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

Transcripción

1 DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION ARQUITECTONICA ESCUEA TECNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA AS PAMAS DE GRAN CANARIA CAEFACCIÓN TEMA I. CÁCUO DE UNA INSTAACION BITUBUAR DE CAEFACCIÓN. EJEMPO. MANUE ROCA SUÁREZ JUAN CARRATAÁ FUENTES 1

2 I N D I C E.I.0. PANTEAMIENTO...2.I.1.- TEMPERATURAS. PÉRDIDAS CAORÍFICAS DE AS ESTANCIAS...3.I.2.- POTENCIA DE A CADERA...4.I.3.- APORTACIONES CAORÍFICAS QUE DEBEN APORTAR OS RADIADORES Y CAUDAES NECESARIOS...4.I.4.- TRAZADO Y CÁCUO DE SECCIONES DE AS TUBERÍAS...5.I.4.1 CIRCUITO I.4.2 CIRCUITO I.4.3 EQUIIBRIO DE AS PÉRDIDAS DE CARGA DE OS CIRCUITOS 1 Y I.4.4 PÉRDIDA DE CARGA TOTA DE A INSTAACIÓN...16.I.4.5 ADOPCIÓN DE CIRCUADOR...16 CAEFACCION. TEMA I. CÁCUO DE UNA INSTAACIÓN BITUBUAR DE CAEFACCIÓN. EJEMPO. 0. PANTEAMIENTO. Sea la vivienda unifailiar que se representa (fig.1) situada en San Mateo (Gran Canaria), a la que vaos a dotar de un sistea de calefacción, por eisores, sistea bitubular con retorno invertido. Se dispone una caldera ural a instalar en la cocina. Colocaos un radiador en cada habitación, salvo en el vestíbulo-pasillo y salón en que colocaos 2 y3, respectivaente, a fin de conseguir una cierta uniforidad calorífica en cada una de las dependencias. Dibujeos un axonoétrico del conjunto (fig. 2) y consigneos las oportunas cotas. 2

3 IDAS RETORNOS CADERA-2 = 2,50. RAD 2 - RAD 3 = 4, RAD 1 = 2,50. RAD 3 - RAD 4 = 4,80. RAD 1 - RAD 2 = 4,00. RAD 4-3 = 6,00. IDAS RETORNOS 2 - RAD 5 = 6,00. RAD 8 - RAD 9 = 1,50. RAD 5 - RAD 6 = 1,00. RAD 9 - RAD 10 = 4,20. RAD 6 - RAD 7 = 3,10. RAD 10 - CADERA = 6,00. RAD 7 - RAD 8 = 7,50. Asiiso estableceos que los recorridos de los enlaces de las líneas generales a los radiadores son los siguientes: INEA IDA - RADIADOR = 1,50. RADIADOR - INEA RETORNO = 0,90. I.1 TEMPERATURAS. PÉRDIDAS CAORIFICAS DE AS ESTANCIAS. Datos: Teperatura exterior, t ex = 5 C as teperaturas de diseño, t a, son las siguientes: En estancias y cocina t a = 20 C 3

4 En baño t a = 22 C En vestíbulo y pasillo t a = 18 C as teperaturas en el circuito las estableceos de la siguiente anera: t e = 75 º C t s = 65º C Pérdidas caloríficas de las estancias: Calculada las pérdidas caloríficas de cada habitación q c + q v, (ver tea I), sabeos que hay que hacer las siguientes aportaciones caloríficas En salón k ca. " baño 385 " [1] " cocina. 580 " " doritorio " " doritorio " " doritorio " " pasillo 210 " " vestíbulo 470 " TOTA k ca. I.2 POTENCIA DE A CADERA. Multiplicando por un factor de seguridad (noralente 1,2) ya podeos elegir la caldera, que será una cuya potencia, P, sea P x 1,2 = k ca. I.3 APORTACIONES CAORIFICAS QUE DEBEN TENER OS RADIADORES Y CAUDAES NECESARIOS. Elijaos el odelo DUBA N61-2D de la casa ROCA, cuya eisión calorífica C 1 por cada eleento es de 50,7 k ca para t = 50 C, con un exponente de la curva característica n = 1,29 (v. hoja de catálogo). En nuestro caso teneos: En vestíbulo y pasillos: t a = 18 C dts /dte= (65-18) / (75-18)=0,82 (> 0,7) Salto térico del eisor t = [(t e + t s )/2] - t a = [( )/2] -18= 52ºC 1,29 C que debe aportar cada eleento : 50,7 (52/50) = 53,3 k ca En estancias (t a = 20 C ). dts /dte= (65-20) / (75-20)=0,81 (> 0,7) Salto térico del eisor t = [(t e + t s )/2] - t a = [( )/2] -20= 50ºC 1 Coo ya dijios, adoptaos esta letra para evitar confusiones con la de los caudales de agua, Q. 4

