancamiento de los elementos de seguridad, habiendo anulado previamente la actuación de los aparatos de regulación automática. Durante el enfriamiento de la instalación y al finalizar el mismo, se comprobara visualmente que no hayan tenido lugar deformaciones apreciables en ningún elemento o tramo de tubería y que el sistema de expansión haya funcionado correctamente.
5.3. PRUEBAS FINALES
Las pruebas finales permitirán garantizar que la instalación reúne las condiciones de calidad, fiabilidad y seguridad exigidas en proyecto. Son aceptables, las pruebas finales que se realicen siguiendo las instrucciones indicadas en la norma UNE-EN 12599. Las pruebas de libre dilatación y las pruebas finales de la instalación solar se realizaran en un día soleado y sin demanda. En la instalación solar se llevara a cabo una prueba de seguridad en condiciones De estancamiento del circuito primario, a realizar con este lleno y la bomba de Circulación parada, cuando el nivel de radiación sobre la apertura del captador sea Superior al 80% del valor de irradiación que defina como máxima el proyectista, durante al menos una hora.
5.4. AJUSTES Y EQUILIBRADO
La instalación solar debería ser ajustada a los valores de proyecto dentro de los Márgenes admisibles de tolerancia. Se realizaran de acuerdo con los establecido en la Norma UNE 100.010 (partes 1, 2 y 3), "Climatización. Pruebas de ajuste y equilibrado", Que habrá que particularizar para las características específicas de cada sistema o Instalación.
5.4.1. SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
Se comprobará que el fluido anticongelante contenido en los circuitos expuestos a heladas cumple con los requisitos especificados en el proyecto. Cada bomba, de la que se debería conocer la curva característica, debería ser ajustada al caudal de diseño, como paso previo al ajuste de los caudales en circuitos. de cada circuito hidráulico se deberían conocer el caudal nominal y la presión, así como los caudales nominales cada uno de los ramales.
Los distintos ramales, o los dispositivos de equilibrado de los mismos, serán equilibrados al caudal de diseño. Se debería comprobar el correcto equilibrado hidráulico de los diferentes ramales mediante el procedimiento previsto en el proyecto. De cada intercambiador de calor se deberían conocer la potencia, temperatura y Caudales de diseño, debiéndose ajustar los caudales de diseño que lo atraviesan. Cuando exista más de un grupo de captadores solares en el circuito primario del Subsistema de energía solar, se debería probar el correcto equilibrado hidráulico de los diferentes ramales de la instalación mediante el procedimiento previsto en el proyecto. Se comprobará el mecanismo del subsistema de energía solar en condiciones de Estancamiento así como el retorno a las condiciones de operación nominal sin Intervención del usuario con los requisitos especificados en el proyecto.
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5.4.2. CONTROL AUTOMÁTICO
Se ajustaran todos los parámetros del sistema de control automático a los valores de diseño especificados en el proyecto y se comprobara el funcionamiento de todos los componentes que configuran el sistema de control.
5.5. RECEPCIÓN
5.5.1. RECEPCIÓN PROVISIONAL
El objeto de la recepción es comprobar que la instalación está de acuerdo con los Servicios contratados y que se ajusta, por separado cada uno de sus elementos y Globalmente, a lo especificado en el proyecto. Una vez realizadas las pruebas funcionales con resultados satisfactorios, se procederá al acto de Recepción Provisional de la instalación por parte de la propiedad, con lo que se da por finalizado el montaje de la instalación. El acto de recepción provisional quedara formalizado por un acta donde figuren Todos los intervinientes y en la que se formalice la entrega conforme de la Documentación referida. La documentación disponible y entregada debería ser, al menos, la siguiente:
- Una memoria descriptiva de la instalación, en la que se incluyen las bases de proyecto y los criterios adoptados para su desarrollo.
- Una copia reproducible de los planos definitivos, comprendiendo, como Mínimo, los esquemas de principio de todas las instalaciones, los planos de sala De máquinas y los planos de plantas donde se debería indicar el recorrido de las Conducciones y la situación de las unidades terminales.
