Tesis Electrónicas UACh - Universidad Austral de Chile
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Construcción Civil DISEÑO Y EVALUACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL CON SUMINISTROS DE AGUA CALIENTE SANITARIA EN VIVIENDA. Tesis para optar al título de: Ingeniero Constructor. Profesor Patrocinante: Sr. José Soto Miranda. Ingeniero Civil, M. Sc