5 C que debe aportar cada eleento (coincidente con el de referencia) : 50,7 k ca En baño (t a = 22 C ). dts /dte= (65-22) / (75-22)=0,81 (> 0,7) Salto térico del eisor t = [(t e + t s )/2] - t a = [( )/2] -22= 48ºC 1,29 C que debe aportar cada eleento : 50,7 (48/50) = 48,1 k ca A continuación dividireos el listado [1] por los resultados recién obtenidos para hallar el núero de eleentos que hay que situar en cada habitación. Estos eleentos se agrupan forando uno o varios radiadores. Por últio, y teniendo en cuenta que t e - t s = 10 C y, por tanto, cada supone 10 k ca, la eisión calorífica exigida a cada radiador se corresponde con la necesidad de circulación de deterinados caudales de agua. Queda así confeccionado el siguiente cuadro: Habitación Carga terica (k ca) Nº de eleentos necesario Foración de Radiadores por acople de eleentos Aportación calorífica de c/radiador (k ca) Caudal necesario Cocina /50,7 12 RAD 1:12el ,8 Salón /50,7 67 RAD 2:22el. RAD 3:22el. RAD 4:23el ,5 111,5 116,6 Baño /48,1 8 RAD 5: 8el ,5 Pasillo /53,3 4 RAD 6: 4el ,3 Dorit /50,7 14 RAD 7:14el ,9 Dorit /50,7 13 RAD 8:13el ,9 Dorit /50,7 12 RAD 9:12el ,8 estíbulo /53,3 9 RAD 10:9el = 705,8 I.4.- TRAZADO Y CÁCUO DE SECCIONES DE AS TUBERÍAS. [2] El trazado adoptado, coo vios, consiste en dos recorridos con sus correspondientes retornos, circuitos 1 y 2, que salen de un distribuidor coún y convergen en un colector, tabién coún. 5

6 Cada circuito se calcula independienteente. Coo los circuitos son en realidad "allas", en que los "puentes" son precisaente los diferentes radiadores, desglosaos los circuitos en subcircuitos forados por dos recorridos anulares con dos puntos de convergencia; en dichos puntos las perdidas de cargas deben ser counes. Para conseguirlo operaos por tanteo ajustando luego los resultados ediante las válvulas de regulación de los eisores. Con los datos obtenidos calculaos los posibles, recorridos calefactores (es decir: distribuidor-eisor-retorno-colector) que deberan asiiso estar equilibrados. Una vez precalculados los circuitos 1 y 2 habrá que reconsiderar algunos diáetros para que las perdidas de carga en los puntos counes 2 y 3 sean equivalentes. I.4.1 Circuito 1. POSIBES DIÁMETROS A ADOPTAR. Para la conexión con los radiadores contaos en la sección de accesorios 2 con bocas de 3/8", 1/2" y 3/4" con las siguientes posibilidades para los tubos de cobre del circuito: Accesorio de 3/8" ----> 8,5 y 10,5 de interior Accesorio de 1/2" ----> 12,5 y 14,5 de interior Accesorio de 3/4" ----> 20 de interior 2 er páginas 26 y 27 correspondientes al tea I. 6

