Diseño y cálculo de instalaciones principales en un quirófano.

–

Dep. De Matemática Aplicada II

Escuela Técnica Superior de Ingeniería


Universidad de Sevilla

Sevilla, 2021

Autor: Gabriel Pastor Dorado

Tutor: Manuel Ordoñez Sánchez

Diseño y cálculo de instalaciones principales en un

quirófano.

Trabajo Fin de Máster

Máster Universitario en Ingeniería Industrial

Trabajo Fin de Máster

Máster Universtario en Ingeniería Industrial

Diseño y cálculo de instalaciones principales en un

quirófano.



Departamento de Matemática Aplicada II


Universidad de Sevilla

Sevilla, 2021

4

Trabajo Fin de Máster: Diseño y cálculo de instalaciones principales en un quirófano.



El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes

miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2021

El Secretario del Tribunal

A mi familia

A mis maestros

6

Agradecimientos

Quisiera agradecerle a mi tutor Manuel, su amabilidad, implicación, colaboración y valiosísima

ayuda durante toda la elaboración el proyecto. Sin duda, la realización de este proyecto no hubiera sido

posible sin él.

Desde luego debo acordarme de quiénes han sido fundamentales en esta etapa universativa: mis

amigos. Principalmente a mis compañeros con los que he compartido tantísimas horas de clases

prácticas o biblioteca, pero sin olvidarme de los momentos externos como fiestas, viajes y cenas. Sin

ellos estos cuatro años de mi vida no hubieran significado tantísimo para mí.

Sin dudarlo debo terminar, agradeciéndole a mi familia todo el esfuerzo que ha hecho para que

día a día sienta su cariño y la absoluta confianza que tenían en mí, no dejando que bajará los brazos en

ningún momento, y por su considerable paciencia, compresión y cariño.

Gabriel Pastor Dorado

Sevilla, 2021

8

Resumen

Actualmente, debido a la gran necesidad sanitaria que se precisa en la gran parte de nuestro

planeta, mediante este proyecto ha tenido como objetivos principales el diseño y cálculo de las

instalaciones principales en un área de intervención quirúrgica en la 1ª Planta de un Hospital existente.

A lo largo del siguiente documento se recogerán todo tipo de características técnicas de los

equipos y materiales que se deberán emplear en la ejecución de todo el proyecto de las instalaciones.

Además, se establecerán los criterios de seguridad que se deben cumplir y el cumplimiento de las

normas aplicables a esta área de ejecución.

Este proyecto principalmente se centra en la instalación de mayor índole que requieren una sala

de quirófano: Climatización.

- Climatización: Diseño de unidades de tratamiento de aire necesarias para poder generar las

condiciones higiénicas adecuadas exigidas por las normativas aplicables y conseguir la

limpieza del aire necesarias en los ambientes quirúrgicos. Se diseñará todo lo necesario para

poder tener el control de la temperatura y humedad del aire, y poder garantizar la dirección

adecuada del flujo del aire hacia las zonas adyacentes, haciendo que el recorrido del aire

discurra desde las zonas con mayores exigencias hacia las de menor.

Abstract

Currently, due to the great health need that is required in much of our planet, this project has had

as its main objectives through the design and calculation of the main facilities in a surgical intervention

area on the 1st Floor of an existing Hospital.

Throughout the following document, all kinds of technical characteristics of the equipment and

materials that will be used in the execution of the entire facilities project will be collected. In addition,

the security criteria that must be met and compliance with the standards applicable to this execution

area will be established.

This project is mainly focused on the installation of a major nature that requires an operating

room: Air conditioning.

- Air conditioning: Design of air treatment units necessary to be able to generate the adequate

hygienic conditions required by the applicable regulations and to achieve the necessary air cleanliness

in surgical environments. Everything necessary will be designed to be able to control the temperature

and humidity of the air, and to be able to guarantee the proper direction of the air flow towards the

adjacent areas, making the air path run from the areas with the greatest demands to the lesser ones.

10

Í ndice

1. Introducción ......................................................................................................14

2. Antecedentes ....................................................................................................15

2.1 Abreviaturas ......................................................................................................15

2.2 Análisis de soluciones.........................................................................................15

2.3 Solución final ......................................................................................................29

3. Instalaciones ......................................................................................................31

3.1 Climatización......................................................................................................31

3.1.1 Objetivos generales de la instalación ..................................................................... 31

3.1.2 Grupos de bombeo de circuitos secundarios ......................................................... 33

3.1.3 Tuberías de circuitos secundarios .......................................................................... 33

3.1.4 Elementos de corte de circuitos secundarios ......................................................... 33

3.1.5 ICL. Sistema VAC. Definición ................................................................................... 34

3.1.6 ICL. Valvulería ......................................................................................................... 35

3.2.7 Difusión ...................................................................................................................... 36

4. Anexos de instalaciones ...................................................................................39

4.1 Climatización......................................................................................................39

4.1.1 Cargas térmicas ...................................................................................................... 39

4.1.2 Unidades de tratamiento de aire ........................................................................... 56

4.1.3 Red de tuberías ....................................................................................................... 74

4.1.4 Red de conductos ................................................................................................... 86

5. Diseño-planos de la instalación ........................................................................96

5.1 Conductos ..........................................................................................................96

5.2 Hidráulica ...........................................................................................................99

6. Referencias ..................................................................................................... 101

Í ndice de Tablas

Tabla 2.1. Estancias 15

Tabla 2.2. Clases de filtros 17

Tabla 2.3. Exigencias de climatización 18

Tabla 2.4. Direcciones del flujo del aire 24

Tabla 3.1. Clase de bombas 33

Tabla 3.2. Zonificación 36

Tabla 3.3. Dimensiones de registros 37

Tabla 4.1. Resumen salas 40

Tabla 4.2. Características de las salas 40

Tabla 4.3. Niveles de ventilación 41

Tabla 4.4. Demanda térmica de las salas 42

Tabla 4.5. Condiciones interiores 47

Tabla 4.6. Resumen cargas térmicas 48

Tabla 4.7. Evolución temperatura exterior seca anual 55

Tabla 4.8. Evolución temperatura exterior húmeda anual 56

Tabla 4.9. Cargas térmicas y cerramientos 59

Tabla 4.10. Cargas debido al local 60

Tabla 4.11. Cargas térmicas de la zona 61

Tabla 4.12. Condiciones en momento más desfavorable (Refrigeración) 62

Tabla 4.13. Valores del interior del local (Refrigeración) 62

Tabla 4.14. Condiciones en momento más desfavorable (Calefacción) 63

Tabla 4.15. Valores del interior del local (Calefacción) 63

Tabla 4.16. Pérdidas de carga en tramos (Refrigeración) 83

12

Tabla 4.17. Pérdidas de carga por tramos (Calefacción) 84

Tabla 4.18. Batería (Refrigeración) 85

Tabla 4.19. Batería (Calefacción) 85

Tabla 4.20. Circuito de refrigeración 85

Tabla 4.21. Circuito de calefacción 86

Tabla 4.22. Unidades terminales CL-Q-Impulsión 93

Tabla 4.23. Cálculo de conductos CL-Q-Impulsión 93

Tabla 4.24. Unidades terminales CL-Q-Extracción 94

Tabla 4.25. Cálculo de conductos CL-Q-Extracción 94

Í ndice de Figuras

Figura 2.1. Arquitectura del quirófano 16

Figura 2.2. Flujo de aire no unidireccional 21

Figura 2.3. Flujo de aire unidireccional 21

Figura 2.4. Distribución de elementos 23

Figura 2.5. Niveles de sobrepresión 26

Figura 2.6. Gráfico psicométrico 1 28

Figura 2.7. Gráfico psicométrico 2 29

Figura 4.1. Evolución del aire (Refrigeración) 65

Figura 4.2. Evolución del aire (Calefacción) 66

Figura 4.3. Evolución del aire (Refrigeración) 72

Figura 4.4. Evolución del aire (Calefacción) 73

Figura 4.5. Distribución conductos 87

14

1. ÍNTRODUCCÍO N

En los apartados posteriores se realiza una descripción detallada de cada una de las instalaciones

que se han incluido en el presente proyecto.

- Climatización: Se definirán todas las unidades de tratamiento de aire necesarias para el

adecuamiento de la climatización y la ventilación de los espacios a diseñar. Diseño de unidades

de tratamiento de aire necesarias para proporcionar las condiciones higiénico sanitarias

precisadas para dotar del confort y la limpieza del aire en el interior de los ambientes

quirúrgicos, estableciendo las necesidades de energía térmica necesarias para el control de la

temperatura y humedad del aire, así como garantizar mediante el mantenimiento de la presión

diferencial necesaria la dirección adecuada del flujo de aire hacia las estancias adyacentes,

evitando la contaminación de los quirófanos, haciendo que discurra desde zonas con mayor

exigencia de limpieza del aire hacia las de menor exigencia. Comprenderán los siguientes

diseños:

• Redes de conductos de distribución de aire para la climatización de los quirófanos,

incluyendo las compuertas de toma de aire exterior y expulsión de aire viciado, reguladores

de caudal, difusores, rejillas y filtros de aire, así como su aislamiento termoacústico y su

protección mecánica en los tramos que discurren por el ambiente exterior.

• Redes de tuberías de agua fría y caliente para suministro a las baterías de intercambio

térmico con el aire, su trazado desde la conexión con la red de distribución existente en la

central de producción del hospital que está operativa actualmente, realizando un picaje para

derivación del caudal de agua necesario para el tratamiento de las cargas térmicas de los

ambientes de los dos quirófanos, tanto en régimen de refrigeración como en el de

calefacción. Se complementará el diseño de las redes de tuberías con la correspondiente

dotación de elementos hidráulicos necesarios para el correcto funcionamiento de las

instalaciones como son, entre otros, las bombas circuladoras de agua, los filtros, las

válvulas de corte, los purgadores de aire, controles de caudal y equilibrado hidráulico, el

aislamiento térmico, así como la protección del mismo en las redes de tuberías de agua

tratada que discurrirán por el exterior del edificio.

2. ANTECEDENTES

En el capítulo actual se pretende realizar un análisis exhaustivo de los problemas y soluciones

que nos encontramos a niveles de diseño y cálculo de la instalación de climatización de los quirófanos

que se estudian en dicho proyecto.

Los quirófanos a reformar se encuentran en un nivel +1, en Cádiz (por motivos de

confidencialidad se evita dar más datos). Mientras que en el nivel +2, se ubicarán las unidades de

tratamiento de aire necesarias.

Además, se dispondrá de un control automático de las instalaciones que lo requiera, lo cual se

comentará con más detalle posteriormente. Este sistema será autónomo, ya que cada quirófano requiere

de un sistema de control independiente.

Tabla 2.1. Estancias

Nombre de estancia Superficie Útil (m2)

Quirófano 1 36,04

Quirófano 2 38,00

2.1 Abreviaturas

• CTE. Código técnico de la edificación.

• HS. Higiene y salubridad.

• HE. Ahorro energético.

• RITE. Reglamento de instalaciones térmicas en edificios.

2.2 Análisis de soluciones

Entre todas las instalaciones que se requieren en un quirófano, destaca por encima de todas la de

los sistemas de climatización y tratamiento del aire, los cuales hay que estudiar profundamente y

basarse en muchas normativas, tanto para conseguir el grado óptimo de confort en la sala para las

personas ocupantes como para la limpieza e higiene exigible del aire interior en este tipo de salas

hospitalarias. La gran importancia en estas instalaciones se debe a evitar las enfermedades

nosocomiales, las cuales representan un 14% entre las que son susceptibles de adquirir un paciente en

un quirófano. Además, de las enfermedades que causan y las posibles muertes, generan un mayor coste

16

en la asistencia sanitaria y mayor probabilidad de que estos pacientes puedan contagiar a otros

pacientes durante sus estancias en el área hospitalaria, por tanto, es importante controlar la higiene del

aire para así evitar el aumento de recursos sanitarios.

Para evitar, la transmisión de patógenos por el área de los quirófanos, es importante tener bien

diferenciadas las zonas de circulaciones y los movimientos de personas y materiales en los pasos y

accesos a estas zonas.

En nuestro proyecto, nos encontramos con 2 zonas bien diferenciadas, las cuales son las

siguientes (secuencialmente ordenadas de mayor a menos grado de higiene):

• Quirófano: lugar donde se realizan las operaciones al paciente por tanto es la zona donde mayor

higiene se requiere.

• Zona de lavabo: donde los cirujanos se lavan e higienizan de forma extrema las manos y se

colocan los guantes quirúrgicos antes de pasar finalmente al quirófano.

En todos los casos es importante disponer de esclusas que eviten el acceso directo desde los

pasillos hasta el quirófano, para evitar la contaminación del mismo por la entrada de aire desde las

estancias adyacentes, con menores exigencias de higiene.

Figura 2.1. Arquitectura del quirófano

El Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios establece la calidad del aire mínima que

debe haber en los mismo, siendo el nivel IDA-1 el que se debe de garantizar en la calidad mínima del

aire interior en todo el hospital.

Este reglamento (RITE) establece la validez de la norma UNE 100713:2005 para la

climatización y ventilación de los hospitales, la cual clasifica los diferentes sectores del mismo en

función del grado exigible de higiene con respecto a la presencia de gérmenes en el aire impulsado y

en el ambiente:

- Locales clase I: Con exigencias de higiene muy elevadas. Los equipos de tratamiento de aire

requieren 3 niveles de filtración. El tercer nivel se instalará en el propio elemento difusor.

- Locales clase II: Con exigencias habituales. Los sistemas de tratamiento de aire requieren 2

niveles de filtración.

En la Tabla 1 de dicha norma se establece la eficacia en la filtración de cada uno de los niveles,

la clase de filtro y la norma UNE de aplicación:

Tabla 2.2. Clases de filtros

Por motivos higiénicos, los niveles de filtración se deben disponer de la forma siguiente:

− 1º nivel de filtración:

En la toma de aire exterior, si el conducto tiene una longitud mayor de 10 m; en caso contrario,

se debe colocar en la entrada de aire de la central de tratamiento de aire o después de la eventual sección

de mezcla.

− 2º nivel de filtración:

Después de la unidad de tratamiento de aire y al comienzo del conducto de impulsión.

− 3er nivel de filtración:

Lo más cerca posible del local a tratar o bien en la proximidad del grupo de locales de un mismo

tipo: en el caso de locales de la clase I, en la propia unidad terminal de impulsión de aire.

18

La norma UNE 100713:2005 establece las condiciones de la climatización en los hospitales en

la tabla 5.

En cuanto a los requerimientos de las zonas quirúrgicas, se extrae la parte correspondiente de

dicha tabla a continuación:

Tabla 2.3. Exigencias de climatización

La norma distingue entre 2 tipos de quirófanos en función del grado de complejidad de la

intervención a realizar en dicho espacio, de mayor a menor grado estos son los 2 tipos que se

diferencias:

• Tipo A: son quirófanos de alta tecnología, donde se realizan intervenciones de alto

riesgo, como son los trasplantes de órganos (corazón, pulmón, hígado), cirugía cardíaca

extracorpórea y de aorta, cirugía ortopédica de prótesis, etc. Requieren un gran espacio

alrededor de la mesa de operaciones, debido al instrumental que se necesitan mientras

se interviene, por tanto, la superficie de estos quirófanos ronda los 50 m2 mínimo.

• Tipo B: son quirófanos convencionales donde se realizan la mayor parte de las

intervenciones quirúrgicas, como son intervenciones de urgencias, traumatología o

cirugía mayor ambulatoria entre otras.

El apartado 6.6 de la norma establece primeramente la finalidad de las instalaciones de

climatización en los quirófanos:

“La instalación de acondicionamiento de aire en los quirófanos debe cumplir cuatro cometidos

diferentes, concretamente:

− La limitación del nivel de gérmenes en el aire en las áreas con necesidad de protección

especial (zona de operaciones y mesas del instrumental, denominadas en adelante zonas de

protección.).

− El aseguramiento de la circulación del caudal de aire necesario entre los diferentes locales

(véase el apartado 5.2.5).

− La limitación de la concentración de gases de anestesia y de otras sustancias en las zonas de

ocupación.

− El mantenimiento de las condiciones ambientales exigidas en cada momento (compensación

de las cargas de calor y evacuación de las sustancias contaminantes).”

Seguidamente, facilita los caudales de aire de impulsión: 2.400 m3/h en los quirófanos con altas

exigencias respecto a la presencia de gérmenes, con difusión por mezcla, con un mínimo de 20

movimientos a la hora. Este caudal de aire denominado de referencia, le corresponde un grado de

concentración media de gérmenes en el aire kR producido exclusivamente en el quirófano.

En función del sistema de difusión utilizado se puede alcanzar en la zona protegida la

concentración media de gérmenes un kR grado de contaminación µs.

El grado de contaminación µs se define por la relación 𝑘𝑠

𝑘𝑅

kS es la concentración media de gérmenes del aire en la zona de protección (zona de operaciones

y mesas de instrumental);

kR es la concentración media de gérmenes en el aire del quirófano con un caudal de aire CI.

Para realizar la comparación entre diferentes sistemas de difusión de aire, se tiene en cuenta una

magnitud independientemente del sistema, denominada concentración relativa de gérmenes εs definida

por la siguiente ecuación:

kR* es la concentración media de referencia de gérmenes en el quirófano con el caudal de aire

2.400 m3/h;

CI* es el caudal de aire de referencia impulsado 2.400 m3/h (667 l/s);

CI es el caudal de aire real impulsado.

20

Para un sistema de difusión por mezcla µs = 1

Los valores máximos admisibles en la concentración relativa de gérmenes εsI se definen para:

• Quirófanos tipo A = 2/3

• Quirófanos tipo B = 1

Por lo tanto, para los quirófanos de tipo A el caudal mínimo de aire a impulsar es de 3.600 m3/h,

por lo que la norma recomienda la difusión por flujo laminar para poder cumplir dicha exigencia de

concentración de gérmenes, siendo necesario tener en cuenta la influencia, tanto de la lámpara

quirúrgica y otros obstáculos que pueden influir en la dirección laminar del aire.

La norma que regula la forma de medición y control de la contaminación máxima en salas de

ambiente controlado y sus salas anexas es la norma UNE EN 14644:2001.

Filtros terminales absolutos

Es de vital importancia la filtración del aire para poder lograr que las partículas suspendidas en

el aire no existan en grandes cantidades en el ambiente de los quirófanos, ya que esto generaría una

alta probabilidad de que éstas llegasen a tener contacto con las heridas de los pacientes infectándolas.

Los filtros de aire que se emplean normalmente en las salas quirúrgicas en su tercera etapa de

filtración son denominados filtros absolutos ( Hepa, ULPA), dispuestos en la etapa final de filtración

de los equipos acondicionadores de aire, es decir, en los propios elementos finales de difusión, los

cuales filtran como mínimo el 99,95 % ( Clase H13 según la norma UNE EN 1822-1 ), o un 99.995 %

(Clase H14 según la norma UNE EN 1822 ) de las partículas que contiene el aire en suspensión de un

tamaño mayor de, entre 0,15 y 0,25 µm ( un micrómetro = 1/1.000.000 m ).

El requerimiento del grado de filtración de los filtros absolutos depende en gran medida del tipo

de intervención que se realizará dentro del quirófano de dicho proyecto, de manera que si las

intervenciones son de un alto grado de afección se usarán de grado H14 mientras que si son de un bajo

grado de afección de grado H13. Además, la dirección requerida en el aire de impulsión en la zona del

quirófano y en la mesa de operaciones también dependerá de las intervenciones que se llevarán a cabo

en el quirófano a diseñar.