- Una relación de todos los materiales y equipos empleados, indicando fabricante, marca, modelo y características de funcionamiento.
- Las hojas desopilativas de los resultados de las pruebas parciales y finales
- Un manual de instrucciones de funcionamiento de los equipos principales de la instalación.
5.5.2. RECEPCIÓN DEFINITIVA
Desde el acta de recepción provisional, la propiedad podrá y deberá notificar cualquier incidencia en el funcionamiento de la instalación. Transcurrido el plazo estipulado desde el acta de recepción, la Recepción Provisional se transformara en Recepción Definitiva. A partir de la
Recepción Definitiva entrara en vigor la garantía.
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6. MANTENIMIENTO
Se definen tres escalones de actuación para englobar todas las operaciones Necesarias durante la vida útil de la instalación para asegurar el funcionamiento, Aumentar la fiabilidad y prolongar la duración de la misma:
- Vigilancia.
- Mantenimiento preventivo.
- Mantenimiento correctivo.
6.1. VIGILANCIA
El plan de vigilancia se refiere básicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalación sean correctos. Es un plan de observación simple de los parámetros funcionales principales, para Verificar el correcto funcionamiento de la instalación. Puede ser llevado a cabo por el usuario.
Figura 21. PLAN DE VIGILANCIA
6.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO
El plan de mantenimiento ha de incluir todas las operaciones de mantenimiento necesarias para que el sistema funcione correctamente durante su vida útil. El mantenimiento preventivo implicara operaciones de inspección visual, Verificación de actuaciones y otros, que aplicados a la instalación deberían permitir mantener dentro de límites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, Protección y durabilidad de la instalación. El mantenimiento preventivo implicara, como mínimo, una revisión anual de la instalación para instalaciones con área de apertura de captación inferior a 20 m2 y una revisión cada seis meses para instalaciones superiores a 20 m2.
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En la siguiente hoja se definen las operaciones de mantenimiento preventivo que deben realizarse, la periodicidad mínima establecida (en meses) y observaciones en relación con las prevenciones a observar.
6.3. MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Las actividades de mantenimiento correctivo no pueden estar sometidas a un plan, dado el carácter impredecible de estas acciones. Como su propio nombre indica, Las acciones de mantenimiento correctivo se realizaran para corregir anomalías Observadas durante el funcionamiento normal de la instalación. No obstante, si es posible llevar un control de las acciones de mantenimiento correctivo realizado, mediante el uso de un parte de mantenimiento correctivo. En este parte aparecerá recogido el componente afectado, la causa aparente del problema, la Acción correctiva realizada, además de la fecha y la firma del responsable de dicha acción.
Figura 22. PLAN MANTENIMIENTO SISTEMA DE CAPTACIÓN
Figura 23. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE ACUMULACIÓN
Figura 24. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE INTERCAMBIO
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Figura 25. PLAN DE MANTENIMIENTO CIRCUITO HIDRÁULICO
Figura 26. PLAN DE MANTENIMIENTO SISTEMA DE CONTROL
Figura 27. PLAN DE MANTENIMIENTO DE SISTEMA AUXILIAR
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MEDICIONES Y PRESUPUESTOS
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Código Descripción Totales Precio Importe
CAPITULO 1 SISTEMA DE CAPTACIÓN SOLAR
1.1. Ud. CAPTADOR SOLAR TÉRMICO Ud. de captador solar térmico de alto rendimiento WOLF o similar, modelo TopSon F3-Q de las siguientes características: -Factor óptico (%):79. 4 -Coef. de transmisión de calor k1 W/m2 ·K:3.49 -Coef. de transmisión de calor k2 W/m2 ·K2:0.015 - Capacidad térmica efectiva C kJ/(m·K):8.073 -Para colocación horizontal. -Captador solar homologado, según EN 12975-2 -Captador resistente al ambiente, a altas temperaturas, incluso vacío -Carcasa en aluminio forma de bañera autoportante. - Presión de régimen admisible (bar ): 10 -Vidrio de 3.2 mm. de espesor. -Aislamiento inferior a 60 mm, aislamiento lateral. -Superficie total: 2.3 m2. - Superficie útil: 2 m2 Totalmente instalado y funcionando perfectamente
10.00 939.13 9 391.30
1.2. Ud. COMPENSADOR DE TEMPERATURA Ud. de compensador de temperatura para unión entre captadores, WOLF o similar de las siguientes características: - Con 2 captadores F3-Q: 2 compensadores - Con 4 captadores F3-Q: 6 compensadores Colocado y funcionando perfectamente.
