DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION ARQUITECTONICA ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

CALEFACCIÓN TEMA VIII. SUELOS RADIANTES.

MANUEL ROCA SUÁREZ JUAN CARRATALÁ FUENTES

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I N D I C E VIII.1. GENERALIDADES..........................................................................................................2 VIII.2.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA......................................................................................3 VIII.3.- CONTROL DE LAS TEMPERATURAS................................................................... ......4 VIII.4.- ELEMENTOS DEL SISTEMA.........................................................................................5 VIII.4.1. TUBOS..........................................................................................................................5 VIII.4.2.........................................................................................................................................5 VIII. 4.3 MONTAJE....................................................................................................................8 VIII. 4.4 SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS.............................................................................9 VIII. 5.-CALCULO. SUMINISTRO CON CAUDALES VARIABLES A TEMPERATURA CONSTANTE.............................................................................. .....................................10 VIII.5.1 PROCEDIMIENTO.......................................................................................................10 VIII.5.2 CONDICIONANTES PREVIOS...................................................................................10 VIII.5.3 FORMATOS PATRONES DE LOS CIRCUITOS........................................................10 VIII.5.4 ABACOS DE LA CASA "WIRSBO" PARA LA OBTENCIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA, TM, DEL AGUA CIRCULANTE................................................11 VIII.5.5 EJEMPLO: INSTALACIÓN Y CÁLCULO DE UN SUELO RADIANTE (SEGÚN FORMATO Y ÁBACOS DE LA CASA WIRSBO)...................................................................12 ANEXOS. (ÁBACOS Y FÓRMULAS).....................................................................................18 CALEFACCIÓN. TEMA VIII. SUELOS RADIANTES. 1.- GENERALIDADES. En el tema II hacíamos una breve introducción al sistema de paneles radiantes, indicando sus características básicas y diferenciando las circunstancias que aconsejaban la adopción de techos radiantes o de paneles radiantes. Si bien los principios funcionales y técnicos en que ambos se sustentan son idénticos, el sistema de suelos radiantes, salvo en edificaciones específicas, se impone al de techos radiantes, tanto por razones de economía como por proporcionar mayor sensación de confort, por lo que a él nos limitaremos en el presente tema. Empecemos por enumerar algunas de sus ventajas frente a los sistemas clásicos de radiadores. CONFORT. - Se ha demostrado que la distribución vertical ideal de temperaturas en una habitación es la que muestra ,la figura 1, con los pies ligeramente más caliente que la cabeza. Compárese con la que proporciona los suelos radiantes, figura 2, y los radiadores, figura 3.

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- Los suelos y techos radiantes ofrecen una distribución horizontal uniforme, ya que el suelo o techo son, en sí, los elementos calefactores. Por el contrario los demás sistemas establecen focos aislados de calor y, por tanto, una acusada heterogeneidad horizontal de temperaturas. ECONOMIA. - Los sistemas de paneles radiantes utilizan agua a baja temperatura, lo que contribuye a la conservación de la energía en su producción. Por otra parte, se reducen considerablemente las pérdidas de calor de las tuberías en el camino que va desde el generador al área a calefactar. DISEÑO. - Ofrece un alto grado de libertad en la distribución de los espacios interiores. - No establece problemática estética ni funcional, al no tener presencia visual. SEGURIDAD E HIGIENE. - No existe riesgo de quemaduras. - Simplifica la limpieza de la habitación - Al no originar movimientos acusados de convección en el aire de las habitaciones no produce zonas de concentración de polvo. VIII.2. DESCRIPCION DEL SISTEMA. El sistema de suelos radiantes consta de uno o varios colectores de alimentación de los que arrancan distribuidores que se desarrollan en serpentines bajo los pavimentos que, después de aportar su calor al ambiente, convergen en uno o varios colectores de retornos. Naturalmente, la cantidad de agua circulante bajo el pavimento está relacionada con la aportación calorífica demandada y las pérdidas de carga de los diferentes circuitos subsidiarios de unos mismos colectores deben estar equilibrados. Para lograr lo anterior el