Direccionalidad del flujo del aire

En tal sentido, las técnicas de acondicionamiento de aire en los bloques quirúrgicos, la norma

UNE 100713:2005 las clasifica, en cuanto la forma del flujo de impulsión de aire, en dos tipos

fundamentales: la difusión mediante flujo laminar, válida tanto para los quirófanos Tipo A como para

los de tipo B, y la difusión por mezcla, la cual solo es admisible en los quirófanos Tipo B.

Flujo difusión por mezcla

Fundamentalmente se basa en pasar un determinado número de veces, 20 cada hora como

mínimo, el volumen del aire del quirófano por los filtros absolutos, para lograr una adecuada retención

en las partículas en ellos. Por tanto, se fundamenta en recircular el aire 20 veces cada hora.

Figura 2.2. Flujo de aire no unidireccional

Flujo laminar

Consiste en que la corriente de aire limpio y exento de partículas en suspensión se dirija

directamente desde el elemento de difusión, dotado de filtración absoluta, hacia el paciente en primera

instancia, posicionado en la mesa de operaciones, haciendo que éste fluya desde los difusores de

impulsión de aire primeramente a él, antes de haber podido ser mezclado con el resto del aire existente

en el quirófano, que podría arrastrar partículas procedentes de otras fuentes, como el instrumental o

los propios ocupantes, susceptibles de incorporar patógenos en la corriente de aire. Tras el barrido de

la mesa de operaciones por el flujo de aire unidireccional, el mismo es recogido por el perímetro del

quirófano mediante las rejillas de extracción del sistema de tratamiento de aire. De esta forma, el aire

que le llega limpio y filtrado al paciente no se mezcla con el aire del quirófano antes de llegar a la mesa

de operaciones, sino que fluye directamente desde la salida de los filtros, los cuales le han quitado la

mayor parte de las partículas contaminantes, evitando de esta forma la posibilidad de que transporte

en ellas una concentración elevada de patógenos susceptibles de provocar la infección nosocomial al

llegar sobre las heridas abiertas del paciente durante la intervención.

Figura 2.3. Flujo de aire unidireccional

22

En cuanto a los caudales de aire necesarios, para proporcionar el tratamiento de aire por flujo

laminar se precisa mantener una velocidad constante de 0,2 m/s en el área de la intervención, lo que

supone movimientos de aire muy elevados, siendo entorno a un mínimo de 3.600 m3/h, respecto del

necesario con la inducción proporcionada con la difusión por mezcla, entorno a los 2.400 m3/h.

Ubicación de los elementos de difusión

Según la norma UNE 100713:2005, la zona crítica de todo el quirófano es la mesa de

operaciones y del instrumental quirúrgico, ésta se encuentra situada en el centro de la estancia por lo

que los difusores de impulsión de aire deben de ubicarse en la posiciñon correcta para que el flujo del

aire filtrado llegue en primer lugar a la zona protegida sin posibilidad de que se contamine debido al

contacto con otros organismos o materiales de la sala.

Las rejillas de extracción deberán ser situadas en las paredes perimetrales del quirófano, siendo

extraídos como mínimo 1.200 m3/h al nivel del suelo, a pocos centímetros de éste, para evacuar los

gases anestésicos y otros contaminantes químicos normalmente empleados en las salas quirúrgicas, así

como disponer chaflán hacia el suelo del quirófano que facilite su limpieza e higienización. El resto

del aire de extracción se realizará mediante rejillas dispuestas en la parte superior de la pared, a pocos

centímetros del techo.

La figura siguiente representa la posición adecuada de los elementos de difusión del sistema de

climatización respecto de los equipos y cerramientos perimetrales de los quirófanos.

Figura 2.4. Distribución de elementos

Dirección del flujo entre las diferentes zonas del quirófano

Además de que los quirófanos deben ser salas muy estancas, para evitar la introducción de

partículas contaminantes en los mismos desde las salas con menor exigencia de higiene, es prioritario

controlar la dirección del flujo de aire entre éste y el resto de salas adyacentes. En la Tabla 2 de la

norma UNE 100713:2005 se definen las direcciones de flujo de aire entre las áreas del bloque

quirúrgico.

24

Tabla 2.4. Direcciones del flujo del aire

Para poder garantizar la direccionalidad del aire entre las diferentes estancias, es necesario

realizar un análisis exhaustivo de los sistemas de ventilación y climatización, estableciendo los

caudales de aire exterior introducidos y extraídos en cada una de ellas, de forma que, garantizando la

ventilación adecuada para la renovación y calidad del aire interior de cada una de ellas, se produzca el

flujo de aire en la dirección adecuada.

La dirección del flujo de aire de una estancia a otra se consigue manteniendo un local con

26

sobrepresión respecto a una segunda habitación a la que se dirigirá el aire. Para conseguir que una

habitación se encuentre en sobrepresión se debe impulsar un caudal de aire exterior superior al extraído

en dicho local, mientras que, si se impulsa menos caudal del que se extrae en un local, éste se encontrará

en presión negativa (depresión).

En un bloque quirúrgico, debido a las altas exigencias de higiene, se deben tener todos los locales

en presión positiva respecto al ambiente exterior. Además, será mayor en unas salas respecto a otras

dependiendo de las exigencias de cada una. Por lo contrario, en las salas contaminadas, como son aseos

y vestuarios, pasillos sucios, etc. Se deberá proporcionar una presión negativa respecto al ambiente

exterior del hospital para que todo el aire contaminado no salga de estos locales hacia otros.

La figura siguiente proporciona una imagen gráfica de los niveles de sobrepresión que deben

mantenerse dentro de los quirófanos y las salas anexas para evitar la transferencia de partículas

contaminantes hacia los ambientes más exigentes de higiene.

Figura 2.5. Niveles de sobrepresión

En cualquier caso, debido a que la apertura de las puertas supone la pérdida de presión

diferencial, el movimiento de aire en ese caso podrá producir turbulencias con el paso de las personas

que generen la entrada de aire contaminado en los quirófanos, por lo que será necesario que, en todos

los casos, existan exclusas intermedias que separen el quirófano de las salas adyacentes. Las esclusas

son estancias recomendadas entre las salas de clase I y otras zonas del hospital, cuyas puertas podrán

ser controladas de forma que no se produzca la apertura de las dos simultáneamente, minimizando el

riesgo de contaminación directa en el quirófano. Dicho control de apertura podrá ser realizada

mediante enclavamiento eléctrico de forma automatizada o mediante control manual.

Monitorización de la presión y mantenimiento

Se monitorizará la presión diferencial en la sala quirúrgica, mediante la instalación de sondas de

medición física de la presión de aire en las salas del bloque quirúrgico, dando una señal de alarma

luminosa dentro del quirófano al personal médico, pudiendo ser repetida en los puestos de control de

los servicios de mantenimiento para su actuación en caso de pérdida de la misma. Dicha señal de

alarma será activada en caso de que, tras la detección de un nivel de presión por debajo del 75% del

previsto en el diseño de proyecto, se mantenga por debajo más de 30 segundos.

Debido a que se debe cumplir la condición de la sobrepresión diferencial en los quirófanos, los

sistemas de climatización deben mantenerse en funcionamiento ininterrumpidamente durante las 24

horas, los 365 días del año. Se admite en cambio, que se ralentice el caudal de aire tratado hasta el 50%

garantizando en momentos sin actividad la adecuada presurización prevista, a efectos de minimizar el

consumo energético de las instalaciones.

Condiciones de confort y control del sistema de climatización

La temperatura objetivo para la cual se diseñará la instalación de climatización será 22 ºC en el

quirófano, existiendo la posibilidad de regularla en un rango de +/- 3ºC.

Los quirófanos de tipo A pueden requerir condiciones de temperatura que oscilan entre los 18 y

26ºC, dependiendo del tipo de intervención. Para los quirófanos de tipo B se requieren temperaturas

entre 22 y 26ºC.

En los quirófanos de tipo A la diferencia entre la temperatura de impulsión respecto al ambiente

del quirófano no debe superar los 2ºC, es decir no debe superar 2ºC respecto a la temperatura del flujo

de aire extraído, ya que esta será la temperatura ambiente del quirófano.

Por lo contrario, en los quirófanos de tipo B la diferencia de temperatura entre el aire impulsado

y el del quirófano no debe superar los 10ºC en condiciones de calentamiento (invierno) ni superar los

7ºC en condiciones de enfriamiento (verano).

En cuanto a la humedad relativa, el sistema de climatización tendrá el objetivo de, además de

proporcionar las condiciones adecuadas de confort, evitar que se formen cargas electrostáticas

(humedad muy baja). y minimizar la proliferación de microorganismos (humedad muy alta).

La humedad deberá controlarse y monitorizarse para mantenerla entre el 40 y el 60%. No

28

obstante, en el caso de usar gases anestésicos inflamables se deberá mantener por encima del 50%. El

punto de consigna adecuado será por tanto de 55% +/- 5%.

El sistema de humectación deberá mantener en invierno un nivel por encima del 50%, mientras

que en verano se podrá dimensionar la batería de enfriamiento para mantener el quirófano por debajo

del 60%. En el caso de la deshumectación en verano será necesario postcalentar el aire de impulsión

para poder mantener la temperatura de la misma en el nivel adecuado determinado por la carga térmica

instantánea que se deba disipar en cada momento, además de no superar 7ºC de temperatura diferencial

de la impulsión respecto a la temperatura del quirófano, tal como se ha comentado en el apartado

anterior.

En el gráfico psicométrico siguiente se representa el proceso de enfriamiento para la

deshumectación que realizará el equipo de climatización, donde se observa que, tras llegar al

enfriamiento necesario para extraer su humedad, es preciso recalentar el aire de impulsión antes de ser

introducido en el quirófano.

Figura 2.6. Gráfico psicométrico 1

En cuanto a la humectación en las condiciones de calentamiento para la calefacción (invierno),

en el gráfico psicométrico siguiente se puede observar cómo es preciso realizar primeramente el

calentamiento del aire antes de poder aumentar la humedad del aire de impulsión, pues de lo contrario

el aire entraría en saturación antes de conseguir elevar la humedad absoluta del mismo al valor

requerido para el mantenimiento de las condiciones en el interior del quirófano.

Figura 2.7. Gráfico psicométrico 2

Control de las instalaciones de climatización

Se deben de parametrizar y llevar un control exhaustivo de varios parámetros en los quirófanos

para que las condiciones sean las optimas para realizar las intervenciones.

El sistema de control automático de la climatización contará con sensores y actuadores para

poder corregir automáticamente cualquier imprevisto en la desviación de los parámetros diseñados.

Se usará un software para controlar las señales recibidas de las sondas y sensores instalados para

llevar a cabo las actuaciones necesarias para controlar los sistemas de climatización y conseguir las

condiciones necesarias de confort y seguridad en los quirófanos.

2.3 Solución final

Ambos quirófanos se diseñarán de equipos de tratamiento de aire del tipo 100% aire exterior,

siguiendo las recomendaciones de la norma UNE 100713:2005, independizados uno del otro. Ambas

UTAs se ubicarán en la cubierta, justo sobre los quirófanos, para poder minimizar las probabilidades

de contaminación del flujo del aire y fugas, y además conseguiremos un menor coste en la ejecución.

A la UTAs se les suministrará agua fría y caliente para que se pueda llevar a cabo la climatización

de ambos locales, ambas procederán de la central térmica existente en el Hospital, se realizarán picajes

en las redes de tuberías existentes en la cubierta. Además, se suministrará agua fría potable para poder

proporcionar la humectación necesaria en los quirófanos, siendo conducida desde las redes de

suministro de agua potable existente.

Ambas tendrán sistemas de recuperación de energía del aire de extracción, aprovechamiento

30

energético mediante free cooling entálpico mejorado y control de mejora del rendimiento.

El dimensionado de las baterías de intercambio agua-aire se realizará para la máxima demanda

prevista, considerando que no existe recuperación de energía del aire de extracción, dada la

circunstancia de que, al necesitar controlar la sobrepresión en las salas, ante una pérdida de

sobrepresión por la apertura de las puertas, el ventilador de extracción se llevará hasta el caudal mínimo

(nulo), para evitar la contaminación del ambiente interior de los quirófanos.

Se instalarán sobre bancadas de nivelación metálicas que unirán el conjunto de los módulos de

cada climatizador entre sí, formando un conjunto sólido y robusto. Se instalarán aisladores de vibración

adecuados en todos los componentes para evitar la transmisión a la edificación. La posición de los

elementos, puertas de registro para mantenimiento, conexiones de las baterías agua-aire, así como

todos los puntos de los mismos quedarán accesibles para su mantenimiento por el personal técnico

especializado que se designe por la Propiedad.

La alimentación eléctrica de fuerza para los equipos ventiladores y grupos de bombeo para

circulación de agua fría y el agua caliente proyectados se realizarán desde un nuevo cuadro eléctrico

secundario que se instalará bajo techo del bloque de hospitalización junto a los climatizadores. La

alimentación general de dicho cuadro se realizará desde el cuadro general de baja tensión de la zona

del bloque quirúrgico, estando previsto que su suministro sea tanto de red como de grupo, de forma

que siempre quede garantizado el funcionamiento del sistema de climatización.

Para las salas quirúrgicas, se dispondrán nuevos sistemas de alimentación ininterrumpida

independientes por cada quirófano, con conexión de la alimentación desde la red y el grupo electrógeno

existente en el hospital para la seguridad de funcionamiento. Los paneles de aislamiento de cada

quirófano se proyectan también individuales para cada uno de ellos, así como los cuadros eléctricos

secundarios.

Se instalarán alimentaciones eléctricas para las puertas automáticas que se implementarán en los

accesos a los quirófanos, las cuales proporcionarán un nivel de estanqueidad adecuado para este tipo

de salas.

3. ÍNSTALACÍONES

En este capítulo se procederá a la definición de la instalación incluida en el proyecto, por tanto,

se definará la instalación de climatización.

Gestión Centralizada

Aunque no se profundize más en este aspecto del proyecto, cabe destacar que se realizará un

nuevo sistema de control distribuido para cada subsistema climatizador de cada quirófano, que se

conectará e integrará con el sistema BMS existente del Hospital.

3.1 Climatización

La instalación de Climatización, partirá de la instalación existente, la cual proporciona agua fría

a 7ºC y agua caliente a 80 ºC. Se realizará el tratamiento de aire con climatizadores específicos con

características higiénicas especiales para salas limpias, con tratamiento especial para protección contra

ambientes marinos, dada la localización de los quirófanos a climatizar. La instalación de agua fría y

caliente será a cuatro tubos, partiendo desde las redes de frio y calor que discurren por la cubierta del

edificio próximas a la ubicación de los climatizadores a instalar, dotando a su vez de dos conjuntos de

grupos de bombas para garantizar los caudales de agua necesario para el tratamiento de aire de ambas

salas quirúrgicas. Como se ha mencionado, los climatizadores, así como los grupos de bombeo de agua

se instalarán en la cubierta del edificio, próximo a la cubierta de las salas quirúrgicas, siendo

interconectadas a los colectores de climatización de agua fría y caliente existentes mediante tubería de

acero negro UNE 10255 aisladas térmicamente y protegidas con chapa de aluminio de 0,6 mm de

espesor.

La instalación de tratamiento de aire, se realizará ubicando las unidades de tratamiento de aire

de tipo climatizador, de instalación en intemperie, directamente instaladas sobre bancadas de

nivelación en la cubierta, para tratar mediante UTAs todo aire de exterior a los nuevos quirófanos.

3.1.1 Objetivos generales de la instalación

El presente documento tiene por objeto definir las directrices e ideas de funcionamiento de las

instalaciones de Climatización y ventilación diseñadas para el edificio objeto del presente proyecto

para alcanzar las condiciones de confort fijadas por el RITE, así como los requerimientos de

climatización y ventilación establecidos por el usuario para llevar a cabo los procesos para los que está

destinado.

32

Se detallan a continuación las Condiciones Técnicas y Reglamentarias que se tendrán en cuenta

en la ejecución de las instalaciones necesarias y en el empleo de los materiales adecuados.

Por ello, y en cumplimiento de lo dispuesto en el R.D. 1027/2007, de 20 de julio, por el que se

aprueba el Reglamento de Instalaciones TÉRMICAS EN LOS EDIFICIOS (RITE) y sus Instrucciones

Técnicas Complementarias (IT), se realiza el presente proyecto de dicha instalación, en el que se

describirán las distintas secciones que la componen, su modo de funcionamiento y los cálculos

justificativos tanto del dimensionamiento de los materiales empleados como del cumplimiento de la

legislación vigente en cuanto a aprovechamiento energético y otros aspectos fundamentales.

Estas directrices se exponen al criterio de los organismos competentes para, si procede, y previo

tramite reglamentario, sean autorizadas las obras de ejecución y posterior utilización de las

instalaciones, en el lugar indicado en la presente memoria.

Con el fin de que los locales en cuestión dispongan de las instalaciones de climatización

adecuadas, y con el fin también de obtener la correspondiente autorización de puesta en servicio,

redactamos el presente proyecto, en el que se especifican las características técnicas y de montaje de

la citada instalación.

Como se ha comentado anteriormente, el sistema de climatización proyectado para los dos

quirófanos se realiza mediante climatizadores dedicados dotados de suministro de agua fría a 7ºC y

agua caliente a 80ºC, durante todo el año, procedente de la central de producción existente en la central

térmica del hospital. De esta forma se pueden garantizar en todo momento el mantenimiento de las

condiciones de confort y seguridad biológica que se requiere al sistema de acondicionamiento de aire

de este tipo de salas.

El salto térmico previsto en el agua fría es de 5ºC, y el del agua caliente de 10ºC. Se ha previsto

que el suministro de agua para climatización sea obtenido desde el suministro existente procedente de

la central térmica del hospital, el cual dispone de equipos enfriadores de agua y calderas. Los caudales

de agua requerida para el tratamiento de aire de los quirófanos, será proporcionada mediante dos

grupos de bombeo de agua dobles, dotados de bomba principal con caudal total y bomba de reserva,

las cuales tendrán la disponibilidad garantizada antes la avería de una de ellas. El cambio de la bomba

principal por la de reserva ser podrá realizar tanto de forma manual como de forma automática, desde

el sistema de alimentación previsto.

Las redes de tuberías que suministran el agua tratada térmicamente a los climatizadores de los

quirófanos serán de acero al carbono, según UNE 10255, y serán conectadas mediante picajes con las

redes de distribución principal que discurren por la cubierta próximas a la ubicación prevista de los

climatizadores y grupos de bombeo.

3.1.2 Grupos de bombeo de circuitos secundarios

Para cada uno de los distintos circuitos secundarios de frio se han previsto un grupo de dos

bombas de tipo In-line de caudal constante, una en reserva y alternancia de la otra, con sus

correspondientes juegos de accesorios, definido, por cada una de las bombas propuestas mediante dos

manguitos antivibratorios, dos válvulas de corte, una válvula de retención a la salida, filtro de malla a

la entrada, puente manómetro de tres puntos con manómetro diferencial para verificación de la presión

a la entrada del filtro, entrada de la bomba y salida de la misma, todo ello montado para el

funcionamiento en paralelo según se aprecia en el esquema de principio de planos.

Las características de las bombas se detallan en el Anexo.

