EMISORES TÉRMICOS

EMISORES TÉRMICOS
Eloy Velasco Gómez
Profesor Titular de Universidad
Dpto Ingeniería Energética y Fluidomecánica
Dpto.
E. T. S. de Ingenieros Industriales
Universidad de Valladolid.
P
Paseo
ddell C
Cauce S/N
S/N, 47011 Valladolid
V ll d lid
Teléfono: 983.42.36.84 / Fax: 983.18.64.62
[email protected]
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección EmisoresE-mail
Térmicos
TIPOS DE INSTALACIONES
AGUA
Instalaciones de todo tipo de potencias (Pequeña, mediana y grande)
Se componen de: Generador, distribución (red de tuberías) y emisores.
P
Para
calefacción:
l f ió clasificación
l ifi ió según
ú la
l temperatura
t
t
d
de di
distribución:
t ib ió
Baja temperatura (50 ºC): Solar, Bomba de calor, Eléctrica o Combustión.
Media temperatura (85-90 ºC): Solar (vacío), Eléctrica o Combustión.
Alta temperatura (130 ºC): A presión, Combustión.
Clasificación según contacto con la atmósfera: (abierta o cerrada)
Instalación abierta: En contacto con la atmósfera.
atmósfera
Vaso de expansión abierto (columna)
Preferente circulación por termosifón.
Solo baja y media temperatura
Instalación cerrada: No contacto con la atmósfera.
Baja, media o alta temperatura.
Purgadores de aire
Instalación del vaso.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR FLUIDO CALOPORTADOR : AGUA (Caliente)
Instalación abierta
Instalación cerrada
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR MOVIMIENTO DE CIRCULACIÓN
Instalación por termosifón:
Instalaciones antiguas
Impulsión por diferencia de densidades.
No depende de la existencia de energía eléctrica.
eléctrica
Grandes diámetros de tubería
Ida por techo, retorno por suelo.
Importante para combustibles
b ibl sólidos.
ólid
Instalación forzada:
Instalaciones actuales.
Circulación por bomba
Pequeñas secciones
Circulación más homogénea.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR TRAZADO Y DISEÑO DE LA TUBERÍA
Clasificación por número de tubos: (Análisis posterior en emisores).
Monotubo (Convenientes para alta temperatura)
No independiente la ida y el retorno.
Válvulas especiales derivadoras o mezcladoras.
Varía la temperatura a lo largo de la instalación.
Más dificultad en el diseño.
Máximo 5 radiadores (emisores)
Menos inversión en tubería (solo un circuito)
M
Menos
empalmes
l
en llas tuberías
t b í (menos
(
fugas)
f
)
Bitubo
Independientes ida y retorno.
Dimensionado de emisores a la misma temperatura.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR TRAZADO Y DISEÑO DE LA TUBERÍA
Clasificación por distribución: POR COLUMNAS
Mejor zonificación por orientación
Bitubo de distribución inferior
Monotubo de distribución superior
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR TRAZADO Y DISEÑO DE LA TUBERÍA
Cl ifi ió por distribución:
Clasificación
di ib ió HORIZONTAL O POR ANILLOS
Permiten medir consumos e independizar propietarios.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR TRAZADO Y DISEÑO DE LA TUBERÍA
Clasificación por RETORNO: DIRECTO ó INVERTIDO
DIRECTO: Normalmente menos tubería, necesita equilibrado hidraúlico
INVERTIDO: Normalmente más tubería, pero equilibrado en diseño.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR TRAZADO Y DISEÑO DE LA TUBERÍA
Retorno invertido en columna
Retorno invertido en anillo
POSIBLE RETORNO INVERTIDO EN COLUMNA Y ANILLO:
Todos los subcircuitos poseen la misma pérdida de carga.
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TIPOS DE INSTALACIONES
OTROS TIPOS DE INSTALACIONES:
AGUA SOBRECALENTADA:
Instalación a presión.
Calefacción urbana o de distrito: Calderas sustituir por Intercambiadores.
Intercambiadores
Problemas: tipo de instalación:
A presión
Sin piezas roscadas
Vaporización en fugas.
Personal especializado.
p
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
Radiadores de elementos
elementos. (Los más habituales)
Chapa, acero, aluminio.
