CALEFACCIÓN TEMA VII. DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION ARQUITECTONICA ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Transcripción

1 DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION ARQUITECTONICA ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA LAS PALMAS DE GRAN CANARIA CALEFACCIÓN TEMA VII. INSTALACIONES MONOTUBULARES DE CALEFACCIÓN. EJEMPLO. MANUEL ROCA SUÁREZ JUAN CARRATALÁ FUENTES

2 I N D I C E 0.- PLANTEAMIENTO METODO DEL CAUDAL CONSTANTE. EJEMPLO CIRCUITO CAUDAL CIRCULANTE TEMPERATURAS NÚMERO DE ELEMENTOS DE CADA RADIADOR CIRCUITO CAUDAL CIRCULANTE ELECCIÓN DE LA CALDERA CÁLCULO HIDRÁULICO TRAMOS NO COMUNES TRAMOS COMUNES CIRCULADOR...10 CALEFACCIÓN. TEMA VII. INSTALACIONES MONOTUBULARES DE CALEFACCIÓN. EJEMPLO. 0.- PLANTEAMIENTO. Coo se ha dicho, las instalaciones onotubulares utilizan un solo tubo a través del cual, y ediante unas válvulas especiales, se va suinistrando, sucesivaente, agua caliente a todos los radiadores, para volver finalente a la caldera. La diferencia básica con respecto al sistea bitubular consiste en que el agua de la línea general se va enfriando a edida que va proporcionando calor a los radiadores, dificultad de cálculo que puede solucionarse por varios procediientos del que vaos a exponer uno de los ás usados. MÉTODO DEL CAUDAL CONSTANTE. EJEMPLO. Arbitrado el caudal circulante en cada circuito, el étodo consiste en desviar, ediante la válvula del radiador, un porcentaje fijo de dicho caudal que, noralente, es del 40%. Prieraente, y de acuerdo con los requeriientos caloríficos, a cada radiador se le asignaun deterinado núero de eleentos (CALCULO TERMICO). Posteriorente, y previo un tanteo de diáetros, se calculan las pérdidas de carga para, así, escoger el circulador conveniente (CALCULO HIDRAULICO). VII.1 CÁLCULO TERMICO. VII.1.1 Circuito 1. Considereos el CIRCUITO 1 del ejeplo anterior, en el que ya habíaos hallado las cargas téricas deandadas en cada uno de sus estancias. 2

3 Cocina: 580 k cal/h (RADIADOR 1) Salón: k cal/h que, repartidas igualitativaente entre 3 nos da kcal/h (RADIADORES 2,3 y 4) VII Caudal circulante. En prier lugar hay que decir que es conveniente - por razones de seguridad del buen funcionaiento- auentar los caudales de agua que hay que suinistrarles. Ello se hace ultiplicando por un factor variable confore a una tabla, que aportaos en los ANEXOS, elaborada en función del orden de colocación del radiador con respecto a la caldera. De acuerdo con lo anterior establezcaos el siguiente cuadro : RADIADOR Nº CARGA TERMICA DE CALCULO (k cal/h) FACTOR CARGA TERMICA CORREGIDA (k cal/h) ,03 597, , , , = 4.539,4 = k cal/h k cal/h Confore al salto térico preestablecido, (t e - t s = 10 C) lo anterior equivale a decir que el caudal circulante total en este circuito es de 454 l/h y que dentro de cada radiador circula un 40% de este caudal, es decir, 4/100 x 454 = 181,6 l/h. 1 VII Teperaturas Vallaos, pues a calcular las teperaturas en cada radiador, obtener así el salto térico y, consecuenteente, adjudicar a cada uno el apropiado núero de eleentos. 1 En el sistea bitubular el caudal necesario para nutrir a estos 4 radiadores era de 60, , , ,6 = 400,4 litros/hora. 3

4 La regulación se realiza ediante las LLAVES MONOTUBO, descritas anteriorente. Hagaos unos esqueas que nos facilite coprender cóodaente las sencillas fórulas que vaos a aplicar. llaando a t e t s t R = teperatura de entrada a cada radiador nuerado. = teperatura de salida a cada radiador en C. = teperatura edia de cada radiador en C. t ->n = teperatura del distribuidor entre el radiador "" y el radiador siguiente (radiador "n"). Q = caudal que circula por el distribuidor (constante). Q R = caudal que circula por los radiadores (% fijo de Q). teneos en cada radiador t e + t s t R = , en C 2 [1] Teniendo ahora en cuenta la fórula general de aportación de calorías C = Q R (t e - t s ) y despejando t s teneos según : Q R x t e - C t s = , en C Q R [2] Por últio, considerando la teperatura del agua del distribuidor tras el paso por cada radiador, teneos: Q x t ->n = Q R x t s + (Q - Q R ) t e ; de dónde Q R x t s + (Q - Q R ) t e t ->n = , en C Q [3] Supongaos ahora nuestra serie de radiadores 1,2,3 y 4. Prieraente reguleos sus válvulas onotubos para que pase por los radiadores un 40% del caudal principal. Así pues, teneos en todos los casos: 4

5 Hallando los sucesivos valores de t e, t s, t R y aplicando tales valores a las fórulas [1] [2] y [3] teneos RADIADOR 1 tep. de entrada, t e = 75 C 181,6 x tep. de salida, t s = = 71,81 C 181, ,81 tep. del radiador, t R = = 73,4 C 2 181,6 x 75, ,4 x 75 t entre R 1 y R 2, t 1->2 = = 73, RADIADOR 2 tep. de entrada, t e = 73,72 C 5