La tabla siguiente relaciona los grupos de bombas que se emplearán en este proyecto:

Tabla 3.1. Clase de bombas

USO TIPO UBICACIÓN Caudal (m3/h) Presión

disponible (bar)

Bomba 2º

calefacción

climatizadores

Bomba

principal +

reserva (1+1)

Planta cubierta 2,11 0,82

Bomba 2º frio

climatizadores

Bomba

principal +

reserva (1+1)

Planta cubierta 8,38 1,69

3.1.3 Tuberías de circuitos secundarios

Las tuberías de los circuitos secundarios serán realizadas mediante tuberías de acero negro

estirado sin soldadura asiladas con coquilla de elastómero espumado de los espesores indicados en el

RITE y revestidas con chapa de aluminio abrillantado en los tramos que discurra por el exterior o bien

en el interior de salas de máquinas, incluyendo los elementos existentes en la red.

3.1.4 Elementos de corte de circuitos secundarios

Se han previsto los siguientes elementos:

• Válvulas de corte de bola.

• Termómetros y sondas de temperatura en impulsión y retorno.

Así mismo, el método de cálculo empleado para determinar los diámetros de las conducciones

y las pérdidas de carga ha sido seleccionado para proporcionar el mayor rendimiento en los grupos de

transporte de la energía térmica con el menor consumo energético posible.

34

3.1.5 ICL. Sistema VAC. Definición

El sistema VAC (volumen de aire constante) realiza el control de aporte mínimo de aire exterior

necesario para la renovación del aire en las estancias climatizadas, dados los requerimientos de

limpieza del aire que requieren las zonas hospitalarias. La temperatura (variable principal) del local se

regula a través de la variación de caudal de agua fría y caliente de cada zona, estableciendo unos niveles

mínimos de aire exterior para cada local. Con la limitación del nivel mínimo se consigue mantener la

calidad del aire.

Con el sistema de volumen de aire constante se consigue garantizar que el caudal de aire que

llega a los locales se pase un número de veces por las etapas de filtración, con lo que se garantiza el

cumplimiento de las exigencias normativas que así lo establecen.

Las características básicas de las tuberías de los circuitos de climatización son:

Materiales:

Verticales de distribución: Acero negro estirado sin soldadura según UNE 10255.

Red horizontal: Los circuitos de climatizadores se ejecutarán en tubería de acero estirado sin

soldaduras conforme a la UNE 10255.

Dilataciones: Se instalarán puntos fijos y dilatadores y/o liras de dilatación (para materiales

plásticos) en las redes verticales y en los puntos de las redes horizontales que se definan en planos de

ejecución, en función de las recomendaciones del fabricante del material.

Soportación: la soportación de la red de tuberías se realizará mediante uniones tipo HILTI o

equivalente para evitar transmisión de vibraciones a la estructura del edificio y se aislarán los puntos

de soportación con el mismo espesor de aislamiento y protección exterior que el resto de tubería.

Aislamiento: Todas las tuberías y accesorios, equipos, válvulas, aparatos y depósitos de

climatización dispondrán de aislamiento térmico con las siguientes características:

CARACTERÍSTICA VALOR LÍMITE

Barrera de vapor 50MPa·m2·s/g 50MPa·m2·s/g

Conductividad térmica de referencia a 10º C 0,037 W/(m·K) 0,040 W/(m·K)

En el caso de aislamiento térmico para redes de tuberías en el exterior o en el interior de salas de

climatización, máquinas, etc. la terminación final del aislamiento se realizará con aluminio roblonado

de 0,6mm de espesor al menos. Igualmente se empleará esta terminación para accesorios, equipos,

depósitos, etc. pero en todos estos la protección de aluminio debe ser fácilmente desmontable (sistema

de fijación con apertura).

Los equipos frigoríficos están aislados de fábrica por los espesores y materiales indicados por el

fabricante.

Para evitar la congelación de las tuberías no se ha empleado mezcla de propilenglicol, al estar

ubicada la instalación en una localidad en la que no se esperan temperaturas por debajo de 0 ºC.

Según los cálculos y diseño de las redes, las pérdidas térmicas globales por el conjunto de

conducciones y sus accesorios no superan el 4% de la potencia máxima que transportan.

Se ha empleado el método simplificado de cálculo para el diseño de los aislamientos de las

tuberías de fluidos y sus accesorios. Por ello, se emplean al menos los espesores de aislamiento del

material definido anteriormente indicados en las tablas 1.2.4.2.1. a 1.2.4.2.4. del RITE, que serán

función del diámetro exterior de la tubería sin aislar y dependerá del tipo de fluido que transportan:

1. Fluidos calientes que discurren por el exterior

2. Fluidos calientes que discurren por el interior

3. Fluidos fríos que discurren por el exterior

4. Fluidos fríos que discurren por el interior

Se emplearán los mismos espesores tanto para las tuberías de impulsión como de retorno, así

como para todos los accesorios, equipos, etc.

3.1.6 ICL. Valvulería

Al tratarse de un sistema de Caudal de Agua constante en Secundario de la instalación:

Verticales:

Válvulas de purga automática; en cada punto superior de cada vertical (impulsión).

Válvulas de corte de esfera en cada ramal horizontal o terminal (red de climatizadoras) tanto en

impulsión como en retorno.

Elemento de vaciado compuesto por derivación, válvula de corte y conducción a la red de

saneamiento del edificio. Se instalará en el punto más bajo de la vertical.

Ramales horizontales:

Válvulas de corte de esfera en cada salida a ramal horizontal o terminal (ejemplo: red de fan

coils o climatizadora) tanto en impulsión como en retorno.

Elemento de vaciado compuesto por derivación, válvula de corte y conducción a la red de

36

saneamiento del edificio. Se instalará en el punto más bajo de la horizontal, haciéndolo coincidir con

el punto más próximo de saneamiento.

Válvula de equilibrado dinámico en los equipos tipo isoporcentual, control de caudal dinámico.

La zonificación propuesta para la ventilación y tratamiento del aire, así como para el sistema de

climatización propuesto, se han contemplado los siguientes tipos de sistemas:

Tabla 3.2. Zonificación

TIPO DE CLIMATIZADOR SISTEMA ZONA

Climatizador Higiénico

Quirófanos 100% aire exterior Quirófanos 1 y 2

Elementos terminales:

BATERÍAS FRIO/CALOR CLIMATIZADORAS C.A.C.:

Equilibrado dinámico

Se instalan válvulas de equilibrado dinámico para los circuitos de secundario de caudal de agua

variable y constante, se enuncian el tipo de válvulas utilizado en cada circuito.

Secundario: Válvula de control y equilibrado dinámico, esta válvula se instala cuando se requiere

un control preciso de la temperatura en instalaciones de calefacción y refrigeración. Este tipo de

válvula ha sido seleccionada por sus excelentes cualidades de autoridad frente a las variaciones de la

presión diferencial. Con la utilización de esta válvula se reduce también el número de elementos

necesarios para el equilibrado óptimo de la instalación.

Señalización de tuberías

Todas las tuberías serán señalizadas indicando los circuitos de suministro conforme a norma

UNE 100100:2000. Se indicará además en cada una de las bombas, en salas de calderas y en todas las

salas de climatización la nomenclatura de los circuitos de agua para su rápida localización en planos.

3.2.7 Difusión

Cálculo de conductos.

El cálculo de conductos se realiza por el método de la pérdida de carga constante, teniendo en

cuenta las siguientes limitaciones y los condicionantes constructivos de los conductos.

• La velocidad del aire en ramales principales será inferior a 7.0 m/s.

• En ramales secundarios la velocidad del aire no sobrepasará los 6.0 m/s.

• Las curvas y derivaciones tendrán un radio medio igual al 150% de la anchura del conducto.

• No se sobrepasarán en los locales habitados, los niveles de presión sonora especificados en

ITE.02.2.3.

•Las piezas de unión entre diferentes secciones tendrán ángulos de inclinación inferiores a 15 º.

En el cálculo de pérdidas de carga se han incorporado como longitudes equivalentes las

correspondientes a los distintos accesorios del trazado. El en Anexo cálculo de Redes de Conductos,

se resumen los cálculos realizados para las principales unidades terminales de la instalación.

Conductos de Chapa. Generalidades.

Los conductos de aire desde los elementos terminales o climatizadores serán de chapa de acero

galvanizada plegada, con uniones mediante junta tipo “METU” resistente a la intemperie. El espesor

de la chapa será de 0,8mm para conductos de un lado igual o superior a 300mm y 0,6mm para el resto.

Los conductos de aire de impulsión serán aislados en toda su longitud y dispondrán de registros

de limpieza cada 10 m. En la siguiente tabla se describen las dimensiones de los registros según sean

conductos circulares o rectangulares.

Tabla 3.3. Dimensiones de registros

Los conductos de extracción de aire se aislarán en el caso de recuperación de aire y en lugares a

la intemperie, así como en el caso de discurrir por locales no climatizados.

El aislamiento se realizará mediante lana mineral clase 1 con factor de resistencia al vapor

>=5.000 y conductividad térmica 0.038W/(m·K) a 20ºC, modelo DUCT. El espesor mínimo de

aislamiento será el establecido en la tabla 1.2.4.2.5. del RITE.

38

Las tomas de aire exterior dispondrán de rejilla de aire exterior de sección igual o superior al

conducto, malla anti pájaros y filtro tipo G4 y se aislarán con los espesores equivalentes a conductos

de exterior.

Para proteger los conductos que discurran a la intemperie se realizará una terminación en chapa

de aluminio del mismo espesor que el empleado para el interior.

La estanqueidad de los conductos será de clase A según RITE y será probado durante la

ejecución.

Reguladores de caudal variable.

Se instalan reguladores de caudal variable en aquellas zonas que disponen de un sistema de

climatización con caudal de aire constante para control de la sobrepresión/depresión en sala quirúrgica

(además del variador de frecuencia en los ventiladores de retorno e impulsión de los ventiladores). En

el presente proyecto se emplean en las zonas y salas quirúrgicas en los conductos de impulsión, con la

finalidad de mantener constante el caudal de aire ante el incremento de colmatación de los filtros

terminales absolutos (H13). El caudal de extracción de los quirófanos se regulará mediante el variador

de velocidad del ventilador de extracción incluido en el climatizador de los quirófanos, disminuyendo

el mismo ante una pérdida de presión diferencial en los mismos.

Difusores Rotacionales.

Son difusores que debido a la salida de aire rotacional se produce la inducción de una gran

cantidad de aire del local y con ello se consigue una rápida reducción de la velocidad y temperatura,

pudiendo llegar a tenerse con una diferencia de temperatura de +10K a –10K hasta 30 movimientos

del aire. La conexión del conducto se realiza mediante un plenum de conexión, lateralmente o por la

parte superior.

Este tipo de difusores rotaciones con filtros absolutos se emplearán en locales críticos, como son

los quirófanos.

Rejillas de retorno.

Rejilla para retorno de aire colocadas en las paredes de los quirófanos. La conexión a conducto

se puede realizar directamente.

4. ANEXOS DE ÍNSTALACÍONES

4.1 Climatización

4.1.1 Cargas térmicas

En el presente apartado, se describe la justificación y cálculo de cargas térmicas, en función de

la situación geográfica, parámetros de diseño, definiciones arquitectónicas, así como consideraciones

según norma UNE 100.001 de las condiciones exteriores.

En el presente documento, así mismo, se indicarán:

- Parámetros de diseño (condiciones exteriores e interiores de cálculo)

- Caudales de renovación de aire exterior según normativa de aplicación

- Condiciones de presión relativa entre locales adyacentes (sobrepresión, depresión)

- Control del funcionamiento de las instalaciones de climatización y ventilación.

CONDICIONES EXTERIORES.

Para el dimensionado de la instalación se ha tenido en cuenta lo indicado por la norma UNE

100.001 referente a condiciones exteriores para el dimensionado de la instalación de climatización.

Debido a las condiciones de funcionamiento de la instalación a proyectar, en la que se busca el

máximo confort, así como al tipo de edificio de que se trata, de uso sanitario, se considerará un nivel

percentil del 0,4% estacional.

La totalidad del cálculo de cargas térmicas se realiza mediante un programa informático que

emplea para su cálculo las ecuaciones de transferencia. El mencionado programa informático

determina las condiciones de temperatura seca y húmeda exteriores correspondientes a los distintos

meses del año en función de las correcciones indicadas en la Norma UNE 100-014.

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO.

Para determinar las necesidades de refrigeración instantáneas que tienen los locales proyectados

se tendrá en cuenta tanto las aportaciones de calor internas como las aportadas desde el exterior de los

mismos, bien a través de los cerramientos que delimitan los ambientes acondicionados, bien las

aportaciones de calor debido a las infiltraciones de aire desde el exterior.

Se procede a continuación a la descripción de cada uno de los factores y características que

influirán en la selección y dimensionado de los sistemas de acondicionamiento de los ambientes a

acondicionar.

40

DESCRIPCIÓN ARQUITECTÓNICA DEL EDIFICIO

Las salas quirúrgicas se han dividido en dos zonas térmicas que serán tratadas

independientemente, tal como son resumidas en la tabla siguiente:

Tabla 4.1. Resumen salas

Zona Superficie

(m²)

Altura

(m)

Volumen

(m³)

Uso

Quirófano 1 38,0 3,00 114,0 Quirófanos

Quirófano 2 36,1 3,00 108,3 Quirófanos

HORARIOS DE FUNCIONAMIENTO, OCUPACIÓN Y NIVELES DE VENTILACIÓN

La ocupación que se ha estimado es de 3 personas por cada quirófano, teniendo en cuenta la

actividad que se desarrollará en ellos, con actividad 24 horas al día, 365 días al año.

Los niveles de ocupación de cada zona, a efectos de cálculo de la aportación de cargas internas

para el cálculo de la demanda de refrigeración, son los descritos en la tabla siguiente:

Tabla 4.2. Características de las salas

Zona Nº per. m² por per. Cs

(W)

Cl

(W)

Horario de

Funcionamiento

Quirófano 1 3 12,7 72 148 Funcionamiento 24h

Quirófano 2 3 12,0 72 148 Funcionamiento 24h

Cs: Calor sensible en W aportado por persona a una temperatura ambiente de 25,0 °C.

Cl: Calor latente en W aportado por persona a una temperatura ambiente de 25,0 °C.

En cuanto a los niveles de ventilación, en locales y estancias con otros usos, el caudal de aire de

ventilación se obtiene en función del uso del local, de su superficie y del número de ocupantes,

aplicando la tabla 2.1 del Documento Básico HS3 del Código Técnico de la Edificación, el RITE o la

norma UNE-EN 13779 “Ventilación de edificios no residenciales. Requisitos de prestaciones de los

sistemas de ventilación y acondicionamiento de recintos”.

No obstante, dado que los requerimientos de ventilación en los quirófanos son también

precisados para evitar la concentración de contaminantes específicos, como son los ocasionados por

los gases anestésicos y otros productos químicos típicamente empleados en los mismos, se hace

necesario emplear caudales de aire superiores, y tal como se indica en el RITE, es válido lo que se

establece en tal sentido en la norma UNE 100713, Instalaciones de acondicionamiento de aire en

hospitales, y más concretamente la norma UNE 14644 sobre clasificación de salas limpias, a la que

nos deriva ésta última en cuanto al método para la clasificación de la contaminación máxima permitida

en dichos ambientes controlados.

Por otro lado, aunque a efectos de ahorro energético se debe considerar minimizar el aporte de

aire exterior a los mínimos recomendados en la citada norma para los quirófanos en 1.200 m3/h, como

mínimo objetivo para la dilución de los contaminantes, se establecerá el caudal de aire exterior

siguiendo la recomendación de la citada norma UNE 100713. Es decir, todo el aire introducido en los

quirófanos será aire exterior, sin recirculación.

Esto se apoya a su vez con los criterios técnicos e higiénicos exigidos para los quirófanos y salas

limpias en las mismas normas mencionadas, donde se deberá garantizar el mantenimiento del flujo de

aire respecto de las salas adyacentes, de forma que no existan riesgos de entrada de aire desde estancias

menos limpias hacia quirófanos, de mayor exigencia, manteniendo una presión diferencial positiva de

éstos respecto de otras zonas adyacentes.

Dado que la apertura de las puertas de acceso al quirófano provoca la caída de presión diferencial

positiva en los quirófanos, se deberá actuar manteniendo constante el aire impulsado y de forma

automática, mediante el sistema de control, disminuir el caudal de aire extraído hasta su nivel mínimo,

al objeto de mantener el flujo de aire en la dirección adecuada con la puerta abierta, por lo que los

caudales de retorno de aire en ese momento serán nulos. Por lo tanto, en el dimensionado de los equipos

de ventilación y tratamiento de aire, se tendrá que tener en cuenta esta circunstancia, y la totalidad

considerada del aire impulsado al quirófano será aire exterior, sin recirculación.

Los niveles de ventilación asignados en este proyecto son los siguientes:

Tabla 4.3. Niveles de ventilación

Caudal de aire exterior según criterio normativo Horario de

Funcionamiento Zona Calidad Por persona

(m³/h) RITE

Valor elegido

(m³/h)

Renov.

(1/h)

Quirófano 1 IDA1 72,0 2.400,0 21,1 Funcionamiento 24h

Quirófano 2 IDA1 72,0 2.400,0 22,2 Funcionamiento 24h

Se considera que, dada la ubicación del edificio, el aire exterior es ODA 1: aire con

concentraciones bajas de partículas y/o contaminantes.

Los niveles de iluminación y de potencia de los equipos eléctricos que se emplearán para

considerar el aporte interno de calor en el cálculo de la demanda térmica en cada zona están

42

enumerados en la lista siguiente:

Tabla 4.4. Demanda térmica de las salas

Zona Tipo de iluminación Superficie

(m²)

W/m² Horario de

Funcionamiento

Quirófano 1 Led 38 18,0 Funcionamiento 24h

Quirófano 2 Led 36 18,0 Funcionamiento 24h

El horario de funcionamiento del sistema de climatización será proyectado para el 100% de uso

durante las 24 horas del día, los 365 días del año.

DESCRIPCIÓN SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS.

Para la elaboración de las cargas térmicas de cada zona y local a efectos de la instalación de

climatización, se han tenido en cuenta las características constructivas de cerramientos exteriores,

particiones interiores, carpinterías exteriores, vidrios, puertas de paso, etc., todo ello según definición

expresa en el apartado correspondiente de este proyecto.

Las características constructivas y condiciones, se contemplarán en el Anexo de Cargas

Térmicas.

CALIDAD TÉRMICA.

Para establecer las condiciones interiores de proyecto se seguirá lo prescrito en la IT.1 del

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios.

Las condiciones interiores de diseño se han fijado en función de la actividad metabólica de las

personas, su grado de vestimenta y el porcentaje de personas insatisfechas que se quiera obtener.

La velocidad máxima del aire en la zona ocupada, en el caso del presente proyecto, para una

temperatura seca del aire de 24ºC máximo, para una difusión por mezcla, intensidad de la turbulencia

del 40% y un PPD por corrientes de aire del 15%, será de V=0,17 m/s. En el anexo 1.2 Datos de locales,

se pueden ver las cargar internas consideradas en el Cálculo de cargas.

CALIDAD DEL AIRE.

Clasificación de los locales y caudal mínimo de aire exterior de ventilación

Para cada local perteneciente a una zona se especifica el caudal de aire mínimo de ventilación,

así como el método empleado para su cálculo (según el aptdo. IT 1.1.4.2.3. del RITE). Al final del

presente apartado se relacionan los diferentes locales de cada zona con esa información.

