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BALANCE TÉRMICO DE CALEFACCIÓN
El Balance térmico de calefacción determina la cantidad de calor que debe brindarse a los locales para compensar las pérdidas que se producen en los mismos, manteniendo una temperatura interior de confort establecida. Sirve de base para el diseño de los dispositivos de calentamiento, y para el dimensionamiento completo de la instalación. NECESIDAD DE CALOR: Es el calor total que se necesita en un local ( QT ): Formada por dos factores: QT = Qt + Qsae DEL EXTERIOR AL INTERIOR.
- Aire exterior por infiltración. (Carpinterías) -Aire exterior por renovación. (Equipos de aire) S: Superficie K:Coeficiente de transmitancia térmica. Temp (ti-tex): Diferencia de temperatura entre int-ext, y va a depender del tipo de sistema que usemos. RADIADORES: 20ºC PISO RADIANTE: 22ºC AIRE CALIENTE:18ºC CANTIDAD DE CALOR TOTAL DE CALEFACCIÓN (KCAL/H) CALOR PARA COMPENSAR LAS PERDIDAS DEL LOCAL POR TRANSMISIÓN AL EXTERIOR (KCAL/H) CALOR NECESARIO PARA COMPENSAR EL AIRE EXTERIOR FRIO (ti-tex) QUE PENETRA POR:
- El mismo equipo con % de Toma de aire ext. (Calefacción por aire)
- Infiltración en los locales (Radiador-Piso DEL INTERIOR AL EXTERIOR. -Envolvente del edificio. ( Paredes, techos, ventanas, pisos) TEMPERATURA CONFORT INTERIOR: 20ºC-22ºC-18ºC TEMPERATURA CONFORT EXTERIOR: 0ºC (Bs.As) FUENTES EXTERNAS E INTERNAS: (Considerar si éstos aportes son importantes en que cantidad de nuestro Ed, porque después hay que aplicarlos a la fórmula.) PÉRDIDAS DE CALOR: 1-Transmisión 2-Ventilación 3-Orientación Valores que van a variar si una persona está en estado de reposo o activa. Plano de vida--1. PROCEDIMIENTO: A B Lo que obtenemos por transmisión, le sumamos éste porcentaje. C Incremento por reducción nocturna - Como se reduce el sist. de calefacción por la noche--- casas/locales/comercios---15% menos. - Fábricas--25%
0,3: Valor de calor calor y peso espec. del aire. Renov/hora: Que tiene el local en función al aire ext. Y puertas y ventanas que esas paredes tienen---(05-1-1.5-2) Volumen local: Cuantos tiene de M3. LOCALES NO CALEFACCIONADOS: La vivienda que se divide con la caja de escalera/ascensores/palier. CÁLCULO TOTAL DEL EDIFICIO (ESTIMATIVO) Multiplico por el Vol de Edificio. Calcular la Caldera.
Es donde se genera la cantidad de calor necesario y entregárselo al fluido calefactor (primario o final) sea ac, o vapor a baja presión. Para calefacción se usan del tipo baja presión y se clasifican: Calderas integrales: conjunto de calderas-quemador compacto a gas natural-completas con controles. (se evita mano de obra especializada) Calderas convencionales: distribución sin accesorios y obligan a las tareas de montaje en obra, aislamiento, controles y aplicación del quemador según necesidades. -CALDERAS PARA SISTEMAS CENTRALES DE CALEFACCIÓN: A- Seccionales: Mismo criterio de radiadores seccionales, se entregan en secciones. Pueden ser armadas en obra pudiendo meterlas por puertas chicas. Si hay aumento de la superficie de calefacción. con aumentar el número de secciones se resuelve. Durabilidad. Son de HF. Desventajas: HF no es muy flexible y el caso de calor no uniforme puede generar fisuras por dilataciones diferenciales. Alto costo.