Selección por catálogo del fabricante.
fabricante
Radiadores de elementos o planos de pared.
Varios elementos iguales.
Ensamblado
sa b ado mecánico
ecá co o soldadura.
so dadu a.
Caracterizados por:
Número de columnas.
Altura
Número de lementos.
Longitud
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
Radiadores de FUNDIDO
Manguitos roscados
Duraderos
M h iinercia
Mucha
i térmica
é i
Radiadores de CHAPA
Manguito roscado
Poca inercia térmica
Problemas de corrosión
Radiadores de ALUMINIO
Manguito roscado o soldado
Aleteado para convección
Pequeña inercia térmica
Problemas de dilatación
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
PANELES RADIANTES
Chapa estampación y soldado
Poco espesor
Aleteado (convección)
Posible a baja temperatura
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
 T 


Q  Q60 ºC 

60


CALCULO DE LOS RADIADORES:
Cada fabricante: Potencia por elemento
Variación de temperatura: Ajuste de potencia a disipar.
disipar
T
f
T
f
T
f
T
f
40
0,583
50
0,785
60
1,000
70
1,228
41
0,603
51
0,806
61
1,022
71
1,251
42
0 622
0,622
52
0 827
0,827
62
1 045
1,045
72
1 274
1,274
43
0,642
53
0,848
63
1,067
73
1,298
44
0,662
54
0,869
64
1,090
74
1,322
45
0,682
55
0,891
65
1,112
75
1,346
46
0,702
56
0,912
66
1,135
76
1,369
47
0,723
57
0,934
67
1,158
77
1,393
48
0,743
58
0,956
68
1,181
78
1,418
49
0 764
0,764
59
0 978
0,978
69
1 204
1,204
79
1 442
1,442
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1,33
EMISORES PARA AGUA CALIENTE
Situación en la pared:
Apoyados
Adecuada inclinación
Di
Distancia
i 4 cm con la
l paredd
Distancia 10 cm con el suelo.
Ojo con los cubreradiadores
Ojo con las cortinas.
E
80 %
C
A
E
C
C
A
A
A
A
B
B
B
B
C
h
20 %
B
-A-
A
-B-
-C-
-D-
-E-
-F-
B
-G-
-H-
-I-
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-J-
EMISORES PARA AGUA CALIENTE
MONTAJE Y CONEXIONADO DE EMISORES (radiadores)
(radiadores).
Desmontar independiente de la tubería.
Válvula de doble reglaje con detentor.
Montaje que permita purgar gases (inclinación).
BITUBULAR:
Alimentación superior
Posible conexión ciega.
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
MONOTUBULAR:
Válvulas de control de caudal.
Válvulas de tres vías: Derivadoras y mezcladoras.
Vál l de
Válvula
d cuatro vías.
í
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
MONOTUBULAR: VÁLVULA DE CUATRO VÍAS
Vigilar siempre que se encuentre bien colocado el espadín.
VER MÉTODO DE CÁLCULO ROCA SISTEMA MONOTUBO
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
MONOTUBULAR: ÁBACOS DE CÁLCULO: Sistema Monotubo de ROCA
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
MONOTUBULAR: ÁBACOS DE CÁLCULO: Sistema Monotubo de ROCA
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE
EMISORES DE TUBO ALETEADO.
Aletas longitudinales
Al
Aletas
anulares
l
Aletas continuas.
UTILIZADAS EN EMISIÓN DESDE RODAPIE
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
FAN COILS O VENTILOCONVECTORES
FAN-COILS
Posibilidad de colocar filtros (ventilación forzada).
Control de salida de aire caliente.
caliente
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA : FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL (Continuación)
FAN COIL A DOS TUBOS:
M d F
Modo
Frío
í oM
Modo
d C
Calor
l => T
Todas
d llas zonas igual.
i l
Puede tener aporte de aire exterior de ventilacion.
No control de humedad relativa.
Muy adecuada para el mismo tipo de necesidades.
Llegada y salida del fluido
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL: FAN COIL A DOS TUBOS
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL (Continuación)
FAN COIL A TRES TUBOS:
C d ffan coil
Cada
il puede
d trabajar
b j en frío
f í o calor.
l
Válvula de tres vías NO MEZCLADORA.
