04/06/2004 Pedro Giner Editorial, S.L. 1

PISCINA CUBIERTA

ÍNDICE1.-Introducción

2.-Condiciones de proyecto

A. C. S.

1.-INTRODUCCIÓN– Por qué hay que calentar el Agua.Porque se

enfría debido a la:– EVAPORACIÓN.– RENOVACIÓN.– PÉRDIDAS POR TRANSMISIÓN, ETC.

– Por qué hay que calentar el Aire:• Por Confort:

– Temperatura y Humedad

• Por Salubridad:– Por renovación( Aire Ext. más Frío)

ACONDICIONAMIENTO: ITE

• ITE 10.2.1.-Diseño:– Consumo E/C>Sólo

cuando estén Loc Cub.– Calentamiento indirect.– Usos Depor>Sis Centr– Temp Agua/Cond Am– Recuperar calor A/Exp– Aire ext/calenta(Evi/C)– Bomba Calor(HR).– E/C>Air Mín Ven +PT

• 10.2.2.-Cálculo:– Pot Térm Cal Agua

Pisc>Siguientes Pérd:• T/Vapor al ambiente:

– Desde Sup Agua.– Playa y Personas.

• Convección Sup Agua• Radiación a cerramien• Cond paredes pileta.• Renovación agua pileta.

– Diseño para C/Régime.

Pérdidas de Calor

• VARIABLES A CONSIDERAR:– Temperatura del Agua de la Piscina.– Temperatura del Aire Ambiente.– Humedad relativa.– Nivel de ocupación de la Piscina.– Velocidad del Aire sobre la superficie.

Condiciones de Proyecto• Según ITE 10.2.1• Dimen. : -25x13x2,2 m. -

10x6x1,2m.• Acristalamiento:65 m2

• Temp/HR: 28ºC/65%.• Temp. Agua:

25ºC(Recreo/Enseñanza).• Cond. Verano:

– 32ºC/68%(Valencia).– 34ºC/43% ( Madrid).

• Cond. Invierno: – -0ºC/85%(Valencia).– -4,2ºC/37% (Madrid).

• Ocupación: 300 Perso.

ITE 10.2.-Acond. Piscinas

• 10.2.1.-DISEÑO:– Cons E. Conv>Loc.Cu– No calent. Directo Agu– Tem:25R/24Ch/26Entr– Co.Amb.:26-28/55-70 .– Air Ext calentado>Con– Rec calor Air Expulsad– BC:Enf/Desh/Recalent– Ener Con:Cal A.V./PT.

• 10.2.2.-CÁLCULO:– Pot. Térm. Calentar

Agua Pisc(A régimen):• P transf Vap amb.

– Desde Sup. Agua.– Suelo Mojado.– Personas

• Convección Aire-Agua.• Rad. Sup. Agua a Cerra• Cond. Paredes Pileta.• Renov. Agua Pileta.

• Bomba de Calor

CÁLCULOS

• 1.-PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN:– Éstas dependen :

• De la velocidad del AIRE (0.1 a 0.2 m/s).• Del contenido de HUMEDAD del aire ambiente.• De la PRESIÓN del vapor de agua. • Del grado de agitación de la superficie del agua

(Función del número de bañistas).

PÉRDIDAS EVAPORACIÓN

• Las pérdidas por evaporación dependen:– Velocidad del Aire.– Contenido de

Humedad.– Presión del Vapor de

Agua.– Grado de agitación de

la superficie de la Piscina.

• Caudal máx. evaporado en g/h :

– M=S[(16x133n)(wag-hwai)]+100n1.

• Siendo:– S=Sup Agua Piscina.– n=Ocup/m2 sup Agu.– n1=Ocupación total.– W=Habs en saturación– h= HR en tanto por 1.

CÁLCULO EVAPORACIÓN• Caudal Máximo Horario

evaporado(g/h):325[(16x133x0,262)(21,5-0,65x24)+100x85=325x299,99+8500=105.996,75 g/h≈106 y 21,6 g/h.

