Instalaciones de Fontanera de Agua Caliente Sanitaria (ACS)

Instalaciones de Fontanera de Agua Caliente Sanitaria (ACS)

Indice de Temas

1. Norma Bsica: Reglamento de Instalaciones Tcnicas de los Edificios (RITE), que regula tambin calefaccin y aire acondicionado. Adems otras Instrucciones Tcnicas (IT).

2. Sistemas de Produccin de ACS

3. Organizacin de Esquemas de Distribucin.

4. Componentes de las Instalaciones.

5. Generalidades sobre las Instalaciones, recomendaciones, materiales, problemtica, etc.

6. Dimensionado y clculo.

Objetivos del Estudio de las Instalaciones de ACS:

Llegar a todos los puntos de consumo con presin y caudal suficiente.

Economa entre los elementos empleados y la aptitud de la instalacin.

SISTEMAS DE PRODUCCION DE ACS.

1. Criterios de Clasificacin

En funcin del Nmero de Unidades atendidas Unitarios (Calentador, Termo)

Individuales (Un solo propietario)

Centralizados (Todo un edificio)

En funcin del Sistema empleado en la Produccin Instantnea (calentar en cada momento el caudal preciso)

Por Acumulacin (almacenar en depsito una vez calentada)

En funcin del tipo de Energa empleada Combustible (slido, lquido, gas)

Electricidad

Otras (Elica, solar)

2. Caractersticas

La propiedad de los generadores de calor depender del sistema empleado.

A tener en cuenta la Potencia de las calderas individuales (sin simultaneidad) y la de calderas centralizadas (estudio de horas punta, etc)

La suma de las potencias en centralizada ser menor que la suma de las potencias en individuales.

Tambin se reducir la suma de potencias en acumulacin que en instantnea.

Ejemplo sobre diferencias de Potencias de generadores

27 l/m a 42C durante 10 minutos; calentador instantneo, cada ducha a la vez (simult) Potencia del calentador 60 Kw.

Depsito de 500 l acumulando a 55C, se necesita 15 Kw funcionando 30 minutos.

Instalaciones individuales, ms pequeas y con una red de tuberas muy pequea y no compleja.

Instalaciones centralizadas, ms grande y red ms compleja, pero menores consumos.

Red de retorno en centralizadas.

En segundas residencias (fin de semana) es ventajosa el ACS centralizada.

Importante en centralizado los Reguladores de Temperatura.

Sistemas IndividualesSistemas Centralizados

1InstantneoCalentador a Gas(Regulador de Temperaturas)

2AcumulacinA Gas1InstantneosIntercambiador

Elctrico2AcumulacinInteracumulador

3Caldera MixtaACS-Calefaccin3MixtoCon Depsito

4Bomba de CalorCaro para ACS4Caldera MixtaDos calderas inde-pendientes inter-comunicadas y sec-torizadas

3. Sistemas de Produccin Individual

(Potencias entre 11 y 33 Kw, Caudales entre 5 y 15 l/m a 40C)

Calentador Instantneo de Gas

No es apto para demandas grandes, pues hace bajar la temperatura.

Tiene REGULADOR DE TEMP que controla el caudal del serpentn

Tiene VLVULA DE CAUDAL MNIMO para asegurar el arranque del encendido. Tiene llama piloto permanente . La VLVULA DE ENTRADA DE GAS est controlada por el DIAFRAGMA (membrana que dilata la presin de agua al abrir el grifo y que hace que se abra el conducto de gas para el encendido de los quemadores con la llama piloto).

Tiene VLVULA DE SEGURIDAD DE ENCENDIDO DEL PILOTO que evita salidas de gas con el piloto apagado.

Se aconseja 12 metros de distancia entre el ltimo grifo servido y el calentador. Su principal ventaja es la sencillez y la economa. Su desventaja es en cuanto capacidad trmica y que no dispone de recirculacin.

Calentador Acumulador de GasDEPSITO que envuelve una chimenea con cmara de combustin. El depsito tiene doble chapa metlica con aislamiento trmico interior. Permite Temp de 55C con potencias de 7 a 35 Kw, y caudal acumulado de 100 a 250 litros. Permanente control de temp por TERMOSTATO con medida mxima y mnima.