Problema en el retorno común. (Mezcla agua fría y agua caliente).
Persiste el problema de control de humedad relativa y ventilación.
Dos de llegada (frío y caliente) una de salida.
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL. FAN COIL A TRES TUBOS:
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL (Continuación)
FAN COIL A CUATRO TUBOS:
Si il a tres tubos,
Similar
b pero sin
i retorno común.
ú (Más
(Má eficaz).
fi )
Dos válvulas de tres vías NO MEZCLADORAS.
Requiere menos costes de explotación.
Precisa de una mayor inversión.
Persiste el problema de control de humedad relativa y ventilación.
Dos de llegada y dos de salida (frío y caliente).
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS:
SISTEMAS CON FAN-COIL. FAN COIL A CUATRO TUBOS:
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE: FANCOILS:
VENTAJAS:
Versión a dos tubos muy económica.
económica (Similar a radiadores)
Diferentes tipos de cargas, con tres y cuatro tubos.
Poco espacio
p
ocupado
p
ppor las tuberías.
Posibilidad de apagar ventilador de unidad terminal.
INCONVENIENTES:
No control de humedad relativa.
Raras veces la ventilación es adecuada.
adecuada
Filtros de baja eficacia que precisan recambio frecuente.
Se encuentran en los espacios
p
ocupados.
p
((Ocupan
p sitio).
)
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EMISORES PARA AGUA Y/O AIRE CALIENTE
AEROTERMOS: AGUA CALIENTE O ELÉCTRICOS
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
INDUCTORES
Colocados en falso techo.
Aporte aire de ventilación.
Inducen por toberas:
aire secundario del local.
Operación:
Igual que fan-coils.
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
ACONDICIONAMIENTO RADIANTE. SUELO / TECHO (Pared).
SUELO RADIANTE
TECHO FRÍO
Í O
SUELO REFRESCANTE
¿Confort térmico?
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE:
Tradicional:
Hipocausto de los romanos.
Gloria
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE:
Temperaturas no muy bajas ni elevadas
Ahorro de energía.
Tr  4
f T 
n
hc ·Ta  hr ·Tr
To 
hc  hr
4
i i
1
Confort térmico del suelo según temperatura.
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE: TIPOS DE INSTALACIÓN
SERPENTÍN
MONTAJE EN DOBLE SERPENTÍN:
IDA / RETORNO
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE: TIPOS DE INSTALACIÓN
MONTAJE EN ESPIRAL
No se necesitan aparatos terminales
Importante: Controlar temperatura constante en toda la superficie
Posibles válvulas de inversión
N precisa
No
i temperaturas elevadas
l d (bomba
(b b de
d calor
l o solar)
l )
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA
SUELO RADIANTE : Dimensionado
(Basado en el proyecto de norma Europea)
DATOS INICIALES:
CARGA
C
G DEL LOCAL
OC
Posible
os b e corrección
co ecc ó
Evita sobredimensionado
Determinar densidad de flujo
GEOMETRÍA
Í DE LOS LOCALES
TIPO DE SUELO (Cubierta superficial)
ESPESOR DE MORTERO
POSIBLES PASOS (Plantilla / encofrado)
TIPO DE MATERIAL Y CARACTERÍSTICAS
Composición, Pérdida de carga, Diámetros y espesor.
MÁXIMA PÉRDIDA DE CARGA ACEPTADA.
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE: SUELO RADIANTE
Dimensionado de Suelo Radiante
ECUACIÓN DEL FLUJO DE CALOR:
q  8,92 Tsuelo  Toperativa 
1,1
Establece la máxima densidad de flujo
j de calor. POSIBILIDADES:
Zona ocupada:
Zona perimetral:
DETERMINA:
Para Tsuelo = 29 C y Toperativa = 20 C
q = 100 w/m
/ 2
Para Tsuelo = 35 C y Toperativa = 20 C
q = 175.4
175 4 w/m2
SI PRECISA ZONA PERIMETRAL
SUELO RADIANTE MÉTODO DE EMISIÓN
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EMISORES PARA AGUA CALIENTE: SUELO RADIANTE
SUELO REFRESCANTE: Aprovechando suelo radiante.
radiante
ECUACIÓN DEL FLUJO DE CALOR:
q  7 Tsuelo  Toperativa 
Máxima densidad de flujo de frío.
frío
Todas las zonas:
Para Tsuelo = 19 C y Toperativa = 25 C
q = 42 w/m2
Menos potencia que suelo radiante.
