Climatización de un hospital en León

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Texto completo

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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍ A (ICAI)

INGENIERÍA INDUSTRIAL

CLIMATIZACIÓN DE UN HOSPITAL

EN LEÓN

Autor: Rodrigo García Matilla

Director: Juan Antonio Hernández Bote

Madrid Agosto 2015

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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERÍA INDUSTRIAL

CLIMATIZACIÓN DE UN HOSPITAL

EN LEÓN

Autor: Rodrigo García Matilla

Director: Juan Antonio Hernández Bote

Madrid Agosto 2015

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CLIMATIZACIÓN DE UN HOSPITAL EN LEÓN

Autor: García Matilla, Rodrigo.

Director: Hernández Bote, Juan Antonio.

Entidad colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia de Comillas.

RESUMEN DEL PROYECTO

El objetivo del proyecto es la climatización de un hospital en León. Para ello, se establecerán las condiciones técnicas y legales a las que han de ajustarse las instalaciones de climatización.

El hospital considerado consta de una superficie total de 2078 m2 repartida en dos plantas con forma de óvalo, separadas por 3 m de altura. Dispone un patio interior que se extiende a lo largo de toda la altura del edificio y en el que, a efectos prácticos, consideraremos que hay las mismas condiciones que en el exterior. La primera planta, el hospital general, dispone de habitaciones y despachos a lo largo de todo el contorno y de vestuarios, boxes de cuidados para neonatos y salas de estar, entre otras estancias, en el interior. La segunda y última planta se corresponde con la planta de hospitalización en la que tendremos habitaciones a lo largo de todo el contorno.

Dado que el objetivo de las instalaciones es combatir los desequilibrios térmicos bajo cualquier circunstancia, partiremos de unas condiciones exteriores lo más desfavorables posibles. En base a dichas condiciones, establecidas en el Manual Carrier, podremos diseñar las instalaciones para lograr, en el interior de las estancias, las condiciones de confort tanto en invierno como en verano.

Estas condiciones se sitúan en los 24 ºC y 50% HR en verano y 22 ºC y 50% Hr en invierno.

Para el cálculo de las cargas térmicas de las estancias, partiremos de las condiciones exteriores y de confort mencionadas y, en función de sus características constructivas, orientación y uso, analizaremos los desequilibrios térmicos que afectan a cada una de ellas. En verano, se considerarán tanto los desequilibrios externos, por radiación solar y transmisión a través de los cerramientos, como internos por alumbrado, ocupación, equipo, y transmisión a través de tabiques. En invierno sin embargo, solo se considerará la trasmisión a través de cerramientos pues el resto de elementos tienden a mejorar las condiciones de partida.

No se considerarán infiltraciones pues los locales estarán sometidos a sobrepresión.

Conocidas las cargas térmicas de cada local, se procederá a la elección de los equipos necesarios para combatir dichas cargas.

En el caso de habitaciones pequeñas, sin necesidad de un tratamiento especial de aire se tratará el aire de forma localizada en cada estancia mediante fan-coils. Para habitaciones de mayor tamaño sin embargo, recurriremos a climatizadores instalados en la cubierta. Este será el caso de los locales situados en la zona de boxes de la primera planta.

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Para la producción del agua fría y caliente necesaria para regular la temperatura del aire, se instalarán en la cubierta una serie de grupos frigoríficos y calderas que alimentarán directamente en la cubierta a los climatizadores, y a través de la red de tuberías a los fan-coils.

La red de tuberías de suministro a los fan-coils, constará de cuatro tuberías (impulsión y retorno de agua fría y caliente respectivamente) que recorrerán las dos plantas. Para su diseño se recurrirá al cálculo del caudal requerido por cada local, en base a la potencia frigorífica o calorífica que requiera. Conocido el caudal de cada estancia se podrá calcular el caudal por cada tramo de tubería y, con ello el diámetro necesario.

En el caso de los climatizadores, el aire tratado en cubierta se llevará a las estancias a través de una red de conductos formada por un conducto de impulsión y uno de retorno. Para su diseño se utilizará el método del rozamiento constante.

Partiendo del caudal del conducto principal y la velocidad máxima permitida para dicho establecimiento, podremos conocer el rozamiento que, como el nombre del método indica, se mantendrá constante para el resto de los conductos.

Una vez conocido el caudal de los locales, se estipularán un tipo y número de difusores para cada local para asegurar una correcta difusión del aire.

Debido al fin del establecimiento habrá que tener especial cuidado en asegurar la ausencia de gérmenes o sustancia nocivas. Por ello, será fundamental la renovación frecuente del aire de circulación con aire exterior.

La circulación del aire se hará siempre desde las zonas limpias a las sucias para garantizar el correcto funcionamiento del hospital.

Para la elección del número de calderas y grupos frigoríficos a instalar se partirá de la potencia total demandada en verano e invierno. La potencia frigorífica total resultó ser de 201.675 Kcal/h y la calorífica de 74.392 Kcal/h .

Para asegurar poder combatir dichas cifras se optó por instalar una caldera del tipo EUROBONGAS 9 y un grupo frigorífico de la marca CLIMAVENETA del tipo SRH R407c 0802.

En lo que respecta a la bombas, se ha optado por instalar 4 bombas en el circuito secundario. Dos para el circuito de agua fría y dos para el de agua caliente.

Para su cálculo, se ha tomado como referencia el caudal crítico de la instalación y la pérdida de carga crítica. Esta última, calculada teniendo en cuenta el punto más lejano a la bomba.

Finalmente, para completar las instalaciones es necesario instalar una serie de dispositivos o aparatos tales como termómetros o manómetros que permitan controlar las condiciones exteriores e interiores con el fin de garantizar un adecuado suministro de aire en todo momento.

A su vez, para la regulación del caudal en cada local se dispondrán válvulas reguladoras o de control.

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AIR CONDITIONING INSTALLATION IN A HOSPITAL IN LEÓN

Author: Rodrigo García Matilla

Director: Juan Antonio Hernández Bote

Collaborating Entity: ICAI - Universidad Pontificia de Comillas

PROJECT SUMMARY

The goal of the Project is the design of the air conditioning system of a hospital in León. To do so, the legal and technical conditions that the Project has to adjust to, will be defined.

The mentioned hospital has a total area of 2078 m2 divided into three different oval-shaped floors, separated by a distance of 3 meters. It has a courtyard that goes through the entire height of the building, and in which, for practical purposes we are going to consider external conditions.

The first floor or general hospital has rooms and offices all along it´s contour and changing rooms, neonatal care boxes and lounges, among other stays, at the inside. The second floor and last floor corresponds to the hospitalization floor; in this floor there are rooms all around the building as well as a game zone and a computer room.

Since the objective of the system is to counteract thermal imbalances under any circumstances, we are going to consider the worst exterior conditions; considering these conditions, which can be found in the Carrier Manual for every city, we can design the system to guarantee comfort conditions in winter and summer.

The mentioned conditions are 24 °C and 50% RH for the summer and 22 °C, 50 % RH for winter.

In order to calculate the thermal loads, we will analyze the thermal imbalances that affect each of the rooms considering their construction characteristics, orientation and use, and having in mind both the exterior and comfort conditions mentioned before. In summer, we are going to consider external imbalances such as solar radiation, or heat transfer through walls, as well as internal ones such as lighting, occupancy, equipment and heat transfer through interior walls. In winter however, only heat transfer through walls will be considered as the rest of elements improve the initial conditions which as we said before, we want to be the worst ones.

The rooms are going to be held to an overpressure so we shall not consider exterior infiltrations.

Once we know the thermal loads that affect each of the rooms we are going to select the equipment that is necessary to counteract those thermal imbalances.

In the case of small rooms that don´t need a special treatment of the air, the treatment of the same one will take place locally, in the room itself, with fan-coils.

For larger rooms however, the air will be treated in air conditioners installed on the deck and sent to each of the rooms through air ducts. This is going to be the case of the boxes area of the first floor.

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To produce the cold and hot water that is necessary to regulate the air´s temperature, a group of boiler´s and refrigerating units will be installed on the deck. They will feed the air conditioners directly on the deck and the fan-coils through a network of pipelines.