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colector de alimentación va equipado con válvulas detentor, normalmente reguladas a mano. El resto de componentes exigibles al sistema (centralilla, circulador/es, purgadores, vaso de expansión etc.) son similares a los del sistema por radiadores, diferenciándose, no obstante, en los de control de temperaturas: así como en los sistemas por radiación se confiaba en la centralilla-sonda exterior complementada con el afine proporcionado por la manipulación del usuario sobre el radiador, en los suelos radiantes el último ajuste viene proporcionado por termostatos de habitaciones que, normalmente, actúan mediante servomotor (o actuador) sobre válvula de 3 vías. Describamos estos elementos. • Termostato de habitación.- Accionados a un voltaje de 24 v. Desviación máxima ± 0,2 °C. Equipado por dial de posiciones: en la posición "1" se respeta la temperatura de diseño; en las otras posiciones se establece una reducción constante de dicha temperatura. • Servomotores.- Actúan, a 220 ó a 24 v. y controlan él lado del suministro de las válvulas de 3 vías. Los servomotores, o actuadores, pueden ser del tipo "on-off" (dos posiciones) y las válvulas de 3 vías del tipo "todo-nada", si bien, actualmente, son sustituidos por sistemas proporcionales. Como veremos existen, asimismo, equipos individuales, modulantes o proporcionales, puestos en relación con sondas, bien sean estas últimas ambientales o exteriores. VIII.3 CONTROL DE LAS TEMPERATURAS. A) SUMINISTRO CON CAUDAL CONSTANTE A TEMPERATURA VARIABLE, EN FUNCION DE LAS TEMPERATURAS QUE SE ORIGINEN EN EL INTERIOR DE LAS ESTANCIAS. Control adecuado para grandes zonas abiertas y prestas para recibir masas de público, tales como iglesias o palacios de deportes. Sin embargo reacciona lentamente ante cambios de temperatura exterior. B) SUMINISTRO CON CAUDAL CONSTANTE A TEMPERATURA VARIABLE EN FUNCION, DE LA TEMPERATURA EXTERIOR. El sistema supone, por supuesto, un tiempo de reacción más corto que el anterior a los cambios térmicos exteriores. Es adecuado para habitáculos compartimentados con regulación manual cuando la fuente de calor trabaja a bajas temperaturas, por ejemplo la bomba de calor. Por el propio principio del sistema de suelos radiantes una variación, por ejemplo, de 1°C en el agua de aportación puede suponer en una habitación un aumento de transmisión calorífica de un kilovatio. SUMINISTRO CON CAUDALES VARIABLES A TEMPERATURA CONSTANTE. En los orígenes fue ésta la forma de control, hoy reactualizada a caballo de las nuevas tecnologías, dónde los actuadores (on-off) son sustituídos por válvulas proporcionales movidas por mandos individuales o por cuadros de control remotos. Sin embargo existe dos riesgo: Por una parte caudales bajos propician la formación de burbujas y también establecen notables diferencias de temperaturas del agua - y por tanto de los suelos - entre el principio y el final del circuíto.