6 181,6 x 73, tep. de salida, t s = = 67,55 C 181,6 73, ,55 tep. del radiador, t R = = 70,63 C 2 181,6 x 67, ,4 x 73,22 t entre R 2 y R 3, t 2->3 = = 71,25 C 454 Operando análoga y sucesivaente, obtendríaos: RADIADOR 3 t e = 71,25 C t s = 65,08 C t R = 68,16 C t 3->4 = 68,78 C RADIADOR 4 t e = 68,78 C t s = 62,61 C t R = 65,69 C VI.1.13 Núero de eleentos de cada radiador. Teniendo en cuenta los datos de teperatura obtenidos y la teperatura de diseño, de 20 C, teneos: En el radiador 1 dts 73, = = 0,96 > 0,7, luego, sin ás probleas dte t = t R - t a = 73,4-20 = 53,40 C t Coo t 50 C, C = C 50 ( ) n 50 Según el catálogo "ROCA", para cada eleento del radiador DUBA N61-2D para t = 50 C, C es de 50,7 k cal/h, con un valor de n = 1,29, así pues, en nuestro caso 6

7 53,4 C = 50,7 ( ) 1,29 = 55,19 k cal/h/eleento 50 Coo las calorías/hora deandadas en este radiador son Nº de eleentos = = 10, ,19 Análogaente obtendríaos en el resto de radiadores. En el radiador 2: Nº de eleentos = 22 En el radiador 3: Nº de eleentos = 24 En el radiador 4: Nº de eleentos = 25 VII.1.2 Circuito 2. VII Caudal circulante. Procedereos análogaente para calcular el caudal circulante por el circuito 2. 7

8 Radiador Nº Carga térica de cálculo (k cal/h) Factor Carga térica corregida k cal/h ,05 220, , , , ,25 587,5 = k cal/h = k cal/h k cal/h lo anterior equivale a decir que el caudal circulante por el circuito 2 es, redondeando, Q = 339 l/h, del que desviareos a cada radiador el 40% de este caudal, es decir, 4/100 x 339 = 135,6 l/h. VII Teperaturas y Nº de eleentos de cada radiador. Procediendo de igual odo que en el Circuito 1 obtendríaos las teperaturas, caudales circulantes y, consecuenteente el nº de eleentos requeridos en cada radiador. Obviaos tal proceso por no ser reiterativos y por no aportar nada a los propósitos de este ejeplo. VII.1.3 Elección de la caldera. Análogaente coo en el sistea bitubular, convendrá que la potencia de la caldera sea ayor que la sua de las cargas téricas de cálculo P = 1,2 ( ) = k cal/h Escogeos la NMG-16A que tiene una potencia odulane de a k cal/h, con circulador incorporado, apta para el servicio siultáneo de calefacción y producción por acuulación de A.C.S. sin perjuicio de la coprobación de la idoneidad de su circulador. V.I.I.2 V.I.I.2.1 CÁLCULO HIDRAULICO. Traos no counes. Coo los caudales circulantes son constantes en cada circuito considereos solo su longitud total. Tanteeos unos φ coerciales en consonancia con los caudales circulantes. CIRCUITO 1. (B C) = 18,8. CIRCUITO 2. (B C) = 29,3. 8

9 CIRCUITO 1 Tanteeos un φ 20. TRAMO CAUDAL l/h φ V / seg J c.a./ CIRC , ,8 9 x0,88=7, x0,6=2,40 11,09 v.retención=0,77 L 1 L 2 L L 1 +L 2 J X L.c.a 29,89 358,68 4 llaves onotubo para φ 20: 4 x 675 (v. ábaco) = 3.058,68.c.a. CIRCUITO 2 Tanteeos un φ 14,5 TRAMO CAUDAL l/h φ V / seg J c.a./ CIRC ,5 0, ,3 14 x0,70=8, x0,47=1,88 12,10 v.retención=0,42 L 1 L 2 L L 1 +L 2 J X L.c.a 1.324,8 6 llaves onotubo para φ 14,5: 6 x 300 (v. ábaco) = c.a. Veos que los circuitos están suficienteente equilibrados, adoptando la ayor de las resistencias (J x L = c.a.). Si quisiéraos ajustar ás, es decir disinuir ligeraente la pérdida de carga del circuito 2, bastaría con asignarle a algún trao un φ 16,5. VII.2.2 Traos coúnes. Tanteaos para estos traos un φ 20 para un caudal de Q = = 793 l/h, lo que nos da una perdida de carga de 764,40.c.a. que, suados a los que heos obtenido, supera a las prestaciones de la boba. Asi pues optaos por un φ de 34 en un segundo tanteo que, coo vereos, resultará acertado TRAMO CAUDAL l/h φ V / seg J c.a./ CB ,24 2,3 2,50 2 x 1,41=2,82 BA (CALDE RA) L 1 L 2 L L 1 +L 2 J X L.c.a 11,07 25,46 = 5,75 8, , ,86 6,86 205,80 AD ,24 2,3 2,50 2 x 1,41=2,82 = 5,75 8,57 = 256,72.c.a. 11,07 25,46 9

10 Notas- 1. Se ha toado L 2 de la caldera para φ 20, ya que sus bocas o conexiones son de φ Las pérdidas por T de paso no se consideran por irrelevantes. VII.23 Circulador. De los dos circuitos considerareos el de ayor pérdida de carga y a ella le suareos la obtenida para los traos counes. R = ,7 = 3.380,72.c.a. = c.a. Veaos ahora la suficiencia o no del circulador incorporado a la caldera. Coo puede verse el punto de funcionaiento de la instalación cae, prácticaente, sobre la curva característica del circulador. La instalación se considera ajustada hidráulicaente. 10