Físicamente, la energía es la capacidad de realizar un ... · • Físicamente, la energía es la...

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• Físicamente, la energía es la capacidad de realizar un trabajo.– Las energías utilizables en la edificación son:

• Energía eléctrica• Energía química• Energía mecánica• Energías naturales

– (la mayor parte de la energía se utiliza en forma de calor)

• Principio de conservación de la energía:– La energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma.

uso de la energía

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energía

Trasformación de la energía• Los distintos tipos de energía se pueden clasificar por su nivel o

exergía.– Son energías de alta exergía la radiación electromagnética o la

electricidad– Es energía de baja exergía la calorífica, y de menor nivel cuanto menor

sea la temperatura.

• Las energías de cualquier tipo se pueden transformar en otro. En las calderas se transforma la energía química en energía calorífica.

• La transformación de una energía en otra tiene un rendimiento.– Energía de alto nivel energía de bajo nivel alto rendimiento– Energía de bajo nivel energía de alto nivel bajo rendimiento

generación de calor

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energía

Transformación de la energía• Es lógico transformar energía química en calor (combustión) que se

hace con alto rendimiento.• Sería lógico transformar energía eléctrica en calor (muy alto rendimiento)

pero, para obtener la energía eléctrica se han utilizado otras energías de mucha menor exergía, con muy bajo rendimiento.– Para producir cada unidad de energía eléctrica se consumen 2…4 unidades

de energía primaria.• solo por combustión 1:4• media nacional española 1:2 (considerando nuclear y renovables)

– Para producir calor se emplean como máximo 1,25 unidades (1:1,25) de energía química.

– Luego lo mejor es emplear energía química (calderas de combustible)• (además, la unidad de energía combustible cuesta la mitad que la eléctrica)

energía


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combustibles y combustión• La combustión es la trasformación de una energía química en energía

calorífica.• Químicamente es la oxidación violenta de un compuesto químico con

desprendimiento de gases y calor.

combustible + oxígeno óxidos + calor

El calor se produce en la ruptura de los enlaces químicos de las moléculas del combustible. Los enlaces de los productos resultantes requieren también energía, pero menos que la ruptura. La reacción química es exotérmica.


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• Combustible: sustancia susceptible de oxidarse (de quemarse), desprendiendocalor

• Requiere para ello un comburente (un oxidante), que es el oxígeno del aire.• La mayoría de los combustibles tiene como elemento principal el carbono (C),

que al oxidarse forma dióxido de carbono (CO2).• El otro elemento más común es el hidrógeno (H) que, con el oxígeno, forma

agua (H2O).• Los combustibles gaseosos y los líquidos suelen ser hidrocarburos,

combinaciones de hidrógeno y carbono.• Los sólidos pueden ser el carbón, prácticamente carbono puro, o la leña y los

biocombustibles, hidrocarburos con otros elementos, pero con una parte importante de carbono.

Combustibles


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hidrocarburosmetano (gas natural)CH4

asfaltos

….

C30H62

gasóleosC15H32

…

octano (gasolinas)C8H18

...

butanoC4H10

propanoC3H8

etanoC2H6

H

H

H

H

C

H

H

C

H

C H

H

HCH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + calor

combustible dióxido agua

en cantidad de masa:

(12 + 4×1) + (2×2×16) = 44 + 2×18

Combustibles


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• Además hay impurezas en los combustibles (en pequeña cantidad). La más frecuente es el azufre (S), que también se quema:

S + O2 SO2 + calory

2SO2 + O2 2SO3 +calor

Como en los gases también hay agua (H2O):

SO3 + H2O SO4H2

que es ácido sulfúrico, muy corrosivo.(En general esta reacción ocurre a bajas temperaturas, con el agua líquida).

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Calor de ruptura de enlaces

– Calor de formación de nuevos enlaces-----------------------------------------------------------

Calor producido

Condiciones de la combustión

Este calor producido se llama Poder Calorífico Superior (PCS ó CS) y se mide en J/kg

Una parte del calor es difícilmente aprovechable por medios normales; por ejemplo, el agua producida se evapora y necesita una energía (latente) de vaporización, que es importante y el vapor (conteniendo esa energía) se expulsa al exterior (por varias razones, es necesaria una

temperatura adecuada, mayor de 100ºC para expulsar los gases quemados por la chimenea).

De este modo se hace necesario definir el Poder Calorífico Inferior (PCI ó CI) que es el superior menos esa parte difícilmente aprovechable.

Además, otra parte del calor se emplea en calentar los gases que no intervienen (el 79% del

aire de combustión).


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• Así pues el resultado de la combustión de los hidrocarburos es dióxido de carbono y agua (vapor).

• Los dos gases forman en la atmósfera efecto invernadero, pero el vapor de agua no se mantiene: puede caer en forma de lluvia.

• La proporción de uno y otro depende de las proporciones de H respecto al C en el combustible. El que mayor proporción de H tiene es el metano (componente fundamental del gas natural).

• Comparando la emisión de CO2 con el PCS, se obtiene:

Resultados de la combustión

0,120carbón

0,091(*)leña, madera

0,077gasóleo

0,072etanol (agroalcohol)

0,067gasolina

0,062butano

0,051agrogás

0,049gas natural

producción de CO2(kg/MJ)combustible

(*) Puede variar según la madera

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• El aire solamente contiene un 21% de oxígeno. El resto de sus componentes (principalmente nitrógeno) no intervienen en la combustión, pero pasan por el hogar y se calientan con el calor producido.

• Es importante limitar la cantidad de aire introducida en el hogar: cada átomo de combustible debe tener cerca la suficiente cantidad de átomos de oxígenopara una combustión completa.

– Si tiene demasiados la cantidad de aire es excesiva y se pierde el calor empleado en calentarlo y en calentar el resto de los gases del aire.

– Si tiene demasiado poco, la combustión es incompleta y se produce monóxido de carbono e inquemados.

• Luego la cantidad de aire de combustión ha de ser la justa, con un pequeño exceso mejor que con una pequeña falta, porque es preferible que no haya inquemados.


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rendimiento de la generación

Las pérdidas de rendimiento se deben a varios fenómenos:

• la necesidad de evacuar los gases procedentes de la combustión, y de la parte de los gases del aire (79%) que no intervienen en la combustión. lleva a tener que calentarlos hasta una cierta temperatura, energía que se evacua por el conducto de gases sin aprovechamiento. En este proceso se pierden entre 1300 y 3000 kJ por kgde combustible, dependiendo de la temperatura de los humos.

• una parte de estos gases son de vapor de agua y tienen un calor latente de condensación de entre 3000 y 5500 kJ por kilogramo de combustible.

• también hay que contar con las pérdidas de calor de la caldera hacia el local

• además hay que contar con otras pérdidas de rendimiento, ya no debidas estrictamente a la generación, como las pérdidas por rendimiento estacional (debidas a las paradas y puestas en marcha de la caldera).

• Éstas pueden ser muy importantes si la caldera tiene excesiva potencia sin posibilidad de adaptarse a las condiciones de la demanda (varios escalones de potencia o quemador modulante)


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rendimiento de la generación

Los rendimientos pueden expresarse así:


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Generación de calor para calefacción y para preparación de ACS.Procesos:

El más empleado es la combustión, reacción química de oxidación de un combustible.

• en el hogar se hace arder el combustible en presencia de oxígeno del aire.