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D) SONDA-TERMOSTATOS DE HABITACION. Cuando se desea alcanzar un nivel máximo de confort se hace preciso el sistema de "sonda-termostato de habitación", ya que pueden existir diferentes variables de carácter externo (orientación vientos etc) o internos (iluminación, personas, etc) que afectan exclusivamente a un determinado ámbito. Tales termostatos conectan eléctricamente sobre "actuadores" o servomotores que actúan sobre válvulas de 3 vías al comienzo del suministro del circuito. (v. esquema en el punto 2 del Tema II). Los equipos pueden aportar la regulación llamada de "encendido-apagado", o bien la regulación de "flujo proporcional". Para las primeras los "actuadores" dan impulsos que duran 3 ó 4 minutos, que es el tiempo necesario para reemplazar toda el agua del circuito; la frecuencia de tales impulsos estará relacionada con las demandas de calor sucesivas. Con la segunda el termostato de la habitación proporciona una señal proporcional a la demanda mientras que el "actuador" modula las aperturas de válvulas sólo en función de dicha demanda. No obstante en este tipo de regulación pueden originarse flujos muy escasos, con lo que se corre el peligro de que se formen burbujas de aire así como que ocasionen caídas importantes de temperatura en el suelo. En resumen: no existe criterio único y, por tanto, convendrá la adopción de uno u otro sistema e, incluso a la combinación de ellos, según las condiciones climáticas del lugar y las características y funcionamiento del edificio. VIII.4 ELEMENTOS DEL SISTEMA. VIII.4.1 Tubos. Los materiales tradicionales usados para suelos radiantes son el tubo de acero, debido a su resistencia y a que, por ser soldable, se presta a la realización de emparrillados. El cobre se usa igualmente en serpentines, dada su ductilidad tanto en suelos como, sobre todo, en techos radiantes; en este último caso se interpone entre el forjado y las tuberías una capa de aislamiento y, después de las necesarias fijaciones, se enyesan los serpentines desde abajo. Actualmente ciertas clases de tubos de plásticos que se presentan en rollos como el polietileno reticular (PEX), por su economía y facilidad de montaje han venido a sustituir a los anteriores. Los empalmes son siempre soldados y las conexiones se realizan mediante accesorios de compresión. VIII. 4.2 Trazado de tuberías. VIII .4.2.1 Tubos de alimentación.Tal como se esquematiza en el tema II los suelos radiantes parten de dos tuberías, horizontales y paralelas, que llamaremos TUBOS DE ALIMENTACIÓN.

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Los tubos de alimentación y colectores se fijan a la pared - éstos últimos tras caja registrable - a unos 50 cms del suelo, en un lugar centrado respecto a las habitaciones. En caso de casas de piso hay que procurar que los tubos de alimentación estén cercanos a los montantes y bajantes principales. Los colectores pueden alimentar de 1 a 12 circuitos. Acoplados a los elementos de regulación y control están los RAMALES DE IDA Y RETORNO de los respectivos serpentines calefactores. Los tubos de alimentación y los ramales no irán nunca por una zona más baja que la de los serpentines.

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VIII .4.2.2 Serpentines. TRAZADOS

- Para tubería muy flexible. - Adecuada para la mayor parte de las instalaciones en viviendas. - El salto te - ts se acusa íntegramente entre los extremos de la habitación, por lo que te - ts debe ser ≤ 5 °C.

- Para tubería muy flexible. - Adecuada para todo tipo de instalaciones. - El salto te - ts se aprecia en tuberías contiguas, por lo que no es buena solución para lugares de andar descalzo, (cuartos de baño) - Se admite te - ts ≤ 10°

Para tuberías menos flexibles - Adecuado para locales grandes y/o gran demanda de calor. - Calor bien repartido ya que va de más a menos desde el perímetro hacia el centro de la habitación .

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Los diagramas te - ts dibujados tienen un carácter teórico, ya que, evidentemente, el mortero que envuelve a los tubos tiende, por conducción, a uniformizar las temperaturas del suelo. De todos modos en espacios marcadamente rectangulares se colocarán los serpentines con sus tramos rectos en sentido paralelo al eje menor de la habitación para minimizar el salto térmico en dicho sentido (v. figuras). VIII.4.3 Montaje. Describamos las fases básicas del montaje del sistema: 1. Colocación de aislamientos.- Ajustando bien, colocar primero las franjas laterales y,

posteriormente las zonas centrales, sin que queden huecos o rendijas. 2. Colocación del sistema de fijación. 3. Colocación de los tubos.- Cuidar que quede, al menso, 15 cms bajo ellos para el

mortero. 4. Soldadura de tubos.- Encarar los tubos, amarrarlos provisionalmente y acabar de

colocar; después realizar las soldaduras conforme las normas de la casa comercial. 5. Prueba de presión.- Imprescindible e insustituible. Someter la instalación a una

sobrepresión al menos durante 24 horas, dejando conectado un manómetro. Si en este tiempo baja la presión es señal de que existe una fuga. La presión utilizada para la prueba suele ser de 1 kg/cm2.