14.00 15.85 221.9
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Código Descripción Totales Precio Importe
1.3. Ud. SOPORTE PARA MONTAJE DE 2 PANELES SOLARES Ud. de soporte para montaje horizontal de 2 paneles solares modelo TopSon F3-Q WOLF o similar, montaje directo de los captadores en superficies planas con un ángulo de 45º, con tornillo para hormigón sujeción del captador sin necesidad de perforarlo. Colocado
4.00 470.84 1 883.36
1.4. Ud. SOPORTE AMPLIACIÓN PARA MONTAJE DE DOS PANELES SOLARES
Ud. de soporte de ampliación para el montaje de 2 paneles solares modelo TopSon F3-Q WOLF o similar, montaje directo de los captadores en superficies planas con un ángulo de 45º, con tornillo para hormigón sujeción del Captador sin necesidad de perforarlo. Colocado
2.00 347.82 687.64
1.5. Ud. PIEZA DE UNION PARA SOPORTES Ud. de pieza de unión para soportes de cubierta plana. Colocada.
2.00 20.90 41.80
1.6. Ud. KIT DE CONEXIÓN Ud. de kit de conexión para TopSon F3-Q, WOLF o similar, constituido por baterías de paneles sobre tejado compuesto de 1 dispositivo de conexión de ¾” y 2 tapones de cierre. Colocado
2.00 64.65 129.30
TOTAL CAPITULO 1……………………………………………………………… 12 355.30
78
Código Descripción Totales Precio Importe
CAPITULO 2 SISTEMA DE ACUMULACIÓN
2.1. Ud. DEPÓSITO ACUMULADOR DE AGUA CALIENTE, 2000 L. Ud. de depósito acumulador de agua caliente en acero inoxidable, para instalación vertical, de la marca LAPESA o similar modelo MXV 2000 SB, aislado térmicamente con espuma rígida de poliuretano inyectado en molde, libre de CFC, equipo de protección catódica por ánodos permanentes ”Lapesa- Correx up”, Conjunto de forro de polipropileno acolchado y desmontable, y compuesto por los siguientes elementos: - Depósito de 2000L - Paquete de serpentines en acero inoxidable para la
producción de A.C.S. a través de energía solar. - Boca para registro y limpieza. - Valvulería (válvula de bola, válvula de seguridad,
regulación de caudal, manómetro, etc.) Totalmente instalado y funcionando.
1.00 10.542.76 10 542.76
TOTAL CAPITULO 2………………………….……………………………………10 542.76
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Código Descripción Totales Precio Importe
CAPITULO 3 SISTEMA HIDRÁULICO
3.1.1. Ud. BOMBA CIRCULADORA CIRCUITO PRIMARIO
U.d bomba de circulación del fabricante WILO o similar, modelo Stratos-Z-25. Bomba de recirculación de rotor húmedo con conexión roscada o embridada, motor EC y adaptación automática de la potencia. La carcasa es de latón, el rodete está fabricado en plástico (PPS-40% GF), el eje de la bomba es de acero inoxidable y los cojinetes de carbono impregnados en resina sintética. Tiene las siguientes características - Caudal de trabajo: 1.74 m3/h - Potencia de trabajo: 90W -Potencia de alimentación: 100W -Alimentación eléctrica: 1-230 V, 50/60 Hz -Velocidad: 1400-3700 rpm. - Presión de trabajo máxima: 16 bar -Peso: 4 Kg. Totalmente colocada, con antivibratorios tipo BOA STENFLEX, conexionada, incluso alimentación eléctrica, pruebas y puesta en marcha, y funcionando perfectamente.
