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-La calefacción es la parte de la Climatización correspondiente a la época invernal -Historia: Es la “instalación” más antigua Primero fue el fuego en el local “calefactado”. En el suelo En un hogar con salida específica de humos En un hogar confinado calefacción 2 introducción sistemas cálculos

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-La calefacción es la parte de la Climatización correspondiente a la época invernal

-Historia:

• Es la “instalación” más antigua

• Primero fue el fuego en el local “calefactado”.

• En el suelo

• En un hogar con salida específica de humos

• En un hogar confinado

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-Hay una serie de “ecologistas” 1ue defienden la chimenea hogar como sistema respetuoso con el medio ambiente, pero:

• Tiene unos rendimientos muy pequeños

• Y da frío a las personas con la cantidad de aire que hace falta para la combustión.

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-La calefacción es la parte de la Climatización correspondiente a la época invernal Todo cambió cuando se pudieron fabricar emisores y tuberías a precio asequible.

-Particularidades:

• Puede ser un sistema independiente solo calefacción o formar parte de un sistema integral verano-invierno.

• La producción se puede hacer en los mismos locales que demandan calor o disponer de un local especifico.

Si existe un local especifico se empleará un fluido como caloportador para transportar la energía térmica hasta los locales.

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Objeto de las instalaciones de calefacciónAportar calor a los locales a suficiente velocidad (Q/t) para neutralizar pérdidas, manteniendo las condiciones de confort en la zona ocupada

• (21≤To –con energías corrientes-, 30%<HR<70%, 0,18m/s<v<0,24m/s para 1 met y 1 clo con PPI=10%) durante el invierno (Te<15ºC),

permitiendo su regulación frente a cargas parciales y asegurándose que se cumplan requisitos de emisión controlada de residuos y de CO2 y ahorro energético..

Zona ocupadaDentro de ella se cumplirá la exigencia de calidad térmica del RITE 2007, sin existir incomodidades locales debidas a excesiva velocidad del aire, gradiente de temperatura o asimetría radiante con las paredes.

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Calefacción por agua

Calefacción por agua

Clasificación según la fuente energética empleada en la producciónCombustibles fósiles tradicionales quemados en calderas (no renovables)Sólidos: carbón (prohibido desde 2012).Líquidos: gasóleo CGaseosos: gas natural, GLP (butano y propano)

Transformación de energía eléctricaDirecta (efecto Joule), con o sin acumulación.Bomba de calor

Uso de energías renovablesBiomasa:

Sólida (residuos agrícolas)Líquida (bioalcohol, biodiesel)Gaseosa (biogas)

Energía solar térmica de baja temperatura Energía geotérmica

Tipos de instalaciones de calefacción

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Clasificación según el fluido que llega a los locales

Calefacción por agua

Calefacción por aguaProducción: Caldera, geotermia, cogeneraciónDistribución: Red de agua (tuberías, depósitos, válvulas, bombas, …)Emisión: Radiadores y convectores

Suelos radiantesVentiloconvectores (fan-coils)

Calefacción por aireProducción: Caldera, red de agua y batería en UTA

Bomba de calor, red de refrigerante y batería de condensación en UTADistribución: Red de aire (conductos, compuertas, ventiladores,…)Emisión: Difusores y rejillas

Calefacción por fluido refrigerante a alta presiónProducción: Batería de evaporación en bomba de calor central (VRV) o local (split)Distribución: Red de refrigerante (tuberías alta/baja presión, válvulas, …)Emisión: Batería de condensación con ventilador

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Sistemas:Según el sistema que se emplee, la calefacción puede ser: local (o unitaria), si el

generador sirve a un solo local, y central (o centralizada), cuando sirve a más de un local.

La calefacción central a su vez puede ser individual o colectiva, según sirva a uno o a más usuarios, considerando usuario o consumidor a la persona física o jurídica que abonará los costes del servicio.

Sistemas de producción:•unitarios•centralizados:

•Individuales•Colectivos ESCALA: edificio – barrio - urbana

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cálculos Central térmica

Sistemas:El sistema más común de llevar calor desde el generador (caldera) hasta los emisores, es emplear el agua caliente como caloportador, por economía de instalación y explotación y por su sencillez mecánica.

.

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Sistemas:También se puede transportar el calor a los locales mediante aire.

Tiene el inconveniente en que es un fluido vital para las personas, puesto que se necesita para respirar, lo que lleva a que debe estar convenientemente limpio y tratado.

Sin embargo, no hay otra posibilidad lógica cuando se trata de climatización integral, puesto que la refrigeración debe hacerse por aire y no es económico duplicar los sistemas de climatización.

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Reparto de calor en el local según el sistema:

El reparto del calor en los locales, en altura, depende del sistema.

Son mejores los repartos que siguen mejor la curva de las temperaturas superficiales del cuerpo humano.

Es conveniente que se mantenga la parte de la cabeza más fresca.

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.Emisores de calor: son los aparatos que ceden la energía térmica a los espacios a calefactar.

•Normalmente, consisten en un recipiente, cuyas paredes ofrecen poca resistencia al paso del calor y por el que discurre el caloportador. Las diferencias entre unos y otros estriban en el modo de ceder el calor al local.•Deben estar situados de modo que emitan adecuadamente el calor al ambiente. •Según el Reglamento "los emisores tendrán dispositivos de corte en la entrada y en la salida, con cierre eficaz" .•Radiadores, superficies radiantes,

convectores y ventiloconvectores, aerotermos...

materiales, equipos y componentes específicos

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RadiadoresSon los emisores más frecuentes. ceden el calor principalmente por convección, para ello tienen una gran superficie en contacto con el aire.

• Pierden efectividad (ceden menos potencia) cuando están en nichos en la pared o si se tapan con muebles, cortinas o cubrerradiadores. (sobredimensionar).

se recomienda que cualquier punto del ambiente calefactado esté a menos de cuatro metros de un radiador. (cuando hay varios se calculan por zona de influencia)separaciones razonables :

• a 10 cm del suelo, 4 de la pared (2,5 cm si se trata de paneles);

• en nicho debe estar a más de 5 cm de su techo. • Hasta 50 cm de longitud tendrán dos elementos

de cuelgue y tres si son más largos.

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materiales, equipos y componentes específicos

– Situación de los emisores• Para situar los emisores hay que tener en cuenta que ceden el calor

mayoritariamente por convección y, de ese modo favorecen el movimiento del aire dentro del local.

• Ello influye en la posición correcta del emisor: bajo la ventana o lo más cerca posible de ella para evitar una corriente fría por la parte inferior del local y caliente por encima de las cabezas de los ocupantes.