Hay otros procesos para producir calor, entre los que destaca la utilización de energías renovables .


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normativa de aplicación

Código Técnico de la Edificación, que en este aspecto se refiere, en el DB HE 2, directamente al:

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas (IT) (R.D. 1027/2007 de 20 de julio).

En el Reglamento se distingue entre

• instalaciones pequeñas (potencia instalada menor de 70 kW, sobre la totalidad del proyecto, en su caso suma de todas las individuales) quedan generalmente fuera de la reglamentación (p.e.: no es necesario proyecto específico, solamente una memoria, ni el lugar donde se instala la caldera tiene la consideración de local técnico)

• Instalaciones grandes. Las demás. Requieren un proyecto


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Recibe este nombre el conjunto de caldera y quemador. Con ellos se transforma la energía química de los combustibles en energía calorífica y se transmite al agua, que la transporta a los puntos de consumo.

Para obtener un buen rendimiento energético en la combustión es importante que los elementos arquitectónicos que pueden influir en el resultado (como pueden ser las chimeneas, la ventilación del cuarto de calderas, etc.) estén bien concebidos y dimensionados.


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grupos térmicos

Condiciones de los generadores.

Las calderas serán de tipo homologado por el Ministerio de Industria y llevarán una etiqueta de identificación energética escrita con caracteres indelebles.

La caldera y el quemador deben estar concebidos para operar conjuntamente. Como norma general, y sin perjuicio de estudios más cuidadosos, será buena práctica atenerse a las recomendaciones de los fabricantes, cuando son de seriedad reconocida.

La presión de prueba de las calderas será igual a vez y media la de funcionamiento, con un mínimo de setecientos kilopascales (700 kPa)

La presión de funcionamiento de una caldera es igual a la hidrostática (altura de presión), más la presión extra que se ha supuesto en el vaso de expansión cerrado (normalmente 200 kPa)

Funcionando a régimen normal con la caldera limpia, la temperatura de humos medida en la salida de la caldera no será superior a doscientos cuarenta grados centígrados (<240ºC).

Los generadores de calor solamente podrán utilizar el combustible para el que fueron diseñados, a no ser que se mantengan los mismos rendimientos energéticos.


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grupos térmicos

99,699,599,39998.7De condensación

91.491,29190,590Baja temperatura

87,887.486,98685,1Normal

40030020010050

Potencia [en kW]Tipo de caldera

Rendimiento mínimo a carga parcial (30%)

93,693,593,39392.7De condensación

91.491,29190,590Baja temperatura

89,28988,68887.4Normal

40030020010050

Potencia [en kW]Tipo de caldera

Rendimiento mínimo a plena carga

condiciones de los generadores.

Los generadores de calor de potencia superior a 50 kW deberán estar aislados con un espesor mínimo de 30 mm de un aislante térmico de conductividad igual a 0,04 W/m.ºC si la superficie intercambiadora con el exterior es menor de 2 m2, y con 50 mm si la superficie es mayor.

Los generadores de calor tendrán como mínimo los rendimientos indicados en la siguiente tabla, funcionando a su potencia útil, y referidos al poder calorífico inferior del combustible (hay que tener en cuenta que, de acuerdo con la reglamentación vigente, las potencias de timbre aportadas por el fabricante o suministrador, son ya potencias útiles de cálculo).

De la exigencia reglamentaria se deduce que cuando mas potente es el generador, mejor rendimiento puede tener.


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grupos térmicos

Dimensionado de calderas

Las calderas se dimensionarán de modo que puedan servir a las instalaciones previstas.

Su potencia para calefacción se ajustará a las necesidades de este servicio, sin sobrepasar en más de un 10% la de cálculo.

Los grupos generadores se montarán en paralelo, previéndose un sistema automático de funcionamiento en secuencia, de modo que queden fuera de servicio aquéllos que no se precisen para cubrir la demanda instantánea.


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grupos térmicos

Dimensiones aproximadas y capacidad de agua, también aproximada, de calderas según su potencia.

Potencia nom Largo Ancho Alto Capacidad

(kW) (mm) (mm) (mm) (dm³)

100 1400 680 810 110

200 1660 760 880 180

300 1730 880 980 230

500 1950 960 1170 400

700 2300 1240 1420 650

1.000 2660 1360 1690 900

1.500 2980 1360 1820 1250


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grupos térmicos

Alimentación y desagüe de las calderas.

Las instalaciones dispondrán de tuberías de alimentación y desagüe, cuyas dimensiones mínimas fija el reglamento .

Tamaño de las calderas

En la siguiente tabla se dan unas dimensiones orientativas de las calderas, obtenidas como media de los tamaños de varios fabricantes.

calderas para combustibles sólidos.

Las calderas que utilizan combustible sólido (carbón o biocombustibles) suelen estár formadas por elementos desmontables de hierro fundido.

En el hogar tienen dos compartimentos separados por un emparrillado; en el de arriba se dispone y quema el carbón (brasero), recogiéndose las cenizas en la parte inferior (cenicero). Es necesario retirar las cenizas y la escoria (residuos incombustibles) periódica y manualmente.

El elemento frontal tiene 2 aberturas practicables para carga, limpieza y entrada de aire de combustión.

El elemento posterior dispone de una abertura para salida de humos.


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grupos térmicos

calderas para combustibles sólidos.

Es conveniente que la parrilla forme parte del cuerpo de la caldera (aunque es más incómodo para la limpieza) y que sus barrotes sean huecos y por ellos circule el agua, lo que alarga su vida útil y aumenta el rendimiento.

Para el empleo de sólidos de granulometría pequeña es preciso instalar una parrilla supletoria con orificios más pequeños y, a veces, un ventilador pues el tiro natural puede ser insuficiente para que el aire atraviese la capa de sólido menudo. Esta disposición es conveniente para utilizar como combustible residuos de las explotaciones agrícolas (cáscaras de piñones, de almendra, etc.) lo que se hace en algunos lugares.

La carga de las calderas suele hacerse manualmente, con palas, pero existen mecanismos de alimentación automática.

En las calderas de sólidos la longitud de la parrilla no será mayor de metro y medio (1,5 m), para facilitar las operaciones necesarias.


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grupos térmicos

grupos para combustibles fluidos.

Un grupo generador térmico para combustibles fluidos se compone de

• un quemador, que prepara el combustible y produce la ignición, El quemador, en función de la potencia de la caldera, puede tener tipos distintos de funcionamiento: uno, dos o tres escalones de potencia o regulación continua (modulantes).

• una caldera, donde se quema el combustible y se intercambia el calor,

• Una serie de dispositivos de regulación y seguridad.


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grupos térmicos

Calderas.• pueden ser de chapa de acero o de

elementos desmontables de fundición. Éstas, las de fundición, han de ser específicas, que tienen rendimientos correctos.

• Los hogares de las calderas con quemador han de tener una gran resistencia al paso de los humos. El ventilador del quemador (que sirve para mezclar el combustible con el aire de combustión) produce una sobrepresiónen el hogar; si no hay resistencia suficiente los gases de la combustión saldrían, sin obstáculos, muy calientes y con mucha velocidad por el humero. Para evitarlo se crea una resistencia (pérdida de carga) aumentando el recorrido de los gases.


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grupos térmicos

grupos para combustibles líquidos.

Calderas.

