CARTAGENA
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
MODELADO DE INFORMACION DE EDIFICIOS PARA EL ANALISIS DE EDIFICIOS INDUSTRIALES ENERGETICAMENTE EFICIENTES:
ESTUDIO CASO
TRABAJO FIN DE MASTER MASTER EN ENERGIAS RENOVABLES
Autor: Juan Fco. Vivo Rubio
Director: María Socorro García Cáscales Codirector: Carlos García Calvo
Cartagena, Marzo 2020
1. MEMORIA ……….……….…….……… 3
1.1. OBJETIVO……….……… 4
1.2. INTRODUCCION………..……… 4
1.2.1. INTRODUCCION AL BIM
………..… 5
1.2.2. FUNCIONAMIENTO DEL BIM
………..………..… 7
1.2.3. METODOLOGIA OPEN BIM
……….………… 8
1.3. METODOLOGIA DE TRABAJO Y FUNCIONAMIENTO ……….……..… 9
1.4. HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN ESTE TRABAJO……….………….… 11
1.5. CASO ESTUDIO………..……… 16
1.5.1. DESCRIPCION
…………..………..……… 16
1.5.2. SITUACION
………..……… 16
1.5.3. CONSTRUCCION
………...……… 17
1.5.4. INSTALACION DE AGUA
………..……….……… 18
1.5.5. INSTALACION DE SANEAMIENTO
………..……….………… 20
1.5.6. INSTALACION ELECTRICA
………..……….…….……… 20
1.5.7. INSTALACION FOTOVOLTAICA
………..………….………….…… 22
1.5.7.1. Situación actual de la normativa
……… 22
1.5.7.2. Estudio caso
………..……… 23
1.5.8. PRESUPUESTO ……….
……….……. 30
2. ANEXOS ………..……… 31
2.1. CALCULOS CONSTRUCTIVOS
………..………..……… 32
2.2. INSTALACION DE AGUA……….………..………
86
2.3. INSTALACION DE SANEAMIENTO……….……….………
94
2.4. CALCULOS LUMINICOS…….……….………
101
2.5. INSTALACION ELECTRICA…….………..……….………
108
2.6. CARGAS TERMICAS…….……….………
131
2.9. ANALISIS CICLO DE VIDA…….……….………
201
2.10. FICHAS TECNICAS…….………..………2183. PLANOS
…….………..……….…235 3.1. LOCALIZACION3.2. SITUACION 3.3. PLANTA 3.4. ALZADOS 3.5. CIMENTACION
3.6. ESTRUCTURA METALICA NAVE GRANDE 3.7. ESTRUCTURA METALICA NAVE PEQUEÑA 3.8. INSTALACION DE AGUA
3.9. INSTALACION DE SANEAMIENTO 3.10. ILUMINACION Y VIAS DE EVACUACION 3.11. INSTALACION ELECTRICA
3.12. ESQUEMA UNIFILAR I
3.13. INSTALACION SOLAR TERMICA I 3.14. INSTALACION SOLAR TERMICA II 3.15. INSTALACION FOTOVOLTAICA 3.16. ESQUEMA UNIFILAR II
4. PRESUPUESTO
…….………..………2535. BIBLIOGRAFIA
…….……….………..………2881. MEMORIA
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1.1. OBJETIVO
El presente TFM tiene dos objetivos claramente diferenciados, por un lado realizar el diseño y construcción de una serie de edificios de una explotación a través de un modelado de información de construcción literalmente denominado Open BIM, en donde se ira diseñando con distintos softwares las fases necesarias que requiere un proyecto de este tipo, partiendo de la fase inicial con los cálculos constructivos hasta el diseño posterior de las instalaciones.
El segundo objetivo se centrara en la instalación fotovoltaica que tiene la explotación, en donde se profundizara en su diseño y la viabilidad económica que puede tener una instalación conectada a red, acogida a la modalidad de compensación de excedentes.
El caso a diseño es una explotación caprina que albergara 600 cabras productoras de la raza Murciano-Granadina. En función de las distintas necesidades que puede tener una explotación de este tipo, se diseñaran las distintas naves e instalaciones necesarias para tener un adecuado funcionamiento.
Los datos a partir de los cuales se ha realizado el diseño de las naves, superficies, necesidades hídricas de los animales, consumo energético de los distintos equipos, etc… se han sacado a partir de datos constatados y publicaciones especializadas en este sector, haciendo un diseño lo más real y funcional posible.
Este TFM no tiene como objetivo definir la actividad en cuestión (manejo de los animales, viabilidad económica de la venta de leche y carne). Tampoco tiene como objetivo ser un proyecto tipo, ya que no contendrá capítulos que confeccionan un proyecto, como Pliego de condiciones, Estudio de Seguridad y Salud, Memoria Ambiental, etc… Se centrara exclusivamente en los objetivos descritos anteriormente; por un lado, en el diseño de las instalaciones mediante la metodología Open BIM, en donde se adjuntara parte de la documentación que generan los distintos softwares (planos, cálculos, comprobaciones, diseño, etc..). Y por otro, el estudio y diseño de la instalación fotovoltaica conectada a red.
1.2. INTRODUCCION
En la primera parte de este TFM nos introduciremos en que es un modelado BIM, en donde se explicara en que consiste esta metodología y como está actualmente para ir posteriormente al diseño de las distintas instalaciones de la explotación en estudio. En la segunda parte, nos centraremos en la instalación fotovoltaica, donde se realizara un estudio energético, su diseño y posterior estudio económico para ver la rentabilidad de la solución adoptada.
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1.2.1. INTRODUCCION AL BIM
¿Qué significa BIM? BIM corresponde a las siglas de Building Information Modeling. Es una metodología de trabajo a través de un modelo digital en 3D, en el cual se integran todos los agentes, equipos y tecnologías que intervienen en la creación de un proyecto desde su fase inicial hasta su fase final. Por lo tanto es una metodología colaborativa
El BIM supone una evolución del sistema de diseño tradicional basado en 2D, ya que ahora se convierte en un modelo digital que incorpora información geométrica (3D), de tiempos (4D), de costes (5D), ambiental y sostenibilidad (6D) y de mantenimiento (7D).
Figura 1. Ciclo de vida del Modelo BIM Fuente: Building Smart Spain 2016
Con esto se consiguen una serie de ventajas frente a la manera tradicional:
- Permite una gestión más eficaz de los recursos humanos, optimizando los tiempos de diseño y producción por lo que se traduce en un ahorro de costes.
- La información de la edificación se administra de una manera más detallada ya que engloba aspectos referentes a su diseño, mantenimiento, etc… Por lo que en cualquier remodelación o proyecto posterior se pueden evitar costes y recursos innecesarios. Se consigue una mejor gestión de los datos durante el ciclo de vida de una construcción.
- Se tiene una actualización en tiempo real de todo el proyecto, ya que al estar integrados todos los equipos y tecnologías, cualquier modificación o corrección es visualizado en tiempo real por el resto de agentes optimizando la secuencia de realización, esto repercute en un ahorro de tiempo y dinero.
6 - Una de las ventajas más importantes es el conocer el impacto energético de cada uno
de los materiales que forman la obra que junto con la iluminación y otros elementos, es muy útil para diseñar edificios cada vez más eficientes y sostenibles.
- Facilita la visualización por lo que se puede hacer un análisis más real del proyecto.