• Esta posición es favorable también para evitar el ensuciamiento de la pared en la parte de encima del emisor, debido al polvo arrastrado por la corriente de convección.

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RadiadoresHay de varios tipos

Por elementos. • Son los más utilizados. • Se fabrican en fundición de hierro, chapa

de acero y aluminio (precaución par galvánico).

• Su elección es sobre todo una cuestión estética estético.

• El número de elementos dependerá de la potencia necesaria.

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materiales, equipos y componentes específicos

– Paneles• Son también radiadores, pero se diferencian de los anteriores por su

forma.

• Se fabrican dos variantes: sencillos y con convector.

• Hay también en el mercado paneles dobles, cuyos rendimientos no son adecuados..

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materiales, equipos y componentes específicos

Convectores, ventiloconvectores («fan-coil»)

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Superficies radiantes

Se emplea como emisor la superficie de alguno de los elementos constructivos de los locales.

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Componentes de la redtuberías:

• Normalmente de acero estirado sin soldadura, puesto que los emisores suelen ser de fundición o acero o materiales plásticos.

• Si los emisores y conductos son de distinto metal deben tomar precauciones contra las corrosiones.

• En superficies radiantes se emplean tuberías de plástico.

•Válvulas de paso y corte

• Se deben emplear llaves de asiento para una correcta regulación. También de bola solo para corte.

•Llaves de radiador

• En las entrada deben ponerse llaves de asiento para paso y corte

• En la salida un detentor, también de asiento con mando no accesible al usuario.

• Hay llaves termostáticas que abren o cierran el paso del agua en función de la temperatura ambiente.

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Componentes de la redVálvulas de tres y cuatro vías

• Son necesarias para la regulación. Pueden ser motorizadas, y de estas hay dos tipos:

• Todo-nada

• proporcionales.

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Componentes de la red.

•Detentores

• Son llaves que se instalan a la salida de los emisores para equilibrar hidráulicamente la red. Deben de ser de asiento, preferiblemente de aguja (asiento cónico)

• Además de para regular sirven para aislar los radiadores en caso de reparación.

•Purgadores

• Las válvulas de purga o desaireadores sirven para eliminar el aire que se pueda acumular en las partes superiores de los circuitos de calefacción

• Los hay manuales y automáticos.

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materiales, equipos y componentes específicos

Componentes de la red.

•Aislamientos

• La red de reparto debe de estar aislada. Se emplean normalmente coquillas de fibra de vidrio aglomerada con resinas, espumas plásticas o poliestireno expandido.

• Los aislamientos deben protegerse: se hace con venda de escayola y venda con emulsión asfáltica por exteriores. Como acaba puede ponerse un forro de lámina de aluminio.

•Dispositivos de dilatación

•Tanto el agua contenida en las conducciones como las propias conducciones, dilatan con el calor, lo cual es necesario prevenir.

• Vaso de expansión: sirve para absorber la dilatación que sufre el agua al calentarse.

• Dilatadores: sirven para absorber la dilatación de las tuberías.

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materiales, equipos y componentes específicos

Componentes de la red.

•Bombas

• Hacen circular el agua por la red

• Se montan en bancadas en e suelo; si son pequeñas se colocan adosadas a la pared.

•Aparatos de regulación

•Termostatos

• Aparato que corta un circuito eléctrico al llegar el medio vigilado a una temperatura fija de antemano.

• Termostato de caldera.

• Termostato de ambiente: controla la temperatura del aire ambiente

• Debe colocarse donde no se falseen las mediciones

• Puede ser programable

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materiales, equipos y componentes específicos

Componentes de la red.

•Contadores de calor

• Constan de un contador de caudal volumétrico y de dos sondas, que miden la temperatura del agua en la ida y en el retorno, además de un dispositivo electrónico que recibe los datos de caudal y de temperaturas, multiplica el caudal por la diferencia de temperaturas (entre ida y retorno) e integra los resultados en el tiempo, dando como resultado una cantidad de calor en una pantalla adecuada.

• En general, los datos de temperatura se dan por medio de un par de conductos capilares, por lo que las distancias deben de ser pequeñas, de modo que la ida y el retorno deben de entrar juntas en la unidad de consumo a medir.

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materiales, equipos y componentes específicos

SUPERFICIES RADIANTESla emisión es a baja temperatura y se basa en la radiación. Emplea como emisor la superficie de un paramento del local a calefactar. Los paramentos suelen calentarse por medio de una red de tuberías empotradas en el

elemento constructivo aunque también por resistencias eléctricas

diseño de superficies radiantesEn este sistema, la emisión de calor es función de la superficie y del salto térmico; como los paramentos tienen mucha más superficie que los emisores comunes, su temperatura

superficial ha de ser menor que en éstos (temperaturas de ida y de retorno entre 55 y 40ºC), (regulación proporcional).

diseño de instalaciones

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SUPERFICIES RADIANTESventajas

Emplea temperaturas de emisión bajas, lo que evita el ennegrecimiento de las paredesNo hay emisores a la vista.Se admite que la temperatura seca del aire sea más bajaPor las razón anterior, disminuyen las pérdidas de calor al exterior, utilizando alrededor de un 15% menos de energía que los sistemas anteriores.Cuando se trata de superficies emisoras calentadas por agua y tuberías empotradas, el sistema tiene capacidad para autorregularse, debido a que el salto de temperatura entre la superficie emisora y el ambiente es reducido (entre 10 y 12ºC)Si es por suelo, escaso movimiento del aire por convección y buen reparto de las temperaturas en el ambiente (lo que es especialmente favorable en locales con gran altura de techo).Es posible emplear la instalación para una cierta refrigeración .

inconvenientes:Gastos de montaje más altos,Es casi imposible modificar la instalación una vez acabadaPor la razón anterior no debe modificarse la tabiquería y es complicado realizar reparaciones,Tiene una inercia térmica considerable ,Cuando es por techo puede producir dolores de cabeza, cuando es por suelo puede producir hinchazón en los pies e incluso varices.

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diseño de instalaciones

SUPERFICIES RADIANTESo .Diseño de las instalaciones.

Las tuberías se empotran en el suelo (o en otro paramento) formando espirales o meandros, y pueden ir emparejadas o sencillas. La longitud de cualquiera de ellas no debe exceder de 80 ... 100 metros. La profundidad varía con el paramento de que se trate. Hay que prever espesores mayores en los elementos que vayan a soportarlas; cuando se trata del suelo, este aumento de espesor es de unos 6 ... 9 cm.

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diseño de instalaciones

Superficies radiantes

• Las tuberías parten de unos colectores alojados en una taca, que suele estar empotrada.

