Diseño de una instalación solar térmica para suministrar agua caliente sanitaria (A.C.S.) a los vesturarios de unas instalaciones deportivas

Abstract

El objeto de este proyecto es el diseño y el cálculo de las instalaciones solares térmicas para la obtención de agua caliente sanitaria (ACS) adecuado a las normativas actuales, C.T.E. (Código Técnico de Edificación) y R.I.T.E. (Reglamento de las Instalaciones Térmicas de los Edificios) y a la demanda que presenta la instalación. Unos vestuarios deportivos situados en la población de Sanlúcar de Barrameda, provincia de Cádiz, la cual tiene una demanda 150 servicios máximos diarios. El proyecto se realiza para satisfacer las normativas y acuerdos internacionales y nacionales para el control y disminución de emisiones contaminantes tales como el CO2; se pretende conseguir el objetivo internacional conocido como el Plan 20-20- 20, debido a que sus objetivos definidos son: 20% mejora eficiencia energética - 20% reducción de emisiones - 20 % reducción gases efecto invernadero. Estas disminuciones de gases contaminantes, se pretende que se produzcan mediante el uso de las energías renovables: biocarburantes, biomasa, energías provenientes del mar, geotérmica, hidroeléctrica, provenientes de residuos (lodos) y solar (fotovoltaica, termoeléctrica o térmica). Tales normativas actuales, nacieron a partir del Protocolo de Kioto y han dado lugar a las actuales. Para el ámbito nacional el Estado implantó el Plan de Energías Renovables 2005-2010, que tras su pérdida de vigencia a dado lugar al actual Plan de Energías Renovables 2011- 2020, acordes con la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, del 23 de abril de 2009, que establece como objetivo conseguir una cuota mínima del 20% de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía de la Unión Europea para el año 2020. Este Plan, se une a otro como el plan nacional “Plan AIRE”, que tiene como objetivos mejorar la calidad del aire, garantizar la protección de la salud y de los ecosistemas. Este Plan, pretende garantizar el cumplimiento de la legislación nacional, europea e internacional en materia de calidad del aire y de límites de emisión de contaminantes, complementar los planes de actuación aprobados por otras administraciones públicas, siendo un referente en la materia, y sirviendo de motor de coordinación y colaboración interadministrativa. Con el fin de lograr las reducciones exigidas y ser un soporte para fomentar la concienciación de la ciudadanía y mejorar la información disponible sobre calidad del aire. En lo referente al emplazamiento de la instalación, se realiza sobre la cubierta de unas instalaciones deportivas en la localidad de Sanlúcar de Barrameda. Zona que presenta en sus alrededores parques, naves industriales y almacenamiento, bloque de edificio y pequeñas viviendas. Aunque presenta bloques de edificios cercanos, no representan obstáculo alguno por sombras debido a la disposición de la instalación cercana al parque. Debido a que es un edificio ya construido, es decir, presenta una instalación de calefacción para el agua destinada a los vestuarios se tiene que hacer uso de equipos ya instalados, tales como la caldera. Se tendrá en cuenta que es un edificio divido en dos, que presenta un paso intermedio por el que circulan personas. Por lo que se está limitado en el diseño del proyecto, es decir, evitar tuberías por encima del paso de personas a altas temperaturas. La demanda a cubrir para la edificación, es de 125 a 150 servicios, como ya se ha mencionado, para su uso los fines de semana; aunque también se tiene en cuenta la disposición de espacio de la sala de caldera, la estética de edificio y el coste económico de la implementación de equipos. El sistema estará compuesto por baterías de captadores, Modelo: Vitosol 100w 2.5. Son 16 captadores en disposición de 4 baterías conexionadas para que estén equilibradas hidráulicamente que a través de un sistema de intercambio, intercambiador de placas modelo ALFA LAVAL M3FG16, 1 1/2", debido a que la instalación presenta un volumen de acumulación superior a 1500 L., y se recomienda la instalación de un intercambiador externo; satisfaga la demanda mencionada anteriormente, siendo este volumen almacenado en depósito de acumulación de 3000 L., depósito de Idrogas IMVV 3000 RB. Siendo este el punto para su distribución hacia los vestuarios cuando la demanda es requerida por el usuario final. (102) Todas estas conexiones se realizan con un diámetro de tubería de 22 mm. ya que el fabricante de los captadores recomienda una velocidad de flujo baja cuando el campo de captadores es superior de 20 m2. Además, el depósito es de un volumen mayor al necesario porque la demanda real no coincide con la de los catálogos comerciales. Por tanto, se adecuará los resultados para el aprovechamiento de esta capacidad. En lo referente a la distribución a usuario, se diseña un retorno al depósito de acumulación debido a que el punto más alejado de servicio se encuentra a una distancia mayor a 15m. y por normativa debe de realizarse. Este retorno tendrá una conducción de diámetro 54 mm. debido al caudal de servicio hacia el usuario final. Este retorno esta conexionado con el acumulador y la caldera para que suministre agua a la temperatura necesaria en caso de que la acumulación no llegue a la deseada o marcada como referencia. Esta temperatura de referencia, debe de ser la legislada para evitar que se reproduzcan bacterias perjudiciales para el ser humano como la legionela. Para que la instalación tenga una inversión inicial menor, se ha reutilizado la caldera ya existente en el complejo o edificación. Esta es una caldera de propano, marca Chaffoteaux AG 300 CF, que nos sirve como dato para conocer tanto las reducciones de gases de CO2 como el ahorro económico. Siendo este valor de 11.410,4572 94 kg CO2. en lo referente a la reducción de emisiones y un ahorro económico de 4.075 euros anuales en lo referente al ahorro debido al combustible consumido por la caldera; que se obtiene por el valor fijado por el Estado (1,58 euros cuota fija mensual y 1,05 euros por kilogramo consumido fijado en BOE a fecha del 14/07/2014). Con el dato de ahorro anual (4.080 euros/año) y la inversión inicial de la instalación (58.535,52 euros), suponiendo unos gastos debido a mantenimiento y deterioro de equipos (200 euros anuales progresivos a la edad del equipo), se ha calculado una amortización igual a la vida útil de los equipos. Esta vida útil es de 25 años y al realizar este cálculo, se obtiene que el equipo es amortizado antes del fin de su vida útil; es compensada la inversión inicial en 16 años. Con lo que se concluye que la instalación es viable tanto energéticamente como económicamente.