7 RECORRIDOS a: AC/CD (RAD.1)/DG. TRAMO Q /seg J 3 c.a./ ( + ).c.a AC 60,8 10,5 0,2 7 1,5 2x0,53=1,06 1,06 2,56 17,92 RAD.1* 60,8 10,5 0,2 7 - RAD 1 = 3,50 4 3,50 3,50 24,50 DG 60,8 10,5 0,2 7 0, x0,53=1, ;2x0,28= 0,56 1,62 6,52 45,64 Σ = 87,78 * RAD. 1. Con llave onogiro de 3/8, se conseguirá 10,5 para todo el radiador, según página 19 correspondiente al tea III. 3 Según página 18 correspondiente al tea III. 4 Según página 19 correspondiente al tea III. 7

8 RECORRIDO b: AB/BE/EF (RAD.2)/FG. TRAMO Q /seg J c.a./ ( + ).c.a AB 339,6 (1) 20 0, X0,60=1,20 1,20 5,20 36,40 BE 111,5 12,5 0,25 8 1,5 2 X0,61=1,22 1,22 2,72 21,76 RAD.2** 111,5 14,5 0,17 4,5 - RAD 2 = 4,20 4,20 4,20 18,90 FG 111,5 12,5 0,25 8 0,9 2 X0,61=1,22 1,22 2,12 16,96 Σ = 94,02 (1)111, , ,6 = 339,6 **RAD. 2. Con llave onogiro de ½, se conseguirá 14,5 para todo el radiador, según página 19 correspondiente al tea III. En el punto G las perdidas de carga han de ser únicas y veos que, en nuestro caso, están prácticaente equilibradas. Pero el problea se coplica al tener que introducir las pérdidas que suponen las llaves de regulación y detentores. Tanteando, veos que la solución está en cerrar oderadaente las llaves en el radiador 1 y abrirlas a tope en el radiador 2. RADIADOR 1 (CON AES DE 3/8") AE DE REGUACIÓN: Q = 60,8 ; Posición: 4; Pérdida de carga = 65.c.a. DETENTOR: Q = 60,8 ; Posición 2; Pérdida de carga = 60.c.a. 8

9 RADIADOR 2 (CON AES DE 1/2") AE DE REGUACION: Q = 111,5 ; Posición: 8; Pérdida de carga = 90.c.a. DETENTOR. Q = 111,5 ; Posición: todo abierto; Pérdida de carga = 27.c.a. Con esta operación teneos: RECORRIDO a.- Pérdida de carga : 87, = 212,78.c.a. RECORRIDO b.- Pérdidas de carga: 94, = 211,02.c.a. Con lo que abos recorridos quedan prácticaente equilibrados. os traos BE/RADIADOR 2/FG han sido fijados anteriorente con una pérdida de carga de 21, , , = 174,62.c.a. Añadáosle el trao GK. 9

10 TRAMO Q /seg J c.a./ ( + ).c.a GK 172,3 (1) 14,5 0, X 0,70=0,70 0,70 4,70 47,00 Σ = 174, = 221,62 (1) 60, ,5 = 172,3 litros / hora. RECORRIDO b: BH/HI/RADIADOR 3/JK TRAMO Q /seg J c.a./ ( + ).c.a BH ,5 0,32 8,5 4 X 0,77=0,77 0,77 4,77 40,55 (1) HI 111,5 12,5 0,25 8 1,5 X 0,61=1,22 1,22 2,72 21,76 RAD.3 111,5 14,5 0,17 4,5 - RAD 3 = 4,20 4,20 4,20 18,90 JK 111,5 12,5 0,25 8 0,9 2 X0,61=1,22 1,22 2,12 16,96 Σ = 98,17 (1) 111, ,6 = 228,1 litros / hora. A la vista de los resultados procede anipular las válvulas del radiador 3, ya que el radiador 2 ya fué regulado. 10