The network of pipes that feeds the fan-coils is going to be made of four different pipes (flow and return of cold and hot water respectively) that are going to tour the two floors. In order to design it, we are going to have to calculate the flow rate that demands each of the rooms according to the cooling or heating power that they demand. Once we know the flow rate required by each one of them we will be able to calculate that rate for each of the sections of the pipe and thus, the diameter in each one of them.

In the case of the air conditioning units, the air treated on the deck will be taken to each room through a network of ducts composed of a flow and a return duct.

To design the ductwork we are going to use the Constant Friction Method.

Based on the flow of the main line and the speed limit allowed for the establishment we are going to be able to calculate the friction of the main pipe which, as the method´s name implies, is going to remain constant for the rest of the ducts.

Once the flow demanded by each room is known, a type and number of diffusers will be selected in order to ensure a proper air distribution.

Due to the purpose of the establishment, special care will have to be taken to ensure the absence of germs or pollutants. Therefore, air renovation of the circulating air with exterior one is going to become a crucial issue in the design of the installation.

The circulation of the air is always going to take place from the clean areas to the dirty ones in order to ensure the proper operation of the hospital.

To select the number of boilers and refrigerating units we are going to use the value of the total amount of power demanded in both summer and winter. The cooling power demanded in summer turned out to be 201.675 Kcal/h and the refrigerating one 74.392 Kcal/h.

To ensure that all charges could be counteracted, we decided to install one boiler of the kind EUROBONGAS 9 and one refrigerator from the brand CLIMAVENETA. The refrigerator type is SRH R407C 0802.

About the pumps, we have decided to install four pumps in the secondary circuit. Two for the cold one and two for the hot one.

To calculate the specific type of pumps we need in each case we have used the value of the critical flow and critical friction loss of the installation, the latter, calculated taking into account the furthest point from the pump.

Finally, to finish the design of the installation we have to install additional accessories such as pressure gauges or thermometers. Such accessories will allow the users to know the exterior and interior conditions and regulate these last ones according to their requirements.

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DOCUMENTO N°1

ÍNDICE GENERAL

1.1

MEMORIA DESCRIPTIVA

. . . .

18 - 32

1.2

CÁLCULOS

. . . .

33 - 94

(16)

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1: SUPERFICIES DE LA ESTANCIAS A CLIMATIZAR . . . .

22

TABLA 2: PARÁMETROS CARACTERÍ STICOS DE LOS CERRAMIENTOS . . . .

24

TABLA 3: HIPÓTESIS DE CONDICIONES DE USO . . . .

25

TABLA 4: RESULTADOS CARGAS DE VERANO . . . .

40

TABLA 5: FACTORES DE VIENTO . . . .

42

TABLA 6: RESULTADOS CARGAS DE INVIERNO . . . .

43

TABLA 7: RESULTADOS FINALES. . . .

45

TABLA 8: CAUDALES DE VENTILACIÓN . . . .

45

TABLA 9: CONDICIONES AIRE ZONA Y EXTERIOR . . . .

46

TABLA 10: CÁ LCULO DE CLIMATIZADORES . . . .

50

TABLA 11: SELECCIÓ N DE CLIMATIZADORES . . . .

51

TABLA 12: SELECCIÓ N DE DIFUSORES . . . .

52

TABLA 13: SELECCIÓ N DE REJILLAS . . . .

53

TABLA 14: DIMENSIONADO CONDUCTOS DE IMPULSIÓ N. . . .

55

TABLA 15: DIMENSIONADO CONDUCTOS DE RETORNO . . . .

57

TABLA 16: SELECCIÓ N DE FANCOILS . . . .

58

TABLA 17: CAUDAL DE AGUA PARA CADA LOCAL . . . .

60

TABLA 18: SUMINISTRO AGUA ENFRIADA PLANTA . . . .

61-64

TABLA 19: RETORNO AGUA ENFRIADA PLANTA 1. . . .

65-68

TABLA 20: SUMINISTRO AGUA ENFRIADA PLANTA 2 . . . .

69-71

TABLA 21: RETORNO AGUA ENFRIADA PLANTA 2 . . . .

72-74

TABLA 22: SUMINISTRO AGUA CALIENTE PLANTA 1. . . .

75-78

TABLA 23: RETORNO AGUA CALIENTE PLANTA 1. . . .

79-82

TABLA 24: SUMINISTRO AGUA CALIENTE PLANTA 3. . . .

83-85

TABLA 25: RETORNO AGUA CALIENTE PLANTA 3 . . . .

86-88

TABLA 26: CÁLCULO DE LA POTENCIA CALORIFICA PARA LA CALDERA. . .

89

TABLA 27: POTENCIA FRIGORÍFICA PARA EL ENFRIADOR . . . .

90

TABLA 28: PÉRDIDA POR TRAMOS EN CIRCUITO FRÍ O . . . .

92

TABLA 29: PÉRDIDA POR TRAMOS EN CIRCUITO CALIENTE . . . .

93

TABLA 30: ESPESOR MÍNIMO DEL AISLAMIENTO TÉ RMICO EN MM TUBERÍAS DE AGUA CALIENTE. . . .

156

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TABLA 31: ESPESOR MÍNIMO DEL AISLAMIENTO TÉ RMICO EN MM TUBERÍAS

DE AGUA FRÍA . . . .

156

TABLA 32: NIVELES SONOROS MÁ XIMOS . . . .

170

TABLA 33: SEPARACIÓN MÁXIMA ENTRE SOPORTES PARA TUBERÍ AS. . . .

187

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(19)

ÍNDICE DE LA MEMORIA

1.1.1

OBJETO DEL PROYECTO

. . . .20

1.1.2

NORMATIVA DE APLICACIÓN

. . . .20

1.1.3

DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

. . . .21-22

1.1.4

DATOS DE PARTIDA

. . . .23-24 1.1.4.1 CONDICIONES EXTERNAS . . . .23

1.1.4.2 CONDICIONES INTERNAS . . . .23

1.1.4.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS . . . .24

1.1.4.4 CONDICIONES DE USO . . . .24

1.1.5

CÁLCULO DE CARGAS

. . . .25-26 1.1.5.1 CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO . . . .26

1.1.5.2 CÁLCULO DE LAS CARGAS DE INVIERNO . . . .26

1.1.6

DISEÑO DE LA INSTALACIÓN

. . . .26-31 1.1.6.1 DISEÑO DE LOS FANCOILS . . . .26

1.1.6.2 DISEÑO DE LOS CLIMATIZADORES . . . .27

1.1.6.3 DISEÑO DE LOS CONDUCTOS . . . .28

1.1.6.4 DISEÑO DE LOS DIFUSORES . . . .29

1.1.6.5 DISEÑO DE LAS REJILLAS . . . .29

1.1.6.6 DISEÑO DE LAS TUBERIAS . . . .29

1.1.6.7 DISEÑO DE LAS CENTRALES DE PRODUCCIÓ N . . . .30-31 1.1.6.7.1 DISEÑO DE LAS BOMBAS . . . .30

1.1.6.7.2 DISEÑO DE LA CALDERA . . . .31

1.1.6.7.3 DISEÑO DEL GRUPO FRIGORÍ FICO . . . .31

1.1.6.8DISEÑO DE LOS ELEMENTOS AUXILIARES . . . .31

1.1.7

COSTE TOTAL DE LA INSTALACIÓN

. . . .32

(20)

1.1.1

OBJETO DEL PROYECTO

El objeto de este proyecto es la climatización de un hospital en León, estableciendo las condiciones técnicas y legales a las que deberán ajustarse las instalaciones de climatización.

La motivación del mismo es el manejo de las técnicas de climatización, muy en auge en estos últimos años.

Las instalaciones a desarrollar comprenderán la totalidad de los sistemas de refrigeración y calefacción necesarios durante todos los días del año en unas instalaciones de estas características.

Para ello, habrá de ajustarse al Apéndice 07.1 del Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios, cumplimentando todos los capítulos de la RITE, con su contenido simplificado ajustado al tipo de instalación de que se trata.

1.1.2

NORMATIVA DE APLICACIÓN

La normativa que se ha contemplado en la realización del proyecto ha sido la siguiente:

 Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento

de Instalaciones Térmicas en los Edificios y sus Instrucciones Técnicas

Complementarias. Incluso modificaciones posteriores. 


 Real Decreto 3099/1977 por el que se aprueba el Reglamento de Seguridad

para plantas e instalaciones frigoríficas. Incluso modificaciones posteriores. 