El QUEMADOR se enciende cuando el termostato detecta temp mnima y acta sobre la vlvula de gas abrindola. Se permiten mayores distancias al punto de consumo ms lejano. Permite circuitos de retorno.

Termo Acumulador ElctricoRESISTENCIA ELC-TRICA calienta el agua. El TERMOS-TATO regula el encendido elctrico. VLVULA DE SEGURI-DAD DE PRESIN Y TEMPERATURA, con grifo de vaciado.

Con NODO DE SACRIFICIO para evitar la pila galvnica. Con capacidad de 50 a 200 litros. No precisa salida de humos. Instalacin ms sencilla. No necesita rejillas de aireacin para la combustin . Necesidad de HIDROMEZCLADORES y aislamiento en tuberas por las altas temperaturas a que trabaja. Ver su ubicacin de acuerdo con la Reglamentacin de Aparatos de Baja Tensin.

4. Sistemas de Produccin Centralizada

Requieren una sala de calderas (generador de calor) que origine un agua sobrecalentada entre 70 y 90C que circula por un circuito cuya finalidad es calentar la conduccin de agua de consumo.

Circuito Primario: Alimentado por la caldera, cerrado y que oscila entre 70 y 90C, dispone de bombas de impulsin, depsito de expansin, By-pass a la entrada del Preparador, y termostato derivador para no entrar al preparador si este est an a la temperatura apropiada.

Circuito Secundario: Con acometida desde el circuito de AF, Preparador, Puntos de consumo y circuito de retorno.

Sistema Centralizado Instantneo El Preparador se denomina INTERCAMBIADORA. Intercambiador Tubular

B. Intercambiador de Placas

Sistema por Acumulacin El Preparador se llama INTERACUMULADOR (Normal en edificios de viviendas). Sistema Mixto

Temperaturas

Dept Acumulacin: Minimo de 55C

Circulacin en tuberas: 50C (RITE)

Consumo: 40C

5. La Regulacin de Temperaturas

El RITE obliga a la regulacin de temperaturas en sistemas centralizados. Atencin a la Bacteria culpable de la Legionela acta entre 20-40C, por tanto AF40C.

Regulacin de Temperaturas en circuito primario

Dispone de Dep-sito de expansin en la caldera; aislante trmico en circuito pri-mario; vlvula de tres vas co-nectada a un --

Termostato que controla los 50C del depsito, si desciende deja pasar el agua al intercambiador.

(*) El depsito de expansin de la caldera contiene tres elementos: aire, membrana y agua. Puede ser cerrado (se encuentra junto a la caldera) o abierto (en contacto con la atmsfera, con conduccin hasta cubierta).

(**) La Bomba del circuito primario sirve para mantener las temperaturas.

Regulacin de Temperaturas en Circuito Secundario

Ventajas e inconvenientes de este ltimo sistema:

Con regulacin en Secundario no ocupa espacio en sala de calderas.

Con regulacin en Secundario no necesita un depsito de regulacin grande.

Con regulacin en Secundario mayores problemas de cal y corrosin.

Con regulacin en Secundario peor respuesta instantnea, pues en momentos punta existen saltos trmicos mayores.

6. Caldera Mixta

A. Sistema Individual

Prioritario el uso de ACS sobre la calefaccin.

Bomba de agua para la Calefaccin.

Regulador de Tempe-ratura en calefaccin

Vaso de expansin en calefaccin

Existe otro modelo que se observa a continua-cin.

Esquema exterior de caldera mixta individual

B. Sistema Centralizado

7. Bomba de Calor

El circuito consta de un depsito acumulador de ACS calentado por un primario que funciona de la siguiente forma:

El lquido que circula es un gas refrigerante que se lica por aumento de presin mediante un compresor.

Al licuarse desprende calor y calienta el agua del acumulador, en el condensador.

Despus pasa por la Vlvula de expansin y se convierte en gas originando que en el evaporador absorba calor del aire y con un ventilador enve ese aire fro al local que se desea refrigerar.