La pérdida de carga del circuito interior de gases se consigue de dos modos:

• en las calderas pirotubulares los gases calientes del quemador recorren unos tubos que están inmersos en agua, (mayores rendimientos).

• las acuotubulares, los humos circulan entre tubos por los que circula el agua.

Los grupos térmicos han de funcionar a una temperatura mínima pues entre los productos de la combustión hay vapor de agua y, en muchos combustibles, óxido de azufre, que reaccionan y, a baja temperatura, producen condensaciones ácidas que deterioran rápidamente las partes metálicas de la caldera.


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grupos térmicos

grupos para combustibles líquidos.

Quemadores para combustibles fluidos

cumplen las siguientes funciones:

• pulverización del combustible,

• mezcla del mismo con el aire de combustión e inyección de la mezcla en el hogar de la caldera,

• ignición y mantenimiento de la llama y retorno del exceso de combustible.

Los quemadores llevan elementos de seguridad y auxiliares:

• filtro de combustible,

• disco estabilizador y tubo de llama,

• cuadro eléctrico de mando y dispositivos de seguridad fotoeléctricos que impiden la inyección de combustible en el caso de falta de llama.

• El funcionamiento de los quemadores es totalmente automático.


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grupos térmicos

grupos para combustibles gaseosos.

En muchos casos los grupos térmicos de gas son semejantes a los de combustibles líquidos con algunas diferencias en el quemador, y hay calderas específicas para gases combustibles.

quemadores para combustibles gaseosos

Hay dos tipos de quemadores de gas: con ventilador y atmosféricos.

Los quemadores con ventilador son en casi todo semejantes a los de combustibles líquidos.

En los atmosféricos el gas fluye, por su propia presión, por una cierta cantidad de toberas, utilizando para arder el oxígeno del aire atmosférico.


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grupos térmicos


Calderas específicas para gas

Calderas murales.

• Se usa para instalaciones individuales.

• Los quemadores son atmosféricos

• suelen estar combinadas con preparación de ACS instantánea;

• llevan incluidos la bomba, el vaso de expansión cerrado y la regulación.

• En general son de pequeña potencia, hasta unos 30 kW

• Según el RITE están prohibidas las calderas atmosféricas a gas de menos de 70 kW desde el 1 de enero de 2010


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grupos térmicos



Calderas de condensación

• obtienen unos rendimientos aparentemente sorprendentes (100 .. 108% sobre el poder calorífico inferior del combustible).

• Están construidas de modo que emiten los humos a temperatura muy baja y recuperan el calor latente del vapor de agua procedente de la combustión.

• Las pérdidas por la temperatura de los gases y el calor de condensación del vapor de agua son un 85% menores que en las de calderas normales, calor que se aprovecha en la calefacción.


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grupos térmicos




• Debido a las temperaturas a que han de trabajar para condensar el vapor (por debajo de 75ºC), requieren emisores de mayor tamaño, sistemas de calefacción radiante o calefacción por aire caliente.

• Los humos salen a tan baja temperatura que se necesita un ventilador para su expulsión.

• Son más caras, pero compensa ampliamente su instalación por los ahorros obtenidos en su explotación.


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cálculos

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grupos térmicos



Rendimientos comparados



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grupos térmicos

Refrigeración:• Físicamente, refrigerar consiste en extraer calor de los locales para

cederlo en un ambiente exterior a ellos.• Para ello es necesario emplear una energía que haga posible el

proceso.– Puede tratarse de energía mecánica, obtenida a partir de la electricidad

o de motores térmicos– Puede tratarse de calor.

• Una instalación de producción de frío, consiste en – una planta frigorífica que puede ser de dos tipos:

• Por compresión, • Por absorción

– un disipador de calor sobrante• Torre de enfriamiento• Otros (agua de río, de pozo, terreno…)

generación de frío

• Funcionamiento de la producción de frío


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cálculos

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Sistema por compresión:• un gas se comprime y, por lo tanto,

aumenta de temperatura (A).• En el condensador (B), cede calor

a una fuente a temperatura exterior.• Se deja expandir el gas mediante

una válvula específica (C) y, al revés que en el caso anterior, el gas se enfría.

• Se hace pasar por un intercambiador (evaporador o “expansor”) donde puede refrigerarse aire o agua.

• Vuelve al compresor (D)


• Los sistemas de generación de frío se basan en la absorción de calor que se produce en la expansión brusca de un gas.

• Hay dos modos:


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sistemas

cálculos

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2. Producción de frío por compresión

Consta de :- Condensador:

- Dispositivo de cesión de calor al ambiente exterior- Válvula de expansión,- Evaporador:- Compresor,


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sistemas

cálculos

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2. Producción de frío por compresión

Un ejemplo cercano a todos es el del frigorífico doméstico


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sistemas

cálculos

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Sistema de absorción• tiene un ciclo parecido, pero en vez de

comprimirse el gas, se termina el ciclo mediante la absorción del refrigerante por una sustancia adecuada.



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sistemas

cálculos

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• El rendimiento de esta máquina es menor que el de la máquina de compresión, pero es rentable cuando se utiliza energía térmica gratuita o residual.



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sistemas

cálculos

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Disipadores de calor• Consiste en un intercambiador de

calor en el que se trata de que el caloportador tenga una temperatura más alta que el medio al que se cede el calor.

• Los medios a los que se cede calor pueden ser – Aire

• Se cede el calor directamente o mediante torres de enfriamiento

– Agua• Cesión directa

– Tierra• Cesión directa


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sistemas

cálculos

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Torre de enfriamiento• Hay de dos tipos

– Evaporativa– Cerrada.– la ventaja de la evaporativa es que

por cada gramo de agua evaporada, se baja la temperatura de un centilitro de agua, 1,7 ºC


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cálculos

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Bomba de calor• Es un sistema semejante al de refrigeración, que funciona del revés: obtiene calor de

una fuente fría, para verterlo en un ambiente caliente.• Pero así como en la refrigeración hay que disipar el calor obtenido de la fuente fría

(locales), y además el resultante como residuo de la energía mecánica empleada, en este caso se aprovechan los dos.

• La fuente fría puede ser el aire exterior, agua de pozos o de río (especialmente aguas termales) o colectores solares o los llamados colectores termodinámicos (?).

otros tipos de generación


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sistemas

cálculos

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Bomba de calor

- Para una bomba de calor, coeficiente de eficiencia energética, CEE o coefficient ofperformance, COP

3W

QCEE 1 ≥=

Con estos rendimientos, por cada julio de energía mecánica (eléctrica) se consiguen tres julios, este sistema permite hacer rentable la electricidad para calefacción.- m


fc

c

TT

TCEE

−=


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sistemas

cálculos

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Cogeneración, trigeneración


Cogeneración, trigeneración• Es un sistema que aprovecha el calor sobrante de un proceso en otro proceso.

Generalmente se aprovecha el calor sobrante de producir energía eléctrica.• .• .


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sistemas

cálculos

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. La producción de calor más económica, desde el punto de vista energético, se hace mediante grupos térmicos, los cuales requieren una serie de accesorios, que se alojan en el local técnico.

sistemas de expansión.

vaso de expansión. dispositivo que absorbe el incremento de volumen que sufre el agua al calentarse y lo devuelve a la red cuando se enfría, de modo que la red siempre estéllena.

Montaje del vaso

• La conexión del sistema y la caldera ha de hacerse directamente, sin que ninguna llave pueda cortarla, salvo para poner la caldera en contacto con la atmósfera.

