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 S272  Cálculos e A.C.S.

S2

Fontanería
S27 Rama Dimensionado.
S271 Rama Termosifón. Redes de A.C.S. y bases de cálculo.Trazados de retorno.Bomba de recirculación.
S272 Rama Cálculos de A.C.S.
S273 Rama Aplicación del procedimiento a diferentes trazados.Cálculo de pérdidas caloríficas de un circuito de A.C.S.
S274 Rama Anexo.

EXPOSICIÓN:

En la presente ficha se desarrollan los siguientes apartados:

  1. Hipótesis de partida de aplicación en los cálculos de A.C.S. 
  2. Metodología de cálculo. 
  3. Ejemplo.

1     HIPÓTESIS DE PARTIDA DE APLICACIÓN EN LOS CÁLCULOS DE ACS.

Las tuberías con agua a más de 400 dispondrán de aislamientos; lo que lo hace preceptivo, prácticamente, para la totalidad de la red.

Caída máxima de temperatura de 3 0C entre la salida del acumulador y el punto más alejado de la red.  


Presión de la bomba de recirculación, debe ser la necesaria para compensar, únicamente, las pérdidas de carga del trazado de retorno.  Las razones por las que no se contemplan las perdidas de presión en el trazado de ida son las siguientes:

-  Las secciones de ida son desmesuradas para los caudales de recirculación y aportan, por tanto, escasas pérdidas de carga.

-  Tales perdidas, en todo caso, pueden considerarse compensadas por el fenómeno de termosifón.

Pérdidas térmicas horarias globales del conjunto de las conducciones que discurren por locales o recintos no calefactados no superen el 5% de la potencia útil instalada. 

2     METODOLOGÍA DE CÁLCULO.

Sea el modelo que esquematizamos en la fig.3

fig. 3

Ya vimos que se trata de una red en malla cuyo cálculo, según los objetivos expuestos, (secciones y bomba de recirculación) abordaremos siguiendo los siguientes pasos, soslayando la aplicación del método Hardy-Cross.

A)        Calculamos en primer lugar los diámetros del peine de ida a grifos abiertos, es decir como si se tratara de una instalación de agua fría, partiendo de la presión del hidro y teniendo en cuenta las pérdidas de carga que suponen acumulador y demás acceso­rios.

B)        Calculamos los caudales y pérdidas de carga de la bomba de retorno en el circuito de vuelta descom­poniendo el circuito total en circuitos elementales C1, C2 y C3, partien­do de aquel que tenga el punto de retorno más alejado del acumulador, de acuerdo como sigue:

PROCESO:

   q1, CAUDAL DEL CIRCUITO ELEMENTAL C1.

 Tomando como datos t1 (temperatura del acumulador) y t2 (temperatura del punto más alejado) obtendremos el caudal q1 necesario para equilibrar las pérdidas caloríficas del correspon­diente ramal de ida aplicando la fórmula [5].

 R1, PERDIDA DE CARGA A CAL­CULAR EN EL TRAMO I A

Con q1 obtenemos la pérdida de carga sólo del tramo I-A, siendo A el punto dónde acomete un nuevo circuito elemen­tal.

q2, CAUDAL DEL CIRCUITO ELEMENTAL C2.

Tendremos en cuenta ahora que - aparte la presión del hidro - la nueva presión de la red en cualquier punto será la que aporte la bomba de recirculación menos la correspondiente pérdida de carga; pues  

bien, habiendo obtenido la perdida de carga en el punto A, como parte del Circuito C1, adoptaremos este valor como dato fijo para calcular el caudal q2, que debe circular por el circuito C2.

 

 

  R2, PERDIDA DE CARGA A CALCULAR EN ELTRAMO AB

Dicho caudal lo sumaremos al obtenido anteriormente y nos dará una nueva pér­dida de carga en el punto B, de confluencia con la columna del siguiente circuito.

q3, CAUDAL DEL CIRCUITO ELEMENTAL C3 Y R3, PERDIDA DE CARGA A CALCULAR EN EL TRAMO BC.

Operando de igual manera obtendremos q3 y la correspondiente pérdida de carga RC hasta el acumulador.

 CARACTERISTICAS DE LA BOMBA DE RECIRCULACION.

 El caudal de la bomba de recirculación ha de ser: 

q >  q1 + q2 + q3

Su presión será la que venza la suma de las resistencias calculadas.

                                                            H >  R1 + R2 + R3

Tal como se justificó anteriormente, no se tendrán en cuenta las pérdidas de carga correspondiente a los trazados de ida.  Los caudales que habremos obtenido para C2 y C3 serán siempre mayores que los obtenidos para C1 y C2, respectivamente; así pues sabemos que cumplirán holgadamente su misión de equilibrar las pérdidas térmicas de sus correspondientes trazados de ida.

Aclaremos el proceso segundo mediante un ejemplo.

3     EJEMPLO.

3.1  Trazado de ida.

 Sea el circuito simétrico representado en la fig. 4 realizado con tubería de cobre calorifugada, en el que se han calculado a grifos abiertos los diámetros interiores de los tramos que se indican del peine de ida, de acuerdo con las correspondientes demandas puntas de A.C.S.

fig. 4

TRAMO ED - Qp = 0,60 (Se ha contemplado el posible uso simultáneo de 2 bañeras. ) l/seg – Æ= 25 mm       TRAMO IH - Qp =  1 l/seg – Æ =  32 mm

TRAMO FE - Qp = 0,60 l/seg – Æ = 25 mm       TRAMO  JI - Qp =  2 l/seg – Æ =  39 mm

TRAMO GF - Qp = 0,73 l/seg – Æ = 25 mm       TRAMO JK- Qp =  3 l/seg – Æ =   50 mm

TRAMO HG - Qp = 0,83 l/seg – Æ = 32 mm       TRAMO KL - Qp =  6l/seg – Æ =   60 mm

(Se ha de decir que en una red de A.C.S. es aceptable utilizar los mismos Qp obtenidos para la red de agua fría, salvo que en este última se hayan instalado fluxores.  Además si en las dos redes se utilizan el mismo tipo de tubería pueden adaptarse para ambas idénticos diámetros).

