CLIMATIZACIÓN DEL MUSEO DE COLECCIONES REALES EN MADRID

Autor: Javier Gutiérrez Carrasco  Director: Javier Martín Serrano  Entidad colaboradora: Universidad Pontificia de Comillas – ICAI 

RESUMEN DEL PROYECTO

El proyecto que a continuación se presenta tiene como objeto el diseño delsistema de 

climatización del museo de Colecciones Reales  situado en  la ciudad de Madrid. Para 

ello,  se  han  seguido  las  normas  establecidas  en  el  Reglamento  de  Instalaciones 

Térmicas de los Edificios, nueva normativa de obligado cumplimiento a partir del 12 de 

Diciembre de 2010,  y  las  recomendaciones de  las Normas UNE, del Manual de Aire 

Acondicionado  de  Carrier  International  Limited  y  de  la  Asociación  Americana  de 

Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE). 

 

 

La construcción del museo se inició en el año 2006, la obra se está llevando a cabo en 

el Campo del Moro y su  inauguración no está prevista hasta  finales del año 2015. El 

museo está orientado hacia el sur estando al descubierto tanto en esta dirección como 

al  este, mientras  que  con  el  norte  y  el  este  colinda  con  el  terreno  que  sustenta  la 

Catedral de la Almudena y el Palacio Real respectivamente. 

 

Las plantas que en este proyecto se climatizan son 5, dividiéndose en planta 1, planta 

baja,  sótano 1,  sótano 2 y  sótano 3. En  la planta 1  se encuentran  todas  las oficinas, 

además de dos  aulas  taller  (con una  capacidad de hasta 32 personas  cada una), un 

auditorio (con capacidad de hasta 200 personas) y los respectivos pasillos y vestíbulos 

que conectan  los  locales entre sí y que conforman  todo  lo que es  la zona común en 

esta planta. 

 

En la planta baja se distinguen principalmente dos zonas a climatizar. La primera zona 

es el núcleo acceso, la cual se compone del vestíbulo acceso, la cabina de información 

y seguridad, la tienda y la zona del rellano próxima a las escaleras justo a la izquierda 

de la entrada del museo y mediante las que se asciende a la planta 1. La segunda zona 

es  la cafetería,  la cual tiene un acceso particular mediante el cual se puede acceder a 

ella sin necesidad de  tener que haber entrado por el  la entrada del vestíbulo acceso 

del  propio museo.  En  esta  planta  destaca  principalmente  la  zona  1,  cuya  superficie 

alcanza los 1017 m2, mientras que la cafetería tiene un área entorno a los 258 m2. 

 

Las otras 3 plantas restantes conforman los tres sótanos en los que se encontrarán las 

salas de exposición, encontrándose en el sótano 1 la sala de tapices, en el sótano 2 la 

de pinturas y esculturas y en el sótano 3  la de carruajes. Las tres salas son  locales de 

una gran altura y tiene una superficie media de unos 1811 m2. 

 

La cubierta del museo queda destinada única y exclusivamente para la aportación del 

aire del exterior a través de una abertura realiza en ella. Esta aportación se realiza a 

través  de  un  conducto  vertical  que  atraviesa  a  todas  las  plantas  tratadas  y  que 

transcurrirá por la galería de instalaciones que cada una de las plantas tiene. 

 

 

En el cálculo de  las cargas  térmicas hay que  tener en cuenta  las especificaciones del 

edificio  descritas  anteriormente,  así  como  las  condiciones  exteriores.  El museo  está 

situado en Madrid teniendo una humedadrelativa exterior de 43% y una temperatura 

media en verano de 34,2ºC y en invierno de ‐3,4ºC. El sistema diseñado tiene que ser 

capaz  de  combatir  las  cargas  tanto  exteriores  como  interiores  para  mantener  las 

condiciones de  confort establecidas en el RITE, esto es, 21ºC en  invierno  y 24ºC en 

verano, la humedad relativa dentro del edificio será del 50% en ambos casos. 

 

 

En  verano,  las  cargas  que  se  han  tenido  en  cuenta  han  sido  las  debidas  a  la 

transmisión, radiación, ocupación, iluminación y equipos presentes. Sin embargo, en el 

caso del cálculo de las pérdidas de invierno sólo se ha considerado la carga debida a la 

transmisión  ya que  el  caso más desfavorable  será el que determine el diseño de  la 

instalación. En ninguno de  los dos casos se ha tenido en cuenta  la carga debida a  las 

infiltraciones exteriores esto se debe a que se creará una sobrepresión en el  interior 

del edificio que impida dichas infiltraciones, creando fugas de dentro hacia fuera. 