-PLANTA TÉRMICA:
Espacio (forma parte de la S.M) que contiene los equipos destinados para producir el calor de calefacción, de agua caliente sanitaria y equipos para la producción del frío. Se puede dividir en:
- PLANTA TÉRMICA de CALEFACCION Y ACS: Comprende los equipos y sus insumos destinados a la producción de calor necesario para entregárselo al fluido calefactor(que puede ser aire o agua o vapor) y los equipos destinados a calentar el agua de uso sanitario.
- PLANTA TÉRMICA de REFRIGERACION: Comprende los equipos y los insumos destinados a suministrar el fluido refrigerante. Se puede dividir en 2 sistemas: Sistema Directo: Entrega el calor al fluido de calefacción que llega al E.T. Sistema Indirecto: Entrega el calor a un fluido primario de calefacción y éste le entrega calor en un intercambiador de calor al fluido que llega a los E.T. (no confundir con un sist.mixto) CALDERAS: Canalizaciones: Elementos destinados a transportar el fluido calefactor desde la PT a ET (canalizaciones de mando) y de regreso a la PT (canalizaciones de retorno). Dos tipos dependiendo del tipo de fluido calefactor que transporten: CAÑERIAS: Para agua caliente o vapor. Materialidad de HN, latón, plásticos polipropilénicos y polietilénicos. CONDUCTOS: Cuando e fluido calefactor es aire. Materialidad de chapa galvanizada, plásticos, tela. Mas grandes que las cañerías.
B- Tubulares: Superficie indirecta(gases de la combustión) compuesta por tubos. Materialidad de Acero. Pueden ser: ACUOTUBULAR: Los humos circulan por el exterior de los tubos y en su interior el agua de calefacción. Los tubos no requieren limpieza. Rápida puesta en régimen. Buen rendimiento térmico. HUMOTUBULAR: Los humos circulan por el interior y en su exterior el agua de calefacción. Ventaja: Limpieza y arreglo de los tubos rápido. Dependiendo como sea el contacto del fondo de la caldera, van a ser de:
- Humotubular de fondo seco : Cuando la Caldera está apoyada sobre el piso de la S.M. -Humotubular de fondo húmedo u hogar sumergido : Cuando la S.M está en Azotea o Piso superior a un local, conviene colocar éste tipo para que las temperaturas no se transmitan al piso. (O sea a un local inferior) C-Humotubular Presurizada: Hogar sumergido, se da la combustión y por choque con el fondo se invierte la dirección de la llama. Los gases de la combustión ingresan por unos turbuladores q hacen rotar los gases. -Quemador presurizado para la eliminación de los humos. -Capacidad mayor a 70.000 y 2.000.000kcal/h. D-Cámara de combustión cónico radiante: Origina un flujo de gases de combustión de combustión turbulento. Rápida puesta en régimen. E-Celular: Constituida por placas de acero que consta de un hogar de combustión con varias células q están en contacto con los gases de la combustión. Desventaja: su arreglo y limpieza. Capacidad no mayor a 100.000 kcal/h
-EQUIPO TERMINAL:
Elementos destinados a transferir el calor del fluido calefactor al ambiente. El E.T a usar va a depender del fluido calefactor. Pueden ser: -Para agua caliente o vapor: RADIADORES-CONVECTORES-CALOVENTILADORES-ZOCALOS TERMICOS-PANELES RADIANTES.
- Para aire : REJAS Y DIFUSORES. (Al calentar aire del local, la humedad relativa puede bajar por lo cual se coloca HUMIDIFICADORES , asociados a los sist de AIRE CALIENTE---Primero se calienta el aire y después se lo humidifica al valor confort termico entre 40% y 60% de humedad relativa.) RADIADORES: Sist. Puntual. 80ºc/90ºc Mando y 70ºc/75ºc Retorno. Ubicarse sobre las paredes frías ext. tratando de ocupar todo el ancho. -Se evitan corrientes de aire frío en los pies. -Mejor distribución de temp en el plano vertical. -Compensan pérdidas de calor del cuerpo por radiación a las paredes frías. -detentor: regula caudal de salida y entrada. -4/5cm separado de la pared. -se calibra por el instalador o usuario. En cuanto a la ubicación tienen que hacerse correcciones de calor suministrado por el mismo: Tipos de Radiadores: libre. embutido. empotrado con tapa. A- Seccionales: Conjunto secciones que se unen con otras, hasta completar la que se necesiten para el local. -Materialidad: -HF: usado para a.c o vapor, mayor uso el de 4 columnas. -Chapa de acero: Se usa solo para a.c ya que tienen alta corrosión. Son livianos y vienen preconformados. -Aluminio: Usado para a.c o vapor. Buen aspecto estético. Mas livianos q los de H.F. B- Mural: Consiste en una placa de HF. Se los usa en baños por su poca profundidad. Pueden ser de 1 o 2 columnas.
