14 - cálculo de instalación de calefaccion bitubular

7/23/2019 14 - Cálculo de Instalación de Calefaccion Bitubular

http://slidepdf.com/reader/full/14-calculo-de-instalacion-de-calefaccion-bitubular 1/59

Profesor: Dr. Julián Domene García

4º C

Instalaciones II

C UR

S O 1 1 -1 2 DISEÑO Y CÁLCULO DE LA

INSTALACIÓN DECALEFACCIÓN PARA UNA

VIVIENDA ENBENALUA DE GUADIX



2 [email protected]



3

Resumen de las pérdidas totales en la vivienda:

SUMA TOTAL 10.115 W

Local QSI Infiltraciones QT

Salón 3.757 472 4.229

Baño 239 22

261

Cocina 678 56

734

Dormitorio 1 735 127

862

Dormitorio 2 993 213

1.206

Dormitorio 3 604 53

657

Dormitorio 4 991 278 1.269

Vestíbulo 787

110

897

Pérdidas totales= pérdidas por transmisión + pérdidas por infiltraciones:

[email protected]



4

Con estos valores, se tendrá que hallar elmodelo de radiador idóneo para suministrar ésta potencia en las condiciones establecidas.

Los radiadores se montan en la vivienda

completamente exentos, debajo de lasventanas, con lo cual el rendimiento de losmismos será el máximo, es decir el 100 %.

SELECCIÓN DE LOS RADIADORES

[email protected]



5

SELECCIÓN DE LOS RADIADORES

Los valores expuestos en la tabla siguiente, estáncalculados para salto térmico de 60º C,

correspondientes a la antigua norma UNE 9015,sustituida por la norma europea UNE-EN 442,después de la entrada en vigor del RITE, en la cualsu valor es de 50º C. Encontrando la diferencia

posteriormente.

Los radiadores se han elegido del

catálogo general de la marca comercial“Roca”. [email protected]



TEMA 7

1. Salón comedor:

Pérdidas 4.229 W = 3.636 Kcal/h1 radiador

2 radiadores

Cálculo de los radiadores

[email protected]



TEMA 7 Pérdidas Salón = 4.229 W = 3.636 kcal/h

2 Radiadores Dubal 70, Emisión = 1.196,3x2 = 2.392,6 kcal/h

Con 7 elementos cada uno

1 Radiador Dubal 30, de 1.273,5 Kcal/hCon 15 elementos

[email protected]



TEMA 7

1. Salón comedor:

Pérdidas 4.229 W = 3.636 Kcal/h1 radiador 1.273 Kcal/h

2 radiadores 2.393 Kcal/h

SUMA 3.666 Kcal/h

Cálculo de los radiadores

[email protected]



EJEMPLO DE CÁLCULO

9

1

2 3

45

67

8 9

10

11

[email protected]



Local W Kcal/h Nº Radiador Elementos Emisión

calorífica

Salón 4.229 3.6361

2 y 3

Dubal 30

2xDubal 70

15

2x7

1.273

2x1.196

Baño 261 224 4 Dubal 30 3 255

Cocina 734 631 5 Dubal 45 6 677

Dormitorio 1 862 741 6 Dubal 60 6 886

Dormitorio 2 1.206 1.037 7 Dubal 70 7 1.196

Dormitorio 3 657 565 8 Dubal 45 6 677

Dormitorio 4 1.269 1.091 9 Dubal 70 7 1.196

Vestíbulo 897 771 10 y 11 Dubal 45

Dubal 30

4

4

451

340

10.115 8.697 72 9.343

De la misma manera y resumiendo:

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Queda definido el caudal de agua que circula por el dispositivoemisor, como:

C = Q/cxΔt

En la que:

C = caudal másico de agua que circula por el emisor en kg/s.