6. Colocación del mortero.- Utilizar plastificantes para evitar coqueras que dificultarían la

adecuada transmisión del calor. 7. Pavimentación.- VIII.4.4 Soluciones constructivas.- En los dibujos siguientes aportamos variantes constructivas de suelos radiantes:

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VIII.5.- CÁLCULO. SUMINISTRO CON CAUDALES VARIABLES A TEMPERATURA CONSTANTE. VIII.5.1 Procedimiento. Se comienza calculando la demanda energética, P, del edificio según la fórmula expuesta en el Anexo 4 (La caldera, al igual que en el caso de radiadores, se escoge multiplicando dicha demanda por un factor de seguridad normalmente 1,2). P se divide por la superficie a calefactor para darnos una demanda por m2, cantidad que se denomina flujo calorífico, f. Se adopta, a priori, un cierto salto térmico del agua, ∆t (tida - tretorno), se calcula la energía necesaria para cada circuito en calorías/hora y éstas en caudales de agua caliente en l/seg. A continuación se calculan las pérdidas de carga de los circuitos de un mismo colector, pérdidas que han de ser equilibradas mediante las llaves detentoras. A la máxima pérdida así obtenida se le añaden las provenientes de los elementos comunes (caldera, válvulas, tubos de alimentación…) con lo que podemos escoger el circulador de caudal y presión suficientes. Por último, mediante ábacos "ad hoc", se establece la temperatura media, tm, del agua circulante, con ella la tida (tmedia + ∆t/2), parámetro que, mediante termostatos y actuadores o válvulas proporcionales, rige el funcionamiento del sistema. VIII.5.2 Condicionantes previos. Los condicionantes que han de considerarse previamente al cálculo son los siguientes: • ta.- Temperaturas de diseño del ambiente: de 18 a 24°C. • ∆T.- Tida - Tretorno del agua de los circuitos: de 5 a 10°C. • f.- Flujo calorífico aportado a los interiores: de 50 a 100 w/m2. • tp.- Temperaturas máximas recomendables de la superficie pisable, según tipo de local. - actividades deportivas: 25°C - viviendas y oficinas: 27°C - salas de reuniones: 28°C - piscinas y baños: 30°C VIII.5.3 Formatos patrones de los circuitos. El auge de los suelos radiantes al socaire de los nuevos materiales así como las correspondientes técnicas para su colocación, ha llevado a que las casas comerciales preconicen unas "determinaciones patrón" por las evidentes ventajas comerciales que se derivan de la standardización. Así pues los ábacos que proporcionan las casas para el cálculo están referidos a tales determinaciones, ábacos que, sin más, adoptaremos para su uso en este curso ya que adentrarse en profundidad en el terreno de la teorización no procede por evidentes razones de tiempo. Determinaciones patrón de la casa "WIRSBO". - Temperatura ambiente, ta : 20°C - Tuberías: PER, D.N. 20 x 2 mm - Profundidad: 40 mm de mortero sobre el tubo (aparte el espesor del pavimento)

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- Separación (que denomina "paso"): 200 mm entre ejes de tuberías. VIII.5.4 Ábacos de la casa "WIRSBO" para la obtención de la temperatura media, Tm, del agua circulante. A) DETERMINACIONES PATRON. Es evidente que la temperatura del agua circulante debe ser superior a "ta" o temperatura ambiente, cuestión que WIRSBO resuelve mediante los tres abacos que pasamos a describir: Mediante un primer ábaco se determina el salto térmico, ∆Tα, que tiene que haber entre la temperatura de la superficie del suelo (tp) y la temperatura ambiente (ta), salto que viene determinado fundamentalmente por el valor del flujo (f). (Nota: ta + ∆Tα no debe superar las temperaturas tp recomendadas en el punto 5.2. Otro ábaco establece un segundo sumando, ∆Trecubrimiento, que viene dado en función igualmente de f así como de 1/R, siendo R la resistencia térmica de dicho recubrimiento. Un tercer ábaco aporta un último componente, ∆Testructura solo en función de f para la profundidad patrón. La temperatura media del agua será: Tm = Ta + ∆Tα + ∆Trecubrimiento + ∆Testructura, tal como diagramamos a continuación, resolviendo el ejemplo que desarrollaremos siguidamente, ahorrándonos, así, una explicación B) OTRAS DETERMINACIONES En caso de que el proyecto no se ajustase a las determinaciones patrón, la casa comercial aporta unos ábacos para hallar los oportunos factores correctores de los resultados patrones, ábacos que aquí se incluyen en las páginas de ANEXOS.

