En el proyecto han sustituido unidades enfriadoras de agua de condensación por aire por bomba de calor aire-agua

Descarbonización del Museo Arqueológico Nacional

Ramón Sánchez. Director general de Novoclima S.A.

11/12/2024

El Museo Arqueológico Nacional, un edificio del siglo XIX, que se ubica en la madrileña calle Serrano, es el principal museo español dedicado a la arqueología con piezas desde la Prehistoria hasta la Edad Moderna. Para garantizar su preservación de forma adecuada, el Museo llevó a cabo un proyecto de renovación de su sistema de climatización, sustituyendo sus enfriadoras y calderas por modernas bombas de calor. Esta actualización no solo mejora la eficiencia energética y reduce su huella de carbono, sino que también asegura un óptimo control climático, esencial para preservar su valiosa colección arqueológica. Además, esta instalación servirá de ejemplo de descarbonización en este tipo de edificios gracias a la electrificación de la demanda de energía térmica, y ayudará a superar los ‘miedos’ a climatizar mediante bombas de calor edificios existentes.

Ubicado en un imponente edificio del siglo XIX en la calle Serrano de Madrid, el Museo Arqueológico Nacional es el principal referente español en arqueología. Bajo la gestión del Ministerio de Cultura y Deporte, este espacio alberga piezas que abarcan desde la Prehistoria a la Edad Moderna, exhibidas en sus seis plantas que suman casi 30.000 metros cuadrados, 18.304 m² destinados a usos públicos y 8.705 m² internos.

Garantizar la preservación de su colección exige un control preciso de temperatura y humedad en sus instalaciones. Por ello, el proyecto de renovación de su sistema de climatización, liderado por la Gerencia de Infraestructuras y Equipamientos de Cultura, responde no solo a la necesidad de proteger su patrimonio, sino también al compromiso del Museo con la sostenibilidad.

Situación inicial

El Museo estaba equipado con dos unidades enfriadoras de agua de condensación por aire para producción de frío y un equipo RoofTop instalado en cubierta compuesto por tres calderas alimentadas por gas para producción de calor. En la renovación se ha llevado a cabo la sustitución de las dos unidades existentes, dos unidades McQuay modelo AWS 280 2 XE LNAWS 280 2 XE LN, equipadas con dos compresores cada una, que presentaban problemas de funcionamiento, además de un rendimiento deficiente consumiendo gran cantidad de energía. Todo esto no solo aumentaba los costos operativos, sino que también impactaba negativamente en la sostenibilidad del Museo y generaban un coste elevado de mantenimiento.

Para solucionar el problema, se eligieron dos unidades equipadas con bomba de calor Carrier con el fin de optimizar la eficiencia energética y mejorar el control climático. Las nuevas unidades están equipadas con 16 compresores y 8 etapas de potencia cada una, lo que proporciona una parcialización mucho mayor respecto de las antiguas unidades.

Para no dejar sin servicio al Museo ha sido necesario realizar la sustitución de los equipos en dos fases.

Un desafío técnico: renovación sin interrumpir actividades

Dado el valor de las piezas y para seguir conservando el perfecto estado de las mismas, el mayor reto y condición indispensable era no dejar sin servicio al Museo y no modificar la actividad diaria del espacio. Se ha mantenido el servicio de climatización del Museo durante todo el proceso de sustitución de las máquinas. De esta forma, el museo ha podido seguir con su programación habitual manteniendo su compromiso, de ofrecer a los ciudadanos colecciones sobre la historia de España en perfecto estado. Para conseguir este hito ha sido necesario realizar la sustitución de los equipos en dos fases. En una primera fase se sustituyó uno de ellos manteniendo en funcionamiento uno de los equipos existentes seleccionado por el Museo. El espacio de tiempo entre fases fue de 15 días, lo que supuso un gran esfuerzo por parte de todos los intervinientes en la instalación para poder garantizar tanto la conexión hidráulica con sus modificaciones, como la conexión eléctrica y poder así poner en marcha la nueva unidad antes del desmontaje y retirada de la segunda unidad.

Situación inicial:

Equipos antiguos: Dos unidades McQuay modelo AWS 280 2 XE LN, cada una equipada con dos compresores.
Problemas detectados:

-Funcionamiento deficiente.

-Elevado consumo energético, lo que incrementaba los costos operativos.

-Impacto negativo en la sostenibilidad del Museo.