• La conexión ha de hacerse en la aspiración de la bomba de impulsión, para evitar sobrepresionesexcesivas.

locales técnicos


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componentes

cálculos

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La central térmica (o local técnico) es el local donde se sitúan los equipos de generación de calor y de frío en su caso, con sus accesorios, elementos de control y seguridad…..

La potencia que se asigna a la central es la obtenida en el cálculo de cargas térmicas para la temperatura exterior de cálculo sumada, en su caso, a la necesaria para producción de ACS.

centrales térmicas


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componentes

cálculos

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Tamaño de la central.

Los costos de explotación por unidad de calor producida en una instalación de calefacción son más bajos cuanto mayor sea la central. Las calderas grandes tienen mejor rendimiento, y éste aumenta con encendidos largos, sin interrupciones.

Es más barato mantener en buen estado una gran central que varias individuales.

el combustible puede tener precios más favorables para los grandes consumidores (especialmente notable en el caso del gas canalizado).

las emisiones de gases (y en su caso, cenizas) también se centralizan y pueden controlarse más fácilmente.

La utilización de grandes centrales (barrio o urbanas) no condiciona en absoluto el tipo de climatización de cada uno de los edificios servidos, puesto que en la central térmica se sustituyen las calderas por un intercambiador (lo que por otro lado exige menos espacio) en el que se separan los circuitos.

Pero lo más atractivo de las grandes centrales es la posibilidad de utilizar en ellas energías gratuitas o de muy bajo costo, como las residuales de procesos industriales o de producción de electricidad o las geotérmicas, energía térmica que no puede transportarse de otro modo que con grandes redes de calor. Y en ese caso, también se puede conseguir con ellas climatización de verano (refrigeración) utilizando máquinas de absorción.

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componentes

cálculos

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Fraccionamiento.

La calefacción no funciona durante toda la temporada a la máxima potencia; solamente lo hace cuando se alcanza la temperatura exterior de cálculo, lo que ocurre rara vez, el resto del tiempo los grupos funcionan a impulsos cortos.

Por ello se fracciona la potencia total entre varios generadores, y a su vez, los quemadores pueden tener varios escalones de potencia, de modo que una de las fracciones o varias puedan suministrar, el calor demandado por la instalación cuando la temperatura exterior sea superior a la mínima de cálculo.

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cálculos

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Fraccionamiento.

• Cuando la central tiene más de 400 kW o existe producción de ACS además de la calefacción, han de disponerse dos generadores como mínimo; cuando el generador sirve a la calefacción y la producción de ACS y la potencia total sea inferior a 400 kW, podrá instalarse un solo generador a condición de que la potencia demandada para ACS sea igual o superior a la del primer escalón del quemador .

• En cuanto a los quemadores, si su potencia es mayor de 70 kW es preceptivo (y muy racional) dividirla o fraccionarla en varios escalones de potencia.

centrales térmicas

Potencia nominal

regulación mínima del quemador (kW)

<70 1 marcha

70...400 2 marchas

>400 3 marchas o modulante


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cálculos

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Reglas del fraccionamiento.

El servicio de calefacción se utiliza entre cinco y siete meses al año y el de preparación de ACStodo el año, de modo que una de las calderas resultantes funcionará varios meses en solitario y ha de tener unas dimensiones apropiadas para este servicio. El antiguo Reglamento limitaba la potencia de este grupo como máximo a un 20% más que el necesario para este fin. El actual se limita a imponer una caldera específica, por lo que es racional pensar que ha de cumplir aproximadamente esta exigencia.

En todo caso, también según el antiguo reglamento, la suma de potencias de los generadores no debía superar en más de un 5% la demanda máxima de la instalación. Los generadores de reserva, si los hubiera, se aislarán del resto de la instalación por medio de válvulas.

Es cómodo y tiene ciertas ventajas que todas las calderas de una central sean iguales, pues los repuestos de una sirven para todas, pero tal cosa no debe hacerse si no se cumplen las condiciones anteriores.

La instalación de calderas separadas (no conectadas entre sí) para los servicios de calefacción y preparación de ACS está permitida (aunque no es aconsejable), siempre que se justifiquetécnicamente que se cumplen las exigencias de rendimiento térmico de la instalación.

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cálculos

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Reglas del fraccionamiento.

Producción de ACS.

La caldera de producción de ACS debe funcionar durante los 12 meses del año por lo que para un buen rendimiento debe ser una caldera dimensionada para este servicio.

debe de estar conectada en paralelo con los demás grupos generadores, porque en invierno, el exceso de potencia de estos puede ser suficiente para la producción de ACS, con un mejor aprovechamiento del rendimiento de los grupos.

La producción instantánea de ACS (sin acumulación), solamente podía emplearse en el caso de edificios destinados exclusivamente a oficinas, actividades comerciales y otros servicios, y siempre que el ACS se utilice exclusivamente para lavabos. En estos casos el servicio de ACS solamente se mantendrá durante la temporada de calefacción. Al dimensionar la caldera no se tendrá en cuenta la potencia calorífica necesaria para ACS, ya que el suplemento previsto para puesta en marcha (intermitencia) sirve normalmente para la producción

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cálculos

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previsiones de diseño y construcción

previsiones de espacios para los locales técnicos y demás elementos que requieren las instalaciones de producción de calor para calefacción y ACS, así como definir sus elementos constructivos y los materiales a emplear.

Disposiciones generales (según el reglamento)

Los cuartos de máquinas (o locales técnicos) no podrán servir para otros fines ni podrán realizarse en ellos trabajos ajenos a los propios de la instalación.

Los accesos del personal de servicio y mantenimiento han de ser amplios y estar libres de todo obstáculo.

Los espacios mínimos requeridos para las calderas están determinados.

El cuadro eléctrico con su interruptor general deberá estar situado lo más cerca posible de la puerta de acceso, así como, en su caso, el interruptor del ventilador extractor de aire.

centrales térmicas


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componentes

condiciones de los locales

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Disposiciones generales (según el reglamento)

En instalaciones individuales, no es necesario un local técnico y, cuando la caldera es mural de gas, normalmente se sitúa en la propia cocina (las de gasóleo deben estar en locales aparte por el olor del combustible).

• Debido a las necesidades de ventilación, es conveniente situarla cerca de las aberturas correspondientes, reduciendo el área barrida por la corriente de aire que origina cuando se enciende, que puede enfriar considerablemente el local.

• En todo caso el local en que se instale ha de tener un volumen mínimo de ocho metros cúbicos o, si no lo tuviere, servirá únicamente para la caldera.


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Local

En ciertos municipios hay ordenanzas locales que limitan alguno de los aspectos que se van a tratar; por ejemplo, en Madrid, las calderas no pueden situarse en plantas inferiores al primer sótano.

Diseño

La puerta de acceso deberá comunicar con un vestíbulo de independencia para no abrir directamente a escaleras, garajes u otras dependencias. Se recomienda la existencia de dos accesos y, como mínimo tendrá los necesarios para que ninguno de sus puntos esté a más de quince metros (15 m) de una salida.

Las puertas se abrirán hacia fuera y tendrán la resistencia al fuego que marque la normativa en cada caso particular, siendo estancas al paso de humos y disponiendo de un dispositivo automático de cierre.