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VIII.5.5 Ejemplo: Instalación y Cálculo de un suelo radiante (según formato y ábacos de la casa WIRSBO). A) DATOS.- Sea el chalet representado al que se va a dotar de un sistema de suelo radiante formado por serpentines de tubos de polietileno de 20 x 2, con un paso de "greca simple" de 200 mm. y con un salto térmico, ∆t, de 5 grados. Se ha calculado la demanda energética para obtener ta = 20 °C con el siguiente resultado: P = 9.950 W La superficie neta a calefactar es de: S = 133 m2 de suelo. El calor medio a aportar por m2, o flujo calorífico es 9.950 f = ---------- = 74,8 w 75 w. 133 Nota.- Otros autores designan el flujo calorífico con la letra q, lo que se presta a confundirlo con los flujos hidráulicos o caudales de las tuberías.

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B) CRITERIOS DE DISEÑO. - Se prevé , en principio, un circuito por habitación. En caso de habitaciones muy grandes se las dotaría de dos circuítos, ya que uno solo acusaría una pérdida de carga difícilmente compensable aconsejándose circuitos de longitud inferior a los 100 m.. Por el mismo motivo deben agruparse en uno los circuitos de las habitaciones pequeñas y contiguas. Se excluye de esta regla los baños, que poseen circuito independiente para, así, poder responder a su termostato independiente. - Se procura situar los colectores en el centro de gravedad térmico de las zonas a las que alimenta. - Se sitúan las tuberías generales de alimentación (ida y retorno) en situación centrada. - Se dibujan primero los circuitos más alejados de los colectores para evitar cruces de tuberías. - Habitualmente en la obra se ejecutará la tabiquería antes que las soleras y, por tanto, antes que los trazados de tubería. Si no se desea romper la tabiquería ejecutada se pasarán los tubos bajo el espacio destinado a las puertas. El resultado de lo dicho se plasma en la siguiente figura y en el siguiente cuadro:

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COLECTORES (IDA Y RETORNO)

CIRCUITO

ESTANCIA AREA M2 MATERIAL RECUBRIMIEN-TO DEL SUELO

1.1 COMEDOR 22 PARQUET 1.2 DORMITORIO 8,4 MOQUETA 1.3 DORMITORIO 8,4 MOQUETA 1.4 DORMITORIO 8,2 MOQUETA 1.5 COCINA 19,9 TERRAZO 1.6 HALL 8 TERRAZO

COLECTORES 1

1.7 ESTAR+PASO 20,3 TERRAZO 2.1 ZONA

SERVICIO 15

TERRAZO

2.2 ALCOBA 14,9 MOQUETA

COLECTORES 2

2.3 BAÑO 7,5 TERRAZO CUADRO 1.- CIRCUITOS, AREAS CALEFACTADAS Y MATERIALES DE RECUBRIMIENTO. C) CÁLCULO EN SÍ. C.1 Recorridos de los diferentes circuitos. En primer lugar calculemos los m.l. de cada circuito, en función del área que calefacta. Habiendo adoptado serpentines de 200 mm. de paso, la longitud se hallará multiplicando por 5 la superficie de la correspondiente habitación. A estos metros de serpentín hay que sumarle los recorridos de ida y vuelta a los colectores, también llamados "ramales". CIRCUITO ESTANCIA AREA

(m2) LONGITUD SERPENTIN(ml)

LONGITUD RAMALES (m.l.)