 

 

El  sistema  de  climatización  de  aire  primario  +  Fan‐Coils  queda  reservado  para  el 

conjunto de las zonas comunes, oficinas y aulas taller de la planta 1, mientras  que los 

climatizadores se emplean para el auditorio y el resto de locales de las otras plantas. La 

galería de instalaciones consiste en una zona de vacío y que conlleva a que se requiera 

de  un  sistema  de  sustentación  para  poder  instalar  los  distintos  equipos  de 

climatización y aire primario a la altura que le correspondan según su planta. 

 

De  acuerdo  con  el  sistema  de  impulsión,  en  los  locales  de  las  plantas  1  y  baja  se 

emplean difusores lineales, mientras que en los salas de los tres sótanos este sistema 

no  es  el  adecuado. Una  característica  importante  de  estas  tres  salas  es  su  elevada 

altura  (las  tres  superan  una  altura  de  6 m),  lo  que  supone  tener  que  emplear  un 

sistema de impulsión distinto al de los difusores lineales. En este caso se han empleado 

toberas de largo alcance. El uso de toberas se realiza por los siguientes motivos: 

 

Elevada altura implica problemas de estratificación de aire caliente, es decir, el 

aire caliente al ser menos denso que el frio tenderá a quedarse en la zona más 

alta del  local y de ese modo no se podría tratar el aire del  local de una forma 

más uniforme. 

 

Para  solventar  este  problema  se  precisa  elementos  de  difusión  especiales: 

Toberas. Las toberas empleadas tienen  las características de ser elementos de 

difusión  de  elevado  alcance  y  elevada  inducción  motivada  por  la  elevada 

velocidad de impulsión del aire que se realiza. 

 

La  elevada  velocidad de  salida no  es problema  ya que el  flujo de  aire no  se 

impulsa  directamente  contra  la  zona  ocupada,  sino  que  desciende 

progresivamente. 

 

La particularidad de este sistema de difusión es que la climatización se produce 

en  el  propio  local,  por  medio  del  movimiento  del  aire  secundario  (el  ya 

existente en la sala) que se induce por el impulsado por la tobera (primario). 

 

 

La  red  de  tuberías  consiste  en  un  sistema  a  cuatro  tubos,  es  decir,  que  todos  los 

equipos a  los que alimenta se componen de una entrada y salida de agua  fría y otra 

entrada  y  salida  de  agua  caliente.  Esto  supone,  que  haya  que  diseñar  dos  circuitos 

distintos  para  el  agua  fría  y  el  agua  caliente,  pues  las  necesidades  de  ambas  son 

independientes. El recorrido seguido por  las tuberías, una de agua caliente y otra de 

fría,  se  inicia  y  finaliza  en  una  única  tubería  cuya  entrada  y  salida  al  museo  se 

encuentra en  la planta 1, en el muro que  separa  las  localidades  internas del edificio 

con  la  terraza orientada hacia al norte y donde  se encuentran  instalados  los grupos 

frigoríficos, calderas y sus correspondientes bombas. 

 

Las especificaciones de los equipos que componen la instalación están recogidas en el 

proyecto. El diseño de  la distribución del sistema de climatización se presenta en  los 

planos. 

 

Considerando  todos  los  tipos  de  equipos  y  accesorios  empleados  (calderas,  grupos 

frigoríficos,  bombas,  climatizadores,  Fan‐Coils,  ventiladores,  difusores  lineales, 

toberas,  válvulas,  tuberías,  conductos  y  sus  aislamientos),  el  presupuesto  final  del 

proyecto asciende a un total de 1.076.414,31€. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HEATING, VENTILATING AND AIR CONDITIONING OF THE MUSEUM OF ROYAL COLLECTIONS IN MADRID

Author: Javier Gutiérrez Carrasco  Director: Javier Martín Serrano  Collaborating entity: Universidad Pontificia de Comillas – ICAI  

PROJECT SUMMARY The purpose of  this project  is  to design  the heating, ventilating and air  conditioning 

system  of  a  shopping  center  in  the  city  of  Badajoz,  according  to  the  conditions 

established  by  the  Regulation  of  Thermal  Installations  in  Buildings,  new mandatory 

regulations  from  December  12  of  year  2010,  and  the  recommendations  of  the 

American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE). 

 

 

The  Construction  of  the museum  began  in  2006,  the work  is  being  carried  out  in 

Campo del Moro and its opening is not scheduled until the end of 2015. The museum 

is south facing therefore being exposed in this direction and east, while the north and 

east  are  bordered  by  the  land  that  sustains  the Almudena Cathedral  and  the Royal 

Palace respectively. 

 

 

In this project 5 floors of the building are treated, divided into 1st floor, ground floor, 

basement 1, basement 2 and basement 3. On the 1st floor are  located all the offices, 

and  two workshop  rooms  (with a capacity of up  to 32 people each one), auditorium 

(seating  up  to  200  people)  and  the  respective  corridors  and  hallways  that  connect 

these locals and that make up the common area on this floor. 