Mejorando su calidad y la coordinación de los distintos equipos que forman parte.
Con estas ventajas tan evidentes se puede decir que las empresas que no se vayan asociando de alguna manera a esta metodología y tecnología del BIM perderán competitividad y potencial de negocio.
Desde hace poco tiempo, no solo la empresa privada está implantando y exigiendo la utilización del BIM, sino que existe ya normativa internacional, europea y española que nos indica que se debe trabajar con BIM.
Aunque no es obligatoria, el Parlamento Europeo emitió una directiva en 2014 por la cual instaba a los 28 países miembro de la Unión a implementar la metodología BIM en todos aquellos proyectos constructivos de financiación pública. En países como Reino Unido, Noruega, Canadá y Francia, ya la han instaurado como obligatoria en todos los proyectos gubernamentales. En otros países como EEUU o Alemania se ha instaurado en más del 80 % de las empresas.
En Agosto del 2015 y a raíz de la directiva Europea, España creó la “Comisión BIM”, en la cual estableció una hoja de ruta en la cual iría convirtiendo en obligatorio el uso de la tecnología BIM para las licitaciones públicas.
Una primera fase: 17 de Diciembre del 2018, para las Licitaciones Públicas de Edificación. Y una segunda: a partir del 26 de Julio del 2019 para las Licitaciones Públicas de Infraestructuras.
El escenario que se presenta en España es muy esperanzador, en donde se ha fijado una estrategia con la que poco a poco se debe ir implementado esta metodología hasta que alcance cierta madurez, convirtiendo el país en un referente a nivel mundial. Esto traerá beneficios económicos y modernizara las instituciones y la manera de trabajar.
Figura 2. Mapa de Implantación del BIM Fuente: Building Smart Spain 2016
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1.2.2. FUNCIONAMIENTO DEL BIM
Como hemos comentado anteriormente un software BIM modela en 3D y en tiempo real. Toda la información referente a los elementos del proyecto, incluyendo su geometría, la información geográfica del lugar, las relaciones o los vínculos que tienen entre sí, costes, cantidades, características térmicas y energéticas, ciclo de vida, etc… se ubican en una misma base de datos.
Esto hace que haya un único proyecto en donde pueden trabajar todos los agentes implicados, diseñadores, arquitectos, ingenieros, técnicos, cliente final...de tal forma, que cualquier modificación en algún elemento del proyecto es actualizada para el resto de los participantes.
Si a esto le sumamos que con una simple herramienta como es internet se puede visualizar cualquier fase del proyecto nos podemos imaginar la optimización en tiempo y en recursos que se puede tener con esta metodología.
Figura 3. Interoperabilidad con BIM Fuente: Biblus. Software arquitectura 2017
Como se ha comentado, el BIM es una metodología de trabajo que se apoya en diferentes aplicaciones de diseño y modelado, actualmente podemos destacar softwares como: Revit, Allplan, ArhiCAD, BentleyBIM. Y diferentes metodologías de trabajo en la que destacaremos la de OPEN BIM de CYPE que es la que llevaremos a cabo en este TFM y veremos más adelante.
En España y en el continente americano predomina Revit claramente, mientras que en países como Alemania, Suiza o Rusia predomina Archicad. Al final el uso de uno u otro dependerá de factores como; el país donde se este, la metodología de trabajo que tenga la empresa donde este implantado, precios de licencia, nivel de información que requiere el proyecto, etc…
Hay que tener en cuenta que existen varios formatos de importación y exportación de modelos BIM, por lo tanto es muy importante la interoperabilidad entre los distintos programas para intercambiar datos y formatos de archivo que se puedan leer y escribir, evitando perder información. Algunos de estos formatos son más permisivos que otros, existiendo una gran
8 interoperabilidad entre programas de la misma compañía, sin embargo la interoperabilidad no
es tan satisfactoria entre distintos software de distintas compañías.
El fichero o formato de intercambio que se va a utilizar en este TFM es el IFC Industry Foundation Classes, este formato nos conectara los distintos softwares que se utilizaran en el diseño y construcción del proyecto.
Las ventajas de utilizar este formato son:
- Es un formato estándar utilizado a nivel mundial.
- Es abierto y público, no tiene ningún coste.
- Vincula fácilmente toda la información referida a propiedades, cantidades, etc…
- Facilita el intercambio de información de elementos, espacios, estructuras en BIM. Y favorece la interoperabilidad de los distintos actores que intervienen.
- Es neutral, no está vinculado a ninguna aplicación o programa concreto.
- Independientemente del programa utilizado el IFC puede ser el formato de unión entre los distintos programas, siempre que se logre conseguir una alta interoperabilidad en el intercambio de datos.
1.2.3. METODOLOGIA OPEN BIM
OPEN BIM es una iniciativa desarrollada por BuildingSMART, la cual es una asociación que está integrada por todo tipo de agentes del sector de la construcción; Constructoras, Ingenierías, compañías de software, estudios de arquitectura, Universidades, administraciones públicas.
Se creó sin ánimo de lucro y busca la eficiencia en el sector de la construcción mediante el uso de estándares abiertos de interoperabilidad en BIM.
La problemática de algunas metodologías de trabajo colaborativo es que utilizan determinadas aplicaciones o herramientas que limitan la accesibilidad a aquellos que no cuentan con esa herramienta o no tienen los suficientes conocimientos para utilizarla. Esto puede llevar a la desconexión y aislamiento de determinado agentes que intervienen en el flujo de trabajo.
La metodología OPEN BIM surge para dar una visión más global y universal al diseño colaborativo, basándose en la utilización de flujos de trabajo y estándares abiertos como es el IFC, de forma que la información que está en el proyecto BIM, no está vinculada a ninguna aplicación o programa concreto. Incluso aplicaciones más específicas para determinados aspectos del proyecto (instalación de agua, saneamiento, electricidad, etc…) tampoco tienen que estar vinculadas a un único fabricante de software.
A parte de la utilización de estándares abiertos que es una de las mayores ventajas, tiene otros aspectos importantes a la hora de utilizar esta metodología.
- Proporciona un flujo abierto y transparente que permite la participación de los distintos agentes que forman parte del proyecto, independientemente de los programas o software que utilicen.
9 - Al utilizar un formato común para los distintos aspectos del proyecto, los organismos
oficiales y compañías pueden tener trabajos más transparentes comercialmente y con más calidad y seguridad en los datos.
- Los datos que se obtienen duran todo el ciclo de vida del proyecto. Por lo que se pueden utilizar a lo largo de este, evitando entradas duplicadas y los consiguientes errores.
- Otro aspecto importante, es que compañías de software tanto grandes como pequeñas pueden entrar en el mercado y competir con otros sistemas independientes ya instaurados, ofreciendo una gran calidad de servicio al cliente.
- Hay una mayor variedad y oferta de productos online, en la cual el usuario en función de sus necesidades tiene una búsqueda más precisa.
1.3. METODOLOGIA DE TRABAJO Y FUNCIONAMIENTO
La metodología de trabajo de OPEN BIM que se utiliza en este TFM es el desarrollado por la compañía CYPE, como es lógico está dentro de la asociación de empresas que forman BuildingSMART y utiliza el fichero estándar IFC.
La elección de esta metodología para realizar el presente trabajado se ha basado en:
- Familiaridad y experiencia en manejo de distintos softwares de esta marca durante bastante tiempo. Lo que hace que tenga bastante confianza.
