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Diseño de instalaciones mediante fuentes de energías renovables en el edificio Sabatini del Campus de Leganés de la Universidad Carlos III de Madrid: caracterización mecánica del peek

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2015-07
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2015-07-08
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El presente proyecto se ha realizado con el fin de obtener el título universitario de Grado en Ingeniería Mecánica por la Universidad Carlos III de Madrid. Realizado por el alumno Ignacio Ordóñez Alonso con la ayuda del tutor José Luis Pinela Ocaña. El trabajo se ha centrado en el cálculo y diseño de instalaciones renovables y procesos de optimización a realizar en el edificio Sabatini del Campus de Leganés de la Universidad Carlos III de Madrid. Con este objetivo elegimos, en primer lugar, realizar una instalación geotérmica para calentar por completo el edificio en los meses más fríos, y enfriar las zonas que se van a utilizar únicamente en los meses más cálidos. El presente trabajo se centrará en los cálculos y diseños de la instalación y no en la configuración hidráulica del edificio. En segundo lugar, hemos decidido la implementación de una instalación solar fotovoltaica con el fin de satisfacer las necesidades energéticas del edificio. En este apartado hemos dejado claro la intención de no sobrepasar los 100 kW para, de este modo, no tener que conectar la instalación a la red eléctrica nacional y así no tener que invertir más en la instalación y sufrir las regulaciones pertinentes. Hemos hecho los cálculos para generar una potencia máxima de 100 kW y poder conectar la instalación directamente a la red interna del edificio. Por tercer y último lugar hemos realizado un estudio de optimización energética del edificio. En el punto de partida nos encontrábamos ante un edificio construido hace más de 20 años y en el que no se ha realizado ninguna obra de mejora energética. Vimos conveniente el uso de nuevas tecnologías con el fin de ahorrar en las facturas de la luz implantando ciertos cambios en el edificio con su correspondiente inversión inicial. Los cambios que decidimos realizar fueron tres. El primero fue la sustitución completa de las luminarias tradicionales por las nuevas luminarias LED para reducir el consumo. En segundo lugar decidimos instalar detectores de presencia en cada una de las estancias del edificio para reducir el coeficiente de simultaneidad, ya que, al ser un edificio de carácter académico, muchas aulas permanecían con las luces encendidas en momentos en los que no estaban siendo utilizadas. Por último decidimos invertir en un banco de condensadores. Es una aplicación que cada vez se está aplicando más en grandes edificaciones. Con los bancos de condensadores logramos reducir las pérdidas energéticas producidas por la potencia reactiva. Al reducir la potencia reactiva manteniendo el valor de la potencia activa logramos un aumento del factor de potencia, es decir, reducir las pérdidas de potencia. Tras la realización de estos tres cambios en el edificio, llegamos a unas conclusiones realmente interesantes que podréis ver en el apartado 11 del presente trabajo. Quiero aprovechar esta breve presentación para dar las gracias a todas las personas que me han ayudado y apoyado en estos cinco años que he dedicado a mi formación universitaria. A mi familia, mis amigos, mis compañeros, a todos los profesores de la Universidad Carlos III de Madrid y por supuesto quiero dar las gracias a la persona que me ha orientado en dicho trabajo, a mi tutor José Luis que ha dedicado mucho tiempo a ayudarme y a aconsejarme con el fin de realizar un buen trabajo de fin de grado.
This project was carried out in order to obtain a degree in Mechanical Engineering from the Universidad Carlos III de Madrid. This project was undertaken by Ignacio Ordóñez Alonso, the student, with the help of José Luis Pinela Ocaña, his tutor. The work was focused on the calculation and design of renewable energy installations and optimization processes that would be performed in the Sabatini building Leganes Campus of University Carlos III in Madrid. For this purpose we chose, first, to make a geothermal system to heat the entire building in the coldest months and the cool areas that are to be used only in the warmer months. The project focused on the calculations and designs of the installation and not on the hydraulic configuration of the building. Secondly, we decided to implement a solar photovoltaic installation in order to satisfy the energy needs of the building. Additionally, the intention was not to exceed 100 kW in order to avoid connecting the plant to the national grid and consequently be affected detrimentally by the regulations. The calculations have been compiled on the criteria of generating a maximum power of 100 kW and connecting the installation directly to the internal network of the building. Finally, we performed the study of the energy optimization of the building. A subject building was analysed which had been built over 20 years ago and for which no work had been implemented to improve energy efficiency. We deemed it was convenient to introduce some new technologies in order to save on electricity bills by introducing some changes in the building concept from its initial design. We decided to make three main changes. The first was the complete replacement of traditional lamps by the new LED lighting to reduce energy consumption. Secondly, we decided to install detectors in each of the rooms of the building to reduce the coefficient of simultaneity, since, being an academic building, the lights remained on in many classrooms when they were not being used. Lastly, we decided to use a bank of capacitors. It is an application that is being used increasingly more in large buildings. With capacitor banks, energy losses are reduced from the reactive power. By reducing energy losses and maintaining the value of the active power, the power factor is increased by the consequential reduction in power losses. Our interesting conclusions emanating from the completion of these three changes in the building, can be seen in paragraph 11 of this work. I take this short presentation to thank everyone who helped and supported me over the five years of my university education. My family, my friends, my colleagues, all teachers at Universidad Carlos III de Madrid and of course I want to thank the person who has guided me during this analysis, my tutor Jose Luis who has spent a great deal of time to help and advise me in order to produce a good TFG.
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Keywords
Energías renovables, Instalación geotérmicas, Tecnología de la climatización, Edificios públicos, Optimización energética, Geotermia, Instalación geotérmicas
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