• En las tacas se centralizan, en unos colectores, las llaves de regulación y corte de los circuitos.

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cálculos

diseño de instalaciones

SUPERFICIES RADIANTESmateriales y equipos.

• Diseño de las instalaciones.

• reparto de las tuberías acercando más las tuberías en las cercanías de las ventanas o bien haciendo la ida, en la que el agua va más caliente, por esa zona.

• hay que disponer un aislamiento térmico para que el calor no se transmita a otro local inferior.

• por tratarse de una distribución de tuberías en horizontal, hay que considerar el problema de la purga del aire, disponiendo los retornos de modo que vayan hacia un punto donde se sitúe un purgador (normalmente en la taca donde se reúnen las tuberías).

• es conveniente prever que en los locales calefactados, sobre todo de viviendas, es común colocar, pegados a las paredes, muebles que a veces no tienen patas y tapan el suelo (aparadores, estanterías) por lo que el reparto de tuberías debe dejar una franja libre de 30…50 cm, cercana a las paredes.

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diseño de instalaciones

SUPERFICIES RADIANTESmateriales y equipos.

• Superficies emisoras

• Conviene que este material ofrezca poca resistencia al paso del calor, tal como ocurre con los pétreos, hidráulicos y cerámicos, siendo menos aconsejables la madera y los textiles.

•Tuberías

• Se utilizan fundamentalmente de plástico (polipropileno reticulado, polibuteno, etc.) para empotrar en el suelo, pero también de acero o, a veces, cobre .

•Distribución general

• La distribución puede hacerse en tubería de acero negro sin soldadura (salvo que los tubos empotrados sean de cobre) hasta las tacas de distribución.

•Regulación

• El único modo de conseguir bajas temperaturas del agua en la red con temperaturas altas del agua en calderas, es utilizar regulación proporcional.

• Es imprescindible que dispongan de válvulas de regulación y corte en cada local, tanto en la entrada como en la salida

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cálculos

diseño de las instalaciones

SUPERFICIES RADIANTESRefrigeración.

• La instalación de suelo radiante puede aprovecharse para refrigerar o, más bien, para refrescar el ambiente.

• Efectivamente, haciendo circular agua refrigerada, el suelo emite frío, pero como no hay un control de la humedad, el vapor puede condensarse y convertir el ambiente en húmedo o, incluso, en el caso más desfavorable, hacer charcos en el suelo

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SUPERFICIES RADIANTESRefrigeración.

• La instalación de suelo radiante puede aprovecharse para refrigerar o, más bien, para refrescar el ambiente.

• Efectivamente, haciendo circular agua refrigerada, el suelo emite frío, pero como no hay un control de la humedad, el vapor puede condensarse y convertir el ambiente en húmedo o, incluso, en el caso más desfavorable, hacer charcos en el suelo

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DISTRIBUCIÓNDos cuestiones previas: contaje y purgado

ContadoresUna vez que el caloportador pasa por los emisores, cede parte del calor que lleva. Si se mide ese calor antes y después de recorrer el circuito (subred), se puede conocer el consumo de dicho circuito.Es condición importante, para una correcta instalación del contador, que la sección de red cuyo consumo hay que medir, tenga una sola entrada y una sola salida y además que la tubería de ida pase cerca de la tubería de retorno, en la entrada del circuito a medir.

diseño de las instalaciones

Purgado de las redes

otra cuestión importante en las redes es la purga del aire que puedan contener, pues impide el buen funcionamiento.

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diseño de las instalaciones

En este caso, la bomba no solamente debe vencer las pérdidas de carga del circuito, sino que tiene que “elevar” el agua una altura h lo que aumenta las pérdidas de carga (recuerdese: p = γ × h y que la pérdida continua es 1/10 de la debida a la altura)y, por lo tanto, disminuye el caudal movido:

Purgado de las redes

Si en vez de un circuito, se toma una red con dos (o más) circuitos posibles, el fluido tomará el camino más sencillo, y dejará de pasar por el más alto

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cálculos

diseño de las instalaciones

Por ello, debe purgarse en todos los puntos altos donde pueda acumularse el aire

(una vez purgada la red, aparece otro problema, el del equilibrado hidráulico, porque sigue habiendo un camino más corto; pero esto lo veremos más adelante)

¡No confundir purga con equilibrado! Aquí hemos purgado, pero no equilibrado

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓNLas redes de distribución están formadas por las tuberías encargadas de llevar el

caloportador a los emisores.

En función de los usuarios que ha de servir las redes pueden dividirse en:

• Redes pequeñas de usuario individual (subsistema de distribución de instalación individual)

• Redes de unión de estas redes pequeñas para edificios con varios usuarios individuales. (subsistema de distribución de instalación colectiva)

• Redes para un usuario individual grande (subsistema de distribución de instalación individual)

• Subsistema de producción, con una red que enlaza calderas con las anteriores y con los correspondientes dispositivos.

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cálculos

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓN

Uniones entre ellas• En todos los casos,

las redes empiezan o terminan en dos puntos, ida (I) y retorno (R) donde se enganchan unas a otras al modo de un mecano.

I R

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DISTRIBUCIÓN

Uniones entre ellas• En todos los casos,

las redes empiezan o terminan en dos puntos, ida (I) y retorno (R) donde se enganchan unas a otras al modo de un mecano.

I R

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DISTRIBUCIÓN

Uniones entre ellas• En todos los casos,

las redes empiezan o terminan en dos puntos, ida (I) y retorno (R) donde se enganchan unas a otras al modo de un mecano.

I R

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diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓN:

Cualquiera de las redes puede ser de dos tipos, según como el caloportador (generalmente agua) discurra por las tuberías.

Red bitubular• Consta de una tubería de ida (i) desde la que sale una tubería de derivación a cada

emisor; de cada uno de estos parte otra tubería por la que se devuelve el agua al retorno general (r) y por él a la caldera.

Red monotubular• En este caso el agua recorre una única tubería y, tras pasar una parte del caudal por

el emisor, el retorno del emisor devuelve el agua (enfriada) a la tubería principal, que lleva la mezcla al siguiente emisor.

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cálculos

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓNRedes de distribución de un pequeño

consumidor

Red bitubular con retorno directo• Consta de una tubería de ida (i) desde

la que sale una tubería de derivación a cada emisor; de cada uno de estos parte otra tubería por la que se devuelve el agua al retorno general (r) o a la caldera.

• La tubería de ida puede ir por la parte superior (más cara y más incómoda de hacer, pero la instalación puede purgarse en un solo punto) o la inferior (en cuyo caso el purgado ha de hacerse en todos los emisores); la de retorno suele ir por la parte inferior de los emisores

• Presenta el problema de un equilibrado hidráulico deficiente entre los distintos caminos que recorre el agua.