Q = potencia calorífica en W

Δt = diferencia temperatura de entrada y salida del emisor

C = calor específico del agua 4.185 J (kg ºC)

Se toma como base para el cálculo una diferencia de 20ºC

Con lo que en el salón-comedor:

C = 3.636/4.185x20 = 0,043kg/s

[email protected]



El resto de valores:


calorífica Caudal

Salón 4.229 3.6361

2 y 3

Dubal 30

2xDubal 70

15

2x7

1.273

2x1.196 0,043

Baño 261 224 4 Dubal 30 3 255 0,003

Cocina 734 631 5 Dubal 45 6 677 0,009

Dormitorio 1 862 741 6 Dubal 60 6 886 0,01

Dormitorio 2 1.206 1.037 7 Dubal 70 7 1.196 0,014

Dormitorio 3 657 565 8 Dubal 45 6 677 0,008

Dormitorio 4 1.269 1.091 9 Dubal 70 7 1.196 0,015


Dubal 30

4

4

451

340

0,011

10.115 8.697 72 9.343 0,113

[email protected]



13

Ésta es sustituida por la norma europea UNE-EN442, después de la entrada en vigor del RITE, enla cual su valor es de 50º C. Encontrando ladiferencia posteriormente.

Los valores expuestos en la tabla siguiente, estáncalculados para salto térmico de 60º C,

correspondientes a la antigua norma UNE 9015.

[email protected]



14

TEMA 7 Pérdidas Salón = 4.229 W = 3.636 kcal/h

2 Radiadores Dubal 70, Emisión = 1.191,3x2 = 2.382,6 kcal/h

Con 10 elementos cada uno

1 Radiador Dubal 30, de 1.283,4 Kcal/hCon 18 elementos

[email protected]



15

Comparación entre las normas UNE 9015 y UNE-EN 442- Radiadores

Norma UNE9015 (60ºC)

Norma UNE 442(50ºC)


calorífica Radiador Elementos

Emisióncalorífica

Salón 4.229 3.6361

2 y 3

Dubal 30

2xDubal 70

15

2x7

1.273

2x1.196Dubal 30

2xDubal 70

18

2x10

1.283

2x1.191

Baño 261 224 4 Dubal 30 3 255 Dubal 30 4 285

Cocina 734 631 5 Dubal 45 6 677 Dubal 45 8 635

Dormitorio 1 862 741 6 Dubal 60 6 886 Dubal 60 8 831

Dormitorio 2 1.206 1.037 7 Dubal 70 7 1.196 Dubal 70 10 1.191

Dormitorio 3 657 565 8 Dubal 45 6 677 Dubal 45 8 635

Dormitorio 4 1.269 1.091 9 Dubal 70 7 1.196 Dubal 70 10 1.191


Dubal 30

4

4

451

340

Dubal 45

Dubal 30

6

5

477

356

10.115 8.697 72 9.343 87 9.266

[email protected]



16

Como se aprecia la aplicación del salto térmicode la UNE-EN 442 (10º) supone un aumento del

doble en lo referente al gasto, y por lo tantoconlleva un sobredimensionamiento de lastuberías.

En cuanto a los caudales:

[email protected]



17

Comparación entre las normas UNE 9015 y UNE-EN 442CAUDALES



Local W Kcal/h Nº Elemento

sEmisióncalorífica Caudal Elementos

Emisióncalorífica Caudal

Salón 4.229 3.6361

2 y 3

15

2x7

1.273

2x1.196 0,043 18

2x10

1.283

2x1.191 0,086

Baño 261 224 4 3 255 0,003 4 285 0,006

Cocina 734 631 5 6 677 0,009 8 635 0,018

Dormitorio 1 862 741 6 6 886 0,01 8 831 0,02

Dormitorio 2 1.206 1.037 7 7 1.196 0,014 10 1.191 0,028

Dormitorio 3 657 565 8 6 677 0,008 8 635 0,016

Dormitorio 4 1.269 1.091 9 7 1.196 0,015 10 1.191 0,030

Vestíbulo 897 771 10 y 11 4

4

451

340 0,011

6

5

477

356 0,022

10.115 8.697 72 9.343 0,113 87 9.266 0,226

[email protected]



Distribución instalación tuberías

18A

B

[email protected]



