Proyecto para la climatización del aeropuerto de Santander

Abstract

El objetivo del trabajo consiste en el diseño del sistema de climatización del aeropuerto situado en la ciudad de Santander (Cantabria). Para ello, se han llevado a cabo todos los cálculos necesarios para el posterior dimensionamiento de los equipos que garantizan el confort de acuerdo con las condiciones técnicas y legales establecidas. La climatización está focalizada en mantener una temperatura agradable en el interior del aeropuerto durante todo el año, lo cual implica la implementación de sistemas de calefacción y refrigeración adaptados a las necesidades específicas de cada área. En primer lugar, teníamos que evaluar y definir las características constructivas del edificio, considerando su ubicación en Santander. El aeropuerto consta de dos plantas a climatizar, siendo la planta subterránea un sótano. El edificio cuenta también con una cubierta en la que se instalarán los equipos de climatización. El segundo paso es realizar el cálculo de las cargas térmicas de verano e invierno, teniendo en cuenta en ambos casos las condiciones más desfavorables. Para las cargas de verano se van a considerar las cargas por transmisión, la radiación solar, la iluminación, la ocupación, los equipos electrónicos, la superficie de cada estancia, la carga sensible, la carga latente y el factor de by-pass, entre otros coeficientes. Sin embargo, para las cargas de invierno sólo se van a tener en cuenta las pérdidas por transmisión, con todos los equipos e iluminación apagados. Se considerará como hora y mes más crítico las 8 de la mañana de enero. Una vez obtenidos todos estos datos de las distintas salas del edificio, se procede a calcular la capacidad frigorífica y calorífica necesaria, lo que permite determinar los caudales de ventilación tanto de impulsión como de retorno. Estos caudales se determinaron en función de la calidad del aire requerida según el RITE y el nivel de ocupación de cada área. En nuestro caso en particular, y por tratarse de un aeropuerto, se ha seleccionado IDA 2 como categoría de aire interior. Una vez conocidos los caudales, se seleccionan los equipos de climatización (fan-coils y climatizadores), que serán los encargados de combatir individualmente todas las cargas en cada sala. El criterio que se ha seguido para seleccionar unos u otros ha sido la potencia frigorífica necesaria en cada una de las distintas áreas. En caso de ser inferior a 15 kW, se ha optado por utilizar el sistema de climatización fan-coil. Este es más barato y se instalará en el falso techo de las salas. Para áreas con mayores necesidades frigoríficas, se van a utilizar climatizadores que se van a colocar en la cubierta del aeropuerto. Para dimensionar la caldera y el grupo frigorífico, que son los encargados de la producción de agua caliente y fría respectivamente, se han utilizado las cargas totales de verano y de invierno. Estos dos últimos equipos contarán con una configuración en paralelo, y se van a situar también en la cubierta junto con las bombas. El siguiente paso ha sido calcular el sistema de tuberías que alimentan los equipos seleccionados previamente, dimensionándolas en función del caudal de agua que van a transportar. Las limitaciones a considerar en este caso son una velocidad máxima de 2 m/s y una pérdida de carga máxima de 30 mm.c.a/m. Las bombas han sido dimensionadas para impulsar el caudal de agua a los diferentes equipos, considerando la mayor pérdida de carga existente en los circuitos de tuberías. Esta se da en el punto más alejado. Además, por cuestiones de seguridad se ha instalado lo que se conoce como bomba gemela. Ésta, se sitúa en paralelo a la primaria para asegurar la continuidad del sistema en caso de avería. La red de tuberías consta de cuatro tubos: dos tubos de agua caliente y dos de agua fría, siendo uno de ellos de impulsión y otro de retorno. Posteriormente se han calculado los conductos de impulsión y retorno para cada sala, seleccionando el número de difusores y de rejillas de retorno necesarios. El criterio que se ha seguido para ello ha sido que la distancia de separación entre difusores no sea inferior a 2,5 metros. Para el caso de las rejillas se ha considerado una distancia de separación superior ya que éstas se pueden ubicar a lo largo de un recorrido más perimetral a la sala que en el caso de los difusores. Consecuentemente, pueden tener menos recorrido y algo menos de pérdida de carga. Además, la distancia a cualquier pared tiene que ser, al menos, la mitad de la distancia anterior y el nivel sonoro inferior o igual a 40 dB. Los conductos que se han seleccionado son rectangulares y tienen una velocidad máxima de aire de 10 m/s con una pérdida de carga no superior a 0,1 mm.c.a/m. Estos conductos circularán por el falso techo de cada planta, desde la cubierta donde se encuentran los equipos hasta la sala correspondiente. El último paso ha sido elaborar los planos de planta de tuberías y conductos y el esquema de principio, todo ello con ayuda del programa AutoCAD 2024. Por otra parte, también se ha llevado a cabo el cálculo de los vasos de expansión tanto del circuito de condensación como del de calefacción. Para el circuito de frío se ha considerado la máxima temperatura a instalación parada y en verano. También se han estimado 15 litros/kW de potencia de los equipos centrales. En la selección de los distintos componentes y equipos para la climatización del aeropuerto de Santander, se han utilizado catálogos de distintos fabricantes que cumplen todos ellos con la normativa correspondiente. El presupuesto total que se requiere para el proyecto es de 2.381.747,35 €