Filtración del aire exterior mínimo de ventilación

Para cada sistema o subsistema de climatización el aire exterior se introducirá debidamente

filtrado en función de la calidad del aire exterior. Estas filtraciones serán las indicadas en la tabla

1.4.2.5. del RITE, siempre empleando prefiltros (tipo G4) en las entradas de aire exterior, así como en

la entrada de aire de retorno si lo hubiera. Los niveles de filtración establecidos en función del

climatizador que abastece a cada zona se aprecian en un apartado posterior, en tabla resumen

descriptiva.

En las tomas de aire exterior se emplearán “cuellos de cisne” y filtros de malla antipájaros con

el fin de evitar el paso de agua de lluvia y de elementos físicos con gran volumen, en los casos en los

que no se realiza en sala técnica.

Las secciones de filtración consideradas en los climatizadores serán conforme a 3 etapas de

filtración, dado que para estos casos especiales de climatización de quirófanos se tendrá en

consideración lo establecido en la norma UNE 100713:2005

AIRE DE EXTRACCIÓN

La clasificación del aire de extracción de cada local se representa en las tablas representadas al

final del presente apartado. Los sistemas de extracción que unen locales de distintas categorías tendrán

la clasificación más desfavorable.

Al disponerse en las salas quirúrgicas gases anestésicos y productos químicos de higienización,

el caudal de aire extraído será evacuado directamente al exterior sin que se retorne en ninguna

proporción al interior de los mismos.

DETERMINACIÓN DE LA CARGA TÉRMICA APORTADA POR LA TRANSMISIÓN A

TRAVÉS DE LOS CERRAMIENTOS

El método empleado para determinar el aporte o las pérdidas de calor a través de los cerramientos

que delimitan las salas a acondicionar es el denominado Método de la Función de Transferencia,

descrito por ASHRAE en su publicación HVAC Fundamentals de 1997.

La ganancia (o pérdida) de calor por componente, definida como el flujo de calor que atraviesa

la superficie interna de un cerramiento (paredes, techos, superficies vítreas, etc.) se determina

considerándolas separadamente del resto y sumándolas, en el cual han sido insertadas las hipótesis

que:

1. La temperatura del aire interno se mantenga constante al valor fijado previamente en proyecto.

2. Los efectos de los intercambios por radiación y convección, respectivamente entre la

superficie interna del componente y las restantes superficies o capas del cerramiento, así como la

44

misma y al aire interior (condiciones de contorno sobre la superficie límite interior del componente)

sea reconducidle a un valor prefijado del coeficiente laminar interno (conductancia interna).

La ecuación general que evalúa y determina la aportación térmica debida a la transmisión de

calor a través de los componentes opacos formados por varias capas de material, cuya inercia térmica

no es despreciable, se calcula hora por hora, resolviendo la ecuación de conducción del calor en

régimen transitorio, con dimensión de valor gradiente perpendicular a dicha superficie conductora, es

la siguiente:

𝑑𝑡

𝑑𝜏=

𝐾

𝐷. 𝐶𝑝 (

𝑑2𝑡

𝑑𝑥2)

donde:

t = temperatura (ºC)

𝜏 = tiempo (seg)

K = conductividad (W/m ºC)

D = densidad (kg/m3)

Cp = calor específico (kJ/kg)

Aplicado a cada una de las capas componentes del cerramiento la función de transferencia se

obtiene la relación:

𝑞 = ∑ 𝑏𝑛

𝑛=0

[𝑡𝑠𝑎 (𝜏 − 𝑛∆𝜏)] − ∑ 𝑑𝑛

𝑛−1

𝑞[𝑡𝑠𝑎 (𝜏 − 𝑛∆𝜏)] − 𝑡𝑟 + ∑ 𝑐𝑛

𝑛=0

Siendo:

𝑞 = flujo de calor unitario a través de la pared por hora (W)

𝑡𝑠𝑎 = temperatura sol-aire (ºC)

𝜏 = tiempo, en horas

∆𝜏= intervalo de tiempo (horas)

𝑡𝑟= temperatura interior (ºC)

𝑏𝑛 , 𝑏𝑛 , 𝑐𝑛= coeficiente de la función de transferencia del cerramiento.

La resolución de la ecuación se obtiene por iteración hasta llevar a convergencia los valores

horarios de 𝑞.

El flujo de calor a través de una pared de área 𝐴 se obtiene por la ecuación:

𝑄 = 𝐴. 𝑞

Se limita el coeficiente de transmisión térmica de los cerramientos a los siguientes valores

máximos:

- Cubiertas: <1,40 W/ m2.ºC

- Fachadas pesadas:< 1,80 W/ m2.ºC

- Paredes interiores:< 2,00 W/m2.ºC

Para el suelo en contacto con el terreno se tomará el valor de 3,040 W/m2.ºC.

Para las paredes interiores de separación con otros locales, se tomará el valor de 1,984 W/m2.

ºC

No obstante, las salas quirúrgicas objeto del presente proyecto son estancias que se encuentran

delimitadas en sus cerramientos interiores perimetrales por estancias que actualmente están

climatizadas por los sistemas existentes en el hospital, como son los pasillos sucio y limpio, salas de

lavado de manos y las antesalas y exclusas de acceso a los quirófanos, por lo que la diferencia de

temperatura a ambos lados de los cerramientos interiores es nula, siendo nula por tanto las pérdidas

térmicas por dichos cerramientos.

En cuanto a la solera, estando en contacto con el terreno, la temperatura del terreno en verano es

de aproximadamente 19 a 20 ºC, mientras que en los meses más fríos es de 12 ºC.

CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO

Para el establecimiento de las condiciones ambientales exteriores de cálculo del proyecto, se

tendrá en cuenta los datos de temperatura y humedad publicados por la Agencia del Instituto para la

Diversificación y Ahorro de la Energía IDAE, en su documento Ahorro y eficiencia energética en

climatización: Guía Técnica de Condiciones Climáticas Exteriores para Proyecto, cuyos datos

climáticos son de junio de 2010, más reciente que los de la norma UNE 100001:2001. Dado que se

trata de quirófanos, se establecerán las condiciones extremas más exigentes en cuanto a necesidades

de energía para proporcionar las condiciones interiores de los mismos. Dichos datos extremos se

corresponden con las condiciones de proyecto para refrigeración en condiciones de temperatura

46

exterior húmeda máxima para el nivel percentil del 0,4%.

La selección de las condiciones exteriores de proyecto corresponderá con los niveles percentiles

anuales más exigentes, los cuales quedan definidas de la siguiente manera:

Temperatura máxima seca verano 38,0 °C

Temperatura seca verano 31.4°C

Temperatura húmeda verano 23,4 °C

Percentil condiciones de verano 0,4 %

Temperatura seca invierno 6,2 °C

Percentil condiciones de invierno 99,6%

Variación diurna de temperaturas 8,9 °C

Grados acumulados en base 15 – 15°C250 grados-día (GD_15ºC)

Orientación del viento dominante SE

Velocidad del viento dominante 5,50 m/s

Altura sobre el nivel del mar 10,00 m

Latitud 36° 52’ Norte

La evolución de las temperaturas secas y húmedas máximas corregidas para todos los meses del

año y horas del día, se podrán calcular según las tablas de corrección UNE 100014-04.

Se diseñará el sistema de tratamiento de aire para garantizar las condiciones interiores

ambientales en el momento más desfavorable, tanto para el periodo de verano como para el invierno.

CONDICIONES INTERIORES DE CÁLCULO

Las condiciones climatológicas interiores han sido establecidas en función de la actividad

metabólica de las personas y de su grado de vestimenta, siempre de acuerdo con la IT 1.1.4.1.2.

Para las horas consideradas punta han sido elegidas las siguientes condiciones interiores:

Tabla 4.5. Condiciones interiores

Verano Invierno

Zona Temperatura

seca (°C)

Humedad

relativa (%)

Temperatura

húmeda (°C)

Temperatura

seca (°C)

Quirófano 1 24,0 50 17,0 22,0

Quirófano 2 24,0 50 17,0 22,0

Se ha tenido en cuenta personas con una actividad metabólica sedentaria de 1,2 met, grado de

vestimenta 0,5 y 1,0 clo en verano e invierno respectivamente, y para un porcentaje estimado de

insatisfechos comprendido entre el 10% y el 15%.

MÉTODO DE CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

Como se ha mencionado anteriormente, el método de cálculo utilizado es TFM (Método de la

Función de Transferencia), que corresponde al descrito por ASHRAE en su publicación HVAC

Fundamentals de 1997.

A continuación, se muestra un resumen de resultados de cargas térmicas para cada sistema y

cada una de sus zonas.

48

Tabla 4.6. Resumen cargas térmicas

Descripción Carga

Refrigeración

Simultánea

(KW)

Carga

Refrigeración

Máxima

(KW)

Fecha para Máxima

Individual

Carga

Calefacción

(KW)

Volumen

Ventilac.

(m³/h)

Quirófano 1 24.4 24,4 Junio 16 horas 12,2 2.400,0

Quirófano 2 24,3 24,3 Junio 16 horas 12,3 2.400,0

El detalle del cálculo de cargas térmicas se recoge en un anexo de este proyecto y contiene las

tablas del cálculo de cargas térmicas.

Se sigue el método desarrollado por ASHRAE (American Society o Heating, Refrigerating and

Air-conditioning Engineers, Inc.) que basa la conversión de ganancias instantáneas de calor a cargas

de refrigeración en las llamadas funciones de transferencia.

Ganancias térmicas instantáneas

El primer paso consiste en el cálculo para cada mes y cada hora de la ganancia de calor

instantánea debida a cada uno de los siguientes elementos:

Ganancia solar cristal

Insolación a través de acristalamientos al exterior.

nSHGFACSQ tGAN, =

Siendo:

𝑆𝐻𝐺𝐹 = 𝐺𝑆𝑑 + 𝐼𝑛𝑠 × 𝐺𝑆𝑡

que depende del mes, de la hora solar y de la latitud.

Donde:

QGAN,t= Ganancia instantánea de calor sensible (vatios)

A = Área de la superficie acristalada (m²)

CS = Coeficiente de sombreado

n = Nº de unidades de ventanas del mismo tipo

SHGF = Ganancia solar para el cristal tipo (DSA)

GSt = Ganancia solar por radiación directa (vatios/m²)

GSd =Ganancia solar por radiación difusa (vatios/m²)

Ins = Porcentaje de sombra sobre la superficie acristalada

Transmisión paredes y techos

Cerramientos opacos al exterior, excepto los que no reciben los rayos solares. La ganancia

instantánea para cada hora se calcula usando la siguiente función de transferencia (ASHRAE):

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝐴 × [∑ 𝑏𝑛 × (𝑡𝑠𝑎,𝑡−𝑛𝛥)

𝑛=0

− ∑ 𝑑𝑛 ×(𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡−𝑛𝛥)

𝐴− 𝑡𝑎𝑖 × ∑ 𝑐𝑛

𝑛=0𝑛=1

]

Donde:

QGAN,t= Ganancia de calor sensible en el ambiente a través de la superficie interior del

cerramiento (w)

A = Área de la superficie interior (m²)

Tsa,t-n= Temperatura sol aire en el instante t-n

= Incremento de tiempos igual a 1 hora.

tai = Temperatura del espacio interior supuesta constante

bn,cn,dn= Coeficientes de la función de transferencia según el tipo de cerramiento

La temperatura sol-aire sirve para corregir el efecto de los rayos solares sobre la

superficie exterior del cerramiento:

𝑡𝑠𝑎 = 𝑡𝑒𝑐 + 𝛼 ×𝐼𝑡

ℎ𝑜− 𝜀 ×

𝛥𝑅

ℎ𝑜× 𝑐𝑜𝑠(90° − 𝛽)

Donde:

Tsa = Temperatura sol-aire para un mes y una hora dadas (°C)

Tec =Temperatura seca exterior corregida según mes y hora (°C)

It = Radiación solar incidente en la superficie (w/m²)

ho=Coeficiente de termotransferencia de la superficie (w/m² °C)

=Absorbencia de la superficie a la radiación solar (depende del color)

=Ángulo de inclinación del cerramiento respecto de la vertical (horizontales 90°).

50

=Emitancia hemisférica de la superficie.

R=Diferencia de radiación superficie/cuerpo negro (w/m²)

Transmisión excepto paredes y techos

Cerramientos al interior

Ganancias instantáneas por transmisión en cerramientos opacos interiores y que no están

expuestos a los rayos solares.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝐾 × 𝐴 × (𝑡𝑙 − 𝑡𝑎𝑖)

Donde:

QGAN,t=Ganancia de calor sensible en el instante t (w)

K =Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)

A =Área de la superficie interior (m²)

tl =Temperatura del local contiguo (°C)

tai =Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)

Acristalamientos al exterior

Ganancias instantáneas por transmisión en superficies acristaladas al exterior.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝐾 × 𝐴 × (𝑡𝑒𝑐 − 𝑡𝑎𝑖)

Donde:


K=Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)

A=Área de la superficie interior (m²)

tec=Temperatura exterior corregida (°C)

tai=Temperatura del espacio interior supuesta constante (°C)

Puertas al exterior

Un caso especial son las puertas al exterior, en las que hay que distinguir según su orientación:

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝐾 × 𝐴 × (𝑡𝑙 − 𝑡𝑎𝑖)

Donde:


K=Coeficiente de transmisión del cerramiento (w/m²·°C)

A=Área de la superficie interior (m²)


tl=Para orientación Norte: Temperatura exterior corregida (°C)

Excepto orientación Norte:Temperatura sol-aire para el instante t (°C)

Calor interno

Ocupación (personas)

Calor generado por las personas que se encuentran dentro de cada local. Este calor es función

principalmente del número de personas y del tipo de actividad que están desarrollando.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝑄𝑠 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:


Qs=Ganancia sensible por persona (w). Depende del tipo de actividad

n=Número de ocupantes

Fdt=Porcentaje de ocupación para el instante t (%)

Se considera que 67% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

𝑄𝐺𝐴𝑁𝑙,𝑡 = 𝑄𝑙 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:

QGANl,t=Ganancia de calor latente en el instante t (w)

Ql=Ganancia latente por persona (w). Depende del tipo de actividad

n=Número de ocupantes

Fdt=Porcentaje de ocupación para el instante t (%)

52

Alumbrado

Calor generado por los aparatos de alumbrado que se encuentran dentro de cada local. Este calor

es función principalmente del número y tipo de aparatos.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝑄𝑠 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:


Qs=Potencia por luminaria (w). Para fluorescente se multiplica por 1’25.

n=Número de luminarias.

Fdt=Porcentaje de funcionamiento para el instante t (%)

Aparatos eléctricos

Calor generado por los aparatos exclusivamente eléctricos que se encuentran dentro de cada

local. Este calor es función principalmente del número y tipo de aparatos.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝑄𝑠 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:


Qs=Ganancia sensible por aparato (w). Depende del tipo.

n=Número de aparatos.


Se considera que el 60% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

Aparatos térmicos

Calor generado por los aparatos térmicos que se encuentran dentro de cada local. Este calor es

función principalmente del número y tipo de aparatos.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 𝑄𝑠 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:


Qs=Ganancia sensible por aparato (w). Depende del tipo.

n=Número de aparatos.


Se considera que el 60% del calor sensible se disipa por radiación y el resto por convección.

𝑄𝐺𝐴𝑁𝑙,𝑡 = 𝑄𝑙 × 𝑛 × 0′01 × 𝐹𝑑𝑡

Donde:

QGANl,t=Ganancia de calor latente en el instante t (w)

Ql=Ganancia latente por aparato (w). Depende del tipo

n=Número de aparatos


Aire exterior

Ganancias instantáneas de calor debido al aire exterior de ventilación. Estas ganancias pasan

directamente a ser cargas de refrigeración.

𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 = 0′34 × 𝑓𝑎 × 𝑉𝑎𝑒 𝑠× 0′01 × 𝐹𝑑𝑡 × (𝑡𝑒𝑐 − 𝑡𝑎𝑖)

Donde:


fa=Coeficiente corrector por altitud geográfica.

Vae=Caudal de aire exterior (m³/h).

tec=Temperatura seca exterior corregida (°C).



Se considera que el 100% del calor sensible aparece por convección.

𝑄𝐺𝐴𝑁𝑙,𝑡 = 0′83 × 𝑓𝑎 × 𝑉𝑎𝑒 𝑠× 0′01 × 𝐹𝑑𝑡 × (𝑋𝑒𝑐 − 𝑋𝑎𝑖)

Donde:

QGANl,t=Ganancia de calor sensible en el instante t (w)

fa=Coeficiente corrector por altitud geográfica.

Vae=Caudal de aire exterior (m³/h).

Xec=Humedad específica exterior corregida (gr agua/kg aire).

54

Xai=Humedad específica del espacio interior (gr agua/kg aire)


Cargas de refrigeración

La carga de refrigeración depende de la magnitud y naturaleza de la ganancia térmica

instantánea, así como del tipo de construcción del local, de su contenido, tipo de iluminación y de su

nivel de circulación de aire.

Las ganancias instantáneas de calor latente, así como las partes correspondientes de calor

sensible que aparecen por convección pasan directamente a ser cargas de refrigeración. Las ganancias

debidas a la radiación y transmisión se transforman en cargas de refrigeración por medio de la función

de transferencia siguiente:

𝑄𝑅𝐸𝐹,𝑡 = 𝑣0 × 𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡 + 𝑣1 × 𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡−𝛥 + 𝑣2 × 𝑄𝐺𝐴𝑁,𝑡−𝛥2 − 𝑤1 × 𝑄𝑅𝐸𝐹,𝑡−𝛥

QREF,t=Carga de refrigeración para el instante t (w)

QGAN,t=Ganancia de calor en el instante t (w)

=Incremento de tiempos igual a 1 hora.

vo, v1 y v2= Coeficientes en función de la naturaleza de la ganancia térmica instantánea.

w1=Coeficiente en función del nivel de circulación del aire en el local.

DETALLES DEL CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS

Con todas las consideraciones descritas anteriormente, se ha utilizado como software de cálculo

de cargas térmicas, el software de reconocido prestigio internaciones y americano HAP de la marca

comercial Carrier, puesto que es el software más fiable, para recintos donde hay que tratar no sólo

temperaturas, sino humedades.

A continuación, se describen las cargas térmicas generadas por software de cálculo, con una

evolución anual, considerando la temperatura exterior seca máxima y humedad relativa máxima, para

cada uno de los dos quirófanos.

Con esta evolución, se ha seleccionado para el día del año, con la temperatura exterior seca

máxima y humedad relativa, para dimensionar y diseñar los equipos de climatización de los recintos

de quirófano a combatir.

Las siguientes tablas detallan la evolución anual, día por día, hora por hora, durante todos los

meses del año, de los valores exteriores de temperatura seca máxima y temperatura húmeda máxima

respectivamente, determinadas según la norma UNE 100001:2001 y las tablas de correcciones de

temperaturas exterior de la norma UNE 100014:2004.