- Emplazamiento: -Detalle del armado: Se le abrochan las serpentinas según cálculo. Cinta perimetral: Evitar pérdidas por los bordes. Tapa de Hormigón Malla de fijación: Poliéster. Barrera de vapor Aislación térmica: Polietileno Mortero: Lo que hace es irradiar todo el calor por lo que no tiene que tener elementos aislantes. Los serpentines se prueban con agua a presión. Donde después se hace una carpeta de hormigón 3 veces mas que el diámetro de a cañería. El solado puede ser: Parquet, baldosas, cerámicas, mármol, etc. Cuando las cañerías pasan de un local a otro, se les pone un plástico para evitar aplastamientos. -Caja de colectores: Ya viene pre-armada y no tiene que haber mas de 5/6 circuitos por caja. Se usa caldera si es de baja capacidad. Vávulas, manuales o automáticas de prueba.
PISO RADIANTE:
Red de tuberías empotradas en la capa de mortero, por la que circula agua caliente calentada en una caldera. El calor se transmite al piso a través de las tuberías y el contrapiso cede calor al ambiente por radiación. COMPONENTES DEL SISTEMA: -Caldera (cuando es de baja capacidad) e Intercambiador de calor. -Bomba -Tanque de expansión -Colectores -Serpentines -Accesorios Las tuberías se presentan en rollos, con un sistema especial de empaquetadura, que lo mantiene armado hasta el final, fácil manipuleo y ahorro en tiempos de instalación. (vamos a usar 100m/80m por circuito)
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA:
El agua que circula por tuberías plásticas, tiene una temperatura aprox. de 35º C a 50º C , teniendo una temperatura en el piso entre 20º C a 28º C , y por lo tanto en el ambiente una temperatura de 18º C a 20º C 45ºc Mando- 35ºc Retorno.
Sist. Puntual. - 80ºc/90ºc Mando y 70ºc/75ºc Retorno. Calefactores formados por tubos y aletas de cobre ubicados en compartimientos. -Transferencia de calor por convección, ya que el aire frío del local penetra por la parte inferior, bajando de peso y subiendo y descargando en el local por la rejilla superior. -Las tapas cuentan con compuertas de regulación, permite regular el caular de aire circulado. -Rendimiento depende de la superficie de calefacción, al igual que en el nicho donde se instala.
FAIN COIL:
- Ventilador (es lo que tira el aire caliente)-Serpentina individual o zonal. -Se pueden usar para---Calefacción o Refrigeración -70ºC Mando - 60ºC Retorno. -50ºC/60ºC Temp Confort. -Válvula control--- Ingreso y Salida. CALOVENTILADOR: - Aparatos constituidos por batería de tubos de cobre y aletas por la cual circula el fluido calefactor. Puede ser agua caliente o vapor. Tiene un ventilador helicoidal para la distribución de aire. -Compactos y emiten gran cantidad de calor por unidad siendo algo ruidosos. -Uso en industrias y locales grandes/públicos. -Ubicados a mas de 3m de altura. -Se usan los de tiro vertical como complemento de los de tiro horizontal. -80/85ºC Mando/70-75ºC Retorno. CONVECTORES: TIPOS DE CONVECTORES: A- TERMOZÓCALOS: Se usan para complementar pasillos o radiadores que también están en lugares longitudinales. Colocados en la pared. B-CONVECTORES DE PISO: Mismo funcionamiento que los termozócalos pero son embutidos en el piso con elementos mas nuevos. Se usan para locales con grandes paños vidriados o donde hayan ventanas tipo balcón, donde no sería posible poner bajo ellas termozócalos. -VASO/TANQUE DE EXPANSIÓN: - Componente importante del sistema. - Lugar por donde se llena el sistema por primera vez. - Sirve para mantener constante la presión. - Repone la mínima cantidad de agua que se pueda evaporar. - Absorber las dilataciones que sufra el fluido térmico. - Se coloca en la parte mas alta de la instalación, por encima del último artefacto pero por debajo del TR.