LONGITUD TOTAL CIRCUITO (m.l.)

1.1 Comedor 22 110 2 x 5 = 10 120 1.2 Dormitorio 8,4 42 2 x 5 = 10 52 1.3 Dormitorio 8,4 42 2 x 3,5 = 7 49 1.4 Dormitorio 8,2 41 2 x 5 = 10 51 1.5 Cocina 19,9 100 2 x 0,5 = 1 101 1.6 Hall 8 40 2 x 0,5 = 1 41 1.7 Estar +paso 20,3 101,5 2 x 0,5 = 1 102,5

2.1 Zona Servicio

15 75 2 x 0,5 = 1 76

2.2 Alcoba 14,9 74,5 2 x 2 = 4 78,5 2.3 Baño 7,5 37,5 2 x 4.5 = 9 45,5 CUADRO 2.- RECORRIDO DE LOS DIFERENTES CIRCUITOS.

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C.2 Caudales, perdidas de carga y equilibramiento de los circuitos.1 Empecemos por el circuito 1.1, por ser el más desfavorable. Calefacta a 22 m2 de superficie y debe, por tanto, aportar 22 x 75 w, o lo que es lo mismo (22 x 75 x 0,86) k cal/h. Siendo el salto térmico adoptado ∆t = 5 °C, cada litro de agua/h aporta 5 k cal/h. Así pues, expresando el caudal necesario en l/seg, tenemos: C = A x f en W; C = A x f x 0,86 en kcal/h; q = A x f x 0,86 (1/ ∆t) en l/h q = A x f x 0,86 x (1/ ∆t) x (1/3600) en l/seg. 22 x 75 1 q1.1 = --------------- x 0,86 x ---------- = 0,078 ≈ 0,08 l/seg 5 3.600 Así con el resto de los circuitos. Con los caudales y longitudes calcularemos las pérdidas de carga de cada uno (RL). El subsiguiente equilibrio se realiza mediante la manipulación de las válvulas detentoras: siendo 1.1 el circuito más desfavorable pondremos su válvula en la posición 5 (todo abierto), mientras que en los demás circuitos habrá que cerrar convenientemente sus válvulas para que sus resistencias totales, R, sean equiparables a la de 1.1. Calculemos, pues, las pérdidas de carga de 1.1 utilizando los ábacos de las hojas ANEXAS 6 y 7.. Según el ábaco de la hoja 6 para q = 0,08 y φ 20 x 2 tenemos una J = 0,14 kpa/ml. En el circuito 1.1 será RL = 0,14 X 120 = 16,8 kpa . Por su parte el ábaco de la hoja 7 acusa para q = 0,08 y la posición "todo abierto" una pérdida puntual de 3,9 kpa , que añadidas a las del circuito suman 20,7 kpa Habiendo pues calculado los caudales de cada circuito y utilizando los ábacos citados es fácil elaborar los siguientes cuadros:

1 Si queremos dar una temperatura al baño, tendríamos que arrancar en VIII.5.5 A)DATOS,previendo alli una te= 22ºC, por ejemplo, hariamos un cálculo independiente con esta pieza.

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CIR- CUI- TO

L (m)

DEMANDA CALOR (W)

q l/seg

J kpa/m

RL circui- to (JXL) (kpa)

RD detentor T. abierto (kpa)

RT CIRCUITO MAS DESF. (kpa)

RD detentor (kpa)

VUELTAS DEL DETENTOR

1.1

120

1.650

0,08

0,14

16,8

3,9

16,8 + 3,9= 20,7 *

-

5 (T. abierto)