Tabla 4.7. Evolución temperatura exterior seca anual

EVOLUCIÓN ANUAL DE TEMPERATURA EXTERIOR SECA MÁXIMA (°C)

Hora Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

1 17,4 19,3 21,1 21,6 22,2 22,7 23,3 23,3 22,4 21,6 20,0 18,7

2 17,3 19,1 20,9 21,4 22,0 22,6 23,2 23,2 22,3 21,4 19,8 18,5

3 17,1 18,9 20,8 21,3 21,9 22,4 23,0 23,0 22,1 21,3 19,7 18,3

4 16,9 18,8 20,6 21,1 21,7 22,2 22,8 22,8 21,9 21,1 19,5 18,2

5 16,8 18,6 20,4 20,9 21,5 22,1 22,7 22,7 21,8 20,9 19,3 18,0

6 16,6 18,4 20,3 20,8 21,4 21,9 22,5 22,5 21,6 20,8 19,2 17,8

7 17,6 19,4 21,3 21,8 22,4 22,9 23,5 23,5 22,6 21,8 20,2 18,9

8 18,6 20,5 22,3 22,8 23,4 23,9 24,5 24,5 23,6 22,8 21,2 19,9

9 19,5 21,4 23,2 23,7 24,3 24,8 25,4 25,4 24,5 23,7 22,1 20,8

10 20,4 22,2 24,1 24,6 25,2 25,7 26,3 26,3 25,4 24,6 23,0 21,7

11 21,6 23,4 25,2 25,7 26,3 26,9 27,5 27,5 26,6 25,7 24,1 22,8

12 22,7 24,5 26,4 26,9 27,5 28,0 28,6 28,6 27,7 26,9 25,3 23,9 13 23,8 25,6 27,5 28,0 28,6 29,1 29,7 29,7 28,8 28,0 26,4 25,0

14 24,9 26,7 28,6 29,1 29,7 30,2 30,8 30,8 29,9 29,1 27,5 26,1

15 25,5 27,3 29,2 29,7 30,3 30,8 31,4 31,4 30,5 29,7 28,1 26,7

16 24,9 26,7 28,6 29,1 29,7 30,2 30,8 30,8 29,9 29,1 27,5 26,1

17 24,6 26,4 28,2 28,7 29,4 29,9 30,5 30,5 29,6 28,8 27,1 25,8

18 24,3 26,1 27,9 28,4 29,0 29,6 30,2 30,2 29,3 28,4 26,8 25,5

19 23,1 25,0 26,8 27,3 27,9 28,4 29,0 29,0 28,1 27,3 25,7 24,4

20 22,0 23,8 25,7 26,2 26,8 27,3 27,9 27,9 27,0 26,2 24,6 23,3

21 20,9 22,8 24,6 25,1 25,7 26,2 26,8 26,8 25,9 25,1 23,5 22,2

22 19,9 21,7 23,5 24,0 24,7 25,2 25,8 25,8 24,9 24,1 22,4 21,1

23 18,7 20,6 22,4 22,9 23,5 24,0 24,6 24,6 23,7 22,9 21,3 20,0 24 17,6 19,4 21,3 21,8 22,4 22,9 23,5 23,5 22,6 21,8 20,2 18,8

56

Tabla 4.8. Evolución temperatura exterior húmeda anual

EVOLUCIÓN ANUAL DE TEMPERATURA EXTERIOR HÚMEDA MÁXIMA (°C)

Hora Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

1 15,0 16,7 18,4 18,9 19,5 20,0 20,5 20,5 19,7 19,0 17,4 16,2

2 14,9 16,6 18,3 18,8 19,3 19,8 20,4 20,4 19,5 18,8 17,2 16,1

3 14,7 16,4 18,1 18,6 19,2 19,7 20,2 20,2 19,4 18,6 17,1 15,9 4 14,5 16,3 18,0 18,4 19,0 19,5 20,1 20,1 19,2 18,4 16,9 15,8

5 14,4 16,1 17,8 18,3 18,9 19,4 19,9 19,9 19,1 18,3 16,8 15,6

6 14,3 16,0 17,6 18,1 18,7 19,2 19,8 19,8 18,9 18,1 16,7 15,4

7 15,2 16,9 18,6 19,1 19,7 20,2 20,7 20,7 19,9 19,1 17,6 16,4

8 16,2 17,8 19,6 20,1 20,6 21,1 21,6 21,6 20,8 20,1 18,5 17,3

9 17,0 18,7 20,4 20,8 21,4 21,9 21,9 21,9 21,5 20,9 19,4 18,1

10 17,8 19,5 20,7 21,0 21,6 22,2 22,2 22,2 21,8 21,3 20,2 19,0

11 18,8 19,9 21,0 21,4 22,0 22,5 22,5 22,5 22,1 21,6 20,8 19,9

12 19,1 20,2 21,3 21,7 22,3 22,8 22,8 22,8 22,4 21,9 21,1 20,2

13 19,4 20,5 21,6 22,0 22,6 23,1 23,1 23,1 22,7 22,2 21,4 20,5

14 19,7 20,8 21,9 22,3 22,9 23,4 23,4 23,4 23,0 22,5 21,7 20,8 15 19,7 20,8 21,9 22,3 22,9 23,4 23,4 23,4 23,0 22,5 21,7 20,8

16 19,7 20,8 21,9 22,3 22,9 23,4 23,4 23,4 23,0 22,5 21,7 20,8

17 19,4 20,5 21,6 22,0 22,6 23,1 23,1 23,1 22,7 22,2 21,4 20,5

18 19,1 20,2 21,3 21,7 22,3 22,8 22,8 22,8 22,4 21,9 21,1 20,2

19 19,0 20,1 21,2 21,6 22,2 22,7 22,7 22,7 22,3 21,8 21,0 20,1

20 18,9 20,0 21,2 21,5 22,1 22,7 22,7 22,7 22,3 21,8 20,9 20,0

21 18,3 19,6 20,7 21,1 21,7 22,2 22,2 22,2 21,8 21,3 20,5 19,5

22 17,3 19,0 20,2 20,6 21,2 21,8 21,8 21,8 21,3 20,8 19,7 18,5

23 16,3 17,9 19,7 20,1 20,7 21,2 21,5 21,5 20,9 20,2 18,6 17,4

24 15,2 16,9 18,6 19,1 19,7 20,1 20,7 20,7 19,9 19,1 17,5 16,4

4.1.2 Unidades de tratamiento de aire

En el presente apartado, se describe la justificación y cálculo de la Unidades de Tratamiento de

Aire (UTAS), en función de los parámetros de diseño, y cálculo de cargas térmicas anteriormente

calculadas.

Estos equipos se han diseñado cona los parámetros de consigna del caudal mínimo necesario, el

número de renovaciones hora, temperaturas y humedades relativas a tener en cuenta en los recintos

tipo quirófano, en función de la norma UNE 100713.

A continuación, muestran los resultados de cada una de las Unidades de Tratamiento de Aire,

identificadas con CL-Q1 y CL-Q2, denominadas como Climatizador Quirófano 1 y 2, dando como

resultados las características de los ventiladores que hay que instalar en estos equipos.

A continuación, se detalla el resumen con los resultados de los cálculos con los datos para el

dimensionamiento del sistema de climatización para el quirófano Nº 1 (climatizador Q-1), donde se

pueden observar las necesidades técnicas que tiene el equipo, en cuanto a potencia térmica, tanto de

frío como de calor, el caudal de los ventiladores y las dimensiones y potencia del humectador.

A continuación, se muestran lo parámetros de diseño del sistema de climatización del quirófano-

1 a lo largo de todo el año.

58

Zone Terminal Sizing Data

Zone Name

Design

Supply

Airflow

(L/s)

Minimum

Supply

Airflow

(L/s)

Zone

L/(s·m²)

Reheat

Coil

Load

(kW)

Reheat

Coil

Water

L/s

@ 11,1 K

Zone

Htg Unit

Coil

Load

(kW)

Zone

Htg Unit

Water

L/s

@ 11,1 K

Mixing

Box Fan

Airflow

(L/s)

Zone 1 667 667 17,27 0,0 0,00 0,0 0,00 0

Zone Peak Sensible Loads

Zone Zone Zone

Cooling Time of Heating Floor

Sensible Peak Sensible Load Area

Zone Name (kW) Cooling Load (kW) (m²)

Zone 1 5,3 Jul 2000 0,8 38,6

Space Loads and Airflows

Zone Name /

Space Name Mult.

Cooling

Sensible

(kW)

Time of

Peak

Sensible

Load

Air

Flow

(L/s)

Heating

Load

(kW)

Floor

Area

(m²)

Space

L/(s·m²)

Zone 1

Quirófano 1 1 5,3 Jul 2000 667 0,8 38,6 17,27

1. Summary Ventilation Sizing Method .................................................. Sum of Space OA Airflows

Design Ventilation Airflow Rate .................................................................................. 667 L/s

2. Space Ventilation Analysis

Zone Name / Space Name Mult.

Floor

Area

(m²)

Maximum

Occupants

Maximum

Supply Air

(L/s)

Required

Outdoor

Air

(L/s/person)

Required

Outdoor

Air

(L/(s·m²))

Required

Outdoor

Air

(L/s)

Required

Outdoor

Air

(% of

supply)

Uncorrected

Outdoor

Air

(L/s)

Zone 1

Quirófano 1 1 38,6 3,0 666,7 0,00 0,00 666,7 0,0 666,7

Totals (incl. Space Multipliers) 666,7 666,7

En la siguiente tabla, se desglosa, la contribución de cada tipo de carga térmica y cerramiento,

expresando los valores máximos que se requieren representar, para el sistema de tratamiento de aire

de este quirófano, detallando los elementos que lo integran, sus características y el valor total que añade

a las necesidades del sistema, tanto de calor sensible como de calor latente, siendo evaluado para el día

y hora del año que supone los valores máximos simultáneos que se darán en las condiciones de

proyecto.

Tabla 4.9. Cargas térmicas y cerramientos

DESIGN COOLING DESIGN HEATING

COOLING DATA AT Jul 1500 HEATING DATA AT DES HTG

COOLING OA DB / WB 31,4 °C / 23,4 °C HEATING OA DB / WB 6,2 °C / 5,5 °C

Sensible Latent Sensible Latent

ZONE LOADS Details (W) (W) Details (W) (W)

Window & Skylight Solar Loads 0 m² 0 - 0 m² - -

Wall Transmission 0 m² 0 - 0 m² 0 -

Roof Transmission 39 m² 597 - 39 m² 586 -

Window Transmission 0 m² 0 - 0 m² 0 -

Skylight Transmission 0 m² 0 - 0 m² 0 -

Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -

Floor Transmission 39 m² 0 - 39 m² 0 -

Partitions 88 m² 134 - 88 m² 174 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -

Overhead Lighting 695 W 695 - 0 0 -

Task Lighting 0 W 0 - 0 0 -

Electric Equipment 3350 W 3350 - 0 0 -

People 3 259 400 0 0 0

Infiltration - 0 0 - 0 0

Miscellaneous - 0 0 - 0 0

Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 5035 400 - 760 0

Zone Conditioning - 5015 400 - 689 0

Plenum Wall Load 0% 0 - 0 0 -

Plenum Roof Load 0% 0 - 0 0 -

Plenum Lighting Load 0% 0 - 0 0 -

Return Fan Load 667 L/s 309 - 667 L/s -309 -

Ventilation Load 667 L/s 5418 10157 667 L/s 12864 5221

Supply Fan Load 667 L/s 1111 - 667 L/s -1111 -

Space Fan Coil Fans - 0 - - 0 -

Duct Heat Gain / Loss 4% 201 - 4% 30 -

>> Total System Loads - 12055 10557 - 12164 5221

Central Cooling Coil - 13891 10557 - 0 0

Central Heating Coil - -1837 - - 12164 -

Humidification Load - - 0 - - 5221

>> Total Conditioning - 12055 10557 - 12164 5221

Key: Positive values are clg loads Positive values are htg loads

Negative values are htg loads Negative values are clg loads

En la siguiente tabla, se desglosa, las aportaciones de calor y pérdidas debido exclusivamente a las

características del local, detallándose para el día y la hora más desfavorable.

60

Tabla 4.10. Cargas debido al local

Zone 1 DESIGN COOLING DESIGN HEATING



OCCUPIED T-STAT 24,0 °C OCCUPIED T-STAT 22,0 °C








Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -


Partitions 88 m² 145 - 88 m² 174 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -




People 3 259 400 0 0 0



Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 5315 400 - 760 0

En nuestro caso, las condiciones y aportaciones de la zona, corresponden con las del local en

concreto, dado que la zona climatizada por el equipo CL-Q1 está formada por un único local, el

quirófano 1.

Tabla 4.11. Cargas térmicas de la zona

TABLE 1.1.A. Component Loads For Space "Quirófano 1" In Zone "Zone 1"






SPACE LOADS Details (W) (W) Details (W) (W)






Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -


Partitions 88 m² 145 - 88 m² 174 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -




People 3 259 400 0 0 0



Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 5315 400 - 760 0

TABLE 1.1.B. Envelope Loads For Space "Quirófano 1" In Zone "Zone 1"

COOLING COOLING HEATING

Area U-Value Shade TRANS SOLAR TRANS

(m²) (W/(m²·K)) Coeff. (W) (W) (W)

H EXPOSURE

ROOF 39 0,961 - 866 - 586

En las siguiente tabla se desarrollan los valores pormenorizados de las condiciones del aire en el

equipo de climatización en funcionamiento en refrigeración del quirófano 1 en el momento más

desfavorable, para la evaluación de la transformación del aire húmedo, donde se calcula el

contenido de humedad específico que va adquiriendo o cediendo el aire durante su transformación

en el equipo de tratamiento del aire, en relación a su posición respecto al sistema y al local, así

como una vez que es introducido en el local y adquiere la influencia física del aire ambiente interior

y las aportaciones de calor interiores. Se añaden los valores de contenido de partículas de CO2

como consecuencia de la ocupación, y su valor final con la mezcla del aire ambiente interior donde

se encuentran los ocupantes del quirófano, antes de su extracción y expulsión al exterior.

July DESIGN COOLING DAY, 1500

62

Tabla 4.12. Condiciones en momento más desfavorable (Refrigeración)

Dry-Bulb Specific Sensible Latent

Temp Humidity Airflow CO2 Level Heat Heat

Component Location (°C) (kg/kg) (L/s) (ppm) (W) (W)

Ventilation Air Inlet 31,4 0,01483 667 400 5418 10157

Vent - Return Mixing Outlet 31,4 0,01483 667 400 - -

Central Cooling Coil Outlet 14,1 0,00945 667 400 13891 10557

Central Heating Coil Outlet 16,4 0,00945 667 400 1837 -

Supply Fan Outlet 17,8 0,00945 667 400 1111 -

Humidifier Outlet 17,8 0,00945 667 400 - 0

Cold Supply Duct Outlet 18,0 0,00945 667 400 - -

Zone Air - 24,3 0,00965 667 442 5015 400

Return Plenum Outlet 24,3 0,00965 667 442 0 -

Return Fan Outlet 24,7 0,00965 667 442 309 -

Air Density x Heat Capacity x Conversion Factor: At sea level = 1,207; At site altitude = 1,206 W/(L/s-K)

Air Density x Heat of Vaporization x Conversion Factor: At sea level = 2947,6; At site altitude = 2944,1 W/(L/s)

Site Altitude = 10,0 m

La siguiente tabla ofrece los valores específicos del interior del local, en relación a su aportación

al calor a disipar por el Sistema de climatización, y las condiciones en las que se han tomado.

Tabla 4.13. Valores del interior del local (Refrigeración)

Zone Terminal Zone

Sensible Zone Zone Zone CO2 Heating Heating

Load T-stat Cond Temp Airflow Level Coil Unit

Zone Name (W) Mode (W) (°C) (L/s) (ppm) (W) (W)

Zone 1 5035 Cooling 5015 24,3 667 442 0 0

Análogamente, en condiciones de calefacción:

WINTER DESIGN HEATING

Tabla 4.14. Condiciones en momento más desfavorable (Calefacción)

Dry-Bulb Specific Sensible Latent

Temp Humidity Airflow CO2 Level Heat Heat

Component Location (°C) (kg/kg) (L/s) (ppm) (W) (W)

Ventilation Air Inlet 6,2 0,00531 667 400 -12864 -5221

Vent - Return Mixing Outlet 6,2 0,00531 667 400 - -

Central Cooling Coil Outlet 6,2 0,00531 667 400 0 0

Central Heating Coil Outlet 21,3 0,00531 667 400 12164 -

Supply Fan Outlet 22,7 0,00531 667 400 1111 -

Humidifier Outlet 22,7 0,00797 667 400 - 5221

Cold Supply Duct Outlet 22,7 0,00797 667 400 - -

Zone Air - 21,8 0,00797 667 400 -689 0

Return Plenum Outlet 21,8 0,00797 667 400 0 -

Return Fan Outlet 22,2 0,00797 667 400 309 -

Air Density x Heat Capacity x Conversion Factor: At sea level = 1,207; At site altitude = 1,206 W/(L/s-K)

Air Density x Heat of Vaporization x Conversion Factor: At sea level = 2947,6; At site altitude = 2944,1 W/(L/s)

Site Altitude = 10,0 m

Tabla 4.15. Valores del interior del local (Calefacción)

Zone Terminal Zone

Sensible Zone Zone Zone CO2 Heating Heating

Load T-stat Cond Temp Airflow Level Coil Unit

Zone Name (W) Mode (W) (°C) (L/s) (ppm) (W) (W)

Zone 1 -760 Heating -689 21,8 667 400 0 0

En el siguiente gráfico se puede representar la evolución del aire en el climatizador del quirófano

1 y su contenido de humedad durante su transformación, desde que se introduce desde el ambiente

exterior (1), y se enfría haciéndolo pasar por la batería de intercambio de calor con el agua fría, por lo

que pasa al punto (2), produciendo su enfriamiento y deshumectación. Antes de impulsar el aire a la

sala, se hace pasar por la batería de calentamiento, para no impulsar el aire al quirófano a una

temperatura demasiado fría, tal como se ha explicado en el documento de la memoria, lo cual podría

producir hipotermia en el paciente y subenfriar el aire ambiente por debajo del punto de consigna

previsto, por lo que se lleva al punto (3). El calor desprendido por el propio motor del ventilador que

mueve el aire y el rozamiento del aire contra las paredes de los conductos del sistema de impulsión,

calienta parcialmente de nuevo el aire y lo lleva hasta el punto (4) y (5) respectivamente. Las cargas

internas aportadas por los propios componentes del interior del local, como son las transmisiones de

calor por los cerramientos, la iluminación, los equipos eléctricos que se hayan en el interior del

quirófano, e incluso el calor sensible y latente desprendido por los propios ocupantes eleva la

temperatura del aire interior ambiente así como la humedad absoluta que contiene el aire (por la propia

64

respiración de las personas), trazándose lo que se denomina “recta de carga del local”, representada

entre los puntos (5) y (6). Finalmente, el ventilador de retorno recalienta de nuevo ligeramente el aire

debido al calor desprendido por el motor de accionamiento y el rozamiento del aire en los conductos

de extracción antes de expulsarlo al exterior.

En el ciclo de evolución del aire, tal como se comentó en el documento de la memoria, no se ha

contado con las energías térmicas que serán ahorradas por los sistemas de recuperación de calor del

aire de extracción, dado que en la situación más desfavorable no se recuperará energía, porque con las

puertas del quirófano abierta para la entrada y salida del mismo, el ventilador de extracción se regulará

hasta incluso detenerse completamente, dada la necesidad de que el aire exterior del quirófano no sea

introducido en su interior, produciendo contaminación de microorganismos patógenos.

