Ingeniería en Refrigeración

PISO RADIANTE

ALUMNOS: Francisco Silva, Claudio LevioCARRERA: Ingeniería Refrigeración ASIGNATURA: Calefacción PROFESOR: Adolfo AndradeFECHA: 24-09-2015

INDICE

INTRODUCCION --------------------------------------------------------------------------------------------página 1

¿QUE ES EL PISO RADIANTE?-------------------------------------------------------------------------página 2

COMPONENTES PRINCIPALES DEL PISO RADIANTE-----------------------------------------página 2

(Fuente de calor, bomba, tubería, aislante)

CONSIDERACIONES PARA CÁLCULO DE LA BOMBA-----------------------------------------página 3

EJEMPLO DE CÁLCULO DE BOMBA RECIRCULADORA--------------------------------------página 3

CONSIDERACION PARA CÁLCULO DEL CAUDAL DEL SISTEMA--------------------------página 3

POTENCIA CALORIFICA NECESARIA DE CALEFACCION------------------------------------página 4

CALCULO DE ELEVACION------------------------------------------------------------------------------página 4

TABLA DE PÉRDIDAS DE CARGA--------------------------------------------------------------------página 4

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PISO RADIANTE--------------------------------------------página 5

DATOS TECNICOS DE INSTALACION---------------------------------------------------------------página 6

DISTRIBUCION DE LOS CIRCUITOS-----------------------------------------------------------------página 6

TEMPERATURA DEL FLUIDO---------------------------------------------------------------------------página 7

NORMATIVA DE INSTALACION AGUA CALIENTE SANITARIA PARA SUELO RADIANTE

NORMAS-------------------------------------------------------------------------------------------------------página 7

REGLAMENTOS OBLIGATORIOS----------------------------------------------------------------------página 7

LEY---------------------------------------------------------------------------------------------------------------página 8

CONCLUSION -----------------------------------------------------------------------------------------------página 9

INTRODUCCION

El piso radiante es un sistema de calefacción diseñado para calentar un recinto desde el piso hacia arriba provocando una sensación de confort mayor a otros sistemas de calefacción.

Este sistema no es nuevo teniendo como referencia que un siglo antes de cristo se hacía algo similar con los humos. Estos los hacían pasar por debajo de la casa calefaccionada así la casa.

Hoy en día se usa un serpentín de tubo de (polietileno reticulado) que se distribuye atreves del suelo de toda la casa para poder tener una temperatura homogénea en toda la casa, local, etc.

Este sistema de calefacción bajo suelo es la próxima a la ideal y frente a otros sistemas tiene muchas ventajas en el confort humano (el confort es un estado de equilibrio en el que no hay reacción del cuerpo)

¿QUE ES LA CALEFACCION POR PISO RADIANTE?

El sistema de calefacción bajo suelo está basado en la instalación de una red de tubos en forma de serpentín bajo el suelo del recinto, en cual se hace recircular agua con una bomba a baja temperatura consiguiendo una gran superficie a baja temperatura.

El diseño de la calefacción bajo suelo no es compleja sin embargo el trabajo lo tiene que realizar un profesional competente para asegurar un resultado satisfactorio.

COMPONENTES PRINCIPALES DEL PISO RADIANTE

a) Fuente de Calor: Por lo general la fuente de calor es una caldera alimentada con gas, electricidad, carbón, petróleo, etc. La finalidad es la misma producir la cantidad de calor necesaria para la calefacción producto de la recirculación del agua. En la actualidad existe la energía alternativa: paneles solares estos aprovechan la energía solar por irradiación, y atreves de esto calienta el agua que entra en el serpentín del circuito de calefacción.

b) Tuberías: Las tuberías forman el serpentín y transportan el agua caliente a los emisores, asegurando el caudal máximo y minimizando el ruido generado por el paso del agua. Si estas tuberías están bien aisladas, esto garantizaría una pérdida de calor muy baja entre la inyección y retorno en el piso radiante.

c) Bomba: La bomba es fundamental en el proceso de recirculación del agua en el sistema de piso radiante, y para seleccionarla de forma correcta, tenemos que considerar dos aspectos principales.