2.00 734.98 1 469.96
3.1.2. Ud. VASO DE EXPANSIÓN Ud. Vaso de expansión solar marca WOLF o similar, de 18 L. Con material de montaje, 2,5 bar, 90 ºC de temperatura de impulsión. Instalado y funcionando.
1.00 576.79 576.79
80
Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.3. Ud. PURGADOR DE AIRE
Ud. de purgador de aire, WOLF o similar, 0.15 litros aislado, conexión 22 mm. Colocado.
2.00 108.50 217.00
3.1.4. Ud. BOMBA CENTRÍFUGA MULTIETAPA, LLENADO INSTALACIÓ N Ud. de bomba centrífuga multietapa horizontal. De aspiración normal en construcción monobloque, con boca de aspiración horizontal y boca de impulsión vertical, Wilo o similar, modelo MHI 0.55/2 DM rodetes y difusores asi como las piezas en contacto con el fluido, en acero al cromo-niquel, con eje prolongado del motor y cierre mecánico independiente del sentido de giro, motor de corriente trifásica o monofásica directamente acoplado,guardamotor y condensador integrado. Tiene las siguientes características: - Caudal: 0.50 m3/h - Altura de impulsión: 18 m - Potencia nominal: 0.55 kW - R.p.m: 2900 - Alimentación: 3x400 V. 50 Hz - Intensidad nominal 1.7 A - Tipo de protección: IP-54 - Totalmente colocada, con antivibratorios tipo BOA
STENFLEX, conexionada, incluso alimentación eléctrica, pruebas y puesta en marcha, y funcionando perfectamente.
1.00 356.29 356.29
3.1.5. M.I. TUBERÍA DE COBRE, 26/28 mm.
M.I. de tubería de cobre, según UNE 37116 y UNE 37141 de 20/22 mm. de diámetro, con parte proporcional de accesorios de unión derivación y fijación, con dos manos de pintura para protección anticorrosiva, de diferente color, totalmente instalada.
10.00 11.10 111.00
81
Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.6. M.I. TUBERÍA DE COBRE, 20/22 mm.
M.I. de tubería de cobre, según UNE 37116 y UNE 37141 de 20/22 mm. de diámetro, con parte proporcional de accesorios de unión derivación y fijación, con dos manos de pintura para protección anticorrosiva, de diferente color, totalmente instalada.
79.00 9.96 786.84
3.1.7. M.I. AISLAMIENTO DE TUBERÍA, 35 mm., TIPO AF-T-35 M.I. aislamiento térmico de tuberías exteriores, para agua caliente entre 60 y100ºC, a bae de coquilla de espuma elastomérica SH/ARMAFLEX o similar, tipo AF-T-35, de espesor medio 35 mm para diámetro exterior de tubería menor de 35 mm. Según R.I.T.E. incluyendo parte proporcional de elementos singulares, convenientemente pegado, instalado y rematado, con señalización según UNE 100-100. La superficie exterior se protegerá mediante chapa de aluminio brillante de 0.6mm de espesor, con juntas solapadas y bordonadas. Colocado
89.00 19.97 1 737.39
3.1.8. VÁLVULA DE BOLA, ¾ “
Ud. de válvula de paso total, marca TOUR ANDERSSON o similar, modelo TA 200, con cuerpo de latón niquielado y esfera de latón cromado, conexiones roscadas HH gas, dos juntas tóricas en Vitón, para bajas presiones y una junta antifricción en PTFE para altas presiones, presión nominal PN 20, temperatruas de trabajo comprendidas entre 100º C y 15 ºC. DN ¾”. Totalmente instalada y funcionando.
2.00 27.46 54.92
82
Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.9. Ud. VÁLVULA DE BOLA,1 “
Ud. de válvula de paso total, marca TOUR ANDERSSON o similar, modelo TA 200, con cuerpo de latón niquielado y esfera de latón cromado, conexiones roscadas HH gas, dos juntas tóricas en Vitón, para bajas presiones y una junta antifricción en PTFE para altas presiones, presión nominal PN 20, temperatruas de trabajo comprendidas entre 100º C y 15 ºC. DN1”. Totalmente instalada y funcionando.