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DISTRIBUCIÓNRedes de distribución de un pequeño

consumidor

Red bitubular con retorno invertido• A la inversa que la anterior, esta

red recoge los retornos en dirección paralela y en el mismo sentido que la de ida.

• mayor desarrollo de tubería, tiene la ventaja de un buen equilibrado hidráulico natural.

• Es muy recomendable su uso en zonas cuyos locales dan a varias fachadas siendo normal el trazado de la red formando un anillo, pues no hay aumento notable de la longitud de las conducciones.

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Retorno directo

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓNEquilibrado de redes.

En la red, el agua recorre caminos (circuitos) muy distintos según el emisor por el que pase. Los recorridos son de distinta longitud y, por lo tanto, tiene pérdidas de carga mayores en los caminos más largos.

Pérdida de carga aislada (detentor)

La solución al problema es crear en los recorridos más favorables (más cortos) una pérdida de carga mayor, lo que se suele hacer creando una pérdida de carga aislada con el detentor del emisor correspondiente.

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cálculos

DISTRIBUCIÓNEquilibrado de redes.

Otra solución (no perfecta) es intentar igualar la longitud de los recorridos con el retorno invertido (invertido respecto al retorno “normal” o directo) .

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cálculos

diseño de instalaciones

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓNRedes de distribución de un pequeño

consumidor

Red monotubular• En esta distribución el agua caliente

recorre un sola tubería que desvía una parte de su caudal en cada emisor y recoge el retorno.

• para zonas cuyos locales dan a varias fachadas siendo normal el trazado de la red formando un anillo,

• más económicas que las bitubulares. • Las desventajas son que cada anillo

solamente puede servir para un número reducido de emisores (5, con una potencia total de 10...15 kW);

• el cálculo es un poco más complejo y los radiadores pueden resultar de distinto tamaño en locales idénticos.

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Red bitubular

diseño de las instalaciones

DISTRIBUCIÓN

Redes de distribución general a varios usuarios para instalaciones centrales colectivas (subsistemas de distribución)

Dadas las limitaciones de la red monotubular, estas redes son siempre bitubulares.

Se consideran los componentes del reparto general a las zonas calefactadas que forman el edificio con diferentes usuarios (propietarios, inquilinos). Se conocen también como instalaciones de calefacción central o instalaciones colectivas.

• Constan de unos distribuidores horizontales (en general deben tener una ligera pendiente para el desaire), y desde ellos parten columnas verticales. A las columnas acometen las redes pequeñas de usuario.

• En estas acometidas debe de haber un contador y posibilidad de corte individual (al usuario) desde el exterior.

• Estas soluciones pueden también aparecer dispuestas horizontalmente (unifamiliares en hilera), aunque aquí aparezcan en vertical.

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Sistemas y componentes

cálculos

DISTRIBUCIÓNSubsistema de distribución general a

varios usuarios (instalación central colectiva)

Distribución bitubular con distribuidores inferiores y retorno directo (candelabro),

• Es la más sencilla de realizar. • Las columnas deben ir por zonas

comunes para que los contadores (y una llave de corte) estén en zonas comunes.

• Su principal ventaja es el desarrollo estricto de las canalizaciones, pero requiere un equilibrado hidráulico, que es necesario reajustar periódicamente .

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DISTRIBUCIÓNSubsistema de distribución general a varios

usuarios (instalación central colectiva)

Distribución bitubular con distribuidor de ida superior (paraguas) y retorno invertido con distribuidor inferior (candelabro),

• Igual a la disposición anterior, con la diferencia de que el distribuidor de ida tiene una sola ascendente que alimenta a una red superior de distribución y columnas descendentes; los retornos, como en el caso anterior .

• Tiene la ventaja de que se equilibra más fácilmente y es más sencilla de purgar.

• tiene un desarrollo de tuberías mayor y exige espacios bajo la cubierta para el paso de los distribuidores superiores.

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DISTRIBUCIÓN

Subsistema de distribución general a varios usuarios (instalación central colectiva)

Distribución bitubular con distribuidores de ida y de retorno superiores (paraguas)

Igual a la anterior con la diferencia de que el distribuidor de retorno es paralelo al de ida y el retorno es directo.

• Conducciones con mayor desarrollo que los anteriores, salvo que la caldera esté en cubierta.

• Se utilizaran unas u otras en función de los espacios que se dispone para situar las conducciones o las calderas.

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diseño de las instalaciones

Instalación central individual: usuario grande

Son instalaciones en que los consumos los paga un solo usuario (edificios completos como oficinas, escuelas, residencias…)

Son semejantes a las anteriores, pero como no hay que independizar (medir) consumos, tienen todas las columnas que haga falta, siendo los tramos horizontales menores.

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diseño de las instalaciones

• En primer lugar hay que regular la caldera:• La caldera tiene una regulación particular para su funcionamiento que consta de:

– Termostato de caldera, que detiene el quemador cuando el agua contenida en la caldera alcanza una temperatura máxima determinada (p.e., 90 ºC). Este aparato tiene rearme automático: cuando la temperatura del agua desciende, el quemador se vuelve a poner en marcha.

– Termostato de seguridad, regulado unos grados más alto que el de caldera, que funciona cuando éste falla. El rearme es manual, pues hay que corregir el problema antes de volver a poner en marcha la caldera.

• Si la caldera tiene un quemador de tres escalones de potencia (todo-medio-nada), habrá dos termostatos de caldera, situados en este caso en el retorno, y cada uno regulará un escalón.

• Si la caldera tiene un quemador modulante la regulación se hace por una sonda en el retorno del agua a la caldera.

• Está prohibido regular la temperatura de los ambientes con el termostato de caldera.

regulación de los sistemas

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• Cuando la temperatura exterior no es la más desfavorable, la calefacción ha de compensar solamente cargas parciales. Para ello necesita una regulación.

• La regulación más sencilla consiste en parar y volver a poner la caldera en marcha. Para unas cargas parciales del 50%, la caldera funcionará solamente el 50% del tiempo (proporcionará la mitad del calor que es capaz de producir).

– Efectivamente, en instalaciones pequeñas la regulación se hace por temperatura fija, mediante un termostato de ambiente, que para la caldera cuando el ambiente llega a la temperatura de consigna o de tarado.

• En instalaciones grandes, la regulación no se puede hacer con un termostato, pero las calderas deben, de algún modo adaptarse a la demanda de calor.

– Para estas instalaciones se utiliza el sistema de regulación proporcional, que envía el agua a los terminales (emisores o radiadores) a una temperatura función de la temperatura exterior.