Se fija la temperatura de salida del acumulador t1 en 45º mientras que la temperatura exterior t0 es de 10º.

En base a tablas comerciales al uso hallamos los valores KS mientras que, a título puramente informativo, calculamos los valores t1  y t2 de cada tramo aplicando sucesivamente la formula  [3] ,

                                                    

  Consignamos los Qp en litros hora

TRAMO

Æ

k

s

l

KS (kxsxl)

Qp

t1

t2

LK

60

0,854

0,427

9

3,28

21.600

45

44,99

KJ

50

0,825

0,377

3,75

1,17

10.800

44,99

44,98

J1

39

1,202

0,276

7,50

2,48

7.200

44,98

44,97

IH

32

1,162

0,257

9,30

2,78

3.600

44,97

44,94

HG

32

1,162

0,257

3,00

0,90

2.988

44,94

44,93

GF

25

1,111

0,232

3,00

0,77

2.628

44,93

44,92

FE

25

1,111

0,232

3,00

0,77

2.160

44,92

44,91

ED

25

1,111

0,232

3,00

0,77

2.160

44,91

44,90

 

 

 

 

 

S = 12,92

 

 

 

3.2  Circuito de retorno.

3.2.1          q1  Caudal del Circuito elemental C1.

Consideramos adecuado mantener t2  43º en el punto D mediante el caudal a aportar exclusivamente por la bomba de recirculación.  Así pues aplicando [5] tenemos

3.2.2          R1 Perdida de carga a calcular.

Adoptamos un f  = 10 mm y calcularemos las pérdidas del tramo que nos interesa CI´.

q = q1  = 0,061 l/seg.

TRAMO

      q

     L1

      V

     Æ

     J

     L2

R = J x L

 

   l/seg

      M

  m/seg

    mm

m.c.a./m

     m

  m.c.a.

   CI´

   0,061

   21,30

 

   0,78 

     10

  0,100

       0,45

       0,60

       0,10

       1,15

    2,24

 

 

3.2.3          q2 Caudal del Circuito Elemental C2.

En el tramo BI´; igualando perdidas de cargas en el punto I´

 J (L1  + L2)   =  2,24; dónde  L1  =  13,80 :

Adoptando un Æ 10                 2  0,90

                                                                 0,30

                                                      L2   =     1,20  ; luego L1 + L2  =  15,00

       que corresponde a un caudal q2  = 0,075 l/seg

3.2.4         R2 Perdida de carga a calcular.

 Adoptemos un Æ 15 y calculemos la perdida del tramo que nos interesa I´J´, dónde el caudal será q1 + q2   =  0,061 + 0,075 =  0,136

   q =  q1 + q2   =  0,136  l/seg

TRAMO

      q

     L1

      V1

     Æ

     J

     L2

R = J x L

 

   l/seg

      m

  m/seg

    mm

m.c.a./m

     m

 m.c.a.

  I´J´

  0,136

    7,50

    0,75 

     15

   0,06

       0,20

 

    0,46

3.2.5          q3   Caudal del circuito elemental C3 .

Análogamente en el punto J´ la perdida del tramo AJ´ha de coincidir con la que nos arrastra el recorrido C´I´J´ =  2,24 + 0,46  =  2,70 m.c.a.

J x  (L1 + L2)  =  2,70  m.c.a., dónde L1 =  13,80

Adoptando un Æ 10  L2  =  1,20;  luego L1 + L2  =  15

   ,  que corresponde a un caudal q3 =  0,080 l/seg

   3.2.6          R3  Pérdida de carga a calcular. érdida de carga a calcular.

Sólo nos interesan las perdidas del tramo J´K´dónde el caudal será q1 + q2  + q3  .  Adoptaremos un Æ 15 mm.

 q = 0,061 + 0,075 + 0,080 =  0,216  l/seg.

TRAMO

      q

     L1

      V

     o

     J

     L2

R = J x L

 

   l/seg

      m

  m/seg

    mm

m.c.a./m

     m

 m.c.a.

  J´K´

  0,216

   3,75

    1,3 

     15

   0,15

   0,90

    0,70

3.2.7       Caudal del tramo final K´L´.

En el punto K´se unen los caudales de las dos alas, por lo que

qt  =  2 x 0,216   =  0,432  l/seg.

3.2.8          Rt pérdida de carga total a calcular.

Para este caudal adoptamos un  Æ = 25 mm

qt =  0,432  l/seg.

TRAMO

      q

     L1

      V

     o

     J

     L2

R = J x L

 

   l/seg

     m

  m/seg

    mm

m.c.a./m

     m

 m.c.a.

  K´L´

   0,432

      9 

    0,85 

     25

   0,04

3  = 2,70

       0,27

       2,97

    0,48

3.2.9          Resultados finales.

Así pues

q total   =  0,432 l/seg

R total =  2,24 + 0,46 + 0,70 + 0,48  =  3,88  m.c.a.

3.2.10        Elección de la bomba.

Para escoger la bomba de recirculación analizaremos los diagramas Q-H de los catálogos de las casas comerciales, debiendo ser

Q ³ 0,432  l/seg  =  1,56 m3/h.

H ³  3,88  m.c.a.

Tales condiciones las cumple el modelo SB-50 XA - 2 del catálogo que se reproduce

 


Actualizado 20/02/08

 ©  Contenido: Juan Carratalá Fuentes y Manuel Roca Suárez