Figura 4.1. Evolución del aire (Refrigeración)

1. O

utd

oor A

ir 2. C

entral C

oolin

g C

oil

Outle

t 3. C

entral H

eatin

g C

oil

Outle

t 4. S

upply

Fan O

utle

t 5. D

uct H

eat

6. R

oom

Air

7. R

etu

rn F

an O

utle

t

1

23

45

67

0,0

00

0,0

02

0,0

04

0,0

06

0,0

08

0,0

10

0,0

12

0,0

14

0,0

16

0,0

18

0,0

20

05

10

15

20

25

30

35

Location: C

adiz

. P

uert

o R

eal, S

pain

Altitude: 10,0

m

.D

ata

for:

July

DE

SIG

N C

OO

LIN

G D

AY

, 1500

Specific Humidity ( kg/kg )

Tem

pera

ture

( °

C )

66

Figura 4.2. Evolución del aire (Calefacción)

En el diagrama psicométrico anterior, se representa el aire húmedo en su evolución por el

climatizador y la sala del quirófano 1, al igual que durante la transformación que se ha explicado

anteriormente para la refrigeración, solo que en este caso se representa el tratamiento que se le realiza

al aire durante la calefacción.

El aire exterior es introducido en el climatizador en las condiciones del ambiente exterior (1), y

1. O

utd

oor A

ir 2. C

entral H

eatin

g C

oil

Outle

t 3. S

upply

Fan O

utle

t 4. H

um

idifie

r O

utle

t 5. D

uct H

eat

6. D

uct H

eat

7. R

oom

Air

8. R

etu

rn F

an O

utle

t 12

34 5

678

0,0

00

0,0

02

0,0

04

0,0

06

0,0

08

0,0

10

0,0

12

0,0

14

0,0

16

0,0

18

0,0

20

05

10

15

20

25

30

35

Location: C

adiz

. P

uert

o R

eal, S

pain

Altitude: 10,0

m

.D

ata

for:

WIN

TE

R D

ES

IGN

HE

ATIN

G


Tem

pera

ture

( °

C )

se calienta en la batería de intercambio con el agua caliente procedente de la central térmica de agua

caliente para climatización (2), donde sufre una elevación de temperatura debido al calor sensible

aportado por el motor del ventilador hasta el punto (3). En ese estado, el aire de impulsión está a la

temperatura seca adecuada para contrarrestar las pérdidas de calor internas del local

(fundamentalmente a través de las pérdidas por transmisión de los cerramientos). No obstante, aunque

la humedad absoluta del aire se ha mantenido constante, dado que no ha habido ningún cambio de

aporte o retirada del agua que contiene el aire, la humedad relativa del aire ha descendido, por lo que

se debe proceder al empleo de un humectador para elevar el contenido de humedad absoluta, y así

elevar la humedad relativa hasta la curva próxima al 50% HR requerida en el ambiente interior del

quirófano, llevando al punto (4) el aire impulsado. El aporte de calor del ventilador de impulsión (5) y

el incremento por parte del rozamiento en los conductos de impulsión (6) son prácticamente mínimos,

no siendo considerados en los cálculos para mayor seguridad, por lo que dichos puntos coinciden

prácticamente en el gráfico. Finalmente, la recta de carga del local en invierno representará un descenso

de la temperatura debido a las pérdidas de calor (por transmisión), llevando el aire en el interior del

quirófano al punto (7), que es el punto de diseño de confort previsto en el proyecto, para finalmente,

ser recalentado por el ventilador de retorno antes de ser expulsado al exterior (8).

De la misma forma que se ha explicado para el quirófano 1, pasamos a exponer los mismos

apartados anteriores, pero para el dimensionamiento del quirófano 2, por lo que no se redundará en el

significado de los mismos.

68

Air System Information Air System Name ......................................................... CL-Q2

Equipment Class ...................................................... CW AHU

Air System Type ......................................................... SZCAV

Number of zones ......................................................................... 1

Floor Area ............................................................................... 36,4 m²

Location ................................................................ Cadiz. , Spain

Sizing Calculation Information Calculation Months ................................................ Jan to Dec

Sizing Data ............................................................. Calculated

Zone L/s Sizing .............................. Sum of space airflow rates

Space L/s Sizing ........................... Individual peak space loads

Central Cooling Coil Sizing Data Total coil load ..................................................................... 24,3 kW

Sensible coil load ............................................................... 13,4 kW

Coil L/s at Jun 1500 ............................................................ 667 L/s

Max block L/s ...................................................................... 667 L/s

Sum of peak zone L/s .......................................................... 667 L/s

Sensible heat ratio ............................................................ 0,552

L/(s kW) .............................................................................. 27,4

m²/kW ................................................................................... 1,5

W/m² ................................................................................. 667,6

Water flow @ 5,6 K rise .................................................... 1,05 L/s

Load occurs at ............................................................... Jun 1500

OA DB / WB ............................................................... 30,8 / 23,4 °C

Entering DB / WB ....................................................... 30,8 / 23,4 °C

Leaving DB / WB ........................................................ 14,1 / 13,6 °C

Coil ADP ................................................................................ 12,3 °C

Bypass Factor ....................................................................... 0,100

Resulting RH ............................................................................. 51 %

Design supply temp. ............................................................... 17,0 °C

Zone T-stat Check ............................................................... 1 of 1 OK

Max zone temperature deviation ............................................. 0,0 K

Central Heating Coil Sizing Data Max coil load ...................................................................... 12,3 kW

Coil L/s at Des Htg ............................................................. 667 L/s

Max coil L/s ......................................................................... 667 L/s

Water flow @ 11,1 K drop ................................................ 0,27 L/s

Load occurs at ................................................................. Des Htg

W/m² ..................................................................................... 338,2

Ent. DB / Lvg DB .......................................................... 6,2 / 21,5 °C

Humidifier Sizing Data Max steam flow at Des Htg ............................................... 7,79 kg/hr

Airflow Rate ........................................................................ 667 L/s

Air mass flow .................................................................. 2880,08 kg/hr

Moisture gain ..................................................................... ,00271 kg/kg

Supply Fan Sizing Data Actual max L/s .................................................................... 667 L/s

Standard L/s ......................................................................... 666 L/s

Actual max L/(s·m²) ......................................................... 18,32 L/(s·m²)

Fan motor BHP ....................................................................... 1,40 BHP

Fan motor kW ......................................................................... 1,11 kW

Fan static .................................................................................. 900 Pa

Return Fan Sizing Data Actual max L/s .................................................................... 667 L/s

Standard L/s ......................................................................... 666 L/s

Actual max L/(s·m²) ......................................................... 18,32 L/(s·m²)

Fan motor BHP ....................................................................... 0,39 BHP

Fan motor kW ......................................................................... 0,31 kW

Fan static .................................................................................. 250 Pa

Outdoor Ventilation Air Data Design airflow L/s ............................................................... 667 L/s

L/(s·m²) ............................................................................. 18,32 L/(s·m²)

L/s/person .......................................................................... 222,23 L/s/person

Air System Information Air System Name .......................................................... CL-Q2

Equipment Class ...................................................... CW AHU

Air System Type ......................................................... SZCAV

Number of zones ......................................................................... 1

Floor Area .............................................................................. 36,4 m²

Location ................................................................... Cadiz, Spain

Sizing Calculation Informatio Calculation Months ................................................. Jan to Dec

Sizing Data ............................................................. Calculated

Zone L/s Sizing .............................. Sum of space airflow rates

Space L/s Sizing ........................... Individual peak space loads

Zone Terminal Sizing Data

Zone Name

Design

Supply

Airflow

(L/s)

Minimum

Supply

Airflow

(L/s)

Zone

L/(s·m²)

Reheat

Coil

Load

(kW)

Reheat

Coil

Water

L/s

@ 11,1 K

Zone

Htg Unit

Coil

Load

(kW)

Zone

Htg Unit

Water

L/s

@ 11,1 K

Mixing

Box Fan

Airflow

(L/s)

Zone 1 667 667 18,32 0,0 0,00 0,0 0,00 0

Zone Peak Sensible Loads

Zone Zone Zone

Cooling Time of Heating Floor

Sensible Peak Sensible Load Area

Zone Name (kW) Cooling Load (kW) (m²)

Zone 1 5,3 Jul 2000 0,8 36,4

Space Loads and Airflows

Zone Name /

Space Name Mult.

Cooling

Sensible

(kW)

Time of

Peak

Sensible

Load

Air

Flow

(L/s)

Heating

Load

(kW)

Floor

Area

(m²)

Space

L/(s·m²)

Zone 1

Quirófano 2 1 5,3 Jul 2000 667 0,8 36,4 18,32

1. Summary Ventilation Sizing Method ................................................... Sum of Space OA Airflows

Design Ventilation Airflow Rate .................................................................................. 667 L/s

2. Space Ventilation Analysis

Zone Name / Space Name Mult.

Floor

Area

(m²)

Maximum

Occupants

Maximum

Supply Air

(L/s)

Required

Outdoor

Air

(L/s/person)

Required

Outdoor

Air

(L/(s·m²))

Required

Outdoor

Air

(L/s)

Required

Outdoor

Air

(% of

supply)

Uncorrected

Outdoor

Air

(L/s)

Zone 1

Quirófano 2 1 36,4 3,0 666,7 0,00 0,00 666,7 0,0 666,7

Totals (incl. Space Multipliers) 666,7 666,7

70


COOLING DATA AT Jun 1500 HEATING DATA AT DES HTG









Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -


Partitions 85 m² 117 - 85 m² 169 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -




People 3 259 400 0 0 0



Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 4988 400 - 755 0

Zone Conditioning - 4912 400 - 759 0

Plenum Wall Load 0% 0 - 0 0 -

Plenum Roof Load 0% 0 - 0 0 -

Plenum Lighting Load 0% 0 - 0 0 -

Return Fan Load 667 L/s 309 - 667 L/s -309 -

Ventilation Load 667 L/s 4876 10475 667 L/s 12940 5312

Supply Fan Load 667 L/s 1111 - 667 L/s -1111 -

Space Fan Coil Fans - 0 - - 0 -

Duct Heat Gain / Loss 4% 200 - 4% 30 -

>> Total System Loads - 11408 10875 - 12310 5312

Central Cooling Coil - 13427 10875 - 0 0

Central Heating Coil - -2018 - - 12310 -

Humidification Load - - 0 - - 5312

>> Total Conditioning - 11408 10875 - 12310 5312

Key: Positive values are clg loads Positive values are htg loads

Negative values are htg loads Negative values are clg loads

Zone 1 DESIGN COOLING DESIGN HEATING











Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -


Partitions 85 m² 141 - 85 m² 169 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -




People 3 259 400 0 0 0



Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 5272 400 - 755 0

TABLE 1.1.A. Component Loads For Space "Quirófano 8" In Zone "Zone 1"






SPACE LOADS Details (W) (W) Details (W) (W)






Door Loads 0 m² 0 - 0 m² 0 -


Partitions 85 m² 141 - 85 m² 169 -

Ceiling 0 m² 0 - 0 m² 0 -




People 3 259 400 0 0 0



Safety Factor 0% / 0% 0 0 0% 0 0

>> Total Zone Loads - 5272 400 - 755 0

TABLE 1.1.B. Envelope Loads For Space "Quirófano 8" In Zone "Zone 1"

COOLING COOLING HEATING

Area U-Value Shade TRANS SOLAR TRANS

(m²) (W/(m²·K)) Coeff. (W) (W) (W)

H EXPOSURE

ROOF 39 0,961 - 866 - 586

72

Figura 4.3. Evolución del aire (Refrigeración)

1. O

utd

oor A

ir 2. C

entral C

oolin

g C

oil

Outle

t 3. C

entral H

eatin

g C

oil

Outle

t 4. S

upply

Fan O

utle

t 5. D

uct H

eat

6. R

oom

Air

7. R

etu

rn F

an O

utle

t1

23

45

67

0,0

00

0,0

02

0,0

04

0,0

06

0,0

08

0,0

10

0,0

12

0,0

14

0,0

16

0,0

18

0,0

20

05

10

15

20

25

30

35

Location: C

adiz

. P

uert

o R

eal, S

pain

Altitude: 10,0

m

.D

ata

for:

June D

ES

IGN

CO

OLIN

G D

AY

, 1500


Tem

pera

ture

( °

C )

Figura 4.4. Evolución del aire (Calefacción)

1. O

utd

oor A

ir 2. C

entral H

eatin

g C

oil

Outle

t 3. S

upply

Fan O

utle

t 4. H

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utle

t 5. D

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eat

6. D

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7. R

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8. R

etu

rn F

an O

utle

t 12

34 56

78

0,0

00

0,0

02

0,0

04

0,0

06

0,0

08

0,0

10

0,0

12

0,0

14

0,0

16

0,0

18

0,0

20

05

10

15

20

25

30

35

Location: C

adiz

. P

uert

o R

eal, S

pain

Altitude: 10,0

m

.D

ata

for:

WIN

TE

R D

ES

IGN

HE

ATIN

G


Tem

pera

ture

( °

C )

74

4.1.3 Red de tuberías

En el presente apartado, se desarrolla los cálculos de la red de tuberías tanto de agua fría como de

agua caliente que suministran las baterías de los climatizadores.

Se desarrollan, por un lado, los detalles de los cálculos, con su formulación y por otro lado los

resultados obtenidos de los mismos

TUBERÍAS DE REFRIGERACIÓN

Potencia demandada a la central

La potencia necesaria se determina según la fórmula:

𝑃 = (𝑃𝑒 + 𝑃𝑡) · 𝑓𝑖

Donde:

P = Potencia térmica del generador en vatios, requerida por el conjunto de los nuevos equipos de

climatización.

Pe = Potencia necesaria instalada en las Baterías en vatios, suma de la de cada uno de los dos

climatizadores.

Pt = Pérdidas de calor por las tuberías en vatios (debido a las pérdidas por transmisión a través de

los aislamientos, al fluir por su interior agua a diferente temperatura que la del ambiente exterior

que rodea a la tubería aislada). Se tiene en cuenta según lo establecido en el RITE, con el valor del

aislamiento requerido para la instalación de las tuberías en el exterior. El programa de software lo

calcula automáticamente en función del trazado, diámetro de la tubería, espesor del aislamiento y

diferencias de temperaturas efectivas, en cumplimiento del RITE.

fi = Aumento por inercia. (coeficiente de seguridad en el caso de tener que calentar o enfriar un

volumen de agua alto).

Así, la potencia total necesaria en el generador es de:

P = ( 48.700 + 71 ) · 1,00 = 48.771 w

Bomba de circulación

El caudal que debe suministrar la bomba de circulación viene dado por la expresión:

𝑄 =860 · 𝑃

1000 · 𝛥𝑡 · 𝐶𝑒 · 𝛾

Donde:

Ce = Calor específico del agua = 1,0 Kcal/h·Kg·°C

g = Peso específico del agua = 1,0 Kg/dm³

Dt = Salto térmico en °C

P = Potencia térmica total, en vatios, suma de las potencias térmicas de las baterías de los

climatizadores.

Con lo que se obtiene un caudal de:

Q = (0,86 · 48.700) / 5,0 = 8.376,4 litros/hora

Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se ha tenido en cuenta la fórmula de Hazen-

Williams y se limita la pérdida de carga por unidad de longitud de tubería a 80,0 mm.c.a./m .

Las pérdidas de carga en las baterías y válvulas se calculan por medio de los gráficos del fabricante.

La mayor pérdida de carga se produce en el circuito del Batería frio Climatizador Q1 y es igual

a 12,804 mca. La caída de presión en este Batería es de 2,000 mca. y la pérdida en el generador

alcanza 2,063 mca.

Así la presión total del circulador deberá ser:

H = 12,804 + 2,000 + 2,063 = 16,867 mca.

Por tanto, el punto de funcionamiento de la bomba de circulación debe estar entorno a:

Caudal= 8,376 m³/h

Presión= 16,867 mca.

Depósito de expansión cerrado

Este procedimiento de cálculo se basa en la normativa UNE-100155:2004: Diseño y cálculo de

sistemas de expansión.

El volumen o capacidad útil que debe tener el depósito debe ser al menos de:

Vu = V · a

Donde:

Vu = Volumen o capacidad útil del depósito en litros.

V = Volumen de agua total de la instalación en litros.

a = Coeficiente de dilatación del agua en %.

El volumen total de agua en la instalación es la suma del volumen el generador y Baterías más la

capacidad de las tuberías:

V. Total = V. Conexión + V. Baterías + V. Tuberías

V. Total = 6,0 + 100,0 + 61,8 = 167,8 litros.

Tomando un factor de seguridad del 10% se obtiene un volumen total de:

V = 167,8 x 1,1 = 184,6 litros.

76

Para una temperatura media de 40,0 °C y un porcentaje de glicol etilénico del 0% se tiene un

incremento de volumen del 0,774%.

Por tanto, el volumen útil del depósito deber ser de:

Vu = 184,6 · 0,774 / 100 = 1,4 litros.

El coeficiente de presión del gas relaciona la presión máxima de trabajo (PM) y la presión de

llenado del gas (Pm), ambas como presiones absolutas:

Cp = PM / (PM - Pm)

Dado que la altura de la instalación sobre el vaso de expansión es de 5,0 m., la presión de llenado

de la cámara de gas debe ser la presión en el punto más alto de la instalación con un margen de

seguridad de 0,3 bar:

Pm = 1,01325 · 5,0 / 10 + 0,3

Se elige una presión de llenado Pm = 0,8 bar.

Como mínimo se toma una presión de llenado de 0,5 bar. Por otra parte, eligiendo una presión

máxima de trabajo PM = 6,0 bar se obtiene:

Cp = (6,0 + 1,01325) / (6,0 - 0,8) = 1,350

Por tanto, la capacidad total del depósito debe ser:

Vt = Vu · Cp = 1,4 · 1,350 = 1,9 litros

Se elige un depósito de expansión cerrado con las siguientes características:

Capacidad total= 4,0 litros

Presión máxima de trabajo= 6,0 bar.

Presión de llenado= 0,8 bar.

Presión de tarado de la válvula de seguridad 6,0 bar.

Cálculo de tuberías

El principio de cálculo es el siguiente:

1- Determinación del caudal de cada tramo, de final a origen, en función de los Baterías o

receptores a los que alimenta:

𝑄 =860 · 𝑃

1000 · 𝛥𝑡 · 𝐶𝑒 · 𝛾

Donde:




P = Potencia térmica en vatios

Se tienen en cuenta los siguientes modos de funcionamiento:

- Refrigeración salto térmico -5,0°C y potencias individuales máximas.

- Refrigeración salto térmico 0,0°C y potencias individuales simultáneas.

- Calefacción salto térmico -5,0°C y potencias individuales máximas.

2- Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se ha tenido en cuenta la fórmula de

Hazen-Williams.

𝐽 = 10′374 ·𝑄𝑟

𝐶𝐻𝑊1′85 · 𝐷4′87

Donde:

J = Pérdida de carga, en m.c.a./m;

D = Diámetro interior de la tubería, en m;

Qr = Caudal por la rama en m³/s;

CHW = Coeficiente de Hazen-Williams;

3- Determinación de los diámetros de tubería en base a admitir una pérdida de carga máxima por

unidad de longitud de tubería igual a 80,0 mm.c.a./m .

4- Se tienen en cuenta las longitudes equivalentes a tubería recta de igual diámetro en los

accesorios (tes, codos) y válvulas conectadas entre tuberías, para calcular las pérdidas de carga

que producen.

5- Cálculo de la pérdida de carga a provocar en cada válvula de equilibrado para obtener la

distribución de caudales supuesta inicial.