1.2 52

630 0,03 0,023 1,2 - 20,7-1,2 = 19,5

1,5

1.3 49

630 0,03 0,023 0,94

- 20,7-0,94 = 19,76

1,5

1.4 51

620 0,03 0,023 1,17

- 20,7- 1,17 = 19,53

1,5

1.5 101

1.490 0,07 0,10 10,1 - 20,7 - 10,1 = 10,6

3,5

1.6 41

600 0,03 0,023 0,95

- 20,7- 0,95 = 19,73

1,5

1.7 102 1.520 0,07 0,10 10,25 20,7 - 10,25 = 10,45

3,5

CUADRO 3.1 EQUILIBRAMIENTO DE LOS CIRCUITOS DE LOS COLECTORES 1 CIR- CUI- TO

L (m)

DEMANDA CALOR (W)

q l/seg

J kpa/m

RL circui- to (JXL) (kpa)

RD detentor T. abierto (kpa)

RT circuito mas desf. (kpa)

RD detentor (kpa)

VUELTAS DEL DETENTOR

2.1

76

1.120

0,05

0,055

4,18

-

-

5,92 - 4,18 = 1,74

4,8

2.2 78,5 1.120 0,05 0,055 4,32 1,6 4,32+1,6 =

5,92 * - 5

(T. abierto)

2.3 45,5 560 0,03 0,023 1,05 - - 5,92 - 1,05 = 4,87

3,2

CUADRO 3.2 EQUILIBRAMIENTO DE LOS CIRCUITOS DE LOS COLECTORES 2 * Esta es la resistencia patrón a igualar en el resto de los circuitos, las RD, resistencias del delentor. De ahí sale el nº de vueltas. C.3 Determinación de la caldera y del circulador. CALDERA Tenemos ya la potencia de la caldera, que ha de ser igual o mayor que las perdidas caloríficas del chalet. P > 9.950 w. Tomando un coeficiente de seguridad de 1.2 tenemos: P ≥ 1,2 x 9.950 = 11.940 ≈ 12.000 w.

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ACELERADOR El caudal total circulante será: 9.950 1 Q = ----------- x 0,86 x ----------- = 0,47 l/seg. ≈ 0,5 l/seg 5 3.600 En cuanto a la altura de la bomba habrá que sumarle a la pérdida de carga del circuito 1.1, más desfavorable, las pérdidas del tramo CALDERA-COLECTOR 1 que prevemos con un φ DN 32 x 2,9. El ábaco nos da una J = 0,3 k Pa/ml, y habida cuenta que la longitud a considerar es de 7 + 7 = 14 ms (ida y vuelta) tendremos: R = 14 x 0,3 = 4,2 kpa Así pues la altura de la bomba será: H = 20,7 + 4,2 = 24,9 kpa = 2,49 m.c.a. ≈ 2,5 m.c.a., altura a la que habrá que añadir las pérdidas de carga puntuales de las válvulas de 3 vías y caldera, a proporcionar mediante ábaco por el fabricante, para un caudal de 0,5 l/seg. C.4 Determinación de la temperatura del agua de circulación. Como sabemos la temperatura del agua es función del flujo calorífico, temperatura de diseño y de las características del suelo. Tomando el caso más desfavorable, que corresponde a las habitaciones recubiertas de moqueta, y utilizando los ábacos de la HOJA ANEXA 8, tenemos para f = 75 w y ta = 20°. tm = 20 + 7 + 8,3 + 4,7 = 40°C con lo que Tida = 40 + 5/2 = 42.5°C EXPLICACIÓN: La temperatura del agua se halla aumentando a la temperatura ambiente (20ºC), los diferentes incrementos debidos a:

a) ∆t estructura (sólo es función de f). Cada ábaco corresponde a diferentes profundidades de la generatriz superior del tubo. (En este caso el ábaco utilizado corresponde a 4 cm.

b) ∆t recubrimiento en función del material. c) ∆tα en función de la fisura de la superficie.