• Una instalación de calefacción central puede tener, además, un sistema de regulación para cada zona, en función de la ocupación, orientación, uso…

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regulación de los sistemas

• Cargas parciales– Los cálculos de necesidades (cargas) de calor de los ambientes se hacen a partir de las

condiciones más desfavorables, pero el sistema debe poder funcionar en todo momento con la potencia adecuada.

– A cada temperatura exterior, el sistema ha de responder con una potencia determinada: el 100% cuando la temperatura exterior es la mínima de cálculo; el 0% cuando la temperatura exterior es igual a la interior.

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regulación de los sistemas

( ) ( )IRREIc TTCTTC −⋅=−⋅ E21R TKKT ⋅−=

• Regulación por termostato (temperatura fija)– Se basa en mantener los locales calefactados a una temperatura constante fijada de

antemano (temperatura de consigna)– Se consigue mediante un termostato (termostato de ambiente) que corta una corriente

eléctrica cuando llega a la temperatura de consigna. Con el corte de corriente se puede parar la caldera, la bomba de recirculación o las dos cosas.

– El tiempo de marcha debe ser el porcentaje hallado en la figura anterior, en función de la temperatura exterior. A lo largo del tiempo se habrá suministrado al sistema la potencia parcial requerida.

• Usos– Se emplea viviendas o locales de un solo usuario. El termostato estará situado en el

local más representativo (en viviendas en el estar).– Los demás locales se regulan mediante las válvulas de entrada de los emisores, que

pueden ser termostáticas.

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Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

• Regulación proporcional– Se consigue de dos modos:

– Temperatura variable: se lleva menos calor variando la temperatura de impulsión

– Caudal variable: se lleva menos calor a los emisores, variando el caudal de caloportador

• Ventajas:– No hay saltos de temperatura importantes en los emisores.– Permite funcionar con temperaturas máximas reducidas (caso de suelo radiante),

permitiendo a la caldera funcionar con temperatura alta (mayor rendimiento)– Es el único sistema adecuado cuando hay varios usuarios o es un sistema grande.

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regulación de los sistemas

• Regulación proporcional: Temperatura variable:– Se consigue mezclando en proporciones variables el agua proveniente de la

caldera (normalmente a una temperatura fija, máxima) con el agua de retorno, más fría, para conseguir la temperatura adecuada.

– El control del sistema se hace mediante una centralita electrónica que recibe datos de una sonda exterior (temperatura exterior) y una sonda en la tubería de impulsión del agua caliente (sonda de impulsión). En función de los datos, mueve una válvula de tres vías que mezcla las aguas de caldera y de retorno, en proporción variable, hasta que la sonda de impulsión “dice” a la centralita que la temperatura es la adecuada.

– En instalaciones individuales puede cambiarse la sonda exterior por una sonda de ambiente interior, aunque no es recomendable.

• Usos– Para instalaciones de más de un usuario (en las que no se debe regular el sistema por la

temperatura del vecino del 4º piso) o cuando la instalación exige en los emisores una temperatura más baja que la de la caldera (suelo radiante).

– Como en el caso anterior, para regular la cesión de calor a cada uno de los locales puede emplearse la llave de entrada de los emisores, que puede ser termostática.

calefacción 57

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

• Regulación proporcional: Temperatura variable– En este caso no se parte de la temperatura interior de un local determinado, sino

directamente de la temperatura exterior– Para ello, a cada porcentaje de potencia corresponde una temperatura de impulsión:

para el 100%, la máxima prevista, para el 0% la misma que la interior del edificio– La caldera tendrá su propia regulación que consistirá en un termostato que se

limita a mantener su temperatura a la máxima de régimen prevista:

calefacción 58

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

tipología de los enlaces entre circuitos y calderas:

Regulación proporcional: Temperatura variable– Se basa en variar la temperatura de los emisores en

función de las cargas térmicas que ha compensar.

calefacción 59

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

retorno

retorno

ida

• Regulación proporcional: Temperatura variable– Como información: otro caso de recta, cambiando la temperatura de ida (que

corresponde a la calefacción por suelo radiante).

calefacción 60

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

• Regulación proporcional: Caudal variable– En este caso, se mide la temperatura del local y en función de ella se varía el caudal

que pasa por el emisor (a menos caudal, menor cantidad de calor).– Generalmente se emplea en calefacciones por aire (climatización de invierno por

aire con UTAs o con ventiloconvectores), midiendo la temperatura del retorno, lo que informa al sistema de las necesidades del ambiente, con lo que se tienen en cuenta, no solamente la temperatura exterior, sino circunstancias aleatorias, como la ocupación del local o el soleamiento.

calefacción 61

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

regulación de los sistemas

• Red de calefacción sencilla (con regulación todo o nada).– La caldera se conecta a una red de distribución reducida (ej. calefacción individual).

– Sin bomba funcionará por termosifón (la caldera ha de estar más baja que los emisores).

– Necesariamente bitubular, con la tubería de ida por la parte superior.– Las tuberías son más gruesas para tener menos pérdida de carga.– Aconsejable con calderas de combustión continua (combustibles sólidos)

– Con bomba, el generador puede estar en cualquier posición. Regulación con al menos un termostato de ambiente situado en el local más característico

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

calefacción 62

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

• Caso de calderas de combustible sólido.– Hasta hace muy poco tiempo el combustible sólido casi ni se trataba (de hecho se

prohíben las instalaciones nuevas con carbón desde 2012), pero ahora se piensa en la posibilidad de los agrocarburantes (biocarburantes), que son también combustibles sólidos.

– Es impensable hacer (ahora) circuitos por termosifón, pero con calderas de combustión continua (combustible sólido) es importante.

– Por ello debe hacerse un sistema con un cortocircuito que funcione en caso de fallo del suministro eléctrico para evitar calentamiento excesivo de la caldera.

calefacción 63

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

• Circuitos para calefacción con regulación proporcional:

• Caudal constante

• Con una válvula de tres vías se mezcla agua de la caldera con la del retorno para obtener la temperatura conveniente en la impulsión.

• La bomba estará en el circuito de emisores (secundario), de modo que el caudal que recorre el circuito es constante..

• Adecuado para centrales que alimentan emisores con varias subzonas con regulación independiente. Es aconsejable para mantener bien equilibradas las redes.

calefacción 64

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

• Circuitos para calefacción con regulación proporcional:

• Caudal variable

• La circulación del agua es constante por la caldera y la válvula proporciona caudales distintos a los emisores conforme sean sus necesidades.