 Real Decreto 314/2006, por el que se aprueba el Código Técnico de la

Edificación (CTE). 


 Real Decreto 865/2003 de prevención para la legionella. 


 UNE 100713 - Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales.

Septiembre 2005. 


 UNE 100001 - Condiciones climáticas para proyectos. Abril 2001. 


 UNE-EN 13779 - Ventilación de los edificios no residenciales. Mayo 2008. 


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1.1.3

DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO

El edificio a climatizar es un hospital situado en León. Consta de un área total de

2408,48 m2 a climatizar dividida en dos plantas con forma de óvalo. Dispone de un

área de descanso situada en un patio interior que se extiende a lo largo de toda la altura del edificio. Las estancias que componen cada una de las plantas son las siguientes:

- Planta 1: distinguimos dos grupos de estancias; uno de ellos a lo largo del contorno del edificio y otro en su interior, separado del anterior por un pasillo.

 Contorno: 21 habitaciones estándar, 2 habitaciones de reserva, 1 habitación

aislada, 4 despachos, 2 habitaciones de médicos de guardia, 1 aula y sala de informática, 1 zona de juegos, 1 almacén y unos aseos públicos.

 Interior: lactario, sucio, limpio trabajo enfermería, control neonatos, exclusa,

vestuario familiares, biberonería, almacén fungibles, estar enfermería, boxes cuidados neonatales en incubadora, boxes cuidados especiales en cuna, 2 boxes aislados, sala de estar de familiares neonatos, área de biberones, sala de curas, despacho supervisor, office, 3 almacenes, 2 aseos y un área de descanso personal.

- Planta 2: se trata de una planta exclusivamente de habitaciones todas ellas distribuidas a lo largo del contorno de la planta.

- Cubierta: en ella se situarán los grupos frigoríficos y calderas así como parte de los climatizadores.

(22)

Las superficies de cada uno de los locales antes descritos son las siguientes:

N° de

habitaciones Superficie [m

2] Total

TOTAL PLANTA 1 1434,08

Área de biberones 1 17,42 17,42

Biberonería 1 9,65 9,65

Boxes cuidados aislados 2 11,8 23,6

Boxes cuidados especiales cuna 1 53,15 53,15

Boxes neonatales incubadora 1 93,03 93,03

Control 1 22,72 22,72

Control neonatos 1 15,37 15,37

Descanso personal 1 17,57 17,57

Despacho supervisor 1 14,67 14,67

Despachos 4 11,32 45,28

Estar enfermería 1 10,31 10,31

Estar familiares neonatos 1 58,09 58,09

Hospital día pediátrico 1 44,61 44,61

Información familiares 1 10,48 10,48

Lactario 1 22,82 22,82

Limpio trabajo enfermería 1 15,37 15,37

Limpio trabajo enfermería 2 1 22,72 22,72

Office 1 5,32 5,32

Sala de curas 1 16,84 16,84

Sala de informática 1 39,62 39,62

Trabajos médicos 1 18,31 18,31

Zona de juegos 1 45,13 45,13

Habitación 01 1 32,48 32,48

Habitación reserva 02 1 32,48 32,48

Habitaciones NE 6 32,48 194,88

Habitaciones NO y med. Guardia 8 32,48 259,84

Habitaciones Sur 9 32,48 292,32

TOTAL PLANTA 2 974,4

Habitación 01 1 32,48 32,48

Habitación reserva 02 1 32,48 32,48

Habitaciones NE 8 32,48 259,84

Habitaciones NO y med. Guardia 11 32,48 357,28

Habitaciones Sur 9 32,48 292,32

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1.1.4

DATOS DE PARTIDA

1.1.4.1 CONDICIONES EXTERNAS

Los valores de las condiciones exteriores del proyecto se han obtenido del Manual

Carrier a partir de la localización concreta del hospital:

 Localización:

- León

 Condiciones en periodo estival (nivel percentil del 1% - 15 h del mes de Julio)

- Temperatura seca: 36,5 °C

- Humedad relativa: 30%

- Variación diurna: 16 °C

- Variación anual: 40 °C

- Temperatura húmeda verano: 21,1 °C

 Condiciones en periodo invernal (nivel percentil del 99%)

- Temperatura seca: - 4,9 °C

1.1.4.2 CONDICIONES INTERIORES

La norma UNE 100173 y/o Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios establece, con el objetivo de garantizar unas condición de confort óptimas, que la temperatura operativa en el interior en verano ha de encontrarse entre los 23 y 25 °C y la humedad relativa entre el 45 y 60 %. De acuerdo con esto hemos fijado unas condiciones interiores en verano de 24 °C y 50 % HR.

Así mismo, establece que dichos valores óptimos para el período de invierno han de situarse entre los 21 y 23 °C para la temperatura y entre 40 y 50% para la humedad relativa. Los valores concretos que se han tomado han sido de 22 °C y 50 % de HR.

No hemos considerado que fuera necesario variar los parámetros de unas estancias a otras con lo que los parámetros son fijos para todas ellas.

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1.1.4.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

En lo que respecta a la caracterización térmica de los cerramientos, los valores utilizados se resumen en la siguiente tabla:

Coeficiente de transmisión [W/m2]

Factor solar [adim]

CRISTAL FACHADA 1,50 0,5

MURO FACHADA 0,36

TABIQUES 1

CUBIERTA 0,30

SUELO 0,32

SOLERA 0,32

Tabla 2: Parámetros característicos de los cerramientos

1.1.4.3 CONDICIONES DE USO

Las hipótesis de ocupación actividad, iluminación y cargas eléctricas se resumen en la siguiente tabla:

Alumbrado [W/m2]

Ocupación [n° personas]

Aplicaciones [W/m2]

PLANTA 1

Área de biberones 20 4 25

Biberonería 20 3 25

Boxes cuidados aislados 20 1 25

Boxes cuidados esp. cuna 20 6 15

Boxes neonatales incubadora 20 8 15

Control 20 5 30

Control neonatos 20 3 20

Descanso personal 20 4 10

Despacho supervisor 20 2 25

Despachos 20 1 40

Estar enfermería 20 3 10

Estar familiares neonatos 20 7 10

Hospital día pediátrico 20 6 40

Información familiares 20 4 15

Lactario 20 4 20

Limpio trabajo enfermería 20 3 15

Limpio trabajo enfermería 2 20 4 15

Office 10 1 10

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Trabajos médicos 20 4 15

Zona de juegos 20 8 5

Habitación 01 20 3 10

Habitación reserva 02 20 3 10

Habitaciones NE 20 3 10

Habitaciones NO y Guardia 20 3 10

Habitaciones Sur 20 3 10

PLANTA 2

Habitación 01 20 3 10

Habitación reserva 02 20 3 10

Habitaciones NE 20 3 10

Habitaciones NO y Guardia 20 3 10

Habitaciones Sur 20 3 10

Tabla 3: Hipótesis de condiciones de uso

1.1.5

CÁLCULO DE LAS CARGAS

Para el cálculo de las cargas térmicas de las estancias, partiremos de las condiciones exteriores y de confort mencionadas y, en función de sus características constructivas, orientación y uso, analizaremos los desequilibrios térmicos que afectan a cada una de ellas.

En lo que respecta a la orientación, dado que por la forma del edificio tendríamos una orientación ligeramente distinta para cada uno de los locales y, consideramos que la variación es tan pequeña que no es significativa, vamos a hacer una aproximación del óvalo por un triángulo del que resultarían estancias de tres tipos de orientaciones: Noreste, Noroeste y Sur.

Otro aspecto a tener en cuenta en el cálculo de las cargas térmicas es la presencia del patio interior que se ha explicado antes. De cara a facilitar el trabajo y dado que se considera que la variación de no hacerlo así sería muy poca, vamos a considerar que las condiciones en dicho patio son las exteriores con lo que las estancias que están en contacto con el mismo estarían en contacto con condiciones exteriores.

Como ya se ha explicado antes, las condiciones que se van a tomar son las más desfavorables tanto para verano como para invierno, esto es, las de percentil 1% en verano y 99% en invierno.

(26)

1.1..1

CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VERANO

Como tenemos que partir de las peores condiciones iniciales posibles, en verano vamos a considerar tanto las cargas internas como las externas, pues todo ellas son desfavorables.