TUBERÍAS DE CALEFACCIÓN

Potencia demandada a la caldera existente

La potencia del generador se determina según la fórmula:

78

𝑃 = (𝑃𝑒 + 𝑃𝑡) · 𝑓𝑖

Donde:

P = Potencia en vatios.

Pe = Potencia instalada en las Baterías en vatios.

Pt = Pérdidas de calor por las tuberías en vatios.

fi = Aumento por inercia.

Así, dado que la potencia total de ambos climatizadores sumadas son 24.500 W, y 309 W son las

pérdidas por transmisión a través de las tuberías aisladas por las que circula el agua de

calefacción, la potencia total necesaria en el generador es de:

P = (24.500 + 309) · 1,00 = 24.809 w

Bomba de circulación

El caudal que debe suministrar la bomba de circulación viene dado por la expresión:

𝑄 =860 · 𝑃

1000 · 𝛥𝑡 · 𝐶𝑒 · 𝛾

Donde:





Con lo que se obtiene un caudal de:

Q = (0,86 · 24.500) / 10,0 = 2.107,0 litros/hora. Siendo 24.500 la potencia P en vatios requerida

por el sistema de climatización, como se ha mencionado en el apartado anterior.

Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se ha tenido en cuenta la fórmula de Hazen-

Williams y se limita la pérdida de carga por unidad de longitud de tubería a 80,0 mm.c.a./m .

La pérdida de carga en el generador y en los radiadores se calcula con la ecuación:

𝐽 =𝜀 · 𝑣2 · 𝛾

2 · 𝑔

Donde:

J = Pérdida de presión en mmca.

e = Coeficiente de resistencia.

v = Velocidad en m/s.

g = Peso específico en kg/m³.

g = Aceleración de la gravedad en m/s².

Usando un coeficiente de resistencia e = 2,5 para el generador y de e = 3,0 para los radiadores.

Las pérdidas de carga en las válvulas y en los paneles se calculan por medio de los gráficos del

fabricante.

La mayor pérdida de carga se produce en el circuito de la Batería calor Climatizador Q1 y es

igual a 5,947 mca. La caída de presión en esta batería es de 2,000 mca. y la pérdida en el generador

alcanza 0,177 mca.

Así la presión total del circulador deberá ser:

H = 5,947 + 2,000 + 0,177 = 8,124 mca.

Por tanto, el punto de funcionamiento de la bomba de circulación debe estar entorno a:

Caudal= 2,107 m³/h

Presión= 8,124 mca.

Depósito de expansión cerrado

Este procedimiento de cálculo se basa en la normativa UNE-100155:2004: Diseño y cálculo de

sistemas de expansión.

El volumen o capacidad útil que debe tener el depósito debe ser al menos de:

Vu = V · a

Donde:

Vu = Volumen o capacidad útil del depósito en litros.

V = Volumen de agua total de la instalación en litros.

a = Coeficiente de dilatación del agua en %.

El volumen total de agua en la instalación es la suma del volumen el generador y Baterías más la

capacidad de las tuberías:

V.Total = V. de las tuberías de Conexión del vaso de expansión + V. Baterías de calor del equipo

de climatización + V. contenido en las Tuberías de distribución.

V.Total = 1,3 + 100,0 + 17,1 = 118,4 litros.

El volumen del equipo de climatización lo obtenemos del fabricante, quien nos lo facilita. El

volumen de agua contenido en las tuberías se calcula multiplicando la sección o área del interior

80

de la tubería correspondiente al tipo de material que se utiliza, multiplicado por la longitud total

de la tubería.

Tomando un factor de seguridad del 10% se obtiene un volumen total de:

V = 118,4 x 1,1 = 130,3 litros.

No se consideran riesgos de heladas, por lo que, para una temperatura media de 75,0 °C y un

porcentaje de glicol etilénico del 0% se tiene un incremento de volumen del 2,522%.

Por tanto, el volumen útil del depósito deber ser de:

Vu = 130,3 · 2,522 / 100 = 3,3 litros.

El coeficiente de presión del gas relaciona la presión máxima de trabajo (PM) y la presión de

llenado del gas (Pm), ambas como presiones absolutas:

Cp = PM / (PM - Pm)

Dado que la altura de la instalación sobre el vaso de expansión es de 5,0 m., la presión de llenado

de la cámara de gas debe ser la presión en el punto más alto de la instalación con un margen de

seguridad de 0,3 bar:

Pm = 1,01325 · 5,0 / 10 + 0,3

Se elige una presión de llenado Pm = 0,8 bar.

Como mínimo se toma una presión de llenado de 0,5 bar. Por otra parte eligiendo una presión

máxima de trabajo PM = 6,0 bar se obtiene:

Cp = (6,0 + 1,01325)/(6,0 - 0,8) = 1,350

Por tanto, la capacidad total del depósito debe ser:

Vt = Vu · Cp = 3,3 · 1,350 = 4,4 litros

Se elige un depósito de expansión cerrado con las siguientes características:

Capacidad total= 8,0 litros

Presión máxima de trabajo= 6,0 bar.

Presión de llenado= 0,8 bar.

Presión de tarado de la válvula de seguridad 6,0 bar.

Cálculo de tuberías

El principio de cálculo es el siguiente:

1- Determinación del caudal de cada tramo, de final a origen, en función de los receptores a los

que alimenta:

𝑄 =860 · 𝑃

1000 · 𝛥𝑡 · 𝐶𝑒 · 𝛾

Donde:





Se tienen en cuenta los siguientes modos de funcionamiento:

- Calefacción salto térmico 10,0°C y potencias individuales máximas.

2- Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se ha tenido en cuenta la fórmula de

Hazen-Williams.

𝐽 =⥂ 10′374 ·𝑄𝑟

𝐶𝐻𝑊1′85 · 𝐷4′87

Donde:

J = Pérdida de carga, en m.c.a./m;

D = Diámetro interior de la tubería, en m;

Qr = Caudal por la rama en m³/s;

CHW = Coeficiente de Hazen-Williams;

3- Determinación de los diámetros de tubería en base a admitir una pérdida de carga máxima por

unidad de longitud de tubería igual a 80,0 mm.c.a./m .

4- Se tienen en cuenta las longitudes equivalentes a tubería recta de igual diámetro en los

accesorios (tes, codos.) y válvulas conectadas entre tuberías, para calcular las pérdidas de carga

que producen.

5- Cálculo de la pérdida de carga a provocar en cada válvula de equilibrado para obtener la

distribución de caudales supuesta inicial.

Detalles de cálculo de tramos del circuito cerrado de tuberías

“Tuberías de refrigeración”

82

El circuito cerrado más desfavorable corresponde al que va desde el generador Enfriadora existente

hasta la Batería frio Climatizador Q1. A continuación se desglosan las pérdidas de carga en cada

uno de los elementos de los tramos de ida y de retorno.

Para la identificación de los tramos de tuberías, se nombran como N1,N2, N3…etc el nudo o punto

entre los que se conectan las tuberías, correspondiendo, por ejemplo el tramo de tubería que se

denomina Tramo [1-2], a la tubería que discurre entre el nodo N1 y el nodo N2, tal como se detalla

en el esquema representado más adelante.

Tabla 4.16. Pérdidas de carga en tramos (Refrigeración)

TRAMO Caudal

(l/h)

Velc.

(m/s)

Ø Nominal

(mm) ó

(pulgadas)

DP

Unitario

(mmca)

Longitud

(m)

Tipo de accesorio Longitud

equivalente

accesorios

(m) ó Kv(1)

Longitud

total

(m)

DP Total

(mca)

N1-N2 8.402 1,05 2" 34,9 0,8 Tubería 6,64 0,230

4 Codos 5,84

N2-N3 8.393 1,19 2" V. BOLA 0,63 0,020

1 1/2" V. RETENCIÓN 5,04 0,373

1 1/2" ANTIVIBRADOR 3,15 0,233

N3-N4 8.377 Bombas paralelo 0,000

N4-N5 8.393 1,68 1 1/2" ANTIVIBRADOR 3,15 0,233

2" V. BOLA 0,63 0,062

Reducción 1,20

N5-N6 8.402 1,05 2" 34,9 10,4 Tubería 17,68 0,611

5 Codos 7,30

N6-N7 4.208 1,15 1 1/4" 64,3 1,9 Tubería 7,34 0,468

4 Codos 4,16

Codo 1,28

1 1/4" 64,3 0,6 Tubería 5,80 0,370

4 Codos 4,16

Unión 1,04

N7-N8 4.207 1,21 1 1/4" V. BOLA 0,44 0,022

N8-N9 4.208 1,15 1 1/4" 64,3 0,2 Tubería 6,31 0,403

5 Codos 5,20

Unión 0,96

1 1/4" 64,3 0,3 Tubería 4,42 0,282

3 Codos 4,10

N9-N10 4.207 1,21 1 1/4" V. BOLA 0,44 0,022

1 1/4" ANTIVIBRADOR 2,62 0,131

N10-N11 4.208 0,93 Bateria frio

Climatizador Q7

2,000

N11-N12 4.192 1,21 1 1/4" ANTIVIBRADOR 2,62 0,131

1 1/4" V. BOLA 0,44 0,022

N12-N13 4.208 1,15 1 1/4" 64,3 0,0 Tubería 0,99 0,063

Reducción 0,96

N13-N14 4.192 1,21 1 1/4" V. CONTROL 4,60 6,949

1 1/4" V. EQUILIBRADO 0,30 0,015

N14-N15 4.208 1,15 1 1/4" 64,3 0,3 Tubería 6,45 0,412

5 Codos 5,20

Reducción 0,96

N15-N16 4.192 1,21 1 1/4" V. BOLA 0,44 0,022

N16-N17 4.208 1,15 1 1/4" 64,3 0,5 Tubería 5,62 0,359

4 Codos 4,16

Reducción 0,96

1 1/4" 64,3 1,9 Tubería 9,23 0,589

Te división 2,13

4 Codos 4,16

Codo 1,04

N17-N18 8.402 1,05 2" 34,9 12,5 Tubería 19,76 0,683

5 Codos 7,30

N18-N19 8.378 1,19 2" V. BOLA 0,63 0,020

N19-N20 8.402 1,05 2" 34,9 0,8 Tubería 2,30 0,080

Reducción 1,50

N20-N21 8.402 Enfriadora existente 2,063

TOTAL 16,867

(1) Kv: Constante válvulas de control.

84

“Tuberías de calefacción”

El circuito cerrado más desfavorable corresponde al que va desde el Generador (1) hasta la Batería

de calor del Climatizador Q1. A continuación se desglosan las pérdidas de carga en cada uno de

los elementos de los tramos de ida y de retorno:

Tabla 4.17. Pérdidas de carga por tramos (Calefacción)

TRAMO Caudal

(l/h)

Velc.

(m/s)

Ø Nominal

(mm) ó

(pulgadas)

DP

Unitario

(mmca)

Longitud

(m)

Tipo de accesorio Longitud

equivalente

accesorios

(m) ó Kv(1)

Longitud

total

(m)

DP Total

(mca)

N1-N2 2.110 1,00 1" 68,7 0,8 Tubería 3,89 0,266

4 Codos 3,08

N2-N3 2.110 0,95 1" V. BOLA 0,33 0,014

1" V. RETENCIÓN 3,36 0,139

1" ANTIVIBRADOR 2,10 0,087

N3-N4 2.107 Bombas paralelo 0,000

N4-N5 2.110 0,95 1" ANTIVIBRADOR 2,10 0,087

1" V. BOLA 0,33 0,014

N5-N6 2.110 1,00 1" 68,7 10,4 Tubería 14,23 0,975

5 Codos 3,85

N6-N7 1.050 0,79 3/4" 57,7 1,9 Tubería 5,22 0,301

4 Codos 2,52

Codo 0,80

3/4" 57,7 0,6 Tubería 3,75 0,216

4 Codos 2,52

Unión 0,63

N7-N8 1.051 0,77 3/4" V. BOLA 0,27 0,010

N8-N9 1.050 0,79 3/4" 57,7 0,2 Tubería 3,30 0,190

5 Codos 3,15

3/4" 57,7 0,3 Tubería 2,79 0,160

3 Codos 2,47

N9-N10 1.051 0,77 3/4" V. BOLA 0,27 0,010

1" ANTIVIBRADOR 2,10 0,031

Reducción 0,60

N10-N11 1.050 0,23 Bateria calor

Climatizador Q7

2,000

N11-N12 1.048 0,47 1" ANTIVIBRADOR 2,10 0,024

3/4" V. BOLA 0,27 0,010

N12-N13 1.050 0,79 3/4" 57,7 0,0 Tubería 0,03 0,002

N13-N14 1.048 0,77 3/4" V. CONTROL 2,50 1,470

3/4" V. EQUILIBRADO 0,27 0,010

N14-N15 1.050 0,79 3/4" 57,7 0,3 Tubería 3,44 0,198

5 Codos 3,15

N15-N16 1.048 0,77 3/4" V. BOLA 0,27 0,010

N16-N17 1.050 0,79 3/4" 57,7 0,5 Tubería 3,02 0,174

4 Codos 2,52

3/4" 57,7 1,9 Tubería 6,30 0,363

Te división 1,25

4 Codos 2,52

Codo 0,63

N17-N18 2.110 1,00 1" 68,7 12,5 Tubería 16,31 1,117

5 Codos 3,85

N18-N19 2.107 0,95 1" V. BOLA 0,33 0,014

N19-N20 2.110 1,00 1" 68,7 0,8 Tubería 0,80 0,055

N20-N21 2.107 Generador (1) 0,177

TOTAL 8,124

(1) Kv: Constante válvulas de control.

Baterías

Tabla 4.18. Batería (Refrigeración)

Unidad Potencia

(w)

Temp.

Entrada

(°C)

Temp.

Salida (°C)

Caudal

agua (l/h)

Caída

presión

(mm.c.a.)

Presión de

equilibrado

(mm.c.a.)

Marca y modelo

Bateria frio

Climatizador Q8

24.300 7,0 12,0 4.194,2 2.000,0 1.124,2 Airlan

Bateria frio

Climatizador Q7

24.400 7,0 12,0 4.207,7 2.000,0 0,0 Airlan

Tabla 4.19. Batería (Calefacción)

Unidad Potencia

(w)

Temp.

Entrada

(°C)

Temp.

Salida (°C)

Caudal

agua (l/h)

Caída

presión

(mm.c.a.)

Presión de

equilibrado

(mm.c.a.)

Marca y modelo

Bateria calor

Climatizador Q

12.300 80,0 70,0 1.059,7 2.000,0 618,3 Quirofano

Bateria calor

Climatizador Q1

12.200 80,0 70,0 1.049,8 2.000,0 0,0 Quirofano

Tuberías

Tabla 4.20. Circuito de refrigeración

Descripción Diámetro Long.

(m)

Leqv.

(m)

Caudal

(l/h)

Velc.

(m/s)

P.Tot.

(mmca)

P.Unit.

(mmca/m)

Tramo [1-2] 2" 0,8 5,8 8.401,9 1,05 229,6 34,6

Tramo [9-10] 2" 10,4 7,3 8.401,9 1,05 611,2 34,6

Tramo [22-23] 2" 12,5 7,3 8.401,9 1,05 683,1 34,6

Tramo [10-11] 1 1/4" 1,9 5,4 4.207,7 1,15 468,4 63,8

Tramo [23-24] 1 1/4" 1,9 7,3 4.207,7 1,15 588,9 63,8

Tramo [20-21] 2" 0,8 1,5 8.401,9 1,05 79,5 34,6

Tramo [18-19] 1 1/4" 0,3 4,1 4.194,2 1,14 279,6 63,3

Tramo [37-38] 1 1/4" 0,0 1,0 4.194,2 1,14 63,0 63,3

Tramo [23-33] 1 1/4" 0,5 5,6 4.194,2 1,14 388,2 63,3

Tramo [34-35] 1 1/4" 0,3 6,2 4.194,2 1,14 408,4 63,3

Tramo [10-16] 1 1/4" 0,6 4,8 4.194,2 1,14 342,0 63,3

Tramo [17-18] 1 1/4" 0,2 6,2 4.194,2 1,14 399,6 63,3

Tramo [13-14] 1 1/4" 0,2 6,2 4.207,7 1,15 402,6 63,8

Tramo [26-27] 1 1/4" 0,3 6,2 4.207,7 1,15 411,6 63,8

Tramo [29-30] 1 1/4" 0,0 1,0 4.207,7 1,15 63,5 63,8

Tramo [14-15] 1 1/4" 0,3 4,1 4.207,7 1,15 281,7 63,8

Tramo [24-25] 1 1/4" 0,5 5,1 4.207,7 1,15 358,6 63,8

Tramo [11-12] 1 1/4" 0,6 5,2 4.207,7 1,15 370,1 63,8

86

Tabla 4.21. Circuito de calefacción

Descripción Diámetro Long.

(m)

Leqv.

(m)

Caudal

(l/h)

Velc.

(m/s)

P.Tot.

(mmca)

P.Unit.

(mmca/m)

Tramo [11-12] 3/4" 0,6 3,2 1.049,8 0,79 216,0 57,6

Tramo [24-25] 3/4" 0,5 2,5 1.049,8 0,79 174,0 57,6

Tramo [14-15] 3/4" 0,3 2,5 1.049,8 0,79 160,5 57,6

Tramo [29-30] 3/4" 0,0 0,0 1.049,8 0,79 2,0 57,6

Tramo [26-27] 3/4" 0,3 3,2 1.049,8 0,79 198,2 57,6

Tramo [13-14] 3/4" 0,2 3,2 1.049,8 0,79 190,1 57,6

Tramo [17-18] 3/4" 0,2 3,2 1.059,7 0,80 193,0 58,5

Tramo [10-16] 3/4" 0,6 2,9 1.059,7 0,80 205,9 58,5

Tramo [34-35] 3/4" 0,3 3,2 1.059,7 0,80 201,2 58,5

Tramo [23-33] 3/4" 0,5 2,8 1.059,7 0,80 195,3 58,5

Tramo [37-38] 3/4" 0,0 0,0 1.059,7 0,80 2,0 58,5

Tramo [18-19] 3/4" 0,3 2,5 1.059,7 0,80 162,9 58,5

Tramo [20-21] 1" 0,8 0,0 2.109,5 1,00 54,8 68,5

Tramo [23-24] 3/4" 1,9 4,4 1.049,8 0,79 362,9 57,6

Tramo [10-11] 3/4" 1,9 3,3 1.049,8 0,79 300,7 57,6

Tramo [22-23] 1" 12,5 3,9 2.109,5 1,00 1.117,3 68,5

Tramo [9-10] 1" 10,4 3,9 2.109,5 1,00 974,8 68,5

Tramo [1-2] 1" 0,8 3,1 2.109,5 1,00 266,2 68,5

4.1.4 Red de conductos

En el presente apartado, se desarrolla los cálculos de la red de conductos tanto de impulsión como

de retorno, siguiendo el trazado desde los climatizadores hasta las unidades terminales de los

difusores de filtro absoluto en el interior de los quirófanos.

Se desarrollan, por un lado, los detalles de los cálculos, con su formulación y por otro lado los

resultados obtenidos de los mismos.

Para no redundar en los cálculos, dado que los sistemas del quirófano 1 poseen caudales y trazados

iguales, se realizará el cálculo de uno de ellos, de forma que se nombra genéricamente.