Al finalizar de nuevo se inicia el ciclo.ESQUEMAS DE DISTRIBUCION (a grandes rasgos)

Suministro de ACS mediante calentadores Individuales de Gas

Suministro Centralizado de ACS por Calderas de Gas.

ESQUEMA DE PRODUCCION DE AGUA CALIENTE SANITARIA CENTRALIZADAGeneralidades sobre el Agua Caliente Sanitaria

Los MONTANTES no deben servir a ms de 10 plantas

En su arranque los montantes debern llevar LLAVES DE VACIADO.

En la parte final de cada montante se deber introducir un PURGADOR.

La TOMA DE AGUA FRIA para confeccionar ACS se deber realizar tras el Grupo de Presin.

Existe la obligatoriedad de establecer una RED DE RETORNO en las instalaciones Centralizadas.

Debe seguir imperando la norma de los 4 cms como DISTANCIA MINIMA ENTRE TUBERAS de ACS y AF.

Se deber tener en cuenta la separacin respecto a los CUADROS ELECTRICOS.

Las PENDIENTES hacia purgadores y/o llaves de vaciado han de ser del 02%.

Debern colocarse DILATADORES en tramos generales a no menos de 25 mts.

La DISTANCIA MAXIMA en instalaciones de gas individuales a los puntos de consumo no deber superar los 12 mts.

Se debern AISLAR los tramos de tubera que instalados en locales no calefactados.

El grosor de los AISLANTES dependen del dimetro de las tuberas.

Los ACUMULADORES debern disponer de aislantes en la produccin centralizada.

La Temperatura mnima de ACUMULACION ser de 55C.

La Temperatura mnima de DISTRIBUCION ser de 50C.

En el lugar de arranque de la conduccin de ACS deber colocarse una VALVULA ANTIRRETORNO.

Se deber tener en cuenta lo dispuesto en los reglamentos de Gas y Electricidad para la instalacin de los TERMOS elctricos individuales y para los calentadores individuales de GAS.

El RIGLO regula las distancias mnimas de los aparatos de cocina con los aparatos individuales de calefaccin a gas.

Debern colocarse REJILLAS en los cuartos donde haya calentadores de gas tanto individuales como centralizados.

En el tema de CORROSION y de DEPOSITOS DE CAL valen las mismas recomentaciones que en AF (Descalcificadores y Anodos de sacrificio).

Se mantiene la necesidad de colocacin de PASATUBOS sellados para atravesar los forjados y muros.

Se deben de colocar LLAVES DE PASO en cuartos hmedos, entradas a vivienda y en torno a los dispositivos.

Los CONTADORES deben centralizarse por planta, en el exterior de las viviendas.

Se deber buscar la instalacin MAS CORTA desde el acumulador a cada punto de consumo.

Se mantiene la recomendacin de HOMOGENEIDAD en los materiales.

Componentes de la Instalacin de ACS

Tuberas de Cobre preferentemente

Distribuidores (Horizontales hasta montantes)

Montantes (Verticales)

Derivaciones (Horizontales tras los montantes)

Retorno (vuelta al acumulador)

Accesorios (sirven los de AF)

Generadores de calor

Preparadores

Contadores

Vlvulas y llaves

Circuladores (Bombas)

Grifera y aparatos

Reguladores de Temperatura

DIMENSIONADO

Conceptos Fundamentales

Potencia Trmica

Se expresa en Kcal/h., y se define como la potencia calorfica que transporta un fludo.

Para su clculo se emplea la siguiente relacin: P=.Ce.Q.t siendo : densidad del fludo (en Kg/l), Ce: Calor especfico (en Kcal/kgC), Q: Caudal del fludo (en l/h), t: Salto trmico (en C). En el caso del agua la relacin queda como sigue: P= Q.tEjemplo: Qu potencia deber tener una caldera para calentar un caudal de 4000 l/h, con una variacin de temperatura de entre 80 y 70 C?