Entre las cargas externas se han considerado la transmisión a través de muros y ventanas en contacto con el exterior y la radiación solar, en la que hay que prestar especial atención a la orientación de las estancias.

Entre las cargas internas se han considerado tanto el alumbrado, ocupación y equipos como la transmisión a través de tabiques. Para estos últimos se ha considerado que el salto térmico es la mitad del salto correspondiente del local con el exterior.

1.1..2

CÁLCULO DE LAS CARGAS DE INVIERNO

En el caso del periodo de invierno, para poder partir de las peores condiciones tenemos que considerar que no contamos con las aportaciones de calor debidas a dispositivos internos ni con las debidas a la radiación solar pues son cargas favorables a la climatización requerida. Esto quiere decir que la única carga a considerar en régimen es la debida a transmisión a través de paredes y cristales interiores y exteriores.

1.1.6

DISEÑO DE LA INSTALACIÓN

1.1.6.1 DISEÑO DE LOS FANCOILS

Los fan-coils se van a utilizar para climatizar aquellos locales en los que la carga no sea demasiado elevada bien por el tamaño del local o por su orientación o condiciones de uso. En general se tratará también de habitaciones en las que por su uso no se requiera un tratamiento del aire complejo. Los locales que responden a esta características en el hospital son todos excepto la zona de boxes de la primera planta.

Los fan-coils se sitúan en el falso techo del propio local con lo que el aire a climatizar se produce directamente en el mismo. Esto resulta muy beneficioso pues permite que en cada habitación se puedan regular las condiciones del aire de salida, independientemente del resto de habitaciones.

En concreto los fancoils que se van a emplear van a ser de cuatro tubos, es decir alimentados por cuatro tuberías; impulsión y retorno del agua fría y caliente respectivamente.

(27)

Es importante comprobar que los fancoils seleccionados para cada estancia sean capaces de combatir tanto la carga sensible como latente de los locales correspondientes tanto en invierno como en verano.

En el edificio hay un total de fancoils 73 fancoils; 40 en la primera planta y 33 en la segunda.

1.1.6.2 DISEÑO DE LOS CLIMATIZADORES

Los climatizadores se van a emplear en aquellos locales en los que por sus dimensiones, orientación o condiciones de uso se requiera contrarrestar cargas mayores o, en aquellos que sin demandar demasiada potencia requieran un tratamiento específico del aire.

Los locales que se van a tratar con aire tratado en climatizadores son los siguientes: boxes de cuidados neonatales, boxes de cuidados especiales en cuna, boxes aislados, lactario, limpio trabajo enfermería, control neonatos, biberonería y vestuario familiares.

Para su selección se ha calculado en base a la potencia frigorífica y calorífica demandada por cada uno de los locales, el caudal de impulsión, retorno y ventilación necesario en cada estancia. En función del tamaño de la habitación se ha seleccionado a su vez, para cada una de ellas un tipo y número de difusores que aseguren que el aire fluya correctamente por toda la habitación.

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1.1.6.3 DISEÑO DE LOS CONDUCTOS

La red de conductos será la encargada de transportar el aire tratado por los climatizadores en la cubierta hasta cada una de la estancias. Esto es, transportará hasta las mismas el aire caliente en invierno y el frío en verano.

Para el diseño de la red se utilizará el llamado Método de rozamiento constante.

Así, partiendo del máximo caudal de todo el tramo de conducto es decir desde climatizadores hasta difusores para el de impulsión y hasta rejillas para los de retorno, y de la velocidad máxima permitida en función del tipo de establecimiento (en este caso 10 y 7,5 m/s para impulsión y retorno respectivamente), se determinará el rozamiento por metro lineal de conducto en dicho tramo el cual, se mantendrá constante para el resto de tramos de conductos.

El diagrama que se emplea para el cálculo de dicho rozamiento es el diagrama para el cálculo de pérdidas de carga de aire en conductos circulares rectos.

Con este mismo diagrama, y conociendo el rozamiento en el conducto, podremos calcular el diámetro de cada tramo del mismo entrando en el diagrama con el caudal de cada uno de ellos, previamente calculado.

Dado que se van a emplear conductos circulares será necesario hacer la conversión del conducto circular a uno de sección rectangular con pérdida de carga y sección equivalente. Para ello se empleará el diagrama de transformación de conductos circulares en conductos rectangulares a igual pérdida de carga. Por las características del edificio, la altura máxima de la sección se encontrará en 300 mm.

Por último en lo que respecta al diseño de la red de conductos, se calculará el rozamiento total en cada uno de los tramos. Dado que se conoce el rozamiento por metro lineal de conducto solo será necesario calcular la longitud de cada tramo, teniendo en cuenta una longitud adicional en cada uno de ellos, debida a los accesorios presentes en el mismo. Con las tablas correspondientes se establecerán unos metros adicionales de conducto por cada accesorio, de forma que la pérdida de carga por fricción en el mismo, iguale a la del accesorio. Entre estos accesorios se han considerado los codos, todos ellos de 90 ° y radio largo, y las derivaciones, en las que en función de la velocidad del ramal sacada del diagrama antes mencionado se podrá calcular la pérdida de carga asociada.

(29)

1.1.6.4 DISEÑO DE LOS DIFUSORES

Los difusores empleados serán del modelo DCL-1 circulares de conos múltiples.

Para la determinación del rango de difusores que satisfacen las condiciones de cada local se han utilizado dos parámetros: velocidad en el cuello del difusor y nivel sonoro máximo admisible.

La velocidad máxima en el cuello del difusor está tabulada en función del tipo de establecimiento y la altura de montaje. En nuestro caso, dicha velocidad es de 2,8 m/s y la altura de 3 m. En la práctica, se han utilizado valores entre 2,5 y 3 m/s.

En cuanto al nivel máximo de ruido, los valores permitidos son de 40 dB de día y 30 de noche.

Sabiendo los difusores que satisfacen estos requisitos se ha procedido a elegir el tamaño de los mismos en función del caudal total requerido por cada local y el número de difusores que se quieren poner, en función del caudal máximo que puede proporcionar cada uno de ellos.

Es importante tener en cuenta a la hora de elegir el número de difusores que la cantidad debe ser tal que permitan una adecuada difusión del aire en toda la habitación pero sin ser esta cantidad demasiado excesiva de forma que al haber tantos, el flujo de los mismos se pudiera ver afectado por los de su entorno creando turbulencias molestas para los usuarios.

1.1.6.5 DISEÑO DE LAS REJILLAS

Las rejillas permiten devolver el aire desde los locales a los climatizadores.

Las rejillas que se van a utilizar son de la serie AT de la marca TROX Technik. Se trata de rejillas de lamas horizontales regulables individualmente.

Para la determinación de su tamaño se ha tenido en cuenta el nivel máximo de ruido permitido y el número que se quiere instalar en función del caudal total de retorno de cada estancia.

En general, se debe procurar que el número de rejillas sea la mitad del de difusores para cada estancia.

En cuanto a su distribución, no se requiere simétrica con lo que se van a instalar en línea recta a lo largo de las estancias y próximas a la pared en cada caso.

1.1.6.6 DISEÑO DE LAS TUBERÍAS

La red de tuberías es la que transporta el agua fría y caliente desde las centrales de producción de agua (grupos frigorífico y calderas) hasta cada uno de los fancoils de las estancias y hasta el climatizador, situado en la cubierta.

(30)

El complejo total consta de 4 tuberías; suministro y retorno de agua fría y caliente respectivamente.

Las tuberías empleadas serán de acero negro con el aislamiento térmico tanto interior como exterior establecido en el RITE. La unión entre los distintos tramos de las mismas se realizará mediante codos que para simplificar consideraremos de 90 o 45°.

El salto térmico del agua en la red de tuberías será el siguiente:

Batería de agua caliente:

 Temperatura de entrada del agua: 80 °C

 Temperatura de salida del agua: 60 °C

Batería de agua fría:

 Temperatura de entrada del agua: 6 °C

 Temperatura de salida del agua: 13 °C

Por último, el sistema de distribución de agua constará de elementos para conocer y medir el caudal de los circuitos hidráulicos así como para conocer el caudal y la presión en las unidades terminales. En estas últimas se instalarán en concreto válvulas de dos vías y sondas de presión remotas que permitan controlar los parámetros mencionados.