Caudal volumétrico máximo del sistema La altura de elevación en metros, debe compensar las pérdidas de carga en las tuberías

y todas las singularidades que esta posee como codos, válvulas, etc.

d) Aislante: Aislante de fondo El sistema de calefacción por suelo requiere la aplicación de una capa aislante entre el forjado y la masa de cemento del solado. Sus funciones son: Reducir la inercia térmica del sistema, reduciendo la masa a calentar. Evitar que el calor pase de forma incontrolada a un ambiente que no lo requiere. El aislante puede ser plano o conformado en su cara superior para facilitar la colocación del tubo. El plano se utiliza principalmente en grandes superficies, en cuyo caso se dispone de guías especiales con clips de sujeción rápida del tubo, en los cuales queda firmemente alojado.

CONSIDERACION PARA CÁLCULO DE LA BOMBA

La temperatura máxima del aire en la vivienda de 20°C. Para que en el interior de los locales la temperatura sea de 20°C, es necesario crear un equilibrio entre la “lo que disipa y lo que aporta el sistema de calefacción”. Las disipaciones totales del edificio. Dicha disipaciones están determinadas por la suma de las infiltraciones, y las Aportaciones gratuitas tales como radiación solar (orientación del edificio) Aportaciones internas tales como ordenadores, Iluminación, electrodomésticos, etc.El sistema de calefacción tiene que ser capaz de mantener este equilibrio, para mantener una temperatura de confort.La bomba puede instalarse de dos manera distintas una de estas es a la entrada del piso radiante y otra a la salida teniendo en cuenta que a la entrada esta va a trabajar con 20°C más que a la salida del piso radiante.Estas bombas pueden ser de rotor seco o rotor humero esto va a depender de la capacidad de la bomba. Si la bomba tiene un desplazamiento volumétrico superior a 70m3/h y cuando la altura de impulsión supera los 15m.c.a se elige la bomba de rotor seco, y en el caso de que la bomba tenga un desplazamiento inferior a 70m3/h se selecciona la bomba de rotor húmedo.

Ventajas de las bombas con rotor seco:- Se pueden utilizar con agua con presencia de cal- Se puede instalar con el eje del motor en posición vertical- Amplio rango

Ventajas de las bombas con rotor húmedo:- Silencioso- Se pueden seleccionar de 2 a 3 velocidades

EJEMPLO DE CÁLCULO DE BOMBA RECIRCULADORA:

Calculo de Caudal

Q= (0,33 x P)/DT

Q= (0,33x120.000 kcal/h)/20°C = 1980 l/h = 1,98 m3/h

P= Potenza en kcal/h = 120.000 kcal/DT= delta de temperatura entre impulsión y retorno = 20°C

CONSIDERACION PARA CÁLCULO DEL CAUDAL DEL SISTEMA

Para calcular el caudal del sistema hay que tomar en cuenta las características de la bomba.- Si es de velocidad fija o variable, Si es de velocidad variable se debería utilizar una

bomba con regulador de velocidad electrónico invertir según las exigencias del sistema.EJEMPLO DE CÁLCULO:Q= caudal en volumen m3/h Q= PW X 0,86 M3 PW= demanda de calor en KW DT h0,86= factor de conversión de Kcal/h a KWDT= diferencia de temperatura entre la inyección y retorno

POTENCIA CALORIFICA NECESARIA DE CALEFACCION

Teniendo claro los m3 necesarios para calefactar, este se multiplica por el K (coeficiente de conductividad térmica del material). Y así obtener la potencia calorífica necesaria para ese recinto.Suponiendo que los valores son los siguientes:K = 20/25 W/m3 necesarios por viviendaK = 35/40 W/m3 solo para los cuartos de baño1kcal/h = 1,163 W (W = J/s)