- Algunos de los softwares son bastante intuitivos y tienen una fácil compresión. A parte de haber bastante información tanto de cursos y tutoriales online.
- Se ha podido tener acceso mediante licencia de estudiante a todos los programas necesarios para poder realizar este trabajo, a través de la relación CYPE – Universidad existente.
La estructura de funcionamiento en esta metodología es bastante flexible e intuitiva. Partimos de una plataforma o nube en la red, que es donde se producirá el flujo de trabajo permitiendo la colaboración y participación multidisciplinar de todos los agentes que participan en el proyecto. En CYPE esta nube o plataforma en la red se denomina BImserver.center.
Por otro lado tenemos las distintas herramientas o software específicos que se usaran para la realización del proyecto. Herramientas para los cálculos eléctricos, cálculos de conducción de agua, saneamiento, cálculos lumínicos, etc…
10 Figura 4. Flujo de trabajo OPEN BIM de CYPE
Fuente: CYPE. Software para arquitectura, ingeniería y construcción 2018
Aunque la manera de trabajar en esta metodología es bastante flexible y puede tener alguna variante. La realización de un proyecto la podemos dividir en las siguientes etapas:
- Inicio del proyecto.
La manera habitual y lógica de empezar a realizar este tipo de proyecto es a partir de un modelo arquitectónico o modelo 3D, normalmente este fichero lo realizan los arquitectos o ingenieros de estructuras. Para iniciar este modelo es necesario crear un directorio vacío en donde se ira guardando toda la información a medida que el proyecto vaya avanzando.
- Uso de las aplicaciones especializadas que intervienen en la realización del proyecto.
Una vez creado y subido este modelo al directorio, se empieza a trabajar con las distintas aplicaciones existentes. Todas ellas pueden cargar el modelo BIM creado y trabajar sobre este.
Hay ciertas aplicaciones que no necesitan inicialmente comenzar con un modelo BIM, pudiendo posteriormente conectarse con este.
Las distintas aplicaciones van generando un flujo abierto de información, por un lado van
“exportando” los IFC generados al servidor para ser compartidos. Y por otro van viendo mediante “actualizaciones” las modificaciones o creaciones disponibles que se han generado por los otros intervinientes.
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- Consolidación del modelo BIM.
A medida que se va desarrollando el proyecto el modelo BIM se va ampliando con los IFC generados por las distintas aplicaciones utilizadas. Resultando un modelo donde está toda la información consolidada. Con esto se logra por un lado, la interacción de distintas aplicaciones (por ejemplo cypelec rbt lee las cargas creadas en cypelux) y por otro al no tratarse de un solo archivo sino de un conjunto de archivos IFC creados por las distintas herramientas, se asegura una información duradera y fácil de acceso, ya que queda desvinculada de los programas utilizados.
1.4. HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN ESTE TRABAJO
El flujo de trabajo Open BIM de CYPE ofrece multitud de herramientas específicas para cada sector y para cada instalación tipo. No solo de la misma compañía CYPE sino también de otras empresas y fabricantes de equipos y materiales.
En este trabajo se han querido utilizar algunas de estas herramientas especializadas para ver cómo se va desarrollando algunas fases importantes en un proyecto con esta metodología OPEN BIM. Desde su diseño inicial en un croquis en 2D, pasando por su diseño arquitectónico y modelado en 3D, diseño de instalaciones y un estudio de las cargas térmicas de los edificios que forman la explotación estudiada.
A continuación se detallan las herramientas utilizadas en este proyecto:
Boceto inicial en 2D.
Como en todos los diseños iniciales, hay que tener en cuenta una serie de factores que son los que van a determinar cómo va a ser la explotación; número de animales, tipo de animales, superficie que necesita cada tipo de animal, tipo de dependencias necesarias, etc…Una vez estudiados estos factores se diseña el plano en planta en 2D con Autocad.
Cálculo de la estructura arquitectónica.
Este es el primer paso a la hora de empezar con el proyecto BIM. En esta explotación tenemos dos naves con estructuras metálicas, para ello se han utilizado:
- Generador de pórticos; en el calculamos la geometría de los pórticos, cerchas y correas de una manera simple y en 2D de cada nave independientemente.
- CYPE 3D; los cálculos generados con la anterior herramienta, los exportamos a esta. Y en ella ya confeccionamos en 3D la geometría de la estructura, generando sistemas de arrostramiento, tirantes, uniones y cimentación. Se sigue calculando cada nave por separado.
- CYPECAD; este es la herramienta que vamos a utilizar para cohesionar la unión de las dos naves calculadas en los programas anteriores y hacer la primera exportación en IFC
12 del proyecto. Con esta herramienta exportamos las características de la estructura
metálica; vigas, pilares, zapatas, la unión integrada de las dos naves, etc… Por lo tanto aunque se hayan utilizado las otras dos herramientas para facilitar el cálculo del a estructura, CYPECAD es la herramienta que está integrada dentro del flujo de trabajo de Open BIM y con la cual podemos generar IFC.
Modelador 3D.
Una vez que se tiene la estructura en 3D, se necesita realizar los distintos cerramientos de los edificios; cubiertas, cerramientos laterales, particiones interiores, creación de huecos para ventanas y puertas, etc…
Para ello se va a utilizar IFC Builder. Se comienza con una importación de la estructura en 3D y se realizan los cerramientos, particiones, y creación de huecos comentados.
A la hora de exportar, se hace en formato IFC4 incluyendo:
- Geometría del edificio.
- Planos de planta.
- Tipos de recinto con sus características.
- Aristas entre elementos constructivos.
Como se habló anteriormente, hay distintas alternativas y flexibilidad a la hora de realizar las fases del proyecto, por ejemplo, el proyecto se podría haber empezado directamente desde IFC Builder con una simple plantilla de DWG. Y sobre este modelado en 3D trabajar las instalaciones, para realizar posteriormente el cálculo de la estructura. Aunque pienso que es mejor partir ya de una modelo con su estructura definida para visualizar todos los elementos que la componen y evitar interferencias con las instalaciones que se tienen que proyectar.
Instalaciones proyectadas.
Una vez que se tiene el esqueleto de la construcción junto con su cerramiento se procede al cálculo de las distintas instalaciones necesarias para esta explotación, en donde utilizaremos las siguientes herramientas:
- CYPEPLUMBING Water Systems.
Es el software utilizado para calcular y diseñar la instalación de agua potable. Permite multitud de configuraciones; opciones de cálculo, selección de materiales y equipos, opciones de plano, opciones de dimensionamiento y comprobaciones a realizar bajo unas normas predefinidas.
Se importaran los ficheros IFC generados en IFC Builder, al igual que otros elementos generados en otras aplicaciones, por ejemplo los aparatos sanitarios. Con esto se logra integrar dos herramientas como es CYPEPLUMBING Water Systems y Water equipment (genera aparatos sanitarios), para conectar las tuberías diseñadas a los aparatos.
13 Con este programa se exporta el fichero IFC con la posición tridimensional de las tuberías para poder visualizarlas en otros programas.
También se generara la siguiente documentación: planos, listados de resultados, mediciones y comprobaciones. Y archivos BC3, utilizados en programas de medición y cálculo de presupuestos como es ARQUIMEDES.
- CYPEPLUMBING Sanitary Systems.