11 Con esta operación teneos: Pérdidas de carga: 98, = 218,17.c.a. Cantidad equiparable a la de 221,61 obtenida para el recorrido a. RECORRIDO a: HI/RADIADOR 3/JK/KN. En los traos HI/RADIADOR 3/ JK, según cálculo anterior, J = 21, , , = 177,62 Añadáosle el trao KN TRAMO Q /seg J c.a./ ( + ).c.a KN 283,8 (1) 16,5 0,35 11,5 4, X0,53=1,06 1,06 5,86 67,39 Σ = 177, ,39 = 245,01.c.a. (1) 60, , ,5 = 283,8 litros / hora. 11

12 RECORRIDO b: H/RADIADOR 4/MN. TRAMO Q /seg J c.a./ ( + ).c.a H16,6 12,5 0,26 8,2 4, x0,37=0,74 2 x 0,61 = 1,22 1,96 6,76 55,43 RAD.4 116,6 14,5 0,18 4,6-4,20 4,20 4,20 19,32 MN 116,6 12,5 0,26 8,2 0,90 2 x 0,61 = 1,22 1,22 2,12 17,38 Σ = 92,13 Realizando la regulación priaria indicada en los ábacos teneos: Pérdidas de carga = 92, = 242,13.c.a., resultado equiparable al obtenido para el recorrido I. 12

13 PERDIDAS DE CARGAS EN OS RECORRIDOS CAEFACTORES DE CIRCUITO 1. RECORRIDO CAEFACTOR I RECORRIDO CAEFACTOR II RECORRIDO CAEFACTOR III RECORRIDO CAEFACTOR I AC 17,92 AB 36,40 AB 36,40 AB 36,40 RAD,1 (24, ,50 BE 21,76 BH 40,55 BH 40,55 60) DG 45,64 RAD.2 18, ,90 HI 21,76 H 55,43 GK 47,00 FG 16,96 RAD.3 18, ,90 RAD.4 19, ,30 KN 67,39 GK 47,00 JK 16,96 MN 17,38 KN 67,39 KN 67,39 Σ = 327,45.c.a Σ = 325,41.c.a Σ = 321,96.c.a Σ = 319,06.c.a 13

14 Nota : Al haber equilibrado los puntos counes G,K, etc... es evidente que no es sorpresa el que sean casi iguales. Estos recorrido de agua (arrastrando todo el caudal) son los que interesan para calcular las pérdidas de carga ás coplejas. as diferencias son los suficienteente pequeña coo para considerar equilibrado todo el circuíto 1. Toeos coo dato el RECORRIDO I, que es el que nos arroja la ayor pérdida de carga, es decir, 327,45.c.a. PERDIDAS DE CARGAS OCAES. En el recorrido seleccionado añadios resistencias puntuales oitidas anteriorente por razones de siplicidad. PUNTO G.- (1) J = 7.c.a/.l. = 7 x 0,77 = 5,39.c.a T de reunión, 14,5 = 3,5.l. J = 10.c.a/.l. = 10 x 3,5 = 35.c.a PUNTO K.- (1) J = 10.c.a/.l J X = 10 x 0,54 = 5,40.c.a T de reunión 16,5 = 3,8.l J = 11,5.c.a/.l J X = 11,5 x 3,8 = 43,7.c.a Suando esto al dato anterior teneos: 327,45+(5, ,40+43,7) = 327, ,49 = = 416,94.c.a. TOTA PERDIDAS DE CARGA DE CIRCUITO 1 (SIN EQUIIBRAR) = 416,94.c.a. Resta, por últio, considerar los traos que faltan para converger; junto con el circuito 2, en el distribuidor y colector generales. (1) Se toa la pérdida de carga del trao del enor. 14