• Se emplea en circuitos con aerotermos o ventiloconvectores.

calefacción 65

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

•Recirculación por la caldera

•Cuando exista posibilidad de condensaciones ácidas (combustible con azufre) o cuando haya varios generadores en la central

•Mantendrá el intercambiador de la caldera a una temperatura uniforme, evitando tensiones por dilatación diferencial.

calefacción 66

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

• Circuitos para calefacción con regulación proporcional

• Red para calefacción y preparación de ACS (con regulación todo o nada).– Se añade un circuito en paralelo para ACS.– Tras la bomba se dispone una válvula de 3 vías (todo-nada) que distribuye.– La regulación se hace con termostato ambiente para calefacción y termostato en el

acumulador, con preferencia para el servicio de ACS.– Otra posibilidad sería disponer dos bombas, una para cada servicio, lo que se hace

principalmente en instalaciones grandes.– En verano se enclava la válvula de 3 vías para impedir que caliente los radiadores por

termosifón.

calefacción 67

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

Circuitos para calefacción con regulación proporcional y para preparación de ACS

• Esquema que reúne los anteriores

• Necesariamente tiene dos bombas; la del circuito de ACS se emplea para recirculación mediante una válvula de tres vías

• En pequeñas instalaciones, la preparación de ACS tiene prioridad sobre la calefacción.

calefacción 68

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

Enlace entre la distribución y la generación

Se trata en este caso de un ejemplo el modo en que los diversos circuitos de calefacción parten de los colectores del subsistema de producción de calor.

calefacción 69

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

EJEMPLO DE CIRCUITO COMPLETO

sistemas

calefacción 70

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Sistemas y componentes

cálculos

• Subcentral de edificio con intercambiador.

Cuando la instalación utilice energía proveniente de una central de barriada situada en otro lugar, tendrá un intercambiador, en vez de caldera, y los circuitos variarán muy poco.

calefacción 71

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Tipología de los enlaces entre circuitos y calderas

Trazado de las redes

• Se empieza por los emisores (criterios de colocación)

• A continuación deben de unirse mediante una red de tuberías, primero de zona (vivienda, despacho, orientación…) y después general

• Es muy importante tener en cuenta la división de propiedades: es obligatorio instalar contador de calor

• Procurar que el recorrido de los distribuidores horizontales (por la planta inferior o el sótano) se haga por lugares accesibles y con trazado fácilmente comprensible.

diseño de las instalaciones

calefacción 72

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Trazado de las redes

• Atención a los purgadores: debe de haber uno en cada punto alto de la instalación y es conveniente que haya una ligera pendiente en las tuberías hacia ellos (en la instalación no se puede garantizar una horizontalidad perfecta)

• Atención a los dilatadores: conviene que el cuelgue de las tuberías sea siempre o casi siempre en dilatación, mediante abrazaderas y no con patillas soldadas y recibidas en los muros (puntos fijos).

• En tramos rectos largos deben colocarse dilatadores específicos. También en las juntas de dilatación estructurales

diseño de las instalaciones

calefacción 73

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Trazado de las redes

• También se pueden absorber las dilataciones con trazados adecuados:

•Evitar tramos largos en línea recta

•Los puntos fijos impiden la dilatación

diseño de las instalaciones

calefacción 74

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Trazado de las redes

• También hay que poner dispositivos de dilatación para el agua: vasos de expansión.

• En realidad son un dispositivo de la caldera; deben absorber la dilatación en el punto donde más dilata: donde se calienta el agua.

• Pueden ser de dos tipos:

• Abiertos

• Cerrados

calefacción 75

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

sistema de expansión.

vaso de expansión. dispositivo que absorbe el incremento de volumen que sufre el agua al calentarse y lo devuelve a la red cuando se enfría, de modo que la red siempre esté llena.

Montaje del vaso

• La conexión del sistema y la caldera ha de hacerse directamente, sin que ninguna llave pueda cortarla, salvo para poner la caldera en contacto con la atmósfera.

• La conexión ha de hacerse en la aspiración de la bomba de impulsión, para evitar sobrepresionesexcesivas.

calefacción 76

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

Vaso de expansión abierto: Consiste en un depósito donde se acumula el agua en contacto con la atmósfera. Es apropiado en instalaciones de combustible sólido.

• Ha de instalarse en la parte superior de la instalación, en lugar al abrigo de las heladas y, si no es posible, hacer un circuito de recirculación.

• También ha de situarse en una cota que, sobre el radiador más elevado de la instalación, garantice una presión de 5 kPa para que la tensión del vapor de agua sea siempre inferior a la presión atmosférica, con lo que se evita la formación de burbujas de vapor.

calefacción 77

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

El vaso de expansión abierto tiene inconvenientes, pero es casi indispensable en los sistemas con caldera de combustión continua (con combustibles sólidos).

El RITE anterior limitaba (casi prohibía) su utilización, pero la posibilidad de usar combustibles sólidos de biomasa hace que haya desaparecido esta prescripción.

calefacción 78

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

Vaso de expansión cerrado.

consta de una cámara llena de gas (hidrógeno, nitrógeno o aire) a presión, puesta en contacto con el agua de la instalación por medio de una membrana flexible. Cuando la presión del agua en la instalación supera la de la cámara de gas, el agua entra en el vaso, deformando la membrana y comprimiendo el gas, hasta compensar el aumento de volumen.

Los vasos cerrados funcionan por encima de la presión atmosférica, lo que permite que se pueda trabajar con temperaturas algo más altas, sin llegar al punto de ebullición.

Por contra producen sobrepresiones en la instalación, que hay que tener en cuenta para que tuberías y equipos sean capaces de soportarlas.

Para su instalación es importante que el agua entre por el extremo superior para evitar problemas con el purgado de aire.

Se pueden colocar en el cuarto de calderas. En esta situación, no tienen peligro de helarse y son más cómodos de mantener.

calefacción 79

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

Trazado de las redes

• El vaso de expansión cerrado se sitúa en la propia sala de calderas.

• Tiene que tener un volumen mayor que otro equivalente abierto, pero es más sencillo de vigilar.

calefacción 80

introducción

Sistemas y componentes

cálculos

diseño de las instalaciones

calefacción 81

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

CÁLCULO DE EMISORES

• Sabidas las pérdidas de cada local, se dimensionará/n el/los emisores

• La emisión es función de la superficie de intercambio del emisor y del salto térmico entre éste y el ambiente

• Este salto térmico suele estar entre 40 y 60 ºC en los radiadores y entre 9 y 11 ºC en suelos radiantes.

• A continuación se dimensionarán las redes que llevan el caloportador a todos y cada uno de los emisores.