-Al ser abierto permite que el sistema trabaje a Presión Atmosférica (por eso lleva ventilación) -Se puede congelar el agua. -Ninguna de las cañerias tiene que tener válvulas o algo que obstruya el paso. -Evita congelamientos de agua. -La membrana es como una válvula que tiene nitrógeno o aire. Con la expansión del agua se mueve esa membrana sin necesidad de tener un vaso de expansión abierto con liquido. Sistema indirecto. Es un recipiente horizontal cilíndrico horizontal de chapa, haz de tubos de cobre o hierro. Se usa cuando es necesario tener dos fluidos a diferentes temperaturas para calefacción. (Por ejemplo: Tengo un piso radiante 45ºC y la caldera me da una temperatura de 80ºC, llevo esa temperatura con un circuito al intercambiador de calor y éste va a armar otro circuito cerrado para hacer la distribución al piso radiante). Pueden trabajar a agua-agua o agua-vapor , ya que por el intercambiador puede circular agua o vapor que me calienta.
TIPOS DE TANQUES DE EXPANSIÓN:
A- ABIERTO: B- CERRADO:
-INTERCAMBIADOR DE CALOR:
TIPOS DE INTERCAMBIADORES:
A- TUBO EN U:
Por su forma en U se hace difícil la limpieza interior. Para la limpieza exterior hay que ver la ubicación del intercambiador, distancia igual al largo delante del cabezal, para desmontarlo.
B- TUBO RECTO:
Por su forma permite buena limpieza interior y son de fácil reemplazo. Son mas usados. C- DE PLACAS: -Equipo compacto de alto rendimiento. -Simplifican su mantenimiento y limpieza. -Usados en Sist.Centrales que trabajan con calderas trad. -Alto rango de transferencia de calor. -Menor espacio para instalarse. -ACCESORIOS: Lo componen: -Bombas recirculadoras. -Controles. -Válvulas, etc.
-CON PLANTA TÉRMICA EN AZOTEA O SUBSUELO/PB:
-DISTRIBUCIÓN SUSPERIOR O INFERIOR:
A-SUPERIOR: B-INFERIOR:
El mando abastece todos los E.T empezando desde el que está mas arriba. Siempre con bombas recirculadoras. El mando abastece a los E.T desde el que está más abajo. Independiente donde se encuentre la caldera. No tiene relación con la ubicación de la P.T No tiene relación si el sistema es: Directo o Indirecto. -EQUIPOS TERMINALES TÍPICOS: PISO RADIANTE: -FORZADO O NO FORZADO: NATURAL (TERMOSIFÓN): Es la acción que se da por fuerza propia. -Distribución superior e inferior. FORZADA (BOMBAS): -Distribución Inferior: compensado (ayudamos con la distrib. de cañerías- mando y retorno) y sin compensar (lo que provoca es que el último artefacto no le llegue una temp. óptima)
- Distribución Superior: sistema autocompensado. (por las longitudes que tiene se autocompensa) -Compensado con retorno único. -Compensado con retorno diferenciado.
Sistema Mixto porque ingresa agua a través de serpentina y vuelve vapor a la caldera. Serpentina Ventilador. Ubicada en techos/plenos. Equipo de techo.