- Altos costos de mantenimiento.

Mejora realizada:

Sustitución: Las dos unidades existentes fueron reemplazadas por equipos Carrier con tecnología de bomba de calor.
Nuevas características:

- Cada unidad cuenta con 16 compresores y 8 etapas de potencia.

- Mayor capacidad de parcialización, optimizando el rendimiento energético y el control climático.

Innovación en climatización: nuevas bombas de calor

La tecnología empleada ha sido dos bombas de calor aire-agua, marca Carrier, modelo 30RQP1040R, con múltiples compresores scroll para satisfacer una demanda variable de espiral de etapa múltiple, especialmente diseñados para uso con refrigerante R-32. Cabe destacar que este refrigerante es de nula afección a la capa de ozono además de contar con un PCA reducido de 675, por lo que es un refrigerante de muy bajo impacto ambiental. Estos equipos son de muy alta eficiencia energética estacional cumpliendo los requisitos del reglamento sobre diseño ecológico de la UE. Incorporan variador de velocidad en los ventiladores y baterías RTPF de cobre/aluminio, intercambiadores de calor de placas soldadas asimétricos y una función de control energético inteligente con indicación de la capacidad en tiempo real y medición del consumo energético, lo que ha facilitado su instalación al no ser necesario el montaje externo de contadores térmicos y eléctricos. Adicionalmente están conectadas a la plataforma Abound HVAC Performance de forma que se puede monitorizar los principales parámetros de operación, siendo la potencia térmica total instalada superior a los 2.000 kW.

Hay que destacar que cada una de las dos nuevas unidades bomba de calor Carrier modelo 30RQP1040R, dada su capacidad, están compuestas a su vez por dos máquinas cada una de ellas, por lo que ha sido necesario la instalación de un cuadro eléctrico de protecciones en cubierta que separe y equipe de las protecciones adecuadas, en cuanto a la alimentación eléctrica, a cada una de las dos máquinas que componen una unidad, así como el tendido de nuevas acometidas eléctricas desde dicho cuadro.

Se han instalado dos bombas de calor aire-agua, modelo 30RQP1040R, con múltiples compresores scroll para satisfacer una demanda variable de espiral de etapa múltiple, especialmente diseñados para uso con refrigerante R-32.

Se ha modificado la instalación existente para poder climatizar el edificio mediante la producción de agua caliente y fría con las citadas bombas de calor, dejando las calderas existentes únicamente para funcionamiento en caso de avería. Ha sido necesario, por tanto, la modificación del circuito hidráulico, concentrada esta modificación en el cuarto de bombeo para poder inyectar de esta forma la producción de las bombas de calor en el circuito de calefacción. Lógicamente, se han tenido que modificar los parámetros de control de la instalación para adecuar dicho control al nuevo estado del circuito hidráulico. Esto supone un gran paso en el proceso de descarbonización y disminución de huella de carbono. La previsión es que el edificio pueda funcionar únicamente con bombas de calor de accionamiento eléctrico eliminando el consumo de combustible, un reflejo del compromiso del Museo con la sostenibilidad.

Debido al emplazamiento y la tipología de edificio, ha sido necesario extremar las precauciones y realizar todas las tareas con máxima precisión. Una buena coordinación de los trabajos de instalación ha sido clave para conseguir los objetivos fijados. Un reto a superar fue la instalación de la grúa en la calle Serrano, para bajar las máquinas que se sustituían y subir las nuevas unidades a su emplazamiento definitivo. Dada la distancia desde la grúa hasta el lugar de ubicación de las máquinas, se tuvo que utilizar una grúa de 400 Tn con una dimensión de brazo de 100 m, lo que obligo a realizar un exhaustivo estudio de cargas para determinar las superficies y puntos de apoyo para el correcto posicionamiento de la misma, con el agravante de que la calle Serrano tenía que mantenerse con circulación de vehículos.

Debido al emplazamiento y la tipología de edificio, ha sido necesario extremar las precauciones y realizar todas las tareas con máxima precisión.

Esta instalación servirá de ejemplo de descarbonización de esta tipología de edificios gracias a la electrificación de la demanda de energía térmica, así como a superar los “miedos” a climatizar mediante bombas de calor edificios existentes.

Esta instalación ha recibido el I Reconocimiento iClima al mejor proyecto con bomba de calor, otorgado por Afec y la revista El Instalador.