• A mayor cantidad de calor requerida, mayor caudal y tuberías más grandes

• Finalmente habrá de hacerse el cálculo de los sistemas de preparación necesarios (calderas,….) incluyendo sus accesorios.

cálculo de sistemas por agua caliente

CÁLCULO DE EMISORES

Temperatura del emisor

•La capacidad de emisión de un cuerpo caliente es función de la superficie de intercambio y de la diferencia de temperaturas entre la superficie y el ambiente. Es decir:

ΔT = Te - Ta

•Como la temperatura superficial del emisor no es uniforme: se toma la media, semisuma de la temperatura de entrada y de salida (ida y retorno)

80º C

70º C

60º C

calefacción 82

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

2

TTT ri

m

+=

cálculo de sistemas por agua caliente

CÁLCULO DE EMISORES• La temperatura del ambiente es un dato de cálculo y la superficie es un dato del fabricante.

• La emisión (función de la superficie y del salto térmico) suele darse con una ecuación térmica: se da la emisión para un salto térmico (emisor ambiente) de 50ºC y un exponente característico para cada unidad de emisión (elemento de radiador o metro de longitud de panel); a partir de estos datos se halla la emisión con la ecuación:

• (esta ecuación puede variar para algún fabricante,)

• En función de la emisión de la unidad en cuestión, se fija el numero de unidades (elementos o metros de panel) dividiendo la potencia a compensar por la potencia unitaria obtenida.

n

50T 50

TPP ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ⋅=Δ

calefacción 83

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Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

CÁLCULO DE EMISORES

Emisores en redes monotubulares

• Solo hay una conducción y, en cada emisor, parte del caudal se desvía por él y vuelve a la conducción principal, más fría; en consecuencia, la temperatura del siguiente tramo es menor que en el anterior.

• Para obtener la temperatura media de un emisor habrá que conocer la temperatura de entrada y de salida de ese emisor.

• El primer paso consiste en fijar las temperaturas de ida (T1) y de retorno (Tr) de todo el circuito.

• En segundo lugar se fija la parte del caudal que se desviará por cada emisor, para lo que pueden adoptarse diversos criterios: una parte de caudal fija por todos ellos o una parte variable, desviando más por los más potentes.

calefacción 84

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

.CÁLCULO DE EMISORES.Emisores en redes monotubulares

Adoptados estos criterios, se determina el caudal total, por:

ar1

jt C)TT(

Pq

⋅ρ⋅−Σ

=

qt caudal (L/s) ΣPj suma de las potencias de todos los emisores del anillo (kW).Ti, Te temperaturas de entrada y de salida del circuito (ºC) ρ densidad del agua (kg/L)Ca calor específico del agua (=4,184 kJ/kg·ºC)

Para dimensionar el primer emisor, se halla su temperatura media, Te1:

2

TTT 1r1

1e

+=

cálculo de sistemas por agua caliente

calefacción 85

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

.CÁLCULO DE EMISORES.Emisores en redes monotubulares

en la que Tr1 es la temperatura de salida del primer emisor, que será:

donde q1 es el caudal derivado por el primer emisor (L/s), P1 su potencia (W)

a1

111r Cq

PTT

⋅ρ⋅−=

cálculo de sistemas por agua caliente

calefacción 86

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

.CÁLCULO DE EMISORES.Emisores en redes monotubulares

A continuación ha de hallarse la temperatura del segundo tramo de la tubería (T2), que será la de entrada al segundo emisor:

at

112 Cq

PTT

⋅ρ⋅−=

emisor 1 2 3 … n

potencia, Pi

caudal desviado, qi

temperatura media del emisor, Tei

Te-Ta

calefacción 87

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

P = σ . (Ts - Ta)

Superficies radiantes• Las pérdidas de calor para calefacciones radiantes se calculan del mismo modo que

para calefacciones ordinarias salvo algún detalle: • las temperaturas interiores de cálculo deben ser dos o tres grados centígrados más

bajas que las empleadas allí. • Puede dimensionarse la emisión sin calcular las pérdidas por el propio paramento

hacia el local contiguo, aunque hay que añadirlas para la generación.Cálculo de las superficies• Prescindiendo de los valores de las resistencias de los materiales de terminación), se dan

unas reglas sencillas de cálculo, aplicables cuando la capa base tiene un coeficiente de transmisión semejante al revestimiento y la superficie es lisa.

• Se admite que un paramento radiante (como cualquiera otra superficie) tiene una emisión unitaria de calor que responde a:

P potencia unitaria emitida por el paramento (W/m2)σ constante que depende del material de la superficie emisora, cuyo valor oscila entre 8 ... 13 W/m2.KTs temperatura superficial del paramento (°C)Ta temperatura del ambiente (°C)

calefacción 88

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

Superficies radiantes

Superficie emisoras

• La temperatura superficial, Ts, no puede ser superior a 29 ºC, cuando se trata de suelos; si se toma para del ambiente, Ta, un mínimo de 16 ºC, se deduce que la mayor emisión posible de un suelo estará en torno a los 170 W/m2.

• Un suelo radiante formado por tuberías de 15 mm ∅, separadas 300 mm entre ejes, por las que discurre agua a una temperatura media de 46 ºC (51º en la ida y 41º en el retorno), y cuya arista superior esté a una profundidad de 60 mm, recubierta de mortero, con solado de baldosa hidráulica, tiene una emisión de 116 W/m2, suponiendo una temperatura superficial de 29 ºC y una ambiental de 18 ºC.

En función de ello se calcularían otras posibilidades (mayor separación de tubos, distinta profundidad, otras terminaciones de suelo, …)

calefacción 89

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

Conducciones

Límites de velocidad (o, lo que es lo mismo, de caudal) para evitar ruidos y reducir la potencia (y el consumo) de la bomba.

Un criterio de velocidad puede ser que en tramos rectos las pérdidas continuas de carga sean inferiores a 0,4 kPa/m; como esta limitación es para ahorrar energía en la bomba de recirculación, se admitirían pérdidas mayores en tramos de longitud reducidos, manteniéndose por debajo del criterio de velocidad.

calefacción 90

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

Redes bitubulares

Para el cálculo de las pérdidas de carga se parte del emisor másdesfavorable, teniendo en cuenta las longitudes de la ida y del retorno (a menudo coincide con el más alejado de la caldera).

Se numeran los nudos y se determina las potencias caloríficas acumuladas en cada tramo. Se pasan las potencias a caudales, definiendo un salto térmico entre ida y retorno (con radiadores entre 85 … 70 ºC; con suelo radiante, entre 55 … 45 ºC) y se dimensionan las tuberías teniendo en cuenta las velocidades máximas que puede alcanzar el fluido y comprobando las pérdidas de carga continuas, que servirán para calcular la bomba.