Es el software utilizado para calcular y diseñar la instalación de evacuación de aguas residuales y pluviales. Permite el dimensionamiento y configuración de las comprobaciones a realizar en cualquier elemento de la instalación, como son puntos de acometida, arquetas de drenaje, descargas, tuberías, canalones, sumideros, tuberías, etc…
Se importaran los ficheros IFC generados en IFC Builder, al igual que otros elementos generados en otras aplicaciones, por ejemplo los aparatos sanitarios. Con esto se logra integrar dos herramientas como es CYPEPLUMBING Sanitary Systems y Water equipment (genera aparatos sanitarios), para conectar las tuberías diseñadas a los aparatos.
Con este programa se exporta el fichero IFC con la posición tridimensional de las tuberías para poder visualizarlas en otros programas.
También se generara la siguiente documentación: planos, listados de resultados, mediciones y comprobaciones. Y archivos BC3, utilizados en programas de medición y cálculo de presupuestos como es ARQUIMEDES.
- CYPELUX.
Con este software se realiza el cálculo luminotécnico de las instalaciones de alumbrado normal y de emergencia. Estos cálculos se realizan basándose en unos parámetros que también son configurables.
Con esta herramienta se importara el fichero IFC generado en IFC Builder, también se pueden importar ficheros EULUMDAT y IES correspondientes con tipos de luminarias de Europa y Norte América respectivamente. Por otro lado se exportara el modelo IFC calculado.
En cuestión de documentación se genera un anejo de cálculo donde se detallan, los valores de cálculo, las características del recinto y de la instalación de alumbrado normal y de emergencia.
- CYPELEC REBT
Con esta aplicación se diseñara el cálculo de las instalaciones eléctricas de baja tensión según el Reglamento para Baja Tensión (RBET) para cualquier tipo de proyecto eléctrico. Teniendo en cuenta lo especificado en las Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC-BT) así como la guía Técnica de Aplicación
14 CYPELEC REBT, permite la importación de los IFC generados en IFC Builder, así como los IFC generados para el cálculo de las luminarias en CYPELUX. Aquí tenemos otro caso de integración de dos herramientas.
A su vez exporta IFC con los siguientes elementos, canalizaciones de los distintos tramos, tomas de corriente, cuadro de protecciones, bloques correspondientes a los motores existentes La documentación generada consta del proyecto de la instalación, la Memoria Técnica de Diseño y el Certificado de la Instalación con el formato proporcionado por diferentes comunidades autónomas. Permite dibujar planos en planta y esquemas unifilares de la instalación y configurar las características de los elementos que la componen.
- CYPELEC PV
Con esta aplicación se realizara la instalación fotovoltaica en base a las condiciones Técnicas de Instalaciones Conectadas a Red que es nuestro caso.
El programa permite configurar parámetros básicos de funcionamiento, introducir los distintos elementos que forman parte de la instalación, conectarlos y dimensionarlos. Además se pueden definir perdidas por orientación e inclinación y las debidas a las sombras.
Permite la importación de los IFC generados en IFC Builder y exporta IFC de los equipos como son los paneles solares, conductores y resto de equipos generados.
- CYPEPLUMBING Solar Systems
Con este software se diseñara la instalación de energía solar térmica para producción de agua caliente sanitaria en la explotación.
Este dimensionado emplea la metodología F-Chart y para el cálculo hidráulico se utilizaran las fórmulas de Darcy y Weisbach, Colebrook y White. Permite la configuración del
dimensionamiento y comprobaciones en cualquier elemento que se utilice; captadores solares, intercambiadores, acumuladores, llaves, bombas, tuberías…
Se importaran los ficheros IFC generados en IFC Builder, al igual que otros elementos tridimensionales generados en otras aplicaciones.
Con este programa se exporta el fichero IFC con la posición tridimensional de los captadores, equipos diseñados y las tuberías para poder visualizarlas en otros programas.
También se generara la siguiente documentación: planos, listados de resultados, mediciones y comprobaciones.
- CYPEFIRE CTE
Esta es la herramienta que se utilizara para diseñar y verificar la exigencia de la normativa existente referente a instalaciones contra incendios.
Se determinara el nivel mínimo de protección mínimo de los equipos y las instalaciones necesarias.
15 Se importaran los ficheros IFC generados en IFC Builder, al igual que otros elementos
tridimensionales generados en otras aplicaciones.
Se exportaran en un fichero IFC, toda la información de las zonas definidas como son los sectores de incendio, escaleras, recorridos de evacuación, equipos de protección, etc… También se generan ficheros FIEBCD-3 para utilizar en programas de medición y presupuesto como Arquimedes.
La documentación generada consta de planos de la instalación, comprobaciones o fichas justificativas de cada una de las secciones del CTE DB SI.
- CYPETHERM LOADS
Con este software se calcularan las cargas térmicas de las distintas construcciones de la explotación. Su cálculo está basado en las Series Temporales Radiantes (RTSM), propuesto por ASHARE que establecerá los requerimientos mínimos para realizar el cálculo de cargas máximas de refrigeración y calefacción.
Se definirán las soluciones constructivas de cada zona; características de los cerramientos, forjados, cubierta, huecos, tipo de recintos, usos, iluminación, etc… Y en función de la ubicación donde se realiza el proyecto, el software proporcionara una información muy útil para que de una manera rápida e intuitiva se pueda mejorar el diseño y la eficiencia térmica en el edificio.
Se obtendrá un listado de las cargas térmicas de cada recinto, materiales y elementos constructivos.
Presupuesto
El software empleado para realizar el presupuesto completo del proyecto es ARQUIMEDES, es una herramienta muy completa, en donde aparte de poder realizar presupuestos, se utiliza para obtener mediciones, certificaciones, pliego de condiciones, etc…
Este software es bastante versátil, se puede trabajar de distintas maneras a la hora de fijar los precios de las distintas partidas. En este trabajo se han utilizado varios métodos a la hora de fijar los precios:
- Generador de precios, es el que se ha utilizado en mayor porcentaje a la hora de fijar las distintas partidas. Es la manera más directa de llegar al coste real del proyecto, ya que utiliza costes actualizados de construcción ajustados al mercado. A parte, al tener información de todos los factores que actúan en una unidad e obra (mano de obra, material, maquinaria, medios auxiliares, etc…) se obtiene una documentación e información técnica de más calidad.
- Por otro lado tiene instaladas bases de bancos de precios de otras comunidades, aunque como se ha comentado se utilizara en su gran mayoría los precios obtenidos en el generador de precios.
- Partidas a precio alzado, utilizada principalmente en el capítulo de material ganadero.
En estas se fijan manualmente el precio de los equipos.
16 Como se ha comentado anteriormente, esta herramienta es capaz de sacar multitud de informes y certificados, que son necesarios en un proyecto real.
A parte de obtener el presupuesto, se sacara el informe de “Análisis del Ciclo de Vida”. Este también denominado “Análisis de la cuna a la tumba”, es una herramienta que estudia y evalúa el impacto ambiental de un producto o servicio durante todas las etapas de su existencia, estableciendo un balance ambiental con objeto de conseguir un desarrollo sostenible.
Otras aplicaciones utilizadas.
- Open BIM Carpentry. Utilizado para el diseño y documentación de la carpintería existente en la construcción (puertas y ventanas).