13.00 44.08 573.04
3.1.10. Ud. VÁLVULA DE BOLA,1 ½ “
Ud. de válvula de paso total, marca TOUR ANDERSSON o similar, modelo TA 200, con cuerpo de latón niquielado y esfera de latón cromado, conexiones roscadas HH gas, dos juntas tóricas en Vitón, para bajas presiones y una junta antifricción en PTFE para altas presiones, presión nominal PN 20, temperatruas de trabajo comprendidas entre 100º C y 15 ºC. DN1”. Totalmente instalada y funcionando.
1.00 48.76 48.76
3.1.11. Ud. VÁLVULA DE EQUILIBRADO, MODELO STAD, 20 mm .
Ud. válvula de equilibrado y corte, maraca TOUR-ANDERSSON o similar, modelo STAD de 20 mm de diámetro con cuerpo y partes móviles fabricadas en Ametal, con tomas para medida de presión y caudal, posibilidad de pre-ajuste de caudal mediante lectura de su grado de apertura y posibilidad de precintado de la misma, incluyendo dispositivo de vaciado, roscada en ambos extremos, totalmente instalada.
2.00 75.62 151.24
83
Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.12. Ud. VÁLVULA DE EQUILIBRADO, MODELO STAD, 26 mm . Ud. válvula de equilibrado y corte, maraca TOUR-ANDERSSON o similar, modelo STAD de 26 mm de diámetro con cuerpo y partes móviles fabricadas en Ametal, con tomas para medida de presión y caudal, posibilidad de pre-ajuste de caudal mediante lectura de su grado de apertura y posibilidad de precintado de la misma, incluyendo dispositivo de vaciado, roscada en ambos extremos, totalmente instalada.
2.00 117.44 234.88
3.1.13. Ud. VÁLVULA DE RETENCIÓN , 1 ” Ud. válvula de retención roscada marca HARD o similar, de 1” de diámetro de las siguientes características: -Cuerpo de válvula de fundición de hierro. -Husillo y cierres de acero inoxidable. -PN 16 Colocada.
3.00 76.63 229.89
3.1.14. Ud. VÁLVULA DE RETENCIÓN , 1 ½ ” Ud. válvula de retención roscada marca HARD o similar, de 1” de diámetro de las siguientes características: -Cuerpo de válvula de fundición de hierro. -Husillo y cierres de acero inoxidable. -PN 16 Colocada.
1.00 82.23 82.23
84
Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.15. Ud. VÁLVULA MANUAL DE 3 VÍAS ,1”
Ud. de válvula manual de tres vías marca JC o similar, serie 2000 de 1” de diámetro, de las siguientes características: -Cuerpo de válvula de latón estampado. -Bola de latón durocromado. -Asientos y juntas de teflón. -Anillos prensaestopas de latón niquelado. Totalmente instalada.
1.00 88.86 88.86
3.1.16. Ud. VÁLVULA DE SEGURIDAD, ¾”
Ud. válvula manual de seguridad a resorte, con palanca de alivio y escape conducido, roscada, marca VYC o similar, de ¾” de diámetro, de las siguientes características: -Cuerpo y caperuza de bronce. -Resto de válvula de acero inoxidable. -PN 16 Colocada.
2.00 127.63 255.26
3.1.17. Ud. FILTRO DE AGUA 1” Ud. de filtro colado de agua, tipo inclinado ”Y”, con sobremalla de 0.5 mm. de luz marca JC, tipo con bridas, de 1” de diámetro, de las siguientes características: -Bridas: DIN 202. -Material cuerpo y tapa de fundición gris. -Tamiz de acero inoxidable AISI-304 . -PN 16 Colocado.