• (Total =127,6 g/h).– S=325 m2/60 m2.– n= 85/325=0,262; 18/60=0,3.– n1=nxS=0,262x325=85– wag=21,5 g/kg– wai=24,0 g/kg ; h=65%(HR).

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CCÁÁLCULO DE CARGAS PARA LCULO DE CARGAS PARA CALENTAMIENTO DEL AGUA DE LAS CALENTAMIENTO DEL AGUA DE LAS

PILETAS.PILETAS.

DTIE 1.02 “CALENTAMIENTO DE AGUA DE PISCINAS”

CONDICIONES DE UTILIZACIÓNCONDICIONES DE UTILIZACIÓN

Unidad Piscina grande

Piscina pequeña

Total ambas

Superficie de lámina m2 325 60 385

Profundidad media m 2,2 1,2 1,7

Volumen de agua m3 715 72 787

Superficie de playa mojada m2 122,1 56,8 178,6

Número de personas Ud. 36 16 46

Superficie de cuerpo m2 61,2 28,8 82,8

Velocidad de aire, en zona ocupada m/s 0,24 0,24 0,24

Velocidad de aire en agua y playa m/s 0,2 0,2 0,2

CONDICIONES AMBIENTALESCONDICIONES AMBIENTALES

Condiciones del aire Ambiente Agua Suelo Cuerpo

Temperatura seca ºC 28 26 22 35

Temperatura húmeda ºC 22,88 26 22 35

Temperatura de rocío ºC 20,8 26 22 35

Humedad relativa % 65 100 100 100

Humedad específica Kg/Kg a.s. 0,01545 0,02134 0,016 0,03653

Presión parcial de vapor Pa. 2456,2 3360,5 2643,2 5621

Presión parcial de vapor a saturación

Pa. 3792,2 3371,4 2650,1 5646,7

Volumen específico m3/kg 0,8742 0,876 0,8584 0,9241

Densidad Kg/m3 1,145 1,142 1,1641 1,08

Entalpía Kj/kg 67,43 80,36 64,33 128,67

Calor latente de vaporización Kj/kg 2551,5 2547,9 2540,7 2564,1

MÉTODO DE ASHRAE

• El agua de las piletas se evapora en el aire del ambiente desde las siguientes superficies:

– Desde la lámina de agua:

– Desde el suelo mojado alrededor de las piletas:

– Desde el cuerpo de las personas recién salidas del agua

• Para el cálculo se utilizará un coeficiente de velocidad obtenido por la siguiente fórmula:

• La nomenclaturanomenclatura empleada es la siguiente:

– pw ( Pa ): Presión parcial del vapor a la temperatura de la superficie del agua.

– pro. ( Pa ): Presión parcial del vapor de agua a la temperatura de rocío del aire del ambiente.

• La Presión Parcial de Vapor, a la Temperatura de Rocío, del aire ambiente es : Pro = 2.486,3 Pa

– p35 ( Pa ): Presión parcial del vapor de agua a la temperatura media del cuerpo humano 35 °C.

– ps ( Pa ): Presión parcial del vapor de agua a la temperatura del suelo de la playa.

– Sw ( m2) : Superficie del agua de la pileta.

– Ss ( m2) :Superficie del suelo mojado alrededor de la pileta (playa mojada)

– Sr ( m2) :Superficie del cuerpo de las personas mojadas.

– rw (Kj/Kg) : calor latente de vaporización del agua a la temperatura de la superficie del agua.

– rs (Kj/Kg) :calor latente de vaporización del agua a la temperatura de la superficie del suelo .

– r35 (Kj/Kg) : calor latente de vaporización del agua a la temperatura del cuerpo humano 35 °C.

– ω : Coeficiente de velocidad del aire.

– V (m/s): Velocidad del aire, en la superficie de la pileta, playa de la piscina y cuerpo de las personas.

