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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos TIPOS DE INSTALACIONES CLASIFICACIÓN POR FLUIDO CALOPORTADOR : AGUA (Caliente) Instalación abierta Instalación cerrada Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE PANELES RADIANTES Chapa estampación y soldado Poco espesor Aleteado (convección) Posible a baja temperatura Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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- Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos -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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE MONOTUBULAR: ÁBACOS DE CÁLCULO: Sistema Monotubo de ROCA Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE MONOTUBULAR: ÁBACOS DE CÁLCULO: Sistema Monotubo de ROCA Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE EMISORES DE TUBO ALETEADO. Aletas longitudinales Al Aletas anulares l Aletas continuas. UTILIZADAS EN EMISIÓN DESDE RODAPIE Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS: SISTEMAS CON FAN-COIL: FAN COIL A DOS TUBOS Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS: SISTEMAS CON FAN-COIL. FAN COIL A TRES TUBOS: Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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). Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA: FANCOILS: SISTEMAS CON FAN-COIL. FAN COIL A CUATRO TUBOS: Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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). ) Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA Y/O AIRE CALIENTE AEROTERMOS: AGUA CALIENTE O ELÉCTRICOS Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA ACONDICIONAMIENTO RADIANTE. SUELO / TECHO (Pared). SUELO RADIANTE TECHO FRÍO Í O SUELO REFRESCANTE ¿Confort térmico? Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE: Tradicional: Hipocausto de los romanos. Gloria Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos EMISORES PARA AGUA CALIENTE O FRÍA CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE: TIPOS DE INSTALACIÓN SERPENTÍN MONTAJE EN DOBLE SERPENTÍN: IDA / RETORNO Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 ) Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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) Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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) Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos DISTRIBUCIÓN POR AIRE Sistemas de expansión directa compactos: Sistemas Aire-Aire Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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 Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE Sistemas de expansión p p partidos: Sistemas de distribución: Refrigerante. Unidades de techo, pared y suelo. suelo Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos 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. Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE Acondicionamiento de locales Modos de operación a tres tubos: Configuración recuperativa Verano I i Invierno Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos DISTRIBUCIÓN POR REFRIGERANTE Acondicionamiento de locales Modos de operación a tres tubos: Configuración recuperativa Demanda simultanea de calor y frío Demanda equilibrada Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Emisores Térmicos