- Open BIM Office Furniture. Herramienta para introducir mobiliario de oficina (mesas, ordenadores, sillas, estanterías, etc…)
- Open BIM Water Equipment. Herramienta para introducir elementos que requieren una toma de agua (duchas, lavabos, inodoros, fregaderos, etc…).
- Open BIM Suspenden celings. Herramienta para introducir los falsos techos del edificio (utilizados en la zona de oficina y pasillo).
- Open BIM Vertical Connections. Herramienta para introducir elementos de unión tipo escaleras, entre distintas plantas.
1.5. CASO ESTUDIO 1.5.1. DESCRIPCION.
Se pretende diseñar una explotación caprina, en sistema intensivo, con una capacidad de 600 cabras de la raza Granadino Murciana. Esta raza es autóctona de nuestro país y concretamente en la zona de Murcia y Granada que es donde se ha desarrollado. Tiene unos índices de producción de leche bastante aceptables, por lo que el objetivo principal de la explotación es la producción de leche, aunque también se producirá la venta de cabritos.
Para este tipo de explotación se espera una producción de leche en torno a 294.000 l/año con un valor económico de 220.500 €. Y una producción de cabritos quitando los destinados a reposición de 650 animales/año, con un valor económico de 3.250 €.
1.5.2. SITUACION.
La parcela donde se situara la explotación está en la pedanía de “Casas Nuevas” del Termino Municipal de Mula. Concretamente en la parcela 123, polígono 11.
- Datum: ETRS89 - Huso UTM: 30
- Coordenadas X: 624.124 Y: 4.198.538
17 - Latitud: 38,05 ⁰ Longitud: -1,5 ⁰
La parcela está a más de 500 m del núcleo de la pedanía, y está ubicada dentro del entorno del parque natural de Sierra Espuña.
1.5.3. CONSTRUCCIONES.
Para albergar a los animales y resto de dependencias que conforman la explotación se van a diseñar dos edificaciones con las siguientes características.
Nave 1. Nave diáfana destinada al alojamiento ganadero de dimensiones a eje de pilares 75 x 20 m (1.500 m2). Está formada por estructura metálica mediante pilares y vigas IPE, altura en cumbrera de 6,2 m. El cerramiento está compuesto por placas de hormigón prefabricado, cubierta a dos aguas mediante panales sándwich. Se realizan divisiones según los distintos lotes de animales, por medio de vallas:
- Aprisco. Destinado a las cabras en producción. Habrán 4 lotes de 150 animales cada uno para planificar el estado fisiológico de los animales y facilitar el trabajo de los operarios.
Superficie aproximada de 904 m2.
- Reposición. Cada año hay que reponer en torno al 20 % de los animales, esto se traduce en unos 120 animales. Superficie aproximada 180 m2.
- Lactancia. Los cabritos recién nacidos estarán en esta zona o bien para ir a reposición o bien para ir a venta. Superficie 51 m2
- Sala de espera, zona de espera donde estarán los animales de cada lote antes de entrar a la sala de ordeño. Superficie 108 m2.
- Resto de superficie restante, en torno a 257 m2 serán zonas de pasillo para trasiego de animales.
Nave 2. Nave con distintas dependencias necesarias para el funcionamiento de la explotación de dimensiones a eje de pilares 20 x 10 m (200 m2). Está formada por estructura metálica mediante pilares y vigas IPE, altura en cumbrera de 5 m. El cerramiento está compuesto por placas de hormigón prefabricado, cubierta a dos aguas mediante panales sándwich. Las distintas dependencias estarán divididas por medio de tabiquería de ladrillo de 9 cm. Las zonas de oficinas, aseos y pasillo tendrán falsos techos de escayola.
- Sala de ordeño con 24 puestos de ordeño (12x12x2) en alta. Tendrá un foso a 1 m de profundidad donde estarán los operarios para facilitar su trabajo a la hora de manipular la instalación de ordeño. Superficie 107 m2.
- Sala de máquinas y almacén. Destinado para alojar bomba de vacío, bomba de trasiego de leche, Inversores de la instalación fotovoltaica, equipos de la instalación solar térmica y cuadro de acometida eléctrica o baja tensión. Superficie 25 m2.
- Lechería. En esta zona colocaremos el tanque de frio de 1,5 m3 para la refrigeración de leche. Superficie 29 m2.
- Oficinas, superficie 16 m2. - Aseos, superficie 12 m2. - Pasillo, superficie 11 m2.
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1.5.4. INSTALACION DE AGUA
INSTALACION DE AGUA FRIA.
La instalación de agua, se conecta a la red pública que pasa por las proximidades de la parcela donde está ubicada la explotación. Esta será por medio de tubo de polietileno de alta densidad de 32 mm de diámetro, y contara con los elementos necesarios para su conexión a la instalación interior con la llave de abonado, llaves de corte y contador.
Ante cualquier imprevisto o incidencia que pueda ocurrir en el suministro de agua, la explotación contara con un depósito auxiliar de 5.000 l junto con un grupo de bombeo.
Las necesidades existentes en la explotación son principalmente por el consumo de los animales, y por otro lado consumos más pequeños pertenecientes a limpieza de equipos y necesidades del personal que trabaja en la explotación.
En la explotación tenemos un consumo total de 5.376 l/día. Que viene determinado por:
DEMANDA DE AGUA l/día
Consumo de animales 4.260
Limpieza de equipos 906
Personal 210
TOTAL 5.376
Aunque el consumo será progresivo a lo largo del día sobre todo, la red está diseñada para poder abastecer ese caudal diario en menos de dos horas. Está sobredimensionado para no utilizar tuberías demasiado pequeñas y coger diámetros comerciales.
La red de abastecimiento de agua, estará formada por la tubería principal que conectara el punto de abastecimiento de la red pública hasta la acometida de la explotación, que estará ubicada en armario de obra donde estará el contador, válvulas y resto de elementos de la acometida. A partir de aquí saldrán los distintos ramales de abastecimiento.
- El ramal 1, ira hasta la nave de alojamiento de los animales, esta será tubería de polipropileno enterrada y de Ø=25 mm. Una vez introducida en la nave, se elevara y la distribución será área dando servicio a los bebederos de los animales y los distintos servicios auxiliares.
- El ramal 2, por medio de tubería de polipropileno de Ø=25 mm. Ira área y distribuirá a las distintas dependencias, lechería, sala de ordeño, sala de máquinas y aseos.
INSTALACION DE ACS.
La instalación de agua caliente se hará en base al DB HE 4, Contribución Solar Mínima de Agua Caliente Sanitaria, mediante Energía Solar Térmica.
El ACS está destinado a la limpieza de los distintos equipos que forman parte de la explotación y uso personal. La instalación consta del circuito primario formado por 3 captadores solares, un intercambiador, grupo de bombeo, vaso de expansión y resto de elementos. El circuito
19 secundario estará formado por un acumulador con intercambiador, grupo de bombeo, vaso de
expansión y resto de elementos.
El fluido caloportador tomara la energía solar en los captadores y la transportara hasta el intercambiador, donde se producirá el intercambio de energía para ir posteriormente a almacenarla en un interacumulador de 500 l, este flujo de agua caliente pasara directamente por un equipo de apoyo auxiliar (termo eléctrico), el cual en caso de que el agua no tenga suficiente la temperatura deseada se pondrá en marcha.