19

RED HIDRÁULICA DE CALEFACCIÓN

DISTRIBUCIÓN

RAMAL 1

RAMAL 2

AB

C D E F

G H I J K

RAD 1Comedor-Estar

RAD 2

Comedor-Estar

RAD 3

Comedor-Estar

RAD 4

Baño

RAD 5

Cocina

RAD 6Dormitorio 1

RAD 7Dormitorio 2

RAD 8Dormitorio 3

RAD 9Dormitorio 4

RAD 10Pasillo

RAD 11Vestíbulo

[email protected]



20

DISEÑO DE LA RED DE TUBERIAS



Nº Elementos Caudal Elementos Caudal (kg/s)

1

2 y 3

15

2x7 0,043 18

2x10 0,086

4 3 0,003 4 0,006

5 6 0,009 8 0,018

6 6 0,01 8 0,02

7 7 0,014 10 0,028

8 6 0,008 8 0,016

9 7 0,015 10 0,030

10 y 11 4

4 0,011

6

5 0,022

72 0,113 87 0,226

[email protected]



21



Nº Elementos Caudal (kg/s) Kg/h l/h

1

2 y 3

18

2x10 0,086 310

4 4 0,006 21,6

5 8 0,018 64,8

6 8 0,02 72,0

7 10 0,028 100,8

8 8 0,016 54,1

9 10 0,030 108,0

10 y 11 6

5 0,022 79,2

87 0,226 810,5 810

[email protected]



22


Caudal total: 426,9 + 383,6 = 810,5

Ramal 1 Kg/h l/h Ramal 2 l/h l/h

2 100 1 110 110

3 100 200 11 36,2 146,2

5 64,8 264,8 6 72 218,2

8 54,1 318,9 10 43 261,2

9 108 426,9 4 21,6 282,8

7 100,8 383,6

[email protected]



23


CAUDALES

RAMAL 1

RAMAL 2

AB

C D E F

G H I J K

RAD 1Comedor-Estar

RAD 2

Comedor-Estar

RAD 3

Comedor-Estar

RAD 4

Baño

RAD 5

Cocina

RAD 6Dormitorio 1

RAD 7Dormitorio 2

RAD 8Dormitorio 3

RAD 9Dormitorio 4

RAD 10Pasillo

RAD 11Vestíbulo

810,5

426,9

383,6

108

318,9

54,1

264,8

64,8

200

100

100

100,8

282,8

21,6

261,2

43

218,272

146,2

36,2

110

[email protected]



24

CÁLCULO DE LA RED HIDRÁULICA DECALEFACCIÓN

Se utilizará tubería de cobre para la ejecución del circuito detuberías.

El cálculo se efectuará tratando de minimizar las pérdidas de carga

Aunque la normativa prevé que éstas no superen los 40mmcda/m, usualmente se trabaja con pérdidas entre 12 y

16 mmcda/m. Sin sobrepasar los 20.Por lo tanto, en nuestro caso se elegirán diámetrossuficientemente grandes para que esto ocurra.

[email protected]



25

Podemos encontrar los diámetros en el ábaco

correspondiente a las tuberías de cobre, teniendo en cuentaasí mismo la velocidad del agua, que según el RITE, nodebe pasar de 0,5 m/s en los montantes y 1,5 en losdistribuidores.

NOTA:

El anterior reglamento, recomendaba que la pérdida de carga fuera inferior a 40 mmcdapor metro, y la velocidad de 2 m/s en locales habitados y 3 en tuberías enterradas.

CÁLCULO DE LAS TUBERÍAS

[email protected]



26

DISEÑO DE LA RED DE TUBERIAS- RAMAL - 1


Tramo l/h l/m

A-B 810 13,5

B-C 426 7,1

C-D 318 5,3

D-E 265 4,4

E-F 200 3,3

F-1 100 1,6

[email protected]



27

13,5 l/m

V=1 m/s

TRAMO A-B

Diámetro interior 20 mm (Tubo de cobre de 22x1)

Pérdidas de carga 20 mmcda/m

V=0,65 m/s

[email protected]



28

En el punto B, la tubería se bifurca en dos ramales, uno para lateral de lavivienda, siendo:

Tramo Q D V

Pérdida de

carga

unitaria

L

A-B l/m mm m/s Mmcda/m m

13,5 20 0,65 20 7,1

[email protected]