1.1.6.7 DISEÑO DE LAS CENTRALES DE PRODUCCIÓN

La instalación para el acondicionamiento de aire se basa en el uso de equipos de producción de agua enfriada (grupos frigoríficos) y caliente (calderas), ubicados en la cubierta. El agua enfriada es utilizada por climatizadores y unidades terminales, en este caso fancoils, para climatizar las diferentes zonas del edificio a tratar.

1.1.6.7 DISEÑO DE LA CALDERA

Para la producción de agua caliente se ha previsto una central térmica compuesta por una única caldera del tipo EUROBONGAS 9. El sistema se ha diseñado de tal forma que la eficiencia energética sea máxima.

Las calderas se situarán en la cubierta del edificio.

Con la central se podrá suministrar todo el agua caliente requerido por climatizadores y fancoils, para combatir las cargas frigoríficas de los locales en invierno. El valor de la potencia calorífica total demandada asciende a 74.392 kcal/h.

(31)

1.1.6.7 DISEÑO DEL GRUPO FRIGORÍFICO

La selección de los grupos frigoríficos se hace en base a la potencia frigorífica total demandada por el conjunto de los fancoils y climatizadores instalados.

Para proporcionar dicha potencia se han seleccionado una enfriadoras del tipo SRH R407C 0802 de la marca CLIMAVENETA.

Se situarán al igual que las calderas, en la cubierta.

1.1.6.7 DISEÑO DE LAS BOMBAS

Se situarán bombas en el circuito secundario de alimentación a los fancoils, en base al caudal y pérdida de carga crítica de todo el sistema.

El número de bombas a utilizar va a ser cuatro. Dos de ellas estarán constantemente funcionando, cada una para su circuito correspondiente (frío o caliente) y las otras dos serán de repuesto. Sólo entrarán en funcionamiento cuando alguna de las dos principales falle.

Para su diseño se ha considerado el caudal crítico de toda la instalación. Dado que se ha considerado una única red de tuberías que se bifurca en cada una de las dos plantas, el caudal crítico se corresponderá con el caudal total, suma de los demandados por la primera y segunda planta. Conocido este caudal habrá que determinar la pérdida de carga crítica. Esta pérdida de carga es la asociada al recorrido hasta el fancoil más alejado de la bomba.

En base a estos dos datos, se seleccionará con los catálogos que se adjuntan, la bomba más adecuada en cada caso. Utilizando los datos críticos, garantizamos que el agua llegará el punto más desfavorable de la instalación y, con ello, a todos los demás puntos.

1.1.6.8 DISEÑO DE ELEMENTOS AUXILIARES

Los elementos auxiliares abarcan todos los dispositivos que permiten conocer y medir el caudal en los circuitos hidráulicos y conocer la temperatura y la presión en las unidades terminales.

Los elementos que se van a emplear se engloban en las siguientes categorías:

- Válvulas de control: se trata de válvulas que permite regular el caudal

(32)

- Válvula de seguridad: son necesarias en la caldera y el refrigerador para evitar un aumento excesivo de la presión del fluido. Las válvulas descargarán a la atmósfera en caso de sobrepresión.

- Válvulas de equilibrado: se dispondrán en los fan-coils y climatizadores para

regular el caudal de agua que tiene que pasar desde la tubería hasta la batería de agua fría o caliente del equipo. La misión de estas válvulas es regular el caudal proporcionado a dichas baterías al estrictamente necesario para combatir las cargas presentes en el local. El ahorro de agua que supone, implica una mayor eficiencia en toda la instalación.

- Filtros: para garantizar la limpieza del agua se dispondrán filtros en la entrada

de las bombas de impulsión. Así mismo, para garantizar la del aire se instalarán filtros en las unidades terminales. Los filtros que se van a emplear serán un prefiltro de tipo G4, un filtro de bolsas rígidas F7 a la entrada de la unidad y un filtro F9, también de tipo bolsas rígidas a la salida de la unidad.

- Manguito anti-vibratorio: se trata de uniones flexibles entre las tuberías u otros

elementos rígidos. Su principal función es absorber vibraciones y ruidos.

- Equipos de medida: se dispondrán manómetros diferenciales y termómetros en

todos los equipos que permitan conocer la presión y temperatura del agua en todo momento.

1.1.7

COSTE TOTAL DE LA INSTALACIÓN

El presupuesto total del proyecto asciende a 464.185 euros.

1.1.8

BIBLIOGRAFÍA

 Manual de aire acondicionado, Carrier.

 Manual de climatizadores, TERMOVEN

(33)
(34)

INDICE DE LOS CÁLCULOS

1.2.1

CÁLCULO DE LAS CARGAS

. . . .35-44

1.2.1.1 CARGAS DE VERANO . . . .35-40

1.2.1.1.1 TRANSM ISIÓN . . . .35-36

1.2.1.1.2 RADIACIÓN SOLAR . . . .37

1.2.1.1.3 INFILTRACIÓN . . . .37

1.2.1.1.4 CARGAS INTERIORES . . . .38

1.2.1.1.5 CARGA TOTAL. . . .38

1.2.1.1.6 RESULTADOS VERANO. . . .39-40

1.2.1.2 PÉRDIDAS DE INVIERNO. . . .41-43

1.2.1.2.1 TRANSM ISIÓN. . . .41

1.2.1.2.2 INFILTRACIÓN. . . .42

1.2.1.2.3 RESULTADOS INVIERNO. . . .43

1.2.1.3 RESULTADOS FINALES. . . .44-45

1.2.2

CÁLCULO DEL CAUDAL DE VENTILAC IÓN

. . . .45-46

1.2.3

CÁLCULO DE LOS CLIMATIZADORES

. . . .46-47

1.2.3.1 CAUDAL DE IMPULSIÓN. . . .47

1.2.3.2 CAUDAL MEZCLA. . . .48

1.2.3.3 POTENCIA FRIGORÍ FICA. . . .49

1.2.3.4 POTENCIA CALORÍFICA. . . .49

1.2.3.5 SELECCIÓN DE CLIMATIZADORES. . . .51

1.2.3.6 CÁLCULO DE LOS DIFUSORES. . . .51

1.2.3.7 CALCULO DE LAS REJILLAS. . . .52

1.2.3.8 CÁLCULO DE LOS CONDUCTOS. . . .53-57

1.2.4

CÁLCULO DE LOS FANCOILS

. . . .58

1.2.4.1 ELECCIÓN DE LOS FANCOILS. . . .58

1.2.5

CÁLCULO DE LAS TUBERÍAS

. . . .59-88

1.2.5.1 CÁLCULO TUBERÍAS AGUA FRÍ A. . . .61-74

1.2.5.2 CÁLCULO TUBERIA AGUA CALIENTE. . . .75-88

1.2.6

SELECCIÓN DE LAS CALDERAS

. . . .89

(35)

1.2.1

CÁLCULO DE LAS CARGAS

En este apartado se va a describir el proceso seguido para el cálculo de las cargas térmicas.

Una carga térmica es todo aquello que tiende a alejarme de una condiciones buscadas o condiciones de confort que, para este proyecto se van a fijar en 24 °C y 50 % HR para verano y 22 °C y 50 % HR para invierno.

El objetivo de este apartado es determinar el valor total de dichos desequilibrios térmicos, para dos periodos del año con necesidades térmicas opuestas, en base a las condiciones exteriores, las condiciones objetivo y las características constructivas, orientación y uso del edificio.

El primer paso del proceso es analizar qué locales requieren ser climatizados y cuáles no. En el caso concreto del hospital hay una serie de habitaciones que por su aplicación, no requieren de tratamiento: almacén, almacén fungibles, aseos públicos, exclusa, aseos personales y almacén general.

1.2.1.1 CARGAS DE VERANO

Dado que se pretende que las instalaciones sean capaces de mantener las condiciones de confort bajo cualquier circunstancia, el diseño del sistema se realiza para las peores condiciones exteriores posibles.

Tales condiciones, correspondientes a las 15 h del mes de Julio y tabuladas en función de la localización del establecimiento, son de 36,5 °C y 30 % de HR para el Hospital de León.

Las cargas a tener en cuenta en el periodo de verano incluyen tanto las cargas externas por transmisión a través de cristales y muros, radiación solar e infiltraciones como internas debidas a la iluminación, ocupación, equipos y transmisión a través de tabiques.