La iluminación de la sala será suficiente para realizar con comodidad los trabajos habituales en estos locales, asícomo la lectura de los instrumentos de regulación y control.


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Local

Ventilación.

En toda central térmica habrá una aportación de aire exterior de

• 10 m3 de aire por cada kilogramo de combustible sólido utilizado,

• 20 m3/kg para combustibles líquidos,

• 20 m3/m3n para gas natural

• 50 m3/m3n en los GLP.

La ventilación puede hacerse por rejillas abiertas directamente a un espacio exterior

con una superficie mínima libre de 5 cm2 por cada kilovatio de potencia calorífica instalada.

Se recomienda que la sección se divida entre dos aberturas, a ser posible colocadas en diferentes fachadas para facilitar el barrido de la sala.


introducción

componentes


53


Local

Ventilación.

Si el local no es contiguo a un espacio exterior la ventilación puede hacerse por conductos

• el área mínima será de 6,5 cm2 por cada kilovatio si el conducto es vertical y 10 cm2 si es horizontal.

• estas secciones de paso se dividirán en dos aberturas como mínimo, una situada cerca del techo y otra cerca del suelo.

• el conducto tendrá menos de 10 m de recorrido horizontal,

También pueden abrirse directamente a otros locales, siempre que

• no almacenen materiales combustibles y estén permanentemente ventilados.

• En este caso la superficie libre será de 20 cm2 por cada kilovatio e irán provistas de compuertas cortafuego.

En todos los casos la superficie libre se mide descontando las partes ciegas de las rejillas de protección; los fabricantes dan habitualmente esta superficie o la proporción correspondiente.

Tipo de ventilación área mínima(cm²/kW)

directa 5

por conductovertical 6,5

horizontal 10

a través de otro local (*) 20


introducción

componentes


54


Local

Construcción

La estructura del edificio que quede dentro de la central térmica, especialmente si es metálica, se protegerá contra el fuego y las altas temperaturas.

Cuando la sala sea contigua con un local habitado (oficina, tienda, habitación, etc.) el elemento de separación deberá tener una resistencia acústica suficiente como para evitar ruidos molestos en el local.. Es recomendable utilizar en el techo un aislamiento acústico de fibra mineral.

Las calderas se situarán sobre una cimentación adecuada (bancadas), de material incombustible e inalterable a las temperaturas que deba soportar.


introducción

componentes


55


Local

Construcción

protección contra incendios, los locales de calderas se clasifican, en cuanto su riesgo ,

En función de esta clasificación, se determinan las condiciones que deben cumplir los diferentes elementos estructurales de los locales técnico

potencia instalada(kW) clasificación

70< P≤ 200 riesgo bajo200 < P ≤ 600 riesgo medio

P > 600 riesgo alto

Característica Riesgo bajo

Riesgo medio

Riesgo alto

Resistencia al fuego de la estructura portante (2) R 90 R 120 R 180Resistencia al fuego de las paredes y techos(3)

queseparan la zona del resto del edificio (2)(4) EI 90 EI 120 EI 180Vestíbulo de independencia en cada comunicaciónde la zona con el resto del edificio - Sí S íPuertas de comunicación con el resto del edificio (5) EI2 45-C5

2 × EI2 30-C5

2 × EI2 30-C5

Máximo recorrido de evacuación hasta alguna salidadel local (6) ≤ 25 m (7) ≤ 25 m (7) ≤ 25 m (7)


introducción

componentes


56


Salas de calderas de gas.

“Pared Blanda”

como medio de seguridad en caso de explosión, una parte de alguno de los separadores del local, colindante con un espacio exterior o patio abierto, que sea de escasa resistencia mecánica (“pared blanda”) para que, en caso de deflagración, los gases tengan salida fácil, sin producir daños a personas ni afectar al resto del edificio .

Si la potencia total es de menos de 600 kW, la superficie de este elemento será de 1 m2; para potencias mayores tendrá, en metros cuadrados, la centésima parte del volumen de la sala, expresado en metros cúbicos y, como mínimo 1 m2.


introducción

componentes


57


conductos de gases quemados

Se llama conducto de gases quemados, humero o chimenea, al conducto encargado de evacuar al exterior los productos gaseosos de la combustión.

Materiales.

Se pueden emplear materiales muy diversos: acero, en chapa o inoxidable, obra o cerámica. Cuando las calderas tengan funcionamiento intermitente (caso de las de combustibles fluidos) los conductos se construirán con materiales de escasa inercia térmica.

El extremo del conducto debe de tener una reducción de sección (forma trococónica) para acelerar la velocidad de salida, de modo que el penacho llegue lo más arriba posible, para difundir mejor los gases en la atmósfera


introducción

componentes


58



Construcción

el arquitecto debe prever su recorrido y salida al exterior.

Las calderas de potencia superior a 400 kW han de tener cada una su conducto de gases independiente , no pudiéndose utilizar estos conductos para la ventilación de locales.

Varios generadores podrán disponer de un conducto común cuando la suma de sus potencias sea menor de 400 kW. Es aconsejable que, aun teniendo potencia inferior a la indicada, cada grupo tenga su propio conducto, pues mejora el rendimiento; además puede ocurrir que, cuando hay calderas de potencias muy distintas conectadas a un solo conducto, la más potente impida entrar en funcionamiento a la otra u otras.

Cuando los conductos de humos atraviesen por locales habitados,

• deberán ir encerrados en una caja hermética, cuyas paredes sean resistentes a 400ºC y tengan una atenuación acústica mínima de 40 dB(A).

• El humero estará separado de las paredes de la caja por, al menos, cinco centímetros; este hueco resultante estará ventilado por medio de aberturas en sus partes superior e inferior, y puede utilizarse para la ventilación de la sala de calderas.


introducción

componentes


59



Construcción

Los conductos de humos, que pueden ser de sección cuadrada, aunque normalmente son de sección circular, estarán aislados térmicamente de modo que las pérdidas sean inferiores a 1,45 W/m2.ºC para combustibles sólidos y líquidos y 2 W/m2.ºCpara gaseosos, calculadas para una temperatura de los humos de 200ºC.

La boca del conducto de gases estarásituada tal como se muestra en el gráfico adjunto.


introducción

componentes


60



El humero puede pensarse como un elemento más de composición.


introducción

componentes


61



Construcción

No deben tener caperuzas ni cualquier otro elemento de remate que impida la libre impulsión y difusión de los gases en la atmósfera.

Es conveniente que el conducto termine en un tronco de cono suave para aumentar la velocidad de salida de los gases.

Si se desea prevenir la posible entrada de lluvia, se puede dejar en la parte inferior del conducto de humos un fondo ciego, con tubería de evacuación.

Diámetro de los conductos de gases quemados en función de su altura y de la potencia y clase de combustible del generador (los diámetros no son comerciales).


introducción

componentes


62


espacios necesarios

Espacios para las calderas.

En general, el local para la maquinaria de producción de calor ha de diseñarse como cualquier otro local del edificio, ordenando los distintos elementos que ha de albergar (calderas, vasos de expansión, bombas, acumuladores de ACS, etc.) en sus espacios y los correspondientes de maniobra.

Para ordenar la sala, se dan los espacios libres mínimos obligatorios y que resumidos son:

• Entre uno de los laterales de la caldera y la pared, un mínimo de 70 cm y en el otro 60 cm. Entre dos calderas, 60 cm. Desde la parte superior de la caldera al techo, 80 cm.