P=Q. t = 4000. 10=40000 Kcal/h

Las Calderas disponen de potencias nominales y potencias tiles, su relacin es el Rendimiento (R), segn la siguiente frmula:

Potencia til (la de clculo)

Rendimiento =

x 100

Potencia Nominal

Cantidad de Calor

Cantidad de Calor de un fludo (segn su volumen) es el nmero de Kcal conseguido para elevar la temperatura de un determinado volumen una cierta cantidad de grados. Se expresa segn la frmula:

C=.Ce.V.t, que en el caso del agua queda como sigue:

C= V.t

Ejemplo: Qu cantidad de calor se deber aportar a un acumulador para conseguir que caliente 500 litros de agua desde 10 a 55C?

C = V .t = 500 . 45 = 22500 Kcal

Mezcla de Agua

Sean los depsitos 1 y 2 con volmenes diferentes y con temperaturas diferentes, cul ser el Volmen mezcla y la temperatura mezcla del conjunto?

C=V.t = Vt+Vt siendo

V= V+ V por tanto:

Vt+Vtt =

V

Volumen equivalente

Conociendo que un cierto volumen V se encuentra a la temperatura t, cul deber ser el volumen de agua equivalente para que se encuentre a la temperatura t, teniendo en cuenta que se realizar por mezcla con AF a temperatura t?

V(t-t) = V(t- t)

Ejemplo:

Se quiere regular la temperatura del circuito secundario de una instalacin de ACS centralizada por mezcla con agua fra. Cul ser el volumen equivalente para una acumulacin de 100 lts de agua a 50c y con mezcla solo la necesito a 60C?

V(t-t) = V(t- t) es decir 100 ( 50-10) = Ve (60-10) de donde:

4000

Ve = = 80 lts.

50

EJERCICIO DE EXPLICACION DE INSTALACION

Este grfico representa a un Sistema de Caldera Mixta de produccin centralizada de ACS y Calefaccin.

La produccin de agua caliente para calefaccin, as como agua caliente para el circuito primario del sistema de ACS se desarrolla a partir de una batera de calderas (C) que sirven conectadas a un distribuidor de agua (A) que dispone de una vlvula (B) que hace que las cuatro calderas funcionen cuando el sistema de ACS lo requiera por horario punta.

El sistema de produccin de ACS es mixto, pues si bien tiene un Acumulador (D) en el circuito secundario, el preparador no es un interacumulador, sino un intercambiador de placas (E).

La Regulacin de temperatura, obligatoria en todo sistema centralizado de ACS, es de regulacin en el circuito primario. A travs de la vlvula de tres vas (F) conectada a un termostato del Acumulador, se realiza el control permitiendo o no el acceso del agua calentada en las calderas al citado intercambiador.

El circuito de calefaccin dispone tambin de una regulacin de temperatura por vlvula de tres vas (G) que permite o no el acceso de agua caliente al circuito final de los radiadores si la temperatura de los mismos ha descendido por debajo de lo determinado.

Las Bombas de impulsin (H) auxilian en el mantenimiento de las temperaturas de los circuitos en que actan; as:

HBomba impulsora circuito radiadores

HBomba impulsora mantenimiento temp en inicio circuito calefacccin.

HBomba impulsora del circuito primario de ACS

HBomba impulsora desde el intercambiador al Acumulador

HBomba impulsora del circuito de retorno del ACS

Otros componentes Llaves de vaciado (V), Depsitos de inercia trmica (X), acometidas de AF (J), vlvulas antirretorno (k)El esquema representa a un Sistema Centralizado Mixto de produccin de ACS por caldera de gas.

El Circuito primario est alimentado por dos calderas (C) en paralelo conectadas a un distribuidor (A), con depsito de inercia trmica(X), con bombas de impulsin (H). Dispone de acometida de agua fra (J) y Llave de vaciado (V).

El Circuito Secundario combina dos Acumuladores (D)en paralelo.

La Regulacin de Temperatura se realiza en el circuito primario mediante una vlvula de tres vas (F)anterior al intercambiador de placas (E)

Gua para el dimensionado 1) Temperaturas para cada tramo Tf Temperatura del AF: 10C

Tu Temperatura de uso: 40C

Ta Temperatura del Acumulador

Con regulacin de T en primario: 45-60C

Con regulacin de T en secundario: 70-80C

2) Establecer consumos de ACS Establecer caudales instantneos por tramo segn tablas.