Para la identificación de los tramos de conductos que se calculan, se definirán los mismos entre

nudos, el Tramo [1-2], como el conducto que se encuentra conectado etre el nodo N1 y el nodo

N2. La posición de cada nodo dentro del sistema de conductos se representa a continuación.

Figura 4.5. Distribución conductos

88

Datos edificio

Uso del edificio: Hospitalario

Altitud geográfica: 10,00 m.

“CL-Q- Impulsión”

Ventilador

Caudal de aspiración y descarga: 2.400,0 m³/h.

Presión estática necesaria: 27,45 Pa.

Presión total necesaria: 46,03 Pa.

Temperatura del aire en los conductos: 20,0 °C.

Velocidad de descarga: 5,6 m/s.

Cálculo

Las fórmulas de cálculo que se han utilizado son las expuestas en el manual ASHRAE

HANDBOOK . FUNDAMENTALS 1997 editado por la American Society of Heating,

Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. y en el Documento Técnico de Instalaciones

en la Edificación DTIE 5.01 editado por ATECYR, de las cuales reproducimos las más

importantes:

Pérdidas de presión por fricción:

𝛥𝑃𝑓 = 𝑓 ·𝐿

𝐷ℎ·

𝜌·𝑣2

2 y utilizando la ecuación de Blasius 𝑓 = 0,173 · 𝛼 · 𝑅𝑒−0.18· 𝐷ℎ−0.04

se obtiene la ecuación para el aire húmedo:

𝛥𝑃𝑓 = 𝛼 · 14,1 · 10−3 · 𝐿 ·𝑣1,82

𝐷ℎ1,22

Esta ecuación es válida para temperaturas comprendidas entre 15,0 °C y 40,0 °C, presiones

inferiores a la correspondiente a una altitud de 1.000,00 m. Y humedades relativas comprendidas

entre 0% y 90%.

Siendo:

Pf: Pérdidas de presión por fricción en Pa.

f: Factor de fricción (adimensional).

:: Rugosidad absoluta del material en mm.

Dh: Diámetro hidráulico en m.

v: Velocidad en m/s.

Re: Número de Reynolds (adimensional).

L: Longitud total en m.

: Factor que depende del material utilizado (adimensional).

Pérdidas de presión por singularidades:

𝛥𝑃𝑠 = 𝐶𝑜 ·𝜌 · 𝑣2

2

Siendo:

Ps: Pérdidas de presión por singularidades en Pa.

Co: coeficiente de pérdida dinámica (adimensional).


: Densidad del aire húmedo kg/m³.

Los coeficientes Co de pérdida de carga dinámica se tienen tabulados para los distintos tipos de

accesorios normalmente utilizados en las redes de conductos.

Pérdidas de presión total, estática y dinámica:

La pérdida de presión total en un sistema se obtiene como la suma de las pérdidas por fricción a

lo largo de los conductos, más las pérdidas en las singularidades situadas en el camino más

desfavorable, incluyendo en este grupo todas las transformaciones, los filtros, compuertas,

plenum, etc. y la boca final.

𝛥𝑃𝑡 = ∑ 𝛥𝑃𝑓 + ∑ 𝛥𝑃𝑠

Siendo:

Pt: Pérdidas de presión totales en Pa.



En cualquier punto de la instalación es posible obtener la presión estática como diferencia entre la

presión total y la presión dinámica:

𝑃𝑠𝑡 = 𝑃𝑡 − 𝜌 ·𝑣2

2

Siendo:

Pst: Presión estática.

Pt: Presión total.



Métodos de dimensionamiento:

90

El circuito de impulsión se ha calculado usando el método de Rozamiento constante.

Método de Rozamiento Constante

Consiste en calcular los conductos de forma que la pérdida de carga por unidad de longitud en

todos los tramos del sistema sea idéntica. El área de la sección de cada conducto está relacionada

únicamente con el caudal de aire que transporta, por tanto, a igual porcentaje de caudal sobre el

total, igual área de conductos.

La presión estática necesaria en el ventilador se calcula teniendo en cuenta la pérdida de carga en

el tramo de mayor resistencia y la ganancia de presión debida a la reducción de la velocidad desde

el ventilador hasta el final de este tramo.

Dimensiones

Conductos de impulsión

La red de conductos de impulsión consta de 7 conductos y 4 bocas de distribución. Los resultados

detallados tramo a tramo se exponen en los anejos de cálculo incluidos en esta memoria. A

continuación se detallan los resultados más importantes:

Caudal de impulsión 2.400,0 m³/h.

Pérdida de carga en el conducto principal 1,062 Pa/m.

La mayor pérdida de carga se produce en la boca Boca impulsion [5] y alcanza el valor

46,03 Pa.

La menor pérdida de carga se produce en la boca Boca impulsion [7] y alcanza el valor

41,58 Pa.

La máxima velocidad se alcanza en el conducto Conducto [1-2] y tiene el valor 5,6 m/s.

La mínima velocidad se alcanza en el conducto Conducto [3-5] y tiene el valor 2,7 m/s.

En los Planos de Distribución de aire (ver planos ICL-01 y ICL-02), las bocas de impulsión son

los difusores rotacionales con filtros absolutos que se instalarán en el techo (4 ud. Por cada

quirófano).

“CL-Q- Extracción”

Ventilador

Caudal de aspiración y descarga: 2.160,0 m³/h.

Presión estática necesaria: 38,94 Pa.

Presión total necesaria: 53,98 Pa.

Temperatura del aire en los conductos: 20,0 °C.

Velocidad de descarga: 5,0 m/s.

Cálculo

Las fórmulas de cálculo que se han utilizado son las expuestas en el manual ASHRAE

HANDBOOK. FUNDAMENTALS 1997 editado por la American Society of Heating,

Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. y en el Documento Técnico de Instalaciones

en la Edificación DTIE 5.01 editado por ATECYR, de las cuales reproducimos las más

importantes:

Pérdidas de presión por fricción:

𝛥𝑃𝑓 = 𝑓 ·𝐿

𝐷ℎ·

𝜌·𝑣2

2 y utilizando la ecuación de Blasius 𝑓 = 0,173 · 𝛼 · 𝑅𝑒−0.18· 𝐷ℎ−0.04

se obtiene la ecuación para el aire húmedo:

𝛥𝑃𝑓 = 𝛼 · 14,1 · 10−3 · 𝐿 ·𝑣1,82

𝐷ℎ1,22

Esta ecuación es válida para temperaturas comprendidas entre 15,0 °C y 40,0 °C, presiones

inferiores a la correspondiente a una altitud de 1.000,00 m. Y humedades relativas comprendidas

entre 0% y 90%.

Siendo:


f: Factor de fricción (adimensional).

:: Rugosidad absoluta del material en mm.

Dh: Diámetro hidráulico en m.


Re: Número de Reynolds (adimensional).

L: Longitud total en m.

: Factor que depende del material utilizado (adimensional).

Pérdidas de presión por singularidades:

𝛥𝑃𝑠 = 𝐶𝑜 ·𝜌 · 𝑣2

2

Siendo:


Co: coeficiente de pérdida dinámica (adimensional).



Los coeficientes Co de pérdida de carga dinámica se tienen tabulados para los distintos tipos de

accesorios normalmente utilizados en las redes de conductos.

92

Pérdidas de presión total, estática y dinámica:

La pérdida de presión total en un sistema se obtiene como la suma de las pérdidas por fricción a

lo largo de los conductos, más las pérdidas en las singularidades situadas en el camino más

desfavorable, incluyendo en este grupo todas las transformaciones, los filtros, compuertas,

plenum, etc. y la boca final.

𝛥𝑃𝑡 = ∑ 𝛥𝑃𝑓 + ∑ 𝛥𝑃𝑠

Siendo:

Pt: Pérdidas de presión totales en Pa.



En cualquier punto de la instalación es posible obtener la presión estática como diferencia entre la

presión total y la presión dinámica:

𝑃𝑠𝑡 = 𝑃𝑡 − 𝜌 ·𝑣2

2

Siendo:

Pst: Presión estática.

Pt: Presión total.



Métodos de dimensionamiento:

Para el dimensionado del circuito de retorno se ha utilizado el método de Rozamiento constante.

Método de Rozamiento Constante

Consiste en calcular los conductos de forma que la pérdida de carga por unidad de longitud en

todos los tramos del sistema sea idéntica. El área de la sección de cada conducto está relacionada

únicamente con el caudal de aire que transporta, por tanto, a igual porcentaje de caudal sobre el

total, igual área de conductos.

La presión estática necesaria en el ventilador se calcula teniendo en cuenta la pérdida de carga en

el tramo de mayor resistencia y la ganancia de presión debida a la reducción de la velocidad desde

el ventilador hasta el final de este tramo.

Dimensiones

Conductos de retorno

La red de conductos de retorno consta de 17 conductos y 8 bocas de distribución. Los resultados

detallados tramo a tramo se exponen en los anejos de cálculo incluidos en esta memoria. A

continuación, se detallan los resultados más importantes:

Caudal de retorno 2.160,0 m³/h.

Pérdida de carga en el conducto principal 0,876 Pa/m.

La mayor pérdida de carga se produce en la boca Boca retorno [6] y alcanza el valor 48,78

Pa.

La menor pérdida de carga se produce en la boca Boca retorno [14] y alcanza el valor 30,71

Pa.

La máxima velocidad se alcanza en el conducto Conducto [2-3] y tiene el valor 5,0 m/s.

La mínima velocidad se alcanza en el conducto Conducto [12-14] y tiene el valor 1,4 m/s.

“CL-Q- Impulsión”

Tabla 4.22. Unidades terminales CL-Q-Impulsión

IMPULSIÓN

Referencia

Dimensiones

(Horz.xVert.) ó

Ø (mm)

Q Nom.

m³/h

Q real

m³/h

Nivel s.

dBA

S Ent.

m²

V Sal.

m/s

DPs

Pa

DPb

Pa

DPe

Pa

DPc

Pa

DPv

Pa

Boca impulsion [4] FA-600 600,0 600,0 27,1 0,19305 1,4 1,73 9,95 4,40 0,04 46,03




Q Nom.: Caudal nominal;

Q real: Caudal real;

Nivel s.: Nivel sonoro;

S Ent.: Sección a la entrada;

V Sal.: Velocidad a la salida;

Ps: Pérdida de presión en las transformaciones de conexión;

Pb: Pérdida de presión en la boca;

Pc: Pérdida de presión en el conducto de conexión;

Pe.: Pérdida de presión provocada en la compuerta para el equilibrado del sistema;

Pv: Presión total necesaria desde el ventilador.

Tabla 4.23. Cálculo de conductos CL-Q-Impulsión

IMPULSIÓN

Tramo

Dimensiones

(Horz.xVert.) ó

Ø (mm)

Área

m²

Ø eqv.

mm

Long

m

Leqv.

m

Caudal

m³/h

Velc.

m/s

DPs.

Pa

DPf.

Pa

DPt

Pa

Pt. final

Pa

Conducto [1-2] 400x300 0,12000 377 15,00 6,70 2.400,0 5,6 7,11 15,93 23,04 22,99

Conducto [2-3] 300x300 0,09000 328 1,98 8,55 1.200,0 3,7 5,11 1,18 6,29 16,70

Conducto [3-4] 250x250 0,06250 273 0,33 1,08 600,0 2,7 0,44 0,14 0,58 16,12

Conducto [3-5] 250x250 0,06250 273 3,24 8,90 600,0 2,7 3,65 1,33 4,98 11,72

Conducto [2-6] 300x300 0,09000 328 1,88 8,55 1.200,0 3,7 5,11 1,12 6,23 16,77

Conducto [6-7] 250x250 0,06250 273 0,36 1,08 600,0 2,7 0,44 0,15 0,59 16,17

Conducto [6-8] 250x250 0,06250 273 3,24 8,90 600,0 2,7 3,65 1,33 4,98 11,78

Ø eqv.: Diámetro del conducto circular equivalente;

Long.: Longitud de conducto recto;

Leqv.: Longitud equivalente de conducto recto debida a las transformaciones y codos;

Ps.: Pérdida de presión en los accesorios y singularidades;

94

Pf.: Pérdida de presión por fricción;

P: Pérdida de presión total en el conducto;

Pt. final: Presión total al final del conducto.

“CL-Q- Extracción”

Tabla 4.24. Unidades terminales CL-Q-Extracción

RETORNO

Referencia

Dimensiones

(Horz.xVert.) ó

Ø (mm)

Q Nom.

m³/h

Q real

m³/h

Nivel s.

dBA

S Ent.

m²

V Sal.

m/s

DPs

Pa

DPb

Pa

DPe

Pa

DPc Pa DPv

Pa

Boca retorno [6] AR 425x225 360,0 345,1 18,6 0,09562 3,6 5,53 4,70 0,00 0,00 48,78

Boca retorno [7] AR 325x225 180,0 194,9 14,2 0,07313 2,7 0,48 2,75 11,44 0,01 52,24

Boca retorno [9] AR 425x225 360,0 345,1 18,6 0,09562 3,6 5,53 4,70 8,87 0,00 48,00

Boca retorno [10] AR 325x225 180,0 194,9 14,2 0,07313 2,7 0,48 2,75 22,77 0,01 53,91

Boca retorno [13] AR 425x225 360,0 345,1 18,6 0,09562 3,6 5,53 4,70 9,25 0,00 47,97

Boca retorno [14] AR 325x225 180,0 194,9 14,2 0,07313 2,7 0,48 2,75 23,28 0,01 53,98

Boca retorno [17] AR 425x225 360,0 345,1 18,6 0,09562 3,6 5,53 4,70 2,15 0,00 48,78

Boca retorno [18] AR 325x225 180,0 194,9 14,2 0,07313 2,7 0,48 2,75 12,86 0,01 52,27

Q Nom.: Caudal nominal;

Q real: Caudal real;

Nivel s.: Nivel sonoro;

S Ent.: Sección a la entrada;

V Sal.: Velocidad a la salida;

Ps: Pérdida de presión en las transformaciones de conexión;

Pb: Pérdida de presión en la boca;

Pc: Pérdida de presión en el conducto de conexión;

Pe.: Pérdida de presión provocada en la compuerta para el equilibrado del sistema;

Pv: Presión total necesaria desde el ventilador.

Tabla 4.25. Cálculo de conductos CL-Q-Extracción

RETORNO

Tramo

Dimensiones

(Horz.xVert.) ó

Ø (mm)

Área

m²

Deqv.

mm

Long

m

Leqv.

m

Caudal

m³/h

Velc.

m/s

DPs.

Pa

DPf.

Pa

DPt

Pa

Pt. final

Pa

Conducto [1-2] 400x300 0,12000 377 15,00 0,00 2.160,0 5,0 0,00 13,15 13,15 40,84

Conducto [2-3] 200x300 0,06000 266 4,99 4,32 1.080,0 5,0 5,85 6,76 12,61 28,23

Conducto [3-4] 200x200 0,04000 218 4,94 3,79 540,0 3,8 3,80 4,95 8,74 19,48

Conducto [4-5] 200x200 0,04000 218 0,19 1,55 540,0 3,8 1,55 0,19 1,74 17,74

Conducto [5-6] 200x200 0,04000 218 0,62 4,60 345,1 2,4 2,04 0,28 2,32 15,43

Conducto [5-7] 200x200 0,04000 218 0,38 8,03 194,9 1,4 1,26 0,06 1,32 16,43

Conducto [3-8] 200x200 0,04000 218 0,17 0,65 540,0 3,7 0,65 0,17 0,82 27,41

Conducto [8-9] 200x200 0,04000 218 0,65 4,60 345,1 2,4 2,04 0,29 2,33 25,08

Conducto [8-10] 200x200 0,04000 218 0,40 8,03 194,9 1,4 1,26 0,06 1,32 26,09

Conducto [2-11] 200x300 0,06000 266 4,64 4,32 1.080,0 5,0 5,85 6,29 12,14 28,69

Conducto [11-12] 200x200 0,04000 218 0,20 0,65 540,0 3,7 0,65 0,20 0,86 27,84

Conducto [12-13] 200x200 0,04000 218 0,67 4,60 345,1 2,4 2,04 0,30 2,34 25,50

Conducto [12-14] 200x200 0,04000 218 0,38 8,03 194,9 1,4 1,26 0,06 1,32 26,52

Conducto [11-15] 200x200 0,04000 218 4,88 3,79 540,0 3,8 3,80 4,89 8,69 20,01

Conducto [15-16] 200x200 0,04000 218 0,18 1,34 540,0 3,8 1,34 0,18 1,53 18,48

Conducto [16-17] 200x200 0,04000 218 0,69 1,34 345,1 2,4 0,59 0,31 0,90 17,58

Conducto [16-18] 200x200 0,04000 218 0,41 3,78 194,9 1,4 0,59 0,06 0,66 17,82

Ø eqv.: Diámetro del conducto circular equivalente;

Long.: Longitud de conducto recto;

Leqv.: Longitud equivalente de conducto recto debida a las transformaciones y codos;

Ps.: Pérdida de presión en los accesorios y singularidades;

Pf.: Pérdida de presión por fricción;

P: Pérdida de presión total en el conducto;

Pt. final: Presión total al final del conducto.

96

5. DÍSEN O-PLANOS DE LA ÍNSTALACÍO N

5.1 Conductos

5.2 Hidráulica

6. Referencias

- [1] ASHRAE HVAC. Design Manual for Hospital and Clinics.

- [2] Ministerio de Sanidad y Política Social. Bloque quirúrgico (2009). Estándares y

recomendaciones.

- [3] IDEA. Guía técnica Procedimientos y aspectos de la simulación térmicas en edificios.

- [4] INSALUD. Guía Práctica para el diseño y mantenimiento de la climatización en

quirófanos.

- [5] IDAE. Guía técnica instalaciones de climatización por agua.

- [6] IDAE. Guía técnica condiciones climáticas exteriores de proyecto.

- [7] IDAE. Guía técnica ahorro y recuperación de energía en instalaciones de climatización.

- [8] IDAE. Guía técnica selección de equipos de transporte de fluidos. Bombas y ventiladores.

- [9] Escuela Universitaria Politécnica de Sevilla. Ventilación y climatización en quirófanos.

- [10] American Society of Plumbing Engineers. Cleveland (2015-2016). Plumbing Handbook.

Referencias electrónicas:

http://www.juntadeandalucia.es

Normas de referencias:

R.D. 138/2011, de 4.02.11, Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas y sus Instrucciones

complementarias BOE 8.03.11,

- BOE 28.07.11*

- Resolución 1.03.12, BOE 20.03.12**

- Resolución 16.04.12, BOE 2.05.12**

- Resolución 30.09.13, BOE 14.10.13**

- Resolución 11.03.14, BOE 2.04.14**

- Resolución 18.09.14, BOE 3.10.14**

- Resolución 2.09.16, BOE 14.09.16**

- R.D. 115/2017, de 17.02.17, BOE 18.02.17**

R.D. 1027/2007, de 20.07.07, del Ministerio de la Presidencia. Reglamento de Instalaciones Térmicas en

Edificios (RITE) BOE 29.08.07,

- BOE 28.02.08*

http://www.juntadeandalucia.es/

102

- R.D. 1826/2009, de 27.11.09, BOE 11.12.09**

- R.D. 249/2010, de 5.03.10, BOE 18.03.10**

- R.D. 238/2013, de 5.04.13, BOE 13.04.13** BOE 05.09.2013*

- R.D. 56/2016, de 12.02.16, BOE 13.02.16**

Diseño y cálculo de instalaciones principales en un quirófano.

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