• Si las calderas son de combustible fluido, se separará de la pared del fondo y de la parte frontal, una vez su longitud. Del fondo para prevenir la posibilidad de añadir un recuperador del calor de los humos; del frente para realizar correctamente la limpieza, especialmente para extraer los turbuladores de los tubos de humos.

• Las calderas de carbón se separarán del fondo de la sala una vez su longitud, para permitir la instalación de un depurador de humos y, por su parte frontal, al menos una vez y media, para permitir la necesaria accesibilidad al hogar para las operaciones de carga y distribución del combustible.


introducción

componentes


63


espacios necesarios


Además del espacio para las calderas, en la sala hay que prevenir lugar para los depósitos de expansión, las bancadas de bombas (una para cada circuito), el depósito de preparación de ACS, etc.


introducción

componentes


64


espacios necesarios


Dimensiones mínimas recomendables para centrales térmicas

Potencia calorífica instalada

Dimensiones (m)

(kW) A B1 B2 C100150

5,306,80

4,604,60

5,205,20

2,502,50

250299

7,007,00

4,604,80

5,205,40

2,502,50

500600

8,5010,25

5,005,00

5,605,60

2,802,80

800999

10,2510,75

5,506,00

6,106,60

2,802,80

1.5002.000

11,5013,00

6,508,00

7,108,60

2,802,80

2.5003.000

14,0014,00

9,009,50

9,6010,10

2,903,00


introducción

componentes


65


diseño y calculo de los equipos

Equipos de combustibles sólidos.

Criterios de diseño.

• Los depósitos contarán con un parque de descarga si la capacidad es superior a treinta toneladas, de modo que no se obstruya el tránsito de otros vehículos.

• Los depósitos estarán situados al menos a 50 cm de distancia de la caldera y, entre ésta y aquéllos, habrá una separación equivalente, en cuanto a resistencia al fuego, a un muro de ladrillo macizo de 12 cm de espesor (REI-120).

• Se compartimentarán en depósitos de una capacidad máxima de 200 toneladas y las pilas no podrán superar la altura de 2,5 m.

• Las paredes y suelos tendrán la superficie bruñida e impermeable y el suelo tendrápendiente hacia un sumidero sifónico de desagüe situado cerca de la entrada.

• Dispondrán de una acometida de agua para poder regar las pilas.


introducción

componentes


66

equipos de almacenamiento, trasiego y preparación de combustibles.


Equipos de combustibles sólidos.

Cálculo de la capacidad de los depósitos de carbón

• Se emplearán las mismas fórmulas que para los de combustibles líquidos teniendo en cuenta el peso específico aparente del combustible y que las pilas de combustible no llenan perfectamente las carboneras. No se tendrá en cuenta el factor re (rendimiento estacional), pues la combustión es continua y este factor afecta a los quemadores intermitentes.


introducción

componentes

equipos

67



Equipos de combustibles líquidos

Los depósitos de combustibles líquidos pueden instalarse enterrados o bien en un local.

Depósito enterrado.

• se apoyará en una base firme. El hueco tendrá dimensiones tales que permita rodear el depósito con una capa de cincuenta centímetros (50 cm) de espesor de arena lavada e inerte.

• Se completará el relleno con una capa de cincuenta centímetros de tierra apisonada, de modo que resulte un metro en total entre arena y tierra, sin contar el pavimento.

• Si el terreno no asegurase suficiente resistencia, se añadirá un muro de obra en su perímetro y una solera en el fondo.

• En caso de que hubiera circulación de vehículos sobre el depósito, se hará una losa que garantice la resistencia en los casos más desfavorables, con un espesor mínimo de 15 cm si fuera de hormigón armado y 20 cm si fuera en masa. La losa superará las dimensiones de la fosa en 50 cm en todo su perímetro.

• Algunos municipios exigen que el foso tenga solera y muro de ladrillo impermeables para evitar la contaminación de las capas freáticas en caso de fuga.


introducción

componentes

equipos

68


El esquema que se representa corresponde a una instalación de fuel-oil. En el caso del gasóleo C no es necesario el depósito nodriza ni la resistencia de calentamiento


introducción

componentes

equipos

69




Depósito enterrado.

• La boca de carga ha de ser de modelo normalizado;

• se accederá a ella desde un punto donde pueda estacionar el camión de suministro con una separación menor de dos metros.

• El conducto hasta el depósito será de 3” de diámetro, con una pendiente del 5% y de longitud menor de 25 metros.

• Si el depósito está en una cota superior a la de la boca de carga ha de instalarse una bomba de trasvase.

• Cuando el nivel freático llegue hasta el depósito, es indispensable anclarle al fondo para evitar que flote cuando está vacío.


introducción

componentes

equipos

70




Depósito en local.

• Es favorable que el depósito esté en un local, permite un mantenimiento más económico, pero suele ser difícil de realizar, dado el elevado precio que suele alcanzar el local cuando se dedica a trastero, plaza de garaje u otro uso.

• Las paredes de este local tendrán una resistencia al fuego mínima de 2 horas (EI-120) y estará situada en el piso más bajo del edificio.

• El piso ha de formar un cubeto impermeable y sin sumidero, capaz de contener la capacidad del mayor de los depósitos que hubiere en el local.

• La instalación eléctrica ha de ser antideflagrante.


introducción

componentes

equipos

71




Depósito en local.

•La puerta ha de abrir hacia fuera, ser metálica, sin rejillas de ventilación y con cierre automático. En ella debe haber un letrero que diga:

PELIGRO

DEPOSITO DE COMBUSTIBLEPROHIBIDO FUMAR Y ACERCAR

LLAMAS O APARATOS QUE PRODUZCAN CHISPAS.


introducción

componentes

equipos

72



Cálculo de la capacidad del depósito de almacenamiento de un combustible líquido.

A los efectos del dimensionamiento de la capacidad de almacenamiento se determinará por las fórmulas que siguen.

• La capacidad mínima de almacenamiento será la suficiente para un mes de máxima demanda, con un mínimo de 5000 litros.

• Se considerará mes de máxima demanda el de mayor número de grados-día.

• La capacidad del depósito (o de los depósitos) se calculará para almacenar el combustible necesario para los todos los consumos de la instalación: el correspondiente a la calefacción, y el que corresponde al consumo de ACS

• Los rendimientos mínimos obligatorios dados se miden con las calderas funcionando a su potencia útil, pero en los arranques y paradas, así como el calentamiento del propio generador cuando se enciende, hay un consumo de combustible suplementario. Este aumento de consumo puede estimarse entre el 5 y el 15% y para tenerlo en cuenta, se define el rendimiento estacional; afecta solamente al consumo, no a la potencia de la caldera.


introducción

componentes

equipos

73




Volumen de combustible para calefacción.