CARACTERÍSTICAS A TENER EN CUENTA:
CUENTA
No disipa carga latente.
Sensación de confort térmico.
térmico
Posibilidad de aprovechar suelo radiante con Bomba de calor
Posible combinación con Fancoil de apoyo.
Controlar siempre condensación de agua.
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TIPOS DE INSTALACIONES
CLASIFICACIÓN POR FLUIDO CALOPORTADOR
AIRE
Poca inercia térmica
Si aparatos terminales
Sin
i l (Dif
(Difusores).
)
VENTAJAS
Fácil de regular.
INCONVENIENTES
Ocupan gran volumen
Complejidad en el cálculo.
Tipos de instalación por tratamiento de aire:
Todo aire exterior: Penalizadas energéticamente.
Todo aire recirculado: Penalizadas por IAQ.
Mezcla de aire: Adecuado rendimiento e IAQ.
Partes de una instalación:
Generador.
Red de conductos Velocidad / Ruidos / Retorno
Rejillas y difusores.
Regulación y control (Ej. VAV)
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DISTRIBUCIÓN POR AIRE
Caudal de aire debe ser capaz de eliminar:
Carga Contaminante
Carga Térmica
Éxito de una instalación:
30 % Estimación correcta de la carga
30 % Elección del sistema, máquinas y regulación
30 % Dimensionado de conductos, ubicación y
selección de difusores
10 % Otros
Selección de difusores. (Empresa específica)
Dimensionado de redes de conductos:
Repartir el caudal de aire en cada difusor.
difusor
Caída de presión total adecuada al ventilador .
Cumplir características constructivas (altura, trazado, etc).
Acercarse al óptimo económico (inversión + funcionamiento)
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DISTRIBUCIÓN POR AIRE
Sistemas de expansión directa compactos:
Sistemas Aire-Aire
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DISTRIBUCIÓN POR AIRE
Elementos de la Instalación:
UTA (Tratamiento del aire + ventilador)
Conductos de aire (Rectangulares o circulares)
Impulsores: Difusión de aire
De techo.
Rejillas.
Difusores lineales.
Techos perforados.
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DISTRIBUCIÓN POR AIRE
Conceptos que dependen del impulsor:
Flecha: Distancia hasta velocidad de 0,25 m/s
Área de distribución: área con velocidad de 0,25 m/s
Caída de difusor: Distancia vertical para v = 0,25 m/s
Zona habitable: 2,4 m sobre el suelo.
Amplitud: Anchura de zona horizontal abarcada.
Anchura
Área de
Rejilla
0,5 m/s
C íd
Caída
distribución
0 25 m/s
0,25
/
Flecha
2,40 m
Zona habitable
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DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE
Acondicionamiento de locales
Sistema de Bomba de calor: Dimensionada para calor
CICLO DE CALEFACCIÓN
CICLO DE REFRIGERACIÓN
Cuando la bomba de calor es reversible, utiliza
una válvula de cuatro vías.
Clasificación:
De donde toma calor a donde lo cede.
Aire-Aire,
Aire-Agua,
Agua-Aire
Tierra Agua
Tierra-Agua
Tierra Aire
Tierra-Aire
Agua Agua
Agua-Agua
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DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE
Sistemas de expansión
p
p
partidos:
Sistemas de distribución: Refrigerante.
Unidades de techo, pared y suelo.
suelo
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DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE
Acondicionamiento de locales
Sistemas multi-split (VRV)
Sistema a dos tubos.
Sistemas de distribución: Refrigerante.
Varias unidades interiores.
Posibles a dos o tres tubos.
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DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE
Acondicionamiento de locales
Modos de operación a tres tubos: Configuración recuperativa
Verano
I i
Invierno
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DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE
Acondicionamiento de locales
Modos de operación a tres tubos: Configuración recuperativa
Demanda simultanea
de calor y frío
Demanda equilibrada
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