The objective of the project consists of the design of the air conditioning system of the airport located in the city of Santander (Cantabria). For this purpose, all the necessary calculations have been carried out for the subsequent sizing of the equipment to ensure comfort in accordance with the technical and legal conditions established. The air conditioning is focused on maintaining a pleasant temperature inside the airport throughout the year, which implies the implementation of heating and cooling systems adapted to the specific needs of each area. First, we had to evaluate and define the constructive characteristics of the building, considering its location in Santander. The airport consists of two floors to be air-conditioned, the subway floor being a basement. The building also has a roof where the air conditioning equipment will be installed. The second step is to calculate the summer and winter thermal loads, taking into account the most unfavorable conditions in both cases. For summer loads, transmission loads, solar radiation, lighting, occupancy, electronic equipment, the surface area of each room, the sensible load, the latent load and the by-pass factor, among other coefficients, will be considered. However, for winter loads, only transmission losses will be taken into account, with all equipment and lighting off. The most critical hour and month will be considered to be 8:00 a.m. in January. The working scheme followed for the calculation of winter loads is as follows: Once all these data were obtained for the different rooms of the building, the necessary cooling and heating capacity was calculated, which allowed the determination of the ventilation flow rates for both supply and return air. These flow rates were determined based on the air quality required according to the RITE and the occupancy level of each area. In our particular case, since it is an airport, IDA 2 was selected as the indoor air category. Once the flow rates are known, the air conditioning units (fan coils and air conditioners) are selected, which will be responsible for individually combating all the loads in each room. The criterion followed to select one or the other was the cooling capacity required in each of the different areas. If it is less than 15 kW, it has been decided to use the fan-coil air conditioning system. This is cheaper and will be installed in the false ceiling of the rooms. For areas with higher cooling requirements, air conditioners will be installed on the roof of the airport. To size the boiler and the cooling unit, which are responsible for hot and cold water production respectively, the total summer and winter loads have been used. The latter two units will have a parallel configuration and will also be located on the roof together with the pumps. The next step has been to calculate the piping system that feeds the previously selected equipment, sizing them according to the water flow that they will transport. The limitations to be considered in this case are a maximum velocity of 2 m/s and a maximum pressure loss of 30 mm.w.c/m. The pumps have been sized to drive the water flow to the different equipment, considering the highest head loss in the piping circuits. This occurs at the furthest point. In addition, for safety reasons, a twin pump has been installed. This is located in parallel to the primary pump to ensure the continuity of the system in case of failure. The piping network consists of four pipes: two pipes for hot water and two for cold water, one of them being a supply pipe and the other a return pipe. Subsequently, the supply and return ducts were calculated for each room, selecting the number of diffusers and return grilles required. The criterion followed was that the separation distance between diffusers should not be less than 2.5 meters. In the case of the grilles, a greater separation distance has been considered since they can be located along a more perimeter route around the room than in the case of the diffusers. Consequently, they can have less travel and somewhat less pressure drop. In addition, the distance to any wall has to be at least half the above distance and the sound level less than or equal to 40 dB. The ducts that have been selected are rectangular and have a maximum air velocity of 10 m/s with a pressure drop of no more than 0.1 mm.w.c/m. These ducts will circulate through the false ceiling of each floor, from the roof where the equipment is located to the corresponding room. An example of the results of the return duct calculations is shown below for room 1.7: The last step was to draw up the piping and ductwork floor plans and the schematic diagram, all with the aid of the AutoCAD 2024 program. On the other hand, the calculation of the expansion vessels of both the condensing circuit and the heating circuit has also been carried out. For the cooling circuit, the maximum temperature of the system at standstill and in summer has been considered. It has also been estimated 15 liters/kW of power of the central equipment. During the selection of the different components and equipment for the air conditioning of Santander airport, catalogs from different manufacturers have been used, all of them complying with the corresponding regulations. The total budget required for the project is 2.381.747,35 €.