3.00 123.99 371.97
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Código Descripción Totales Precio Importe
3.1.18. Ud. VÁLVULA DE 2 VIAS MOTORIZADA T/N, DN 1”
Ud. Válvula de zona de 2 vías motorizada para control SPDT marca Honeyway o similar, modelo VC6613A de 1” de diámetro con las siguientes características: -Protección: IP50 -Indicación de posición: En cuerpo de motor -Temp. Medio: 1- 95 ºC -Máx. presión: 20 bar -Alimentación: 230 Vac | 6 VA -Acción sin tensión: seleccionable -Op. Manual disponible -Long. Cable: 1 m -Máx. presión diferencial para cierre: 400 kPa -Contacto auxiliar: SPDT 230V, 2A (1A) -Tipo de conexión: rosca interna
2.00 373.41 746.82
3.1.19. Ud. VÁLVULA DE 2 VIAS MOTORIZADA T/N, DN 1” Ud. Válvula de zona de 3 vías motorizada para control SPDT marca Honeyway o similar, modelo VC6613M de 1” de diámetro con las siguientes características: -Protección: IP50 -Indicación de posición: En cuerpo de motor -Temp. Medio: 1- 95 ºC -Máx. presión: 20 bar -Alimentación: 230 Vac | 6 VA -Acción sin tensión: seleccionable -Op. Manual disponible -Long. Cable: 1 m -Máx. presión diferencial para cierre: 400 kPa -Contacto auxiliar: SPDT 230V, 2A (1A) -Tipo de conexión: rosca interna
1.00 423.21 423.21
TOTAL CAPITULO 3………………………………………………………………....8 516.35
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Código Descripción Totales Precio Importe
CAPITULO 4 SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN
4.1.1 Ud. TERMÓMETRO, 0- 120 º C Ud. termómetro de esfera de 80 mm de diámetro con sonda de 100 mm de diámetro, con escala graduada de 0- 120 º C, con funda, colocado.
4.00 22.05 88.20
4.1.2 Ud. MANÓMETRO, 0-6 Kg/cm2 Ud. manómetro, con llenado de glicerina, esfera de 63 mm de diámetro, salida vertical y acoplamiento espiral en rabo de cerdo, escala graduada de 0-6 Kg/cm2, incluyendo grifo de purga, colocado.
2.00 39.87 79.74
4.1.3 Ud. CENTRALITA DE REGULACIÓN Y CONTROL Ud. unidad de control y regulación de la marca VIESSMAN o similar, modelo Vitosolic 200.Consta de
sistema electrónico, indicación digital, teclas de ajuste, bornas de conexión, sondas, célula solar Bombas, Entradas del contador de impulsos para la conexión de medidores de volumen, BUS KM, dispositivo de aviso colectivo de averías, BUS V para registrador de datos y/o instrumento para lectura a gran distancia, conexión a la red eléctrica (interruptor de alimentación que ha de proporcionar el instalador/la empresa instaladora),relé para activar las bombas. Totalmente instalado.
1.00 406.20 406.20
TOTAL CAPITULO 4…………………………………………………………………..574.14
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PRESUPUESTO TOTAL
CAPÍTULO 1: SISTEMA DE CAPTACIÓN 12 355.30 €
CAPÍTULO 2: SISTEMA DE ACUMULACION 10 542.76 €
CAPÍTULO 3: SISTEMA HIDRÁULICO 8 516.35 €
CAPÍTULO 4: SISTEMA DE CONTROL Y REGULACIÓN 574.14 €
TOTAL 31 988.55€
TOTAL DE LA INSTALACIÓN SOLAR: 31 988.55 €
RATIO (€ Sistema Solar/ m2 de captación): 1 599.43 €/m2
BENEFICIO INDUSTRIAL (6%): 1 919.31 €
I.V.A. (18%): 5 757.94 €
TOTAL: 41 265.23 €
Presupuesto total del proyecto: CUARENTA Y UN MIL DOSCIENTOS SESENTA Y CINCO CON VEINTITRÉS CENTIMOS DE EUROS.
38.62
32.96
26.62
1.79
PRESUPUESTO
SISTEMA DE CAPTACIÓN
SISTEMA DE ACUMULACION
SISTEMA HIDRAULICO
SISTEMA DE CONTROL Y REGULACION
88
PLANOS