1.2.1.1.1 TRANSMISIÓN

Representa el flujo de calor que se transmite a la habitación desde el exterior a través de muros, tabiques, suelos, techos y cristales.

El calor se trasmite por conductividad con lo que se calcula como:

(36)

donde:

K: Coeficiente de trasmisión de calor S: Superficie de transmisión de calor

ΔT: salto térmico entre las superficies que separa el elemento de transmisión

 Particularidades en el salto térmico:

El salto térmico varía en función de las características del cerramiento por el que se produce la transmisión y de las condiciones de los medios que separa.

- Tabiques y suelos/techos interiores: abarca aquellos cerramientos que separan

la estancia considerada de un local no climatizado. El salto térmico a considerar es la mitad del salto térmico con el exterior.

∆𝑇 𝐿𝑁𝐶 = 𝑇𝑒𝑥𝑡 − 𝑇𝑖𝑛𝑡 2

- Muros exteriores: dado que en verano no existen unas condiciones de régimen

permanente el incremento de temperatura tiene que calcularse en el momento más desfavorable teniendo en cuenta la altura del sol, orientación… Un factor fundamental a considerar es el calor absorbido debido a la exposición solar de los muros que, en un momento determinado será liberado. Este efecto es lo que llama inercia térmica y el motivo por el que en la práctica se considera un incremento de temperatura equivalente que engloba dicho efecto.

∆𝑇𝑒𝑞 = 𝑎 + ∆𝑇𝑒𝑠 + 𝑏 ∙ 𝑅𝑠

𝑅𝑚 ∙ (∆𝑇𝑒𝑚 − ∆𝑇𝑒𝑠)

donde:

a: factor de corrección

ΔTes: diferencia de temperatura a la hora considerada para la pared a la

sombra.

b: coeficiente relativo al color exterior de la pared.

Rs: máxima insolación (Kcal/h m2 ) correspondiente al mes y latitud supuestos

a través de una superficie acristalada horizontal, para la orientación considerada.

Rm: máxima insolación (Kcal/h m2 ) en el mes de Julio en León, a través de una

superficie acristalada u horizontal, para la orientación considerada.

ΔTem: diferencia de temperatura a la hora considerada para la pared soleada.

- Cristales: dado que se considera que no tienen masa térmica no habrá que

considerar el efecto descrito para los muros y el salto térmico será directamente la diferencia entre la temperatura exterior y la interior.

(37)

1.2.1.1.2 RADIACIÓN

A la hora de calcular la radiación es fundamental la orientación de los muros.

En el caso del hospital, la forma ovalada de la planta implicaría que cada estancia tendría una orientación distinta y difícil de determinar a priori.

Para facilitar el trabajo y, dado que parte de los datos que se necesitan están tabulados en función de las 8 orientaciones habituales, vamos a hacer una aproximación de la sección ovalada de la planta por un triángulo de forma que las estancias resultantes serían de tres tipos en función de su orientación: Noroeste, Noreste y Sur.

Para el caculo de la carga por radiación hay que considerar la hora y el mes más desfavorable para cada orientación. Los valores utilizado se han extraído de la tabla de

Aportaciones solares a través del vidrio sencillo correspondiente a una latitud de 40° que se adjunta en los anexos.

La fórmula utilizada para el cálculo es la siguientes:

𝑄𝑟𝑎𝑑 = 𝑆 ∙ 𝐺 ∙ 𝐹𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐 ∙ 𝐹𝑠

donde:

G : aportación solar a través del vidrio sencillo por unidad de superficie. Fcorrec: factor de corrección

Fs: factor de ganancia solar del vidrio; 0,5 en este caso.

1.2.1.1.3 INFILTRACIÓN

Como consideramos una cantidad de aire exterior según normativa para ventilación, en base al número de personas o a los procesos que se desarrollen, que es superior al aire de extracción resulta que dejamos el edificio en sobrepresión con lo que no hay infiltraciones.

1.2.1.1.4 CARGAS INTERIORES

Son las generadas en el propio espacio acondicionado debido a su utilización. Se dan por tres razones:

- Ocupación: se trata del calor debido a la personas. Es necesario analizar tanto

(38)

La carga sensible por ocupantes hace referencia al incremento de temperatura que tiene lugar en el espacio climatizado por las actividades o presencia de los mismos. La carga latente por su parte, hace referencia al cambio en la humedad del ambiente.

Ambos se calculan como el producto del número de personas por un valor de carga unitaria sensible o latente tabulado en función de la temperatura seca interior.

El rango de valores para ambos tipos de carga para 24 °C en el interior, en función del tipo de actividad que se desempeñe es;

Cs = 30 – 233 Kcal/h

Cl = 58 – 132 Kcal/h

- Iluminación y equipos: es necesario pasar el resultado a Kcal/h

𝑄𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝 = [𝑊] ∙ 0,86 = [𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ]

𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 = [𝑊

𝑚2] ∙ [𝑚2] ∙ 0,86 = [𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ]

1.2.1.1.5 CARGA TOTAL

La carga total es el resultado de sumar todas las cargas mencionadas. La carga sensible total es la suma de la transmisión por muros, cristales, paredes, techos y suelos, por la radiación solar, por la iluminación y aplicaciones y por la componente de calor sensible de los ocupantes. La carga latente total por su parte es la debida a la parte de carga latente de los ocupantes.

C

sensible total

= Q

trans

+ Q

rad

+ Q

ilum

+ Q

aplic

+ Q

ocup.sensible

(39)

1.2.1.1.6 RESULTADOS DE VERANO

SALA Q rad Q trans. Muro+cristal

+suelo y techo ext.

Q trans. Tabique

+suelo y techo int Q ilum. Q aplic. Cs ocup Cl ocup

PLANTA 1

Área de biberones 0 70 0 375 375 228 220

Biberonería 0 19 258 207 166 171 165

Boxes cuidados

aislados 296 158 45 254 254 57 55

Boxes cuidados

especiales cuna 1287 689 195 1143 685 342 330

Boxes neonat.

incubadora 2253 1206 270 2001 1201 456 440

Control 0 46 47 488 587 285 275

Control neonatos 0 31 220 330 264 171 165

Descanso personal 0 35 66 377 151 228 220

Despacho supervisor 0 30 0 315 316 114 110

Despachos 170 28 0 243 390 57 55

Estar enfermería 0 21 126 221 89 171 55

Estar familiares

neonatos 630 402 48 1249 500 399 385

Hospital día

pediátrico 319 118 208 959 1534 342 330

Información

familiares 0 21 124 226 135 228 220

Lactario 0 46 183 490 392 228 220

Limpio trabajo

enfermería 0 31 77 330 199 171 165

Limpio trabajo

enfermería 2 0 46 221 448 293 228 220

(40)

Sala de curas 0 67 143 362 579 228 220

Sala de informática 1613 99 103 851 852 228 220

Trabajos médicos 0 37 0 393 237 228 220

Zona de juegos 1613 118 0 971 194 456 440

Habitación 01 305 74 212 699 280 171 165

Habitación reserva 02 1537 73 106 699 280 171 165

Habitaciones NE 305 74 0 699 280 171 165

Habitaciones NO y

med. Guardia 1537 73 0 699 280 171 165

Habitaciones Sur 602 364 0 699 280 171 165

PLANTA 2

Habitación 01 305 199 212 699 280 171 165

Habitación reserva 02 1537 198 106 699 280 171 165

Habitaciones NE 305 19 0 699 280 171 165

Habitaciones NO y

med. Guardia 1537 198 0 699 280 171 165

Habitaciones Sur 602 479 0 699 280 171 165

(41)

1.2.1.2 PÉRDIDAS DE INVIERNO

Para el cálculo de las pérdidas de invierno solo se tendrá en cuenta la transmisión a través de muros, tabiques, techo o suelo. El resto de cargas (radiación e internas como ocupación, iluminación o aplicaciones) resultan favorables y mejoran las condiciones de partida con lo que no se consideran.

Las temperatura seca exterior correspondiente al periodo de invierno en la localidad del hospital es de -4,9 °C.

1.2.1.2.1 TRANSMISIÓN

La expresión es similar a la empleada en verano con la excepción de que en este caso se añade una corrección denominada factor de viento que tiene en cuenta la orientación del muro y el material del que está compuesto.