EJEMPLO: 43m3 X 25W/m3 = 1075 W

CALCULO DE ELEVACION

La altura de elevación del sistema es el total de la suma de las pérdidas de carga localizadasEn el sistema de calefacción.Para facilitar el cálculo en sistemas de circuito cerrado, se consideran 0,8-1 m.c.a. aproximadamente por cada planta: por ejemplo un edificio de 4 plantas, se puede considerar 3,2- 4mca. De altura de elevaciónEJEMPLO: H: altura del edificioHed = Altura del edificio 9 mK = considerando el 25% - 30% de la altura del edificioH = Hed x K (FORMULA)H= 9 x 0,30 = 2,7 mcaH= 9 x 0,25 = 2,25 mcaEstos valores de mca se llevan a las tablas y se encuentra el valor de elevación

TABLA DE PERDIDAS DE CARGA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PISO RADIANTEVENTAJAS:

El piso radiante proporciona una sensación de confort por la diferencia de temperatura que existe entre los pies (22°C) y la cabeza (19-20°C) los pies tienen aproximadamente entre 2 a 3 °C más que la cabeza por eso se dice que es el sistema ideal de calefacción.

Ruido: este sistema de calefacción se destaca porque elimina casi por completo la posibilidad de ruido en el sistema. Porque es muy poco probable la formación de burbujas de aire en el sistema. En el caso que lo anterior ocurriera las burbujas llegan rápidamente a los purgadores, desapareciendo.

Polvo en suspensión: Tiene gran cantidad de agentes patógenos y cuando este, está en contacto con las personas las afecta considerablemente. Con el piso radiante este problema casi no existe porque el movimiento de aire es mínimo con lo que se reduce casi totalmente este problema.

El agua puede calentarse mediante diferentes tipos de energía (electricidad, petróleo, carbón, etc.).

Tiene un elevado contenido energético por unidad de volumen. Es una instalación de una larga vida útil y un bajo mantenimiento. Es económico a corto y largo plazo debido al ahorro de energía. Son sistemas que trabajan con agua a baja temperatura. Las pérdidas de calor en las tuberías son mínimas desde la inyección al retorno. Se puede adaptar a cualquier tipo de energía. Puede combinarse con otros sistemas de calefacción. La rapidez con que se instala es mucho mayor que en los sistemas tradicionales. Se adapta a todos los tipos de suelo. Simplifica la limpieza del lugar donde esté instalado (porque la circulación de aire es

mínima). Elimina los suelos fríos. No es visible, por lo tanto, no afecta en la distribución de los espacios. Está protegido contra daños. La distribución de temperaturas es muy próxima al ideal.

El sistema se puede usar para refrigerar, sustituyendo el agua caliente por fría mediante bomba de calor o enfriadora. DESVENTAJAS:

Calefactar una vivienda con suelo radiante inicialmente puede ser de hasta 12 horas, con lo que la rapidez no es su punto fuerte.

 Además es posible diseñar el sistema para que en los meses de calor sea también refrescante, aunque dicha propiedad supone mayor dificultad técnica por las necesidades de control de la humedad para evitar condensaciones en la superficie del pavimento

existen estudios científicos que señalan que la aplicación de calor en las piernas es perjudicial para aquellos que tienen problemas de circulación en las piernas. Y en cierto sentido tenían razón, ya que las primeras instalaciones de suelo radiante utilizaban temperaturas más altas que las actuales y producían picos de calor altos a la altura de las piernas los cuales eran molestos y afectaban a la salud circulatoria de los usuarios. Hay que dejar claro que en todo caso estamos hablando de suelos radiantes que funcionan a base de conducciones con agua, ya que las instalaciones de suelo radiante eléctrico sí que suponen un riesgo para la salud debido al campo electromagnético que generan.