• El agua de la piscina pierde calor constantemente debido a la evaporación de agua y a la transmisión de calor hacia el ambiente y las paredes de la pileta. Estas pérdidas, todas expresadas en Kw, se calculan con las siguientes ecuaciones:

– Pérdidas por evaporación de agua

• twn: Temperatura media del agua en la pileta.• twa: Temperatura del agua de renovación (temperatura del agua de

la red pública).

– Pérdidas por convección de la lámina de agua hacia el aire ambiente:

• tws: Temperatura superficial del agua de la pileta• T BS: Temperatura de bulbo seco del aire ambiente • Ss : superficie mojada alrededor de la pileta

– b : anchura de la playa. Se asumirá que b = 1,50 m.

– Pérdidas por radiación de la superficie de la lámina de agua hacia los cerramientos del recinto

• Trm: Temperatura radiante media de los cerramientos del local• ε: Emitancia efectiva• 5,56 * 10-8 W/(m2 K). Constante de Stefan-Boltzman

• Asumiendo que εw = 0,96 y εa = 0,90, resulta ε = 0,87, que es el valor que se tomará en los cálculos.

Siendo:εw = Emisividad desde la lámina de aguaεa = Emisividad del ambiente

– Pérdidas por conducción a través de las paredes de la pileta eventualmente en contacto con el aire

• k :Coeficiente de transmisión de calor de la pared de la pileta. (1,5 W/m2 K )

• T BS: Temperatura de bulbo seco del aire ambiente.• twn: Temperatura media del agua en la pileta• Sp:superficie de las paredes

– h: profundidad media de la pileta

• La potencia total necesaria para suplir las pérdidas antes indicadas será:

P = Pev + Pcv + Prd + Pcd

– Pérdidas por reposición de agua evaporada

P = m · Ce · (Tws – Tred)

Las pérdidas por reposición se obtienen considerando un volumen de 90 l/h de agua a reponer para la pileta grande, y de 30 l/h para la pileta pequeña. Estas pérdidas son debidas a goteos, fugas, pérdidas en filtros , evaporaciones, etc.

– Los valores de las distintas temperaturas que entran en juego en las ecuaciones anteriores se harán depender de la temperatura de la superficie de la lámina de agua tws según las siguientes relaciones:

• Temperatura de bulbo seco del aire ambiente : 28°C.• Temperatura radiante media de los cerramientos:

22°C.• Temperatura de b.s. del aire, alrededor de las paredes

de la pileta 18°C• Temperatura del suelo del recinto : 22°C.• Temperatura radiante media del agua de la pileta :

25°C.30• Temperatura del agua de acometida : 8°C• Humedad relativa del local: 65%

Los resultados obtenidos de evaporación de agua utilizando el método de Ashrae han sido los siguientes.

Valores obtenidos en Kg/h

Pileta grande Pileta pequeña Total piletas

Lámina de agua 41,76 7,7 49,46

Playa mojada 2,82 1,31 4,13

Personas mojadas en playa 28,01 13,18 41,19

Total 72,59 22,19 94,78

RESUMEN kg/h Vapor

El total de kg/h de agua evaporada, será la suma del valor anterior más el vapor producido por la respiración de 300 personas, a razón de 100 gr/h por persona:

•Suma de las dos piscinas: 94,78 kg/h.

•Vapor Respiración: 100x300= 30.000 gr/h=30,00 kg/h.

•TOTAL..................................................... 124,78 kg/h.

Las ppéérdidas de calorrdidas de calor son las siguientes:

Datos expresados en Kw:

Pileta grande Pileta pequeña Total piletas

Pérdidas por evaporación53,14 16,25 69,39

Perdidas por convección de la lámina de agua al ambiente exterior -0,57 -0,105 -0,675

Perdidas por la radiación de la superficie de la lámina de agua hacia

los cerramientos del recinto6,73 1,24 7,97

Perdidas por conducción a través de las paredes de las piletas eventualmente en contacto con el ambiente

0,26 0,058 0,318

Perdidas por reposición 1,89 0,62 2,51

Total pérdidas 61,45 18,063 79,5