• Teniendo en cuenta el rendimiento estacional, para el cálculo del volumen de combustible a consumir por la instalación de calefacción en el periodo de la temporada más desfavorable, podrá utilizarse la expresión:

Vcal volumen necesario (dm³),Pgen potencia en generación o potencia máxima necesaria en calefacción (W),Ci poder calorífico inferior del combustible (kJ/kg),γc peso específico del combustible (kg/dm³)ρ rendimiento de la generación (0,7...0,9); XIX.01re corrección por rendimiento estacional (-) (0,85...0,95),H horas diarias de funcionamiento de la instalación (h/d),

n número de días del período (-),Cs coeficiente de llenado (reserva) ≈1,2 (-).

seGci

gencal Cn

rrC

HP6,3V ⋅⋅

⋅⋅ρ⋅

⋅×=

generación de calor 74

componentes

equipos


1. Grados día: Grados-día de un período determinado de tiempo es la suma, para todos los días de ese período de tiempo, de la diferencia entre una temperatura fija, o base de los grados-día, b, y la temperatura media del día, cuando esa temperatura media diaria sea inferior a la temperatura base, a.

normalmente, a = b (España 15/15, Alemania 18/18)


componentes

equipos




Cálculo más afinado y volumen consumido en un periodo medio.

En ella aparecen, respecto a la anterior:Gd grados día (con base a/b, en España, 15/15) para el peor mes, (ºC),

Ti temperatura interior de cálculo (ºC),

Te temperatura exterior de cálculo (ºC),

a temperatura base de los grados día (ºC),

d número de días del período para el que se han tomado los grados día (máximo los dias de calefacción) (dias),

( )( ) s

ei

id

eGci

gencal Cn

TTd

aTdG

rrC

HP6,3V ⋅⋅

−⋅−⋅+

⋅⋅⋅ρ⋅

⋅×=


componentes

equipos




Volumen de combustible para preparación de ACS.

• Para el cálculo del volumen de combustible a consumir para la preparación de ACS, hay que conocer la energía necesaria para calentar el consumo diario, multiplicado por elnúmero de días, es decir, la fórmula::

Vacs volumen de combustible necesario (dm³),

Dus dotación de ACS por usuario,, (dm³/día),

N número de usuarios,

Tc temperatura de producción de ACS (ºC),

Tf temperatura del agua fría a la entrada del acumulador (ºC)

ρa densidad del agua (kg/dm³),

ca calor específico del agua (Wh/kg)

Ci poder calorífico inferior del combustible (W.h/kg),

ρc densidad del combustible (kg/dm³),

rG rendimiento de la generación (0,7...0,8)

re corrección por rendimiento estacional (-) (0,85...0,95),

n número de días de autonomía (días),

Cs coeficiente de llenado ≈1,2 (-).

( )s

eGci

aafcusacs Cn

rrC

cTTNDV ⋅⋅

⋅⋅ρ⋅⋅ρ⋅−⋅⋅

=


componentes

equipos




Obtenidas ambas cantidades, se suman y se tiene la capacidad total de almacenamiento requerida, con la que se elegirá un depósito de capacidad normalizada aproximada por exceso.

Capacidad nominal(dm³)

Capacidad real(dm³)

Longitud(mm)

Diámetro(mm)

5 000 5 049 3.073 1.5007 500 7 505 3.320 1.75010 000 10 056 4.470 1.75015 000 15 068 4.250 2.20020 000 20 056 5.525 2.20025 000 25 064 6.825 2.20030 000 30 066 6.806 2.45040 000 40 089 8.886 2.45050 000 50 018 10.960 2.45075 000 75 075 11.162 3.000


componentes

equipos




Cálculo de la potencia de la bomba de trasiego

• Para el cálculo de la potencia de la bomba de trasiego de combustibles líquidos se emplea:

P Potencia útil del motor (W),

Q caudal de combustible (L/s),

H altura de presión (kPa.),

rm rendimiento motor y bomba (0,65 ... 0,75).

η⋅

= mHQP


componentes

equipos




Cálculo del diámetro de las tuberías de combustibles líquidos

• El cálculo del diámetro de las tuberías de trasiego deberá realizarse mediante el empleo de fórmulas o nomogramas para la determinación de las pérdidas de carga en el circuito, en aquéllos casos que la complejidad y longitud del trazado lo aconsejen.

• En los casos sencillos de circuitos de trasiego se puede emplear el criterio de las velocidades admisibles para el campo de presiones en cuestión: para presiones comprendidas entre dos y seis kilogramos fuerza por centímetro cuadrado (2 ... 6 kgf/cm2) las velocidades admisibles están entre ochenta y ciento cuarenta centímetros por segundo (0,80 ... 1,40 m/s)

• Aplicando este criterio:Caudal (dm³/h)

Impulsión∅ (")

Aspiración∅ (")

Retorno∅ (")

Ventilación∅ (")

<100 3/8 1/2 3/8 1 ½

100 ... 900 1/2 3/4 1/2 1 ½

> 900 3/4 1 3/4 1 ½


componentes

equipos



Equipos de combustibles gaseosos

Se trata aquí del gas propano comercial; los demás gases combustibles no precisan almacenamiento, pues se distribuyen por redes de tuberías.

Criterios de diseño

• Para el almacenamiento de gas propano pueden utilizarse botellas de 35 kg cada una o depósitos aéreos o enterrados.

• El almacenamiento del combustible se hace en fase líquida, de modo que es necesario gasificarlo para su uso. La producción de gas de un depósito depende de: la tensión de vapor del líquido y, por tanto, de su temperatura, la superficie exterior del depósito, su grado de llenado, la temperatura ambiente, en depósitos aéreos, y la del terreno, en enterrados. Si la gasificación fuera insuficiente, debe recurrirse a un vaporizador.


componentes

equipos




Por la posibilidad de inflamación del gas, los depósitos de gases combustibles, aéreos o enterrados, mantendrán unas distancias mínimas de seguridad

1. Espacio libre alrededor de la proyección sobre el terreno del depósito;

2. Distancia al cerramiento;

3. Distancia a muros o paredes ciegas de construcciones (REI-120);

4. Distancias a límites de propiedad, huecos en muros de inmuebles, focos fijos deinflamación, motores de explosión, vías públicas, férreas o fluviales, proyección de líneas de alta tensión, sótanos, alcantarillas y desagües;

5. Distancias a huecos en muros de edificios de uso público y estaciones de servicio.

Hay una sexta categoría que en todos los casos tiene el mismo requerimiento: la boca de descarga del camión de suministro quedará situada al menos a 3 m.



componentes

equipos



A su vez los depósitos se clasifican en clases, con una letra, según sean

• de superficie o aéreos (A)

• enterrados (E),

y un número que expresa el tamaño en orden creciente.

Instalación: de superficie enterrada

clase A 0 A 1 A 2 A 3 E 0 E 1 E 2

volumen(m³)

≤5 5...10 10...20 20...100 ≤5 5...10 10...100categoría S S1 S S1 S S1 S S1 S S S

1 0,6 0,6 1 1 0,8 0,8 0,8

2 1,25 1,25 1,25 1,25 1,5 2,5 5

3 0,6 0,6 1 5 0,8 1 2,5

4 3 2 5 3 7,5 5 10 7,5 3 4 5

5 6 10 15 20 6 8 10

Las distancias se miden a partir de los orificios (S) o de las paredes (S1).


componentes

equipos


Cálculo de la capacidad del almacenamiento de combustibles gaseosos.

Para determinar la capacidad de almacenamiento de los combustibles gaseosos se tendrá en cuenta que la capacidad mínima de almacenamiento sea suficiente para un periodo requerido (la normativa anterior lo fijaba en quince días de máxima demanda, pero es demasiado corto, especialmente en pequeñas instalaciones de viviendas individuales, que obliga que cada quince días haya una persona en casa esperando el suministro).