DATOS TECNICOS DE INSTALACIÓN

Banda perimetral aislante Antes del vertido del cemento, se debe extender a lo largo de toda superficie vertical, paredes, columnas, bancadas, etc., una banda perimetral aislante que debe cubrir desde la base de soporte hasta la superficie del suelo radiante acabado y permitir un movimiento del solado de algunos mm. La banda perimetral debe ser fijada de modo tal que no permita su movimiento durante el vertido del cemento del solado. La parte superior de la banda perimetral que sobresalga por encima del pavimento, no debe cortarse hasta completar la cobertura con el revestimiento final. Distancia entre tubos (paso) Distancia entre tubos (paso) El paso o distancia entre tubos puede variar en función de la carga térmica. Desde valores bajos, (50 ó 75 mm según se haya elegido el tipo de aislante T50 ó T75) hasta un máximo de 300 mm en grandes áreas como centros deportivos o almacenes. Los cálculos se especifican en la norma EN1264. La complejidad del cálculo presentado en la norma no debe inducir a engaño. Se trata de consideraciones que forman parte de la física del edificio y que al usuario pueden interesar solo expresadas en forma de tablas. Los cálculos efectuados para utilización solo calefacción, no son válidos para aplicación calefacción y refrigeración. Efectivamente en todos aquellos casos en que el suelo radiante vaya a ser usado también en refrigeración, el cálculo del paso debe basarse en esta última aplicación, tratándose de condiciones en las que la emisión específica del suelo resulta más limitada. A igualdad de caudal (es decir, sin variar el circulador) y con temperatura mínima de ida no inferior a 14ºC, la emisión se sitúa alrededor del 40% respecto a la que ofrecería en mismo pavimento durante el funcionamiento invernal. Para obtener una emisión estival de 35-40 W/m², la invernal correspondiente debe situarse entre 90 y 100W/m². Longitud máxima del circuito Ningún circuito debe superar la longitud de 200m. La longitud depende obviamente del caudal y del diámetro del tubo. Es aconsejable limitar los circuitos a un máximo de 120m. Indicando con G el caudal en l/h y con Di el diámetro interno del tubo en mm, la pérdida de carga puede ser calculada, entre diversas maneras, con la siguiente: G2 Dp = L x 191,4 x Di5 Para un tubo de 18x2, o sea con 14 mm de diámetro interior, considerando una pérdida de carga admitida para un circuito, de 2000 mm c.d.a. se obtiene el siguiente diagrama que relaciona el caudal y la longitud en metros del circuito.

DISTRIBUCIÓN DE LOS CIRCUITOS

Distribución de los circuitos El tendido del tubo puede ser realizado de diferentes formas. La elección de la forma del suelo radiante está relacionada con la tipología del entorno a calefaccionar. Para obtener la distribución de temperatura superficial más homogénea posible se recurre a menudo al sistema de retorno invertido. Con ello se obtiene una temperatura media superficial prácticamente constante. Este método permite una mayor temperatura superficial y por tanto una emisión mayor. En caso de amplias superficies acristaladas es posible concentrar el paso de los tubos en sus proximidades para aumentar la emisión térmica. Según la EN 1264-3, en las áreas periféricas a lo largo de paredes externas acristaladas, hasta una anchura máxima de 1 m, se admite una temperatura superficial más alta (hasta a un máximo de 35°C). En este caso es permitida una diferencia entre temperatura superficial y temperatura ambiente de hasta 15ºC, mientras en las superficies interiores la diferencia entre la temperatura mediana superficial del suelo y el ambiente no debe superar los 9ºC.