29

Tramo Q D V

Pérdida de

cargaunitaria L

A-B 13,5 20 0,65 20 7,1

B-C 7,1 16,5 0,38 14 0,65

C-D 5,3 14,5 0,37 14 4,15D-E 4,4 14,5 0,33 12 7,95

E-F 3,3 14,5 0,25 7 1,25

F-2 1,6 10,5 0,23 9,5 6,3

C-9 10,5 0,22 8 2,4D-8 10,5 0,20 9 2,66

E-5 8,5 0,20 9 1,77

F-3 10,5 0,23 9,5 1,77

RAMAL 1

[email protected]



30

Tramo L D V

Pérdida

de carga

unitaria

B-G 4,65 16,5 0,33 10G-H 3,05 14,5 0,33 12

H-I 1 14,5 0,28 9

I-J 0,95 14,5 0,25 7

J-K 4,85 12,5 0,23 7G-7 2,96 10,5 0,2 7

H-4 3,61 8,5 0,1 2,5

I-10 1,92 8,5 0,11 3

J-6 5,96 10,5 0,16 4,3K-11 2,66 8,5 0,14 4,5

K-1 13,70 10,50 0,24 10

RAMAL 2

[email protected]



31


DIAMETRO TUBERIAS

RAMAL 1

RAMAL 1

AB

C D E F

G H I J K

RAD 1Comedor-Estar

RAD 2

Comedor-Estar

RAD 3

Comedor-Estar

RAD 4

Baño

RAD 5

Cocina

RAD 6Dormitorio 1

RAD 7Dormitorio 2

RAD 8Dormitorio 3

RAD 9Dormitorio 4

RAD 10Pasillo

RAD 11Vestíbulo

20 mm

16,5

16,5

10,5

14,5

8,5

14,5

8,5

14,5

10,5

10,5

10,5

14,5

8,5

14,5

8,5

10,5

12,5

8,5

10,5

[email protected]



32

El paso siguiente consistirá en mostrar de que forma puede estimarsela pérdida de carga principal (únicamente de los tramos rectos de las

tuberías) de la línea de alimentación de los radiadores.

Pérdidas de carga principales

Se tendrá que determinar qué circuito es el que genera una mayor resistencia al paso del líquido.

Parece lógico que será el de mayor longitud, en nuestro caso setratará del ramal II.

El circuito hidráulico completo, con la línea de retorno, se puede ver en el siguiente esquema:

[email protected]



33


RAMAL 1

RAMAL 2

RadiadorDormitorio 2

RadiadorBaño

RadiadorPasillo

RadiadorDormitorio 1

RadiadorVestíbulo

RadiadorComedor-Estar

CALDERAA A’

B

B’

GHIJK

111 6 10 4 7

1.480 555 966

415 332

1.385

5.133 W

2.035 3.0013.416

3.748

Potencia calorífica 10.776 W

Para estimar las pérdidas de cargaprincipales se confecciona la tablasiguiente

[email protected]



34


Datos de los planos de tuberías Cálculos hidráulicos

Capacidad delramal

Caudal deagua

Longitud deltramo

Diámetro Velocidad

del fluidoPérdida de

carga unitariaPérdida de

carga del tramo

C L D V Hf/L hf

Tramo W Kg/h M mm m/s mmcda mmcda

AB 10.776 810 7,1 20 0,47 15 107,7

BG 5.133 383,6 4,65 16,5 0,33 10 46,5

GH 3.748 282,8 3,05 14,5 0,33 12 36,6

HI 3.416 261,2 1 14,5 0,28 9 9

IJ 3.001 218,2 0,95 14,5 0,25 7 6,7

JK 2.035 146,2 4,85 12,5 0,23 7 34

K1 1.480 110 13,7 10,5 0,24 10 137

Pérdidas de carga debidas a la longitud de la tuberia de ida (sin accesorios) 337,5

Las perdidas de carga debidas a la longitud de la tubería de ida más larga (ramal 2) sin tener encuenta la existencia de resistencias aisladas (accesorios) son de 337,5 mmca

[email protected]



35

Sabiendo que las pérdidas de carga originadas por codos, llaves,radiadores, válvulas, etc., suponen aproximadamente del 30 al 50 % delas pérdidas totales, que son las que deberá vencer la bomba,sirviéndonos para su cálculo.