 

 

On the ground floor there are two mainly zones to be air conditioned. The first area is 

the  core access, which  is  composed of  the hall access,  the  security and  information 

point,  shop  and  the  landing  area  next  to  the  stairs  that  are  just  at  the  left  of  the 

entrance to the museum and witch permits access to the 1st floor. The second area is 

the  cafeteria, which  has  a  particular  access where  you  can  entry without  having  to 

have  entered  through  the  access  lobby  entrance  of  the museum.  In  this  floor  the 

surface of the zone 1 reaches 1017 m2, while the cafeteria has an area of around 258 

m2. 

 

 

The other 3  remaining  floors make up  the  three basements where you will  find  the 

exhibition  halls,  in  basement  the  tapestry  room,  in  basement  2  the  paintings  and 

sculptures and in the third the carriage 3. The three rooms have are a great height and 

has an average area of about 1811 m2. 

 

 

The  terrace  roof of  the Museum  is  intended exclusively  for  the  input of outside  air 

through an opening made in it. This contribution is performed through a vertical duct 

which crosses all treated plants and will pass through the gallery of facilities situated in 

each floor. 

 

 

To calculate the thermal  loads we have to take  into account the specifications of the 

building described above as well as  the external  climatic conditions. The Museum  is 

located  in Madrid  having  a  relative  humidity  of  43%  and  an  average  temperature 

during summer of 34,2ºC and ‐3,4ºC during winter. The design system must be able to 

face the charges both exterior and interior to maintain the comfort conditions ruled by 

the RITE, this  is, 21ºC  in winter and 24ºC  in summer, the relative humidity  inside the 

building must be,  in both cases, of 50%. Therefore,  the objective  is  to achieve  these 

conditions inside the building ensuring them even when the most difficult conditions in 

summer and winter in Madrid take place. 

 

 

During  summer,  the  loads  taken  in  account  are  transmission,  radiation,  occupation, 

lighting and equipment. However, when  calculating winter  regime  losses  it has only 

been considered the charge due to transmission as the worst case scenario is the one 

that will determine the design of the installation. 

 

 

The air conditioning system of primary air + Fan‐Coils is reserved for all common areas, 

offices and workshop rooms located in the 1st floor, while conditioners are used for the 

auditorium and other premises of the rest of the floors. The gallery facility consists of a 

vacuum  zone  and  leading  that  requires  of  a  support  system  in  order  to  install  the 

various HVAC equipment and primary air to the height that corresponds to its floor. 

 

 

According to the drive system, in the locals of the 1st and ground floor there are used 

linear diffusers, while  in  the  three basement  rooms  this  system  is not adequate. An 

important feature of these three rooms is their high height (more than 6 m each one), 

which requires to use a different drive system from the linear diffusers (the one used 

In this case the long‐range nozzles are the chosen ones. The use of nozzles is realized 

by the following reasons: 

 

 

High  heights  rooms  cause  problems  of  hot  air  stratification,  this means  that 

warm  air  being  less  dense  than  cold  tend  to  stay  in  the  highest  area of  the 

premises and thus could not treat the air in the room in a more uniform way. 

 

To solve this problem it is necessary to use special diffusion elements: Nozzles. 

The nozzles that are used have the characteristics of being high diffusion and 

flux elements range motivated by the high speed air delivery that is performed. 

  

The  high  output  speed  is  not  a  problem  because  the  air  flow  is  not  driven 

directly into the occupied zone, it descends gradually. 

  

The  particularity  of  this  system  is  that  the  air  diffusion  occurs  on  the  own 

premises, through the movement of the secondary air (the existing one  in the 

room) which is induced by the one driven by the nozzle (primary). 

 

 

The pipeline consists of a  four‐pipe system, which means  that all  feeding equipment 

has  an  entry  and  exit  pipe  for  cold water  and  other  input  and  output  pipe  for  hot 

water. This means, that two circuits have to be designed for different cold water and 

hot water, as the needs of both are separate. The path followed by the pipe, one hot 

and one cold, starts and ends  in a single  inlet and outlet pipe which  is  located on the 

1st  floor,  and  entries  to  the  building  through  the  wall  that  separates  the  internal 

locations of  the building with  the  terrace  that  is  facing  the north and where  there  is 

installed the refrigeration units, boilers and its associated pumps. 

 

 

The annexed document contains the technical specifications of all the elements 

composing the air conditioning system. Likewise, the planes indicate the layout of all 

components, equipment, conduits and pipes. 

 

 

Considering all  types of equipment and accessories used  (boilers,  refrigeration units, 

pumps,  air  conditioners,  Fan‐Coils,  blowers,  linear  diffusers,  nozzles,  valves,  pipes, 

ducts  and  its  insulation),  the  final  budget  of  the  project  amounts  to  a  total  of  € 

1.076.414,31.