Las fórmulas de los combustibles líquidos sirven en este caso, tomando los datos pertinentes referidos a estos combustibles (densidad, poder calorífico inferior, etc.). Se tendrá en cuenta que la reserva ha de ser para n días, y en las dos varía el coeficiente de llenado:

Cuando el depósito ha de servir a varias instalaciones con caldera individual, con producción instantánea de ACS, el rendimiento es menor, y cambia otro valor :

re rendimiento estacional de la caldera (0,7).

Cs = coeficiente de llenado (1,35),

Volumen nominal (dm³)

Volumen real (dm³)

Longitud(mm)

Diámetro(mm)

2.500 2.450 2.450 1.2005.000 4.880 4.650 1.200

10.000 10.000 6.070 1.50015.000 15.180 6.800 1.75020.000 19.760 8.750 1.750


componentes

equipos


Suministro y almacenamiento de combustiblesCombustibles gaseosos

Esta situación obliga a disponer en el edificio una instalación receptora de gas (IRG), para llevar el gas desde la acometida, a la presión de suministro, hasta los aparatos, que funcionan a baja presión (25 mbar)

La IRG está compuesta, en su caso más general, de los siguientes elementos:- Acometida exterior, hasta la llave de edificio, excluida ésta- Instalación común, hasta el contador individual, excluido éste- Instalación individual

Suministro por red urbanaa) GeneralidadesEl Gas Natural y el propano pueden suministrarse por red urbana, a presiones, p:

- AP (alta presión), p>4.000 mbar- MPA (media presión alta) 4.000 ≥ p>400 mbar- MPB (media presión baja) 400 ≥ p > 50 mbar- BP (baja presión) 50 mbar ≥ p

Gas canalizado 85

Suministro por red urbanab) Esquemas de principio de IRG

Suministro y almacenamiento de combustibles

Gas canalizado 86

Combustibles gaseosos

Suministro por red urbanac) Elementos de la instalación- Armario de regulación en fachadaPara paso de MPB a BP- ContadoresEn el local de consumoCentralizados (armario o local)

Caudal Máximo Contadores / Características

A-6 6 m3/h G-4. Edificios unifamiliares aislados

A-10 10 m3/h Dos G-4. Edificios unif. adosados

A-25 25 m3/h Sin contador. Edificios plurifamiliares



Gas canalizado 87


Suministro por red urbanad) Consideraciones constructivas- Materiales de canalizacionesAcero negro UNE 36090. Cobre.

- Criterios de trazadoComo recomendación previa conviene mencionar la conveniencia de realizar el trazado al aire por zonas comunitarias, sean éstas soportales, portal, vestíbulos, escaleras, patios o espacios exteriores de la edificación, así como por los locales a los que vaya a dar servicio.

Gas canalizado 88


Suministro por red urbanad) Consideraciones constructivas- Criterios de trazadoLas posibilidades de trazado son las siguientes:

Vistas, fijadas a paredes o techos. En zonas expuestas a golpes precisan de protección mecánica.Enterradas: Si DN > 50 mm. Necesidad de banda de aviso encima de la tubería a unos 60 cm. del suelo. Empotradas en muros no portantes. La acanaladura efectuada para realizar el empotramiento debe quedar rellena de mortero envolviendo la canalización, garantizando que no queden huecos o coqueras.

Gas canalizado 89


Suministro por red urbanad) Consideraciones constructivas- Criterios de trazadoAlojadas en conductos ventilados que pueden ser chapa o fábrica.Envainadas. Las vainas, habitualmente de acero, deben tener un diámetro interior al menos 10 mm. superior al diámetro exterior de la tubería que rodean. Esta disposición se emplea en las siguientes ocasiones:1. Como protección mecánica de una tubería vista.2. Si la tubería discurre enterrada por una zona exterior del edificio con local inferior.3. En el caso de que la canalización pase por un local al que no alimente. 4. Si la canalización de gas natural discurre por un sótano con ventilación insuficiente. 5. Como envolvente de canalizaciones que discurran por falso techo.En todos los casos la vaina deberá ventilarse

Gas canalizado 90


Suministro por red urbanae) Cálculo de la instalación de edificio plurifamiliar- Potencia de vivienda, en te/h (1 te = 1.000 kcal)A partir de la potencia de los n aparatos, ordenada de mayor a menor:

2 viv.

....432 1

nPotPotPotPotPotPot

++++=

+Tipo de aparato Potencia nominal (kW)

Cocina pequeña 6Cocina normal 12Cocina grande 15Calentador instantáneo 5 L/min 13,4Calentador instantáneo 8 L/min 18,7Calentador instantáneo 10 L/min 23,4Calentador instantáneo 13 L/min 31Calentador instantáneo 15 L/min 35,4Convectores murales 3 .....5Caldera mural pequeña 18Caldera mural normal 25Caldera mural grande 30Caldera de fundición pequeña 25Caldera de fundición normal 40Caldera de fundición grande 60

- Potencia del conjunto de N viviendas

Con S, coeficiente de simultaneidad ⏐41⏐XIII-12

Número de viviendas(N)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15....25 25.....30 30.....40 40.....50 <50

sin calderas servicio calefacción

1’00 0,50 0,40 0,40 0,40 0,30 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,18 (0,20) 0,16 (0,19) 0,15 (0,19) 0,15 (0,17)

con calderas servicio calefacción

1’00 0,70 0,65 0,55 0,50 0,50 0,50 0,45 0,45 0,45 0,40 0,40 0,40 0,37 0,35

Existe un límite inferior de esa potencia, 30 kW (25,8 te/h) por debajo de la que no hay viabilidad de suministro (grado de gasificación mínimo)

SPotNPot ·· viv.N i viv=


Gas canalizado 91

Suministro por red urbanae) Cálculo de la instalación de edificio plurifamiliar con Gas Natural- Caudales de cálculo

Caudal nominal, Qn (m3n/h)

Caudal útil, Qu (m3n/h)

Caudal real BP, QBP(m3/h)

Caudal real MPA QMPA(m3/h)

Las condiciones del gas empleadas son las siguientes:Normales: 0ºC y 1 atmBP: 20ºC y 25 mbarMPA: 20ºC y 400 mbar

P.C.SPot

Q Nvivn =

n1,10·n·u P.C.I

.. QQSCPQ ==

u·033,1 QQBP =

u·844,0 QQMPA =

Con PCSGN = 10 te/h·m3n


Gas canalizado 92

Suministro por red urbanae) Cálculo de la instalación de edificio plurifamiliar con Gas Natural- Cálculo de diámetrosLas pérdidas de presión entre la acometida y el punto de consumo más alejado debe ser menor de 15 mmca en BP y menor del 5% en MPA. Para determinarlas se emplean las siguientes expresiones ⏐45⏐ XIII-13:

Siendo la longitud de cálculo entre 1,20 y 1,40 veces la longitud geométrica de la instalación

El ejercicio puede resolverse en los nomogramas de pérdidas de carga ⏐75⏐ y⏐76⏐ IV-23 y 24

cálculo96'4

78'111

mmcacálculo06'5

87'111

05'0L1061'1

15L1034'3

inicioMPAfinalinicio

BPfinalinicio

pDQpp

DQpp

≤⋅⋅×−

≤⋅⋅×−

−=

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∑∑


Gas canalizado 93

Suministro por red urbanaf) Ejemplo de instalación


Gas canalizado 94

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