𝑄 = 𝐾 ∙ 𝑆 ∙ ∆𝑇 ∙ 𝐹𝑣

donde:

K: coeficiente de transmisión de calor de la pared S: superficie de transmisión de calor

ΔT: diferencia de temperatura entre los medios Fv: factor de viento

 Particularidades en el salto térmico:

- Muros exteriores, techo exterior y cristales: el salto térmico será la diferencia

entre la temperatura exterior y la interior.

- Tabiques, techo y suelo interiores: se empleará la mitad del salto térmico

convencional.

- Suelo exterior: se empleará la temperatura del terreno:

𝑇𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 = 𝑇𝑒𝑥𝑡 + 𝑇𝑖𝑛𝑡 2

(42)

Los factores de viento en función de la orientación son:

MURO CRISTAL NORTE 1,20 1,35

SUR 1 1

ESTE 1,15 1,25

OESTE 1,10 1,20

CUBIERTA 1

SUELO 1

Tabla 5: Factores de viento

1.2.1.2.2 INFILTRACIÓN

De la misma manera que en verano dado que el caudal de aire extraído es inferior al caudal exterior los locales se encuentran en una situación de sobrepresión que impide que el aire del exterior se cuele por los huecos.

(43)

1.2.1.2.3 RESULTADOS INVIERNO

SALA Q trans muro+crist

+cubierta y suelo Q trans LNC

PLANTA 1

Área de biberones 55 0

Biberonería 128 130

Boxes cuidados aislados 353 96

Boxes cuidados especiales cuna 1543 417

Boxes neonatales incubadora 2701 505

Control 71 101

Control neonatos 48 467

Descanso personal 55 141

Despacho supervisor 45 0

Despachos 567 0

Estar enfermería 32 268

Estar familiares neonatos 586 102

Hospital día pediátrico 1213 444

Información familiares 33 265

Lactario 71 390

Limpio trabajo enfermería 48 161

Limpio trabajo enfermería 2 71 471

Office 17 190

Sala de curas 53 305

Sala de informática 1050 220

Trabajos médicos 57 0

Zona de juegos 1104 0

Habitación 01 1049 452

Habitación reserva 02 945 226

Habitaciones NE 942 0

Habitaciones NO y med. Guardia 945 0

Habitaciones Sur 776 0

PLANTA 2

Habitación 01 2152 452

Habitación reserva 02 1144 226

Habitaciones NE 1141 0

Habitaciones NO y med. Guardia 1144 0

Habitaciones Sur 976 0

(44)

1.2.1.3 RESULTADOS FINALES

VERANO INVIERNO

SALA SUPERFICIE

[m2]

C. SENSIBLE [Kcal/h]

C. LATENTE [Kcal/h]

C. TOTAL [Kcal/h]

C. TOTAL [Kcal/h]2

PLANTA 1

Área de biberones 17,43 1153 242 1395 55

Biberonería 9,65 903 182 1085 258

Boxes cuidados aislados 11,8 1169 61 1230 449

Boxes cuidados especiales cuna 53,15 4775 363 5138 1960

Boxes neonatales incubadora 93,03 8125 484 8609 3277

Control 22,72 1598 303 1901 172

Control neonatos 15,37 1118 182 1300 515

Descanso personal 17,57 944 242 1186 196

Despacho supervisor 14,67 852 121 973 45

Despachos 11,32 977 61 1038 566

Estar enfermería 10,31 691 182 873 301

Estar familiares neonatos 58,09 3551 424 3975 958

Hospital día pediátrico 44,61 3828 363 4191 1657

Información familiares 10,48 807 242 1049 298

Lactario 22,82 1473 242 1715 461

Limpio trabajo enfermería 15,37 889 182 1071 209

Limpio trabajo enfermería 2 22,72 1404 242 1646 542

Office 5,32 235 61 296 206

Sala de curas 16,84 1517 242 1759 357

Sala de informática 39,62 4122 242 4364 1270

Trabajos médicos 18,31 984 242 1226 57

Zona de juegos 45,13 3687 484 4171 1105

Habitación 01 32,48 1914 182 2096 1170

Habitación reserva 02 32,48 3152 182 3334 1501

Habitaciones NE 32,48 1681 182 1863 942

Habitaciones NO y med. Guardia 32,48 3035 182 3217 945

(45)

PLANTA 2

Habitación 01 32,48 2052 182 2234 1370

Habitación reserva 02 32,48 3289 182 3471 1700

Habitaciones NE 32,48 1818 182 2000 1141

Habitaciones NO y med. Guardia 32,48 3172 182 3354 1144

Habitaciones Sur 32,48 2453 182 2635 976

Tabla 7: Resultados finales cargas

1.2.2

CÁLCULO DEL CAUDAL DE VENTILACIÓ N

El caudal de aire en el interior del local viene dado por el nivel de ocupación del mismo y por un valor de la calidad del aire fijado según normativa.

La expresión que se ha utilizado para calcular dicho caudal ha sido la siguientes:

𝑄𝑣 [ 𝑚3 𝑝𝑒𝑟𝑠] =

𝑄𝑣

𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎∙ 𝑛° 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠

Los resultados obtenidos para cada estancia se resumen en la siguiente tabla:

SALA Qv/pers [m3/h pers] N° personas Qv [m3/h]

PLANTA 1

Área de biberones 36 4 144

Biberonería 36 3 108

Boxes cuidados aislados 36 1 36

Boxes cuidados especiales cuna 36 6 216

Boxes neonatales incubadora 36 8 288

Control 36 5 180

Control neonatos 36 3 108

Descanso personal 36 4 144

Despacho supervisor 36 2 72

Despachos 36 1 36

Estar enfermería 36 3 108

Estar familiares neonatos 36 7 252

Hospital día pediátrico 36 6 216

Información familiares 36 4 144

Lactario 36 4 144

(46)

Limpio trabajo enfermería 2 36 4 144

Office 36 1 36

Sala de curas 36 4 144

Sala de informática 36 4 144

Trabajos médicos 36 4 144

Zona de juegos 36 8 288

Habitación 01 36 3 108

Habitación reserva 02 36 3 108

Habitaciones NE 36 3 108

Habitaciones NO y med. Guardia 36 3 108

Habitaciones Sur 36 3 108

PLANTA 2

Habitación 01 36 3 108

Habitación reserva 02 36 3 108

Habitaciones NE 36 3 108

Habitaciones NO y med. Guardia 36 3 108

Habitaciones Sur 36 3 108

Tabla 8: Caudales de ventilación

1.2.3 CÁLCULO DE LOS CLIMATIZADORES

En este apartado se va a describir el proceso de cálculo que hay que seguir para el diseño de los climatizadores. El proceso empieza con el cálculo de los caudales de impulsión, ventilación y retorno de cada equipo y finaliza con el cálculo de la potencia frigorífica y calorífica que ha de proporcionar cada uno de ellos.

Las condiciones que se van a tomar para la zona a climatizar y el exterior respectivamente son las que se resumen en la siguiente tabla:

Text [°C] Tint [°C] Hext [g/Kg] Hint [g/Kg]

VERANO 36,5 24 11,5 9

INVIERNO -4,9 22 1,5 8,2

Tabla 9: Condiciones aire zona y exterior

(47)

1.2.3.1 CAUDAL DE IMPULSIÓN

El objetivo es determinar la cantidad de aire que es necesario impulsar y sus condiciones de forma que se contrarresten las cargas del local y se mantengan las condiciones deseadas en el mismo.

Es importante llevar a cabo el diseño de forma que se garantice una compensación tanto de la carga total, como de la sensible y la latente por separado. De no hacerlo sí podríamos estar contrarrestando la total pero no alguna de las otras dos con lo que no tendríamos o la temperatura o la humedad deseada en el local.

Las ecuaciones que se han de cumplir son por tanto:

𝐶𝑡 = 𝑄𝑖 ∙ 1,2 ∙ (𝑖𝑧 − 𝑖𝑖) (𝐼)

𝐶𝑠 = 𝑄𝑖 ∙ 0,3 ∙ (𝑇𝑧 − 𝑇𝑖) (𝐼𝐼)

𝐶𝑙 = 𝑄𝑖 ∙ 0,7 ∙ (𝐻𝑧 − 𝐻𝑖) (𝐼𝐼𝐼)

donde el subíndice z hace referencia a las condiciones que se quieren mantener el local o zona, recogidas en la tabla 9 y el subíndice i a las condiciones del aire de impulsión, todavía por determinar.