A partir del termo eléctrico se hará una distribución área hacia los distintos puntos de consumo, situados en la nave pequeña donde están las distintas dependencias.
Las necesidades de ACS de la explotación son 223,2 litros/día que son consumidos en:
NECESIDADES DE AGUA CALIENTE l/día Limpieza maquinaria de ordeño 115,2
Limpieza de tanque 48
Duchas personal 60
TOTAL 223,2
Según el DB HE-4, una edificación de nueva construcción situada en la zona climática IV y con una demanda de 50 – 5.000 l/día, la contribución solar mínima anual para ACS deberá de ser del 50%.
La instalación diseñada aportara un 72,59 % de la energía necesaria para calentar el agua mediante aporte solar. Cubre totalmente los meses de verano, siendo necesario el uso del sistema de apoyo en momentos concretos el resto del año.
Demanda (MJ)
Aporte solar (MJ)
Energía auxiliar (MJ)
Contribución solar (%) Enero 1476.25 527.85 948.40 35.7562 % Febrero 1333.39 701.85 631.53 52.637 % Marzo 1447.28 1036.89 410.39 71.6441 % Abril 1344.59 1207.11 137.49 89.7748 % Mayo 1331.10 1288.80 42.30 96.8221 % Junio 1231.77 1231.77 0.00 103.551 % Julio 1214.58 1214.58 0.00 105.065 % Agosto 1185.47 1165.55 19.92 98.3195 % Septiembre 1203.58 1024.93 178.65 85.157 % Octubre 1330.62 830.61 500.00 62.4232 % Noviembre 1372.35 554.19 818.16 40.3826 % Diciembre 1476.25 420.90 1055.35 28.5115 %
Demanda y aporte solar en la instalación.
20 Demanda y aporte solar en la instalación.
1.5.5. INSTALACION DE SANEAMIENTO
La instalación de saneamiento estará formada por:
La red de evacuación de aguas residuales que evacuara el agua residual producida en los aparatos sanitarios y el agua de limpieza producida en las distintas instalaciones o dependencias.
Esta agua será conducida por medio de conducciones hasta la acometida de la red de saneamiento municipal.
La red de evacuación de aguas pluviales; evacuara el agua de lluvia de toda la explotación mediante canalones, bajantes y conducciones enterradas hasta una balsa perteneciente a la propiedad. Por lo tanto toda el agua de lluvia será almacenada en esta balsa para utilizarla en posteriormente en operaciones de riego.
1.5.6. INSTALACION ELECTRICA
El suministro de electricidad procederá de la compañía suministradora en trifásica, llegara a la caja general de protección y medida ubicada en la fachada de la nave pequeña, de aquí ira al cuadro general de mando y protección ubicado en el interior de la sala de máquinas, desde donde saldrán las distintas conducciones a tres subcuadros situados en las distintas dependencias.
1.
En la entrada de la explotación se instalará el cuadro general de mando y distribución, y contará con los siguientes dispositivos de protección:
- Protección contra contactos indirectos: Se realiza mediante un interruptor diferencial cada cinco circuitos.
- Protección contra sobrecargas y cortocircuitos: Se lleva a cabo mediante un interruptor general automático de corte omnipolar con suficiente capacidad de corte para la protección
21 de la derivación individual, y con interruptores automáticos para cada uno de los circuitos
interiores.
- Aunque el apartado de fotovoltaica se verá posteriormente, a este cuadro vendrá la línea de alimentación de los inversores.
A partir de aquí, la distribución se realizara 3 subcuadros situados en distintas zonas de la explotación que alimentaran las distintas necesidades tanto de alumbrado como fuerza.
Dada las características de la obra y los niveles de electrificación elegidos, se establece que la potencia demandada por la instalación es de 34.920 W, siendo la potencia total instalada de equipos e iluminación de 52.191 W (sin coeficientes de simultaneidad en TC ni rendimientos de motores), desglosada de la siguiente manera:
NECESIDADES DE ILUMINACION Potencia (W) Uds Total (W)
Nave ganado
Iluminación nave ganado 116 24 2.784
Iluminación de emergencia 19 12 228
Iluminación exterior 53 6 318
Resto dependencias
Iluminación Sala de Ordeño 116 6 696
Iluminación Sala de Máquinas y almacén 116 2 232
Iluminación Lechería 116 2 232
Iluminación de emergencia 12 3 36
Oficinas y aseos
Iluminación oficina 54 3 162
Iluminación pasillo 3 5 15
Iluminación exterior 53 2 106
Iluminación de aseos 3 6 18
Iluminación de emergencia 12 2 24
4.851
NECESIDADES EQUIPOS Potencia (W) Uds. Total (W)
Nave ganado
Cinta alimentación 3.000 2 6.000
Nodrizas automáticas 1.300 2 2.600
Motor vibrador para silo 1.100 2 2.200 Sala de máquinas y almacén
Bomba leche 500 1 500
Calentador 3.000 1 3.000
Bomba vacío 1.500 1 1.500
Lechería
Equipo frigorífico 2.500 1 2.500
TOTAL
18.300
22 TOMAS DE CORRIENTE Potencia (W) Uds Total (W)
Nave ganado
TC monofásica 736 4 2.944
TC trifásica 3.000 4 12.000
Resto dependencias
TC monofásica 736 5 3.680
TC trifásica 3.000 2 6.000
Oficinas y aseos
TC monofásica 736 6,00 4.416
29.040
1.5.7. INSTALACION FOTOVOLTAICA.
1.5.7.1. SITUACION ACTUAL DE LA NORMATIVA
Con la aprobación del Real Decreto-Ley 15/2018 de 5 de Octubre y posteriormente el Real Decreto 244/2019 de 5 de Abril por el que se regulan las condiciones administrativas, técnicas y económicas del autoconsumo de energía eléctrica. Se ha dado un paso muy importante para favorecer el autoconsumo, sobre todo a nivel de la pequeña-mediana empresa y también a nivel particular. Entre los puntos más importantes a destacar:
- Simplificar los trámites tanto burocráticos como técnicos para instalaciones pequeñas y medianas (por debajo de 100 KW).
- Se acaban las tasas o impuestos a la generación fotovoltaica, el denominado “Impuesto al Sol”.
- Aparece el autoconsumo individual o compartido, consistente este último en la asociación o unión de varios consumidores en una o varias instalaciones de generación.
- También aparece la posibilidad de poder, no solo realizar autoconsumo de una instalación que este en la vivienda, si no, de una instalación que este próxima a esta.
Si a esto se le suma el descenso significativo del coste de una instalación de este tipo (en 2006 una instalación costaba aproximadamente unos 4.700 €/KWp y en la actualidad está alrededor de unos 1.000-1.200 €/KWp). Hace que se favorezca este autoconsumo, y se evolucione hacia un sistema eléctrico más competitivo y limpio. En donde el ciudadano tendrá cada vez un papel más activo en el mercado eléctrico, dando lugar también a que aparecerán nuevas oportunidades de negocio y empleo.
A continuación vamos a resumir brevemente las distintas modalidades a las que podemos acogernos.
A. Autoconsumo sin excedentes.
En esta modalidad, la energía producida por la instalación no se inyecta a la red, es toda destinada para autoconsumo. Se necesita un equipo o sistema antivertido.
23 B. Autoconsumo con excedentes.
La energía producida por la instalación, en ciertos momentos se utilizara para autoconsumo y en otros se inyectara en la red.