En el caso de monotubulares, todo el tramo tiene el mismo diámetro, como se ha dicho antes

calefacción 91

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

conduccionesel caudal se calcula por:

q caudal (L/s)Pc potencia calorífica (W)Ti temperatura en la ida (ºC)Tr temperatura en el retorno (ºC)Ca calor específico del agua (4.184 J/kg.ºC)ρa densidad del agua (kg/L)

A partir del caudal se dimensiona la tubería según la velocidad máxima admisible por las tablas.

Se llama la atención sobre el hecho de que son velocidades menores que para el agua fría o caliente.

( ) aari

Q

CTT

Pq

ρ⋅⋅−=

18,97(*)151,1165,16 "150

13,28(*)129,7139,75 "125

8,7017,422,00105,3114,34 "100

5,149,001,7580,988,93 "80

3,735,031,3568,976,12½”65

2,232,211,0053,160,32 "50

1,401,100,8041,948,31 ½”40

1,040,760,7536,042,41¼”32

0,600,410,7027,333,71 "25

0,380,220,6021,726,9¾ "20

0,210,090,4516,121,3½””15

0,120,050,3812,617,2¼”12

(L/m)(L/s)(m/s)interior (mm)

exterior(mm)

rosca (")

nominalDN

volumen de agua

caudal máximo

velocidad máxima

diámetro

calefacción 92

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

cálculo de sistemas por agua caliente

Vaso de expansión abierto:

Cálculo. Para el cálculo de la capacidad del vaso, utilizando agua como caloportador y temperaturas que oscilan entre 30ºC y 100 ºC, puede emplearse :

Vu = Va . (3,24 t2 + 102,13 t - 2708,3) . 10-6

Vu capacidad útil mínima del vaso (dm³),Va capacidad de la instalación (dm³),t máxima temperatura del agua (ºC).

vaso de expansión.

⏐61⏐ Capacidad de agua de las instalaciones en función de su potencia calorífica y del tipo de emisores.

0,9 ... 1,1convectores

1,3acero, aluminio

1,6fundición

Relación volumen/potencia(m³/100 kW)Material de los radiadores

calefacción 93

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Vaso de expansión abierto:

El diámetro de la tubería de unión entre vaso y caldera se calculará por:

d diámetro interior mínimo (mm),

P potencia calorífica instalada (kW).

En cualquier caso este diámetro no será inferior a 26 mm, lo que significa que será de 26 mm. (1") en las calderas de potencia inferior a 53,5 kW.

P5,115d ⋅+=

calefacción 94

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

vaso de expansión.

Vaso de expansión cerrado.

Cálculo:

Vu capacidad útil mínima del vaso (dm³),

Va capacidad de la instalación (dm³),

t máxima temperatura del agua (ºC),

Pm presión hidrostática sobre el vaso con la instalación llena, en frío y parada (kPa),

PM presión máxima admisible en el vaso con la instalación funcionando a plena carga (se admite un aumento sobre Pm de 100…200 kPa).

Otros tipos.

Además hay otros tipos, como el que deja salir el agua dilatada a un depósito exterior y se reintroduce, cuando se enfría, con una bomba mandada por un presostato; apropiado para instalaciones muy grandes.

( )

M

mM

62a

u

PPP

103,2708t13,102t24,3VV

−⋅−+⋅

=−

calefacción 95

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

vaso de expansión.

Aislamiento térmico. Según el RITE, las conducciones de calefacción deben tener un espesor mínimo (mm) del

aislamiento tipo (0,040 W/m·K), según la temperatura del fluido que lo recorre, del diámetro exterior de la tubería y de si discurren por el interior o el exterior de los edificios.

aislamiento térmico

605050 404535> 140

605050 40 403090...140

50404030403060...90

5040403040 3035...60

403035 253525< 35

exteriorinteriorexteriorinteriorexteriorinterior

>100 … 180>60…10040…60

temperatura máxima del circuito (ºC)

Diámetro exterior (mm)

Para aislantes de conductividades diferentes al especificado se corregirán los espesores de la tabla mediante la expresión:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

⋅λλ

⋅= 1D

e2Dln

'lnanti

2

D'e

calefacción 96

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

• El cálculo de las calderas se hace con la suma de las potencias de todos los locales que componen la instalación.

• Hay una serie de diferencias cuando se trata de edificios en los que los horarios de los locales son distintos.

• Debe estudiarse el perfil de la demanda, de modo que se utilice la demanda máxima posible según los horarios. Así, donde un local se use con un horario que no coincida con los demás, puede descontarse de la demanda punta.

• Como se verá en el capítulo de calderas, cuanto más ajustada esté la potencia a la demanda, mayor rendimiento tendrán (el mayor rendimiento se da a la potencia punta de la caldera), de modo que se elegirá la potencia lo más aproximada posible a la potencia máxima demandada, por encima, naturalmente.

potencia de calderas

:

calefacción 97

Introducción

Sistemas y componentes

cálculos

Vivienda

• En una vivienda cuyas cargas térmicas se dan, se trata de situar los emisores y calcular su tamaño.

• A continuación, se trazará una red y se calcularán las tuberías.

Ejemplo -1Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 98

Vivienda

• Tras situar los emisores, se dimensionan por.

• Datos:

• Ti =84 ºC Tr = 68 ºC

• Ta = 20 ºC; DT = 76 – 20 = 56ºC

• P50 = 70

• n = 1,3

Ejemplo -2

n

50T 50

TPP ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ⋅=Δ

W11,8150

5670P

30,1

T =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅=Δ

Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 99

Cº762

6884Te =

+=

Vivienda

• Luego para el estar:

• Pueden ponerse dos emisores, uno de 14 y otro de 5 elementos.

Ejemplo -3

elem1961,1811,81

1510≈=

Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 100

Vivienda

Se traza la red y se calculan las tuberías

• Las cargas térmicas totales son de 5605 W.

• La potencia que circula por cada tramo de tubería se hallan restando de la potencia total las potencias de los emisores en el sentido de la circulación, para la ida y sumando para el retorno.

Ejemplo -4

( ) aari

Q

CTT

Pq

ρ⋅⋅−=

Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 101

5605025053552507154640965735390517005003405220094524603145570189037151100790481525553550701254105195410

05605

RETORNOIDA

Otros ejemplos de red

Red bitubular con retorno invertido (otra)

Ejemplo -5Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 102

Otros ejemplos de red

Red bitubular con retorno directo

Ejemplo -6Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 103

Otros ejemplos de red

Red bitubular con retorno directo (otra)

Ejemplo -7Introducción

Sistemas y componentes

Cálculos

Ejemplo

calefacción 104