En nuestro caso serán:

337,5 x 0,50 = 169 mmcda

Pérdidas de carga secundarias

[email protected]



36

Serán la suma de las calculadas, principales y secundarias, de talforma que:

337,5 + 169 = 506,5 mmcda

Pérdidas de carga totales

[email protected]

Cál l d l b b l d



Según el caudal calculado de 6,4 l/m,equivalente a 0,38 m³/h y una pérdida de

carga total de 5,06 mcda, según las curvasde caudal presión de Roca:

37

Cálculo de la bomba aceleradora

[email protected]

Cál l d l b b l d



38

Cálculo de la bomba aceleradora

0,38 m³/h

5,06 mcda

PC-1055

7,6

[email protected]



39

Actualmente la bomba de circulación se encuentra, lamayor parte de veces instalada en el conjunto de lacaldera. Por esto el fabricante, que conoce ésta, decide sutipo y características.

[email protected]



40

La potencia de la caldera o calderas, debe ser capaz desuministrar la debida a la calefacción y la necesaria para ACS,siempre que el grupo térmico mixto sea inferior a 70 KW.

álculo de la caldera y el quemador

Será la necesaria para contrarrestar las pérdidas de calor através de los elementos constructivos, el aire de renovacióndebido a la infiltración e incluso la pérdida de calor disipada enlas tuberías.

La Directiva Europea 92/42/CEE, exige que los generadorestengan un rendimiento mínimo en función de su potencia útil ysegún el tipo de combustible. RD 275/1995.

[email protected]



41


El cálculo de la caldera se realiza:

Potencia total demandada = QT=(ΣQ1+ΣQ2)xA

Q1=potencia calculada en radiadores (kcal/h)

Q2=potencia disipada en tuberías

A=aumento de inercia de valor 1,2

[email protected]



42

En nuestro caso:

Potencia calculada radiadores = 9.266 w = 9,26 kwPotencia total = (9,26/0,95) 1,2 = 11,64 kW.

Se adoptará una caldera tipo Lidia, modelo Lidia 20 GT, de Roca.Grupo térmico de fundición, para instalaciones de calefacciónpor agua caliente hasta 4 bar y 100º C.

De 15000 kcal/h (17,4 kW), y resto de características que sepueden observar en:


[email protected]



43 [email protected]



44 [email protected]



45

En cuanto al quemador, igual que la bomba, el fabricante, por conocer las características de la caldera, procede a la seleccióndel mismo. En nuestro caso un quemador de gasoil Neotronic y

kadet-tronic, modelo , 2RS-L, integrado en el conjunto.

álculo del quemador

Cumplirá lo establecido en la IT correspondiente, en cuanto a suregulación. Básicamente se elige en función de la longitud yanchura de la llama.

El consumo horario de combustible viene expresado por laexpresión:

Q = Qt/Pci x µ [email protected]



46

Se deben cumplir una serie de consideraciones con estoselementos:

Es recomendable un vaso de expansión por caldera

La alimentación del agua al sistema no puede realizarse conuna conexión directa a la red de distribución urbana. Se debehacer preferiblemente por el vaso.

No debe existir ningún elemento de corte entre la caldera y elvaso de expansión.

álculo del vaso de expansión

Debe calcularse el contenido de agua de la instalación llena,contando todos los elementos que la componen, radiadores,tuberías y caldera, que junto al factor de dilatación del agua,

nos proporcionará la capacidad del vaso [email protected]



47


Si es abierto, se debe calcular según la norma UNE 100155-88.