15 TRAMO Q /seg J c.a./ 2-A 400,4 16,5 0,35 8,50 2,50 (1) N-3 400,4 16,5 0,35 8,50 7,00 = 0,28 = 4,20 ( + ).c.a 0,28 2,78 23,63 6,73 13,73 116,71 2 x 0,88 = 1,76 = 0,77 Apl. punto N 283,8 16,5 0,35 11,50 - a 20 = 0,70 0,70 0,70 8,05 Reducc. a 16,5 = 0,54 punto A 60,8 20 0,20 7,00 - a 14,5 = 0,42 a 12,5 = 0,35 1,59 1,59 11,3 a 10,5 = 0,28 Σ = 159,52 (1) 60, , , ,6 = 400,4 TOTA = 416, ,52 = 576,46.c.a I.4.2 CIRCUITO 2. De un odo análogo operaríaos con el Circuito 2. Obviando el proceso en aras de la brevedad deos el dato final (v. apuntes "CAEFACCION II, 4º CURSO", PAN ANTERIOR). TOTA PERDIDAS DE CARGA DE CIRCUITO 2 = 785,51.c.a eos que abos circuitos están descopensados, con una diferencia de 209, 05.c.a. I.4.3 EQUIIBRIO DE AS PERDIDAS DE CARGA DE OS CIRCUITOS 1 Y 2. Para equilibrar la diferencia apuntada disinuyaos los diáetros de los traos A-2 y N-3. TRAMO Q A-2 400,4 16,5( 1) N-3 400,4 16,5( 1) /seg J c.a./ 0, ,50 Reducc. punto A 60,8 10,5 0,20 7,00 - = 0,24 0, ,00 2 x 0,77 = 1,54 = 0,57 = 3,80 a 14,5 = 0,42 a 12,5 = 0,35 a 10,5 = 0,28 ( + ).c.a 0,24 2,74 63,02 5,91 12,91 296,93 1,05 1,05 7,35 Σ = 367,30.c.a 15

16 (1) Antes eran de 20. TOTA PERDIDAS DE CARGA DE CIRCUITO 1 EQUIIBRADO = 416, ,30 = 784,24.c.a resultado equivalente al del Circuito 2, que es el que elegios a efectos de cálculo. I.4.4 PÉRDIDA DE CARGA TOTA DE A INSTAACION. Por últio, veaos los traos del distribuidor y colector. TRAMO Q /seg J c.a./ ,8 20 0, , ,8 20 0, ,50 TOTA = 784, ,04 = 1.448,28.c.a = 4,20 3 x 0,88 = 2,64 = 4,20 CADERA = 6,86 3 x 0,88 = 2,64 ( + ).c.a 6,84 9,34 242,84 13,7 16,2 421,20 Σ = 664,04 I.4.5 ADOPCIÓN DE CIRCUADOR. Habiendo obtenido coo datos J 1 = 1.448,28.c.a y Q 1 = 705,8, dibujeos la curva característica de la instalación dándole valores a J n en la conocida expresión J n Q n = Q que quedaría Q n = 0, J 1 1,45 utilizando unidades coerciales: J en.c.a y Q en 3 /h J n J n.c.a. Q n 3 /h 0,5 0, ,58 1,45 (J 1 ) * 0,706 (Q 1 ) * 2 0,829 2,5 0,927 * Punto A obtenido en el cálculo anterior Con estos datos dibujeos la curva característica de la red de eisores, sobre la curva Q-H de la boba elegida, que es la PC /1 de la casa ROCA, curva que cubre, con suficiente aproxiación, el punto A (v. fig. 3) 16

17 El circulador, vendrá coandado por un terostato en el que se ha enclavado una teperatura ínia (o de arranque) y una teperatura áxia (o de parada). Inicialente la boba se pone en archa, recorriendo su curva Q-H, y se estabiliza en el punto de encuentro con la curva característica. Ello nos aporta un caudal y, por tanto, a la larga, una teperatura, ligeraente superiores a las estrictaente necesarias. Dando un lógico argen, tanto por iprecisiones de cálculo coo por probables regulaciones secundarias, tasaos, por ejeplo, el terostato de ínia en t e y el de áxia en 1,1 t e con lo que la boba estará trabajando, casi estabilizada, con uy pocas interrupciones y en condiciones uy cercanas a las teóricas o ideales que señala el punto A de la curva característica. Hay ocasiones en que no se puede elegir la boba por forar cuerpo con la caldera. En estos casos, y cuando el punto A quede uy alejado de la curva Q-H, convendrá introducir una válvula de regulación que increente las pérdidas de carga de la instalación y acerque, consecuenteente, el punto A a la citada curva. 17