Se deduce que:

∆t estructura + ∆t recubrimiento + ∆tα + 20 = 40ºC Siendo: Temperatura de diseño 20ºC

(∆tα + 20)<27ºC Tida + Tvuelta La temperatura de ida es ---------------------- - 20 2

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ANEXO 4.- FÓRMULA DE LA DEMANDA ENERGÉTICA P DE UN RECINTO Y DEL FLUJO CALORÍFICO f POR M2 DE SUELO, AMBOS EN WATIOS, CON UN EJEMPLO. P = ∆T (Ac. kc + As. k s+Σ Ap. kp + V.N.ρ .Cp 1.000 en watios 3.600 P f = --------, en watios As siendo: ∆T = tinterior - texterior , en °C Ac = Superficie de cubierta, en m2 As = Superficie de solera, en m2

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Ap = Superficie de paredes, en m2 Avent = Superficie de ventanas, en m2 Apuertas = Superficie de puertas, en m2 . . kc, ks, kp …… = Coeficiente total de transmisión de cada superficie, en w/m2 °K V = Volúmen del aire del edificio o recinto, en m3 n = número de renovaciones del aire por hora ρ = densidad del aire Cp = 1kJ/ kg ºK = Calor específico del aire en watios Nota.- Si tomamos ρ (densidad del aire) a 20º C = 1,2 kg/m³, ρ x Cp 1.000 = 1 3.600 3 EJEMPLO con ∆T = 20 °C (tint = + 20 °C; text 0 °C) y n = 0,5 renovaciones por hora. Se propone un sistema de ventilación forzada, en una habitación de las siguientes características: Dimensiones generales:

HABITACIÓN

Largo = 10 m. Ancho = 10 m. Alto = 2,5 m. Área = 100 m² Volumen = 250 m³

VENTANA Área = 25 m² PUERTA Área = 4 m²

Coeficientes transmisión térmica: - Cubierta: kc = 0,75 kcal/h º C m² - Suelo: ks = 1,20 kcal/h º C m² - Paredes: kp = 1,20 kcal/h º C m² - Ventana: kvent = 3,0 kcal/h º C m² - Puerta: kpuerta = 2,5 kcal/h º C m² Carga térmica: - Ac x kc _________________100 x 0,75 = 75 - As x ks _________________ 100 x 1,20 = 120 - Ap x kp _________________ [(10+10+10+10) x 2,5 - (25+4)] x 1,20 = 85,2 - Avent x kvent ______________ 25 x 3 = 75 - Apuerta x kpuerta ____________ 4 x 2,5 = 10 365,2 kcal/hºC Como resulta que tenemos un ∆t = 20ºC (desde 0ºC hasta 20ºC). Obtenemos una carga térmica por transmisión de :

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P1 = 20 ºC x 365,2 = 7.304 kcal/h. A esta cantidad habría que sumarle la carga térmica por infiltración: P2 = V x Ce x D x N (tint- text ) Sustituyendo por los valores apartados en el capítulo I, obtenemos: P2 = 250 x 0,24 x 0,5 (20ºC –0ºC) = 600 kcal/h. Sumando ambos obtenemos: P = P1 + P2 = 7.304 + 600 = 7.904 kcal/h. Convirtiendo unidades en W, obtenemos: Pw 2 = 7.904/0.86 = 9.190 W.

2 Para utilizar dicho dato en el cálculo de suelo radiante necesitaríamos la “densidad” f., que sería igual a:

f = 9.190 W / 100 m² ≈ 92 W / m².

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ÁBACOS CORRECTORES de T Deciamos en 5.1 que los cálculos de las temperaturas del agua circulante se obtenían en unos supuestos “patrón” y que existían ábacos correctores de los resultados cuando no operábamos con dichos supuestos. Veámoslo en el ejemplo anteriormente desarrollado. Supuesto patrón: Ф 20 h = 50 mm p = 200 mm Supuestos de trabajo: Ф 25 h = 70 mm p = 300 mm Para T=75 w/m² habíamos obtenido anteriormente: Tm =40 º Así pues según A) F = 0,98,según B) F=1,03 y según C) F = 1,08 Por tanto T= 40 x 0,98 x 1,03 x 1,08 = 43,6 ºC. Nota.- Como se ve en los 3 ábacos siempre F = 1 en los supuestos “patrones”.