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN AIRE:
El fluido calefactor que se usa (ya sea para los sistemas directos o indirectos) es aire, que en comparación con el agua tiene un calor específico mucho mas bajo, pero su peso específico es mucho menor y el costo de adquisición es nulo (salvo condiciones de filtrado). (^) Esquema Básico: Individual/zonal. FAIN COIL Funcionamiento Verano Equipos diseñados para dar refrigeración también. Se acopla a la salida del equipo una unidad evaporadora, complementada con una unidad condensadora exterior. OTROS SISTEMAS Conductos resistencia En las viviendas se emplean equipos compactos autocontenidos a gas natural, con descarga de humos al exterior y distribución por conductos. Equipos autocontenidos Se coloca serpentina de calefacción y con el ventilador expulsa el aire caliente.
Superior: Inferior: Complementos: Principios generales que deben cumplir las instalaciones por vapor a) No tiene q pasar vapor a las cañerías de condensación. Para que no pase vapor a las cañerías de condensado es necesario que todo el vapor que entra al radiador se condense. Se logra por medio de la colocación de válvulas de doble reglaje en la entrada del radiador, y de no ser posible, se colocan trampas de vapor a la salida, que permiten el paso del condensado pero no el de vapor. b) El sentido de circulación de vapor y condensado en las cañerías de alimentación debe ser el mismo, salvo en las cañerías verticales. Al circular el vapor por las cañerías, siempre se van produciendo condensaciones parciales. Hay q buscar el sentido de circulación de esa agua sea el mismo que el del vapor. (Solo circulación contraria en cañerías verticales.) Hay q ver la forma de eliminar el agua que pueda quedar acumulada en la instalación, ángulos, el agua se va acumulando y va obstruyendo el paso e impidiendo el paso del vapor, produciendo ruidos molestos.---- Se soluciona con, sifones bajo las columnas montantes. ( Vinculan las cañerías de alimentación y retorno de condensado, permitiendo el purgado del agua condensada de las cañerías de alimentación. ) En caso de no instalarse sifones, se ponen-- trampas de vapor. -Los sifones tienen la ventaja de que carecen de parte móviles, de modo que siempre funcionan bien. Tiene q estar por debajo del nivel de agua fuera de servicio en aprox 1,5 a 2 veces la altura de presión de trabajo, para evitar que cualquier aumento de presión pueda vencer la carga del sifón. Para una instalación de baja presión de 1000mm CA, la altura del sifón será de 1,5m a 2m A fin de que las cañerías principales de distribución de vapor queden libres de agua, el punto de empalme de la cañería de alimentación y la de condensado debe separarse entre 10 y 15 cm. El sifón constituye la parte más baja de la instalación, por lo que debe tener un tapón de purga para la limpieza periódica de las cañerías. -GEOTERMÍA: Aprovechamiento de la altura del terreno, para aprovechar un ahorro energético y que lo equipos de calefacción y refrigeración tengan menor capacidad.
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICO:
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN PISO RADIANTE:
-Tabla Diámetros:
Las temperaturas de entrada y salida del agua t1 y t2, se fijan en 10ºC (lo que nos permite obtener esos caudales), considerando una temperaturas máxima del agua en 90ºC, para evitar vaporizaciones. Suele emplearse temperatura de entrada a los radiadores de calefacción en 90ºC (mando) y de salida en 80ºC (retorno)
-Circuito Completo:
-Cañerías de ventilación y escape en todos los Mandos. -.Altura por sobre el pelo de agua del Vaso de Expansión. -Cerrado, Independiente, con su propio VE. Sale y entra la misma cantidad porque su circuito es de circulación forzada. Cada tramo con caudales diferentes pero una gradiente constante.
-Circulación Forzada /Natural:
-Selección de la Bomba
Forzada (^) Natural
CÁLCULO DE PISO RADIANTE
-Paso 1: Q
Va a depender de material de caños.
-Paso 2:
-Paso 3: Kr
Va a depender tipo de piso/material/solado.
-Paso 4: Diseño de Serpentín