Establecer caudales en litros por aparatos y uso. Segn tipo de viviendas (interviene el tiempo):

Lujo: 1 Baera (150 lts) + 1 Fregadera (40 lts) + 2 Lavabos (20 lts); recuperacin en 1 hora.

Normal: 1 Baera (150 lts) + 1 Fregadera (40 lts); recuperacin 1 hora y media.

Econmica. 1 Baera (150 lts); recuperacin en 2 horas. Consumo previsible = n viviendas x Volumen vivienda x Coeficiente de simultaneidad.3) Clculo del Volumen equivalente en Acumulador Regulacin en circuito primario:

Tu Tf

Va = Vu .

Ta Tf

Regulacin en circuito secundario:

Tu Tf

Va = Vu .

Ta Tf

y adems Mezcla de agua fra

Va . Ta + (Vu Va). Tf = Vu . Tu

4) Potencia de la Caldera

Va . (Ta Tf)

Potencia til (P) =

t

Siendo t = tiempo punta

Sabiendo que la P til = P nominal x Rendimiento5) Red de RetornoSe calcula que en el retorno circula el 10% del caudal de salida del acumulador. Puede tener el mismo calibre que los montantes de ACS; si bien puede determinarse tambin segn la siguiente tabla:

Calibre en pulgadasCaudal en litros / hora

1/2140

3/4300

1600

1 y 1/41100

1 y 1/21800

23300

La circulacin es forzada a travs de una bomba circuladora.

Sabiendo las prdidas del tramo ms desfavorable de ida de ACS se puede determinar una bomba que solvente dichas prdidas.

6) Circuito PrimarioEl agua sobre calentada del circuito primario que suele circular entre 70 y 90C tiene un peso especfico de 09 y un Calor especfico Ce de 1.

Por tanto el caudal del circuito primario ser igual a:

P

Q =

= (litros / hora) convirtindolo en lts/seg

( Ce (T

se puede entrar en tablas y para una velocidad mxima de 08 m/s se obtendr el calibre comercial de este circuito.

GAS

ACS

AF

LLAMA

PILOTO

VALVULA DE GAS

QUEMADORES

MEMBRANA

DIAFRAGMA

EVACUACION DE HUMOS

GAS

ACS

AF

ANODO Mn

TERMOS

TATO

VALVULA

DE GAS

ANODO DE Mn

TERMOSTATO

RESISTENCIA

RED ELECTRICA

VALVULA DE

SEGURIDAD

DE PRESION Y

TEMPERATURA

ACS

AF

ACS

AF

90C

70C

VALVULA

SEGURIDAD

CIRCUITO

PRIMARIO

ACS

AF

90C

70C

CIRCUITO

PRIMARIO

PLACAS

10C

50C

90C

70C

AF

ACS

RETORNO

ACS

50C

AF

10C

RETORNO

CALDERA

90C

70C

ACUMULADOR

C

70C

90C

10C

50C

(*)

(**)

C

80C

90C

70C

10C

50C

GAS

Calefaccin

ACS

AF

220 Volts

GAS

GAS

AF

C1

C2

AF

ACS

GAS

CALEFACCION

CALEFACCION

K

ACS

55 C

AF

10 C

Cede calor

Absorbe calor del aire

EVAPORADOR

CONDENSADOR

VALVULA DE EXPANSION

COMPRESOR

Grupo de Presin

Calentador individual

Grupo de Presin

C

C

C

V1

T1

V2

T2

Alumno: Lorenzo Fernndez-Giro Daz

Curso 1 Arquitectura Tcnica Grupo 1

Fecha: 17 diciembre 2002

CA

JA

JA

XA

XA

BA

KA

KA

KA

KA

VA

VA

VA

H

H

H

H

H

GA

F

EA

DA

AA

H

F

E

D

D

H

H

X

C

A

V

Va

Ta

Vu Tu

Tf

Vu Tu

Va

Ta

Tf

TABLAS PARA EL DIMENSIONADO DE A.C.S.