Dentro de esta modalidad tenemos dos opciones.
B1. Autoconsumo con excedentes acogido a compensación.
Esta modalidad es la más interesante y novedosa del Real Decreto. En ella la energía que no se consume de forma instantánea se inyecta a la red de manera que al final del periodo de facturación el valor de esa energía excedentaria se compensa con la que se haya consumido de la red. Esta se valorara al precio horario pactado entre las partes, lo normal será el precio del mercado eléctrico menos un pequeño margen de gestión por parte de la comercializadora.
Para acogerse a esta modalidad hay que cumplir una serie de condiciones, entre las que cabe destacar que la potencia de producción no sea superior a 100 KW o que no tenga ninguna prima adicional o régimen retributivo de renovable.
B2. Autoconsumo con excedentes no acogido a compensación.
En esta modalidad la energía excedentaria se inyecta en la red y en vez de ser compensada se vende en el mercado eléctrico percibiendo por ello las contraprestaciones económicas que estén en la normativa vigente. Hay que tener en cuenta que en esta modalidad, los propietarios serán considerados productores debiendo cumplir con lo establecido en la normativa. Tendrán que pagar los consiguientes peajes a la generación e impuestos eléctricos.
La elección de una modalidad u otra dependerá de cada caso, se tendrán que valorar los distintos factores que intervienen como son; la potencia instalada, consumos, tramitaciones y procedimientos, etc…
1.5.7.2. ESTUDIO CASO
La instalación estará conecta a la red y acogida a la modalidad de autoconsumo con excedentes correspondiente a la modalidad B1. Esto significa que la energía que no se consuma se inyectara a la red, de manera que al final del periodo de facturación se compense lo producido por lo consumido de la red. Este balance puede llegar a ser cero, es decir que la parte de la factura correspondiente a la energía sea nula. Pero nunca será negativa, por muchos KWh que metamos a la red no se traduce en más ahorro (factor a tener en cuenta para no sobredimensionarla).
En esta modalidad, y al tener una potencia contratada de 35 KW, mayor de 15 KW serán necesarios los tramites de acceso y conexión a la red eléctrica (se tiene que cumplir con los requisitos establecidos en la Ley del Sector Eléctrico (Ley 24/2013 de Diciembre). A parte se deberá de contar con un contador bidireccional o inteligente que contabilice la energía que entra a la red o sale de esta.
La potencia total instalada en la explotación es de 52,191 KW correspondientes a iluminación, TC y equipos. Realizado el análisis de consumo de todos estos equipos, la demanda diaria que tiene la instalación es de 69,119 KWh, repartida de la siguiente manera a lo largo del día.
24 Gráfica de consumo diario
Como se puede observar tenemos dos picos de consumo correspondientes a las actividades de ordeño y alimentación del ganado, siendo el pico segundo más grande debido a que aparte de estas dos actividades se junta las operaciones de limpieza de equipos y personal.
A la hora de definir el generador, tenemos que tener en cuenta la potencia pico a instalar que será función de la potencia demandada, la irradiancia de la zona, las perdidas en la instalación y un factor de seguridad (los cálculos de este apartado se verán en más detalle en el anexo 7).
Obteniendo:
POTENCIA PICO A INSTALAR (KWp)
ENERO 28,11
FEBRERO 22,81
MARZO 17,70
ABRIL 16,23
MAYO 15,96
JUNIO 12,76
JULIO 12,30
AGOSTO 13,63
SEPTIEMBRE 16,77
OCTUBRE 20,76
NOVIEMBRE 26,08
DICIEMBRE 31,11
MEDIA 22,45
25 Debido al consumo y características de la explotación, se ha decidido diseñar la instalación en función de un valor medio anual, para no llegar a sobredimensionar la instalación ni quedarse muy cortos.
La potencia pico instalada es de 22,45 KW, con este diseño se cubre el 94,71 % de las necesidades de la explotación, en donde en los meses centrales del año cubrimos el 100 % de la demanda energética, siendo necesario coger de la red el 5,29 % en los meses de invierno (1.348 KWh).
Gráfica de consumo y producciones en los meses de mayor y menor irradiación
Como se puede observar, durante el día habrá un importante porcentaje de energía eléctrica producida que no se consume, por lo que se inyectaría a red. Por otro lado, existe una franja en la cual se tiene que consumir de la red ya que no hay producción fotovoltaica.
BALANCE MENSUAL (KWh)
MESES Potencia generada (KWh)
Potencia consumida
(KWh) Balance (KWh) COBERTURA %
ENERO 1.711 2.143 431,67 79,85
FEBRERO 1.904 1.935 31,22 98,39
MARZO 2.718 2.143 0,00 100,00
ABRIL 2.868 2.074 0,00 100,00
MAYO 3.013 2.143 0,00 100,00
JUNIO 3.647 2.074 0,00 100,00
JULIO 3.910 2.143 0,00 100,00
AGOSTO 3.527 2.143 0,00 100,00
SEPTIEMBRE 2.776 2.074 0,00 100,00
OCTUBRE 2.317 2.143 0,00 100,00
26
NOVIEMBRE 1.785 2.074 288,72 86,08
DICIEMBRE 1.546 2.143 596,63 72,16
TOTAL 31.722 25.229 1.348 94,71
Producción, consumo y balance de energía eléctrica
Al año se producirá más energía de la que se necesita, con la modalidad de compensación de excedentes este balance de compensación solo se aplica al mes en curso, no acumulable al siguiente. Por lo que en los meses de invierno el balance será negativo, teniendo que pagar parte de la facturación de energía. De todos modos se puede ver que la cobertura que se tendrá con esta instalación es bastante alta, concretamente de los 25.229 KWh que se consumen anualmente, 1.348 KWh se tendrán que asumir en la factura, resultando el 5,29 % de la energía total.
Aunque el objetivo de esta instalación es por una parte, poder cubrir prácticamente toda la demanda. Por otro, es ser una instalación flexible que pueda cubrir futuras ampliaciones con la suma de nuevos equipos.
La instalación estará formada por 65 módulos fotovoltaicos, divididos en 5 ramales de 13 módulos en serie cada uno. Estos son de silicio policristalino de la marca CANADIAN SOLAR modelo CS3U-345 KW, con una eficiencia de 17,39%. Se formaran dos grupos de ramales en dos cajas de conexión, una con dos ramales y otra con los otros tres. De las cajas de conexión trazaremos las conducciones hasta el inversor de la marca INGETEAM, modelo 20 TL M con dos entradas MPPT, potencia nominal de 20 KW y rendimiento de 98,5%.
Los módulos estarán orientados totalmente al sur, e irán superpuestos al tejado con la misma inclinación de este, unos 11⁰. Se sujetaran al tejado mediante una estructura de aluminio reforzado, y tornillos autoroscantes.