Su volumen será:

Vv=0,06xVt

Vt, es el volumen total de agua incluyendo el de la tubería deconexión desde la caldera al vaso, que tendrá un diámetro de:

D = 15+1,5√P

P=potencia instalada en kW, en todo caso, D=25 mm (según UNE100157-89)

[email protected]



48

En nuestro caso, será un vaso de expansión cerrado,con compresor, con lo cual:

Vu = Vxf d

Vu=volumen útil del vaso

V= Volumen del agua de la instalación

Fd= Factor de dilatación, que en la EN 442, adopta como valor medio la temperatura de 70º C


Dilatación del agua

10 ºC 0,027 %

20 ºC 0,177 %

30 ºC 0,435 %

40 ºC 0,782 %

50 ºC 1,21 %

60 ºC 1,71 %

70 ºC 2,27 %

80 ºC 2,90 %

90 ºC 3,59 %

100 ºC 4,34 % [email protected]



49


V, tendrá un valor:

Radiadores: 68 elementos x 0,43 litros + 19x0,36 = 36,08 litros

Caldera: 13 litrosTuberías: 71 m x 0,079 l/m = 5,6 litros ( Según tabla norma UNE-EN1057)

Factor de dilatación: 0,0228 (temperatura 70º C, EN 442).

El volumen del vaso será tan pequeño que:

Se dispondrá de un modelo “vasoflex” de Roca de 8 litros decapacidad, que cumplirá con lo que se necesita.

[email protected]



50



51

La cantidad de agua a evacuar por la válvula de seguridad secalcula:

G = Q/500

G = capacidad de descarga

Q = potencia de la instalación en kcal/h (o en kW)

Válvula de seguridad

La tubería de descarga, la encontramos en la tabla 2 de la normaUNE 100157-89, donde la obtenemos directamente en función de

la potencia de la instalación.

El diámetro mínimo de ésta, será de 20 mm.

[email protected]



52

Se calcula para una reserva de un mes, considerando el de Enero. Por medio del métodode los grados-día:

Capacidad depósito combustible

Donde: V=Volumen depósito de combustible

Q=Potencia de la caldera (kcal/h)

G=número de grados-día mes de Enero (UNE 24026)

V=coeficiente de uso

I=coeficiente de intermitencia

R=rendimiento de la instalación=0,85

P=poder calorífico de la unidad de combustible (10500 kcal/kg, para el gasóleo C)

( ) 352

1050085,025

85,01243,2571500024=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

=

⋅⋅−

⋅⋅⋅⋅

=

P Rt t

I vGQV ei

[email protected]

Chi



53

IT 1.3.4.1.3.1 Evacuación de los productos de lacombustión

Chimenea

La evacuación de los productos de la combustión en

las instalaciones térmicas se realizará de acuerdocon las normas generales expuestas en el párrafoanterior.

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54

En los edificios de nueva construcción en losque se prevea una instalación térmica, laevacuación de los productos de la

combustión del generador se realizará por unconducto por la cubierta del edificio, en elcaso de instalación centralizada.

Chimenea

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Chi



55

IT 1.3.4.1.3.2 Diseño y dimensionado de chimeneas

Chimenea

Es válido el dimensionado de las chimeneas de acuerdo a lo

indicado en las normas: UNE-EN 13384-1

UNE-EN 13384-2

UNE 123001, según el caso.

La chimenea será de material resistente a la acción agresiva de los

productos de la combustión y a la temperatura, con la estanquidadadecuada al tipo de generador empleado.

En el caso de chimeneas metálicas la designación según la normaUNE-EN 1856-1 o UNE-EN 1856-2 de la chimenea elegida en cadacaso y para cada aplicación será de acuerdo a lo establecido en lanorma UNE 123001. [email protected]



56

Para la evacuación de los productos de lacombustión de calderas, la sección de la chimenea,su material y longitud serán los certificados por elfabricante de la caldera.

Chimenea

Pero conociendo la potencia de la instalación (kcal/h

o kW) así como la altura de la chimenea, la obtencióndel diámetro es inmediata, por medio del diagramacomercial. Siendo éste el procedimiento más seguro.

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57

Chimenea

La sección de los conductos de humo, secalcula de acuerdo con el volumen de gasesprevisibles, según la expresión de Sander,

con la cual se hacen los ábacoscorrespondientes:

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S = 213 cm²

Sección circular:

213 = 3,14x R² con lo que

R = 8,25 cm

Con estos datos:

14 - cálculo de instalación de calefaccion bitubular

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