TEMPERATURA DEL FLUIDO

Temperatura del agua Es importante que ida y retorno se mantengan el máximo posible dentro de un salto térmico contenido. En todo caso, cuanto menor sea la temperatura del agua, mayores serán el confort y la economía de gestión del sistema. La temperatura del agua variará según el tipo de suelo. Deberá limitarse a 45°C en los suelos normales y a 55°C en aquellos particularmente aislantes (moqueta, parquet flotante). El salto térmico entre ida y retorno indicado en la norma EN 1264-3 con el símbolo s, debe estar entre 0 y 5ºC, pero es bastante común un Δt = 8°C. En todo caso, la temperatura máxima de ida dependerá de la diferencia de temperatura admitida entre pavimento y ambiente, que por ejemplo en un baño puede alcanzar los 9ºK (temperatura interna 24ºC)

NORMATIVA DE INSTALACION AGUA CALIENTE SANITARIA PARA SUELO RADIANTE

En Chile no existen Normas de Climatización, sin embargo existen Normas y Reglamentos de otras especialidades que se deben considerar en un proyecto de climatización y generación de agua caliente sanitaria. Estas son en algunos casos de carácter obligatorio y en otros su aplicación es voluntaria.

NORMAS

Normas NCh352.Of1961 Condiciones acústicas que deben cumplir los edificios.

NCh352/1.Of2000 Aislación acústica Parte 1: Construcción de uso habitacional - Requisitos mínimos y ensayos.

NCh853.Of1991 Acondicionamiento térmico - Envolvente térmica de edificios - Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas.

NCh1070.Of1984 Aislación térmica - polietileno expandido – Requisitos

NCh1071.Of1984 Aislación térmica - Lana Mineral - Requisitos.

NCh1079.Of1977 Arquitectura y construcción - Zonificación climático habitacional para Chile y recomendaciones para el diseño arquitectónico.

NCh1914/1.Of1984 Prevención de incendios en edificios - Ensayo de reacción al fuego - Parte 1: Determinación de la no combustibilidad de materiales de construcción.

NCh1914/2.Of1984 Prevención de incendios en edificios - Ensayo de reacción al fuego - Parte 2: Determinación del calor de combustión de materiales en general.

REGLAMENTOS OBLIGATORIOS

D.S. Nº 66 - 2007 Reglamento de Instalaciones Interiores y Medidores de Gas. Ministerio de Economía.

D.S Nº 48 Reglamento de Calderas y Generadores de Vapor.

MINSAL D.S. Nº 47 Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones.

MINVU D.S. Nº 146 Norma de emisión de Ruidos Molestos Generados por Fuentes Fijas.

MINSAL D.S. Nº 594 - 1999 Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los lugares de Trabajo.

MINSAL D.S Nº 37 - 2007 Reglamento que establece las normas aplicables a las importaciones de sustancias agotadoras de la capa de ozono comprendida en los anexos del Protocolo de Montreal, los volúmenes máximos de importación en el tiempo y los criterios de distribución. Decreto de la Secretaría General de la Republica del 28 de febrero de 2007 y publicado el 11 de septiembre del mismo año

LEY

Ley 20.096 - 2006 Establece Mecanismos de Control Aplicables a las Sustancias Agotadoras de la Capa de Ozono

CONCLUSIÓN

La calefacción bajo suelo es muy confortable ya que logramos tener una temperatura en los pies desde 22 a 25 *C mientras que en nuestras cabezas entre 19 y 20*c además tiene múltiples beneficios ya sea en confort y económicamente. El agua que pasa por los tubos puede calentarse de diferentes maneras, electricidad, petróleo o gas lo que lo hace muy versátil. Tiene elevado contenido energético por unidad de volumen, es barato, limpio, no es toxico y se consigue fácilmente en el mercado los diferentes materiales.

Además de tener múltiples ventajas y muy pocas desventajas es de fácil instalación en casas, iglesias, edificios, etc.

BIBLIOGRAFIA

- Manual de instalaciones técnicas de la (cámara chilena de la construcción, cámara chilena de refrigeración y climatización)

- ADB wáter technology (manual de instalador)

- ESAK system (manual técnico de diseño y cálculo para calefacción bajo suelo por agua caliente)

- GIACOMINI S.P.A. Proyecto y realización de instalaciones de suelo radiante para refrigeración y calefacción