Desde el punto de vista económico, el presupuesto de la instalación asciende a:
PARTIDAS CANTIDAD UNIDAD PRECIO
UNITARIO (€)
PRECIO TOTAL (€) Módulo solar fotovoltaico CANADIAN SOLAR, CS3U-345-144
de células de silicio policristalino, potencia máxima (Wp) 345 W, tensión a máxima potencia (Vmp) 39,0 V, intensidad a máxima potencia (Imp) 8,86 A, intensidad de cortocircuito (Isc)9,43 A, tensión en circuito abierto (Voc) 46,40 V, eficiencia 17,39%, temperatura de trabajo -40 a 85 ºC, capa adhesiva doble de PVB, vidrio posterior templado de 5 mm de espesor, dimensiones 2000x992x40 mm, altura máxima de instalación 80 m, resistencia a la carga del viento 287 kg/m², peso 22,6 kg, vidrio transparente, con caja de conexiones, montaje con ganchos. Incluso accesorios de montaje y material de conexionado eléctrico. Totalmente montado, conexionado y probado.
65 Ud. 150,48 9.781,20
27 Suministro e instalación de inversor central trifásico para
conexión a red, modelo INGECON SUN 20TL M, rango de potencia recomendada 20,6-26,8 kW, voltaje de entrada máximo 1000 Vcc, potencia nominal de salida 20 kW, eficiencia máxima 98,5%, rango de voltaje de entrada de 200 a 820 Vcc. Dos puntos de seguimiento MPPT. Incluso accesorios necesarios para su correcta instalación.
Totalmente montado, conexionado y probado.
1 Ud. 3.389,32 3.389,32
Estructura para la sujeción de los módulos en aluminio reforzado, y uso de tornillos autoroscantes para sujeción en cubierta
1 Ud. 2.670,00 2.670,00 Metro lineal de cable flexible de cobre de 2x2,5mm2 de
sección y tensión nominal 0,6/1KV tipo RV-K con aislamiento en XLPE
255 m. 1,08 275,40
Metro lineal de cable flexible de cobre de 6x2,5mm2 de sección y tensión nominal 0,6/1KV tipo RV-K con aislamiento en XLPE
66 m. 2,54 167,64
Metro lineal de cable flexible de cobre de 10x2,5mm2 de sección y tensión nominal 0,6/1KV tipo RV-K con aislamiento en XLPE
48 m. 3,04 145,92
Caja de conexión de grupo PV Disconnect 440-40-6 con interruptor integrado y protector opcional frente a sobreimpulsos por aparato electrico.
2 Ud. 279,98 559,96
Fusible para continua 10 A con portafusibles de 10x38 10 Ud. 9,41 94,10 Fusible para continua 20 A con portafusibles de 10x38 2 Ud. 17,21 34,42 Fusible para continua 32 A con portafusibles de 10x38 2 Ud. 17,21 34,42
Descargador PST31PV 1000 VCD 3 Ud. 181,93 545,79
Interruptor seccionador 3Px20 A 2 Ud. 65,20 130,40
Interruptor seccionador 3Px30 A 2 Ud. 77,34 146,68
Magnetotermico 4x32 A 1 Ud. 98,59 98,59
Diferencial 4x32 A 300 mA 1 Ud. 239,26 239,26
TOTAL 18.313,10
PRESUPUESTO EJECUCION MATERIAL 18.313,10 € Gastos generales (GG) 13% (s/PEM) 2.380,70 € Beneficio industrial (BI) 6% (s/PEM) 1.098,79 €
Suma de G.G. y B.I. 3.479,49 €
21 % IVA 4.576,44 €
TOTAL PRESUPUESTO CONTRATA 26.369,03 €
28 Como se ha comentado anteriormente al año se producirá más energía de la que se necesita, con la modalidad de compensación de excedentes este balance de compensación solo se aplica al mes en curso, no acumulable al siguiente. Por lo que en los meses de invierno el balance será negativo, teniendo que pagar parte de la facturación de energía.
A la hora de realizar la viabilidad económica tendremos en cuenta los siguientes puntos:
- Se asumirá que la instalación solo produce los KWh que necesita al año, menos el balance de los meses de invierno. El resto de KWh producidos se inyectaran a la red sin recibir compensación ninguna por lo comentado anteriormente. En un futuro se podrán utilizar con el aumento de la demanda. Por lo que tendremos:
25.229 kWh – 1.348 KWh =
23.881 KWh
- El estudio inicial se realizara sobre 20 años.- No se contemplara coeficiente de degradación de los paneles ya que el posible descenso en la producción de los paneles por el paso del tiempo, se compensara con la energía excedentaria producida que se inyecta a la red sin ser utilizada (6.493 KWh/año).
- La instalación estará acogida a una tarifa 3.0 correspondiente a consumos de >15KW en baja tensión. Esta tarifa comprende tres periodos; punta, valle y supervallle en función de la estación en la que nos encontremos. Los consumos que tiene la explotación se producen en los periodos de punta y valle que son los más caros y coinciden con la producción eléctrica del generador fotovoltaico, por lo que se tiene en cuenta el precio de estos periodos para realizar el estudio de viabilidad. Se cogerá la media de estos periodos, resultando un valor aproximado de 0,13 €/KWh.
- Otros factores
MANTENIMIENTO Costes mantenimiento, anual (1,5% sobre el coste
de la instalación) 275,05 €
Reparaciones puntuales (cada 5 años) 1.500,00 € PARAMETROS ECONOMICOS
Tasa de inflación 1,10%
Tasa de inflación eléctrica 2,00%
Precio KWh en red 0,13 €
Tipo de interés 0,70%
Una vez definidos los distintos factores, se tendrán los siguientes resultados:
29
ENERGIA GENERADA BALANCE ANUAL
Año kWh/año kWh (acumulado
a la fecha)
Entradas
(€) Salidas (€) Balance anual (€)
Acumulado (€)
0 23.881 23.881 3.104,53 26.369,03 -23.264,50 -23.264,50 1 23.881 47.762 3.166,62 274,70 2.891,92 -20.372,58 2 23.881 71.643 3.229,95 277,44 2.952,51 -17.420,07 3 23.881 95.524 3.294,55 280,22 3.014,33 -14.405,73 4 23.881 119.405 3.360,44 283,02 3.077,42 -11.328,31 5 23.881 143.286 3.427,65 1.785,85 1.641,80 -9.686,51 6 23.881 167.167 3.496,21 288,71 3.207,50 -6.479,01 7 23.881 191.048 3.566,13 291,60 3.274,53 -3.204,48 8 23.881 214.929 3.637,45 294,51 3.342,94 138,46 9 23.881 238.810 3.710,20 297,46 3.412,74 3.551,20 10 23.881 262.691 3.784,40 1.800,43 1.983,97 5.535,18 11 23.881 286.572 3.860,09 303,44 3.556,66 9.091,83 12 23.881 310.453 3.937,29 306,47 3.630,82 12.722,66 13 23.881 334.334 4.016,04 309,53 3.706,51 16.429,16 14 23.881 358.215 4.096,36 312,63 3.783,73 20.212,89 15 23.881 382.096 4.178,29 1.815,76 2.362,53 22.575,43 16 23.881 405.977 4.261,85 318,91 3.942,94 26.518,37 17 23.881 429.858 4.347,09 322,10 4.024,99 30.543,36 18 23.881 453.739 4.434,03 325,32 4.108,71 34.652,06 19 23.881 477.620 4.522,71 328,58 4.194,14 38.846,20 20 23.881 501.501 4.613,17 1.831,86 € 2.781,30 41.627,51
VAN 36.600,16 €
TIR 12%
La inversión es rentable, y como se puede apreciar en la siguiente gráfica el retorno de la instalación está sobre los 7 años.
Balance económico producido por la instalación -30.000
-20.000 -10.000 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