Dividiendo las ecuaciones (II) y (III) obtenemos un parámetro llamado Facto de Calor Sensible (FCS). Se trata de una pendiente que, dibujada en el ábaco psicométrico por el punto de condiciones de la zona, nos da el lugar geométrico de todos los puntos que reúnen unas condiciones de impulsión adecuadas.

Prolongando esta recta hasta la de saturación, tendremos las condiciones del punto de impulsión.

En la práctica, en la batería no se produce la recta de saturación con lo que hay que definir un rendimiento de la batería.

Se define el Factor de Bypass (FB) que representa el tanto por uno de caudal mezcla (retorno y ventilación) que no pasa por la batería.

En base a este factor, se redefinen las cargas sensible y latente dando lugar a las llamadas cargas efectivas:

(48)

𝐶𝑠𝑒 = 𝐶𝑠 + 𝑄𝑣 ∙ 𝐹𝐵 ∙ 0,3 ∙ (𝑇𝑒𝑥𝑡 − 𝑇𝑧)

𝐶𝑙𝑒 = 𝑐𝑖 + 𝑄𝑣 ∙ 𝐹𝐵 ∙ 0,7 ∙ (𝐻𝑒𝑥𝑡 − 𝐻𝑧)

El valor de FB que se ha tomado para los cálculos es de 0,15

A partir de estas cargas se calcula el Factor de Calor Sensible Efectivo (FSCE) como:

𝐹𝑆𝐶𝐸 = 𝐶𝑠𝑒 𝐶𝑠𝑒 + 𝐶𝑙𝑒

y con ello la recta de caga efectiva. Como se ha explicado antes, prolongando hasta la recta de saturación (HR = 100 %) tendremos las condiciones del aire de impulsión.

Conociendo estas condiciones se puede calcular el caudal de impulsión:

𝑄𝑖 = 𝐶𝑠𝑒

(1 − 𝐹𝐵) ∙ 0,3 ∙ (𝑇𝑧 − 𝑇𝑖)

𝑄𝑖 = 𝐶𝑙𝑒

(1 − 𝐹𝐵) ∙ 0,3 ∙ (𝐻𝑧 − 𝐻𝑖)

Se tomará el valor mayor de los dos anteriores.

1.2.3.2 CAUDAL MEZCLA

Se trata del caudal que entra a la batería y que por tanto se va a tratar. Está constituido por una mezcla entre un caudal de ventilación procedente del exterior y un caudal de retorno que se extrae del local. Se va a considerar que el aire del caudal de ventilación se encuentra en las mismas condiciones que el exterior pero, en el caso del caudal de retorno, se va a considerar que la temperatura es un grado superior a la del local debido al recalentamiento que tiene lugar en el ventilador de retorno.

Para el cálculo del caudal de retorno se ha usado la siguiente fórmula:

𝑄𝑟 = 𝑄𝑖 (= 𝑄𝑚) − 𝑄𝑣

donde el caudal de impulsión se calcula según lo explicado en el apartado anterior y el caudal de ventilación en función de la ocupación y calidad requerida tal y como se representa en la tabla 8.

(49)

1.2.3.3 POTENCIA FRIGORÍFICA

La potencia frigorífica requerida en la batería depende de las condiciones del aire a la entrada de la misma y las que se requieren a la salida.

Para su cálculo de pueden utilizar cualquiera de las dos expresiones siguientes:

𝑃𝑓 = 𝐶𝑠 + 𝐶𝑙 + 𝑄𝑣 ∙ 0,3 ∙ (𝑇𝑒𝑥𝑡 − 𝑇𝑧) + 𝑄𝑣 ∙ 0,7 ∙ (𝐻𝑒𝑥𝑡 − 𝐻𝑧)

𝑃𝑓 = 𝑄𝑖 ∙ 0,3 ∙ (𝑇𝑚 − 𝑇𝑖) + 𝑄𝑖 ∙ 0,7 ∙ (𝐻𝑚 − 𝐻𝑖)

Las condiciones del punto mezcla se obtendrán a partir de un balance de temperaturas y humedades con lo que resulta:

𝑇𝑚 =𝑄𝑟 ∙ 𝑇𝑧 + 𝑄𝑣 ∙ 𝑇𝑒𝑥𝑡 𝑄𝑖

𝐻𝑚 =𝑄𝑟 ∙ 𝐻𝑧 + 𝑄𝑣 ∙ 𝐻𝑒𝑥𝑡 𝐻𝑖

1.2.3.4 POTENCIA CALORÍFICA

Los caudales de impulsión, retorno y ventilación se mantienen invariables para el cálculo de la potencia requerida en invierno.

La expresión a utilizar para calcular el valor de la potencia será la siguiente:

(50)

VERANO INVIERNO

SALA SUPERFICIE [m2]

C. SENSIBLE [Kcal/h]

C.LANTENTE [Kcal/h]

C.TOTAL [Kcal/h]

C.TOTAL [Kcal/h]

IMPULSION [m3/h]

VENTILACION [m3/h]

RETORNO [m3/h]

P. FRIGORIFICA [Kcal/h]

P.CALORIFICA [Kcal/h]

Biberonería 9,65 903 182 1085 258 315 108 207 1679 2550,56

Boxes

incubadora 93,03 8125 484 8609 3277 2708 288 2420 10193 12517,16

Boxes cuidados

en cuna 53,15 4775 363 5138 1960 1600 216 1384 6326 8069,12

Box aislado 11,8 1169 61 1230 449 389 36 353 1428 1718,52

Lactario 22,82 1473 242 1715 461 508 144 364 2507 3669,08

Limpio trabajo

enfermería 15,37 889 182 1071 209 310 108 202 1665 2536,56

Control

neonatos 15,37 1118 182 1300 515 385 108 277 1894 2765,56

Estar

enfermería 10,31 691 182 873 515 246 108 138 1467 2338,56

Estar familiares

neonatos 58,09 3551 424 3975 958 1207 252 955 5361 7394,64

(51)

1.2.3.5 SELECCIÓN DE CLIMATIZADORES

Para la selección de los climatizadores a emplear en cada local se ha tenido en cuenta el caudal de impulsión de cada uno de ellos y se ha tomado la condición de que la velocidad sea menor que 2,5 m/s.

El catálogo empleado ha sido de la marca TERMOVEN.

Lo modelos de climatizadores y su tamaño para cada local se resume en la siguiente tabla:

SALA Q IMPULSION

[m3 /h] MODELOS TAMAÑO

CAUDAL [m3 /h]

Biberonería 403 TVMA - 0 7/7 300-1200

Boxes incubadora 2708 TVE-9 9/9 3350

Boxes cuna 1600 TVE-7 7/7 1600

Boxes aislados 389 TVMA - 0 7/7 300 - 1200

Lactario 508 TVMA - 0 7/7 400 - 1300

Limpio Trabajo enf. 310 TVMA - 0 7/7 300 - 1200

Control neonatos 385 TVMA - 0 7/7 300 - 1200

Estar enfermería 246 TVMA - M 5/8 150 - 300

Estar familiares 1207 TVMA - 0 7/7 400 - 1300

Tabla 11: Selección de climatizadores

1.2.3.6 CÁLCULO DE LOS DIFUSORES

Los difusores empleados serán del modelo DCL-1 circulares de conos múltiples.

Para la determinación del rango de difusores que satisfacen las condiciones de cada local se han utilizado dos parámetros: velocidad en el cuello del difusor y nivel sonoro máximo admisible. (Anexos 1.3.10 y 1.3.11)

La velocidad máxima en el cuello del difusor está tabulada en función del tipo de establecimiento y la altura de montaje. La altura que se ha considerado es de 3 m en todos los locales. La velocidad recomendada en el cuello en función de esto resulta de 2,8 m/s. En cuanto al nivel máximo de ruido, los valores permitidos son de 40 dB de día y 30 de noche.

Sabiendo los difusores que satisfacen estos requisitos se ha procedido a elegir el tamaño de los mismos en función del caudal total requerido por cada local y el número de difusores que se quieren poner, en función del caudal máximo que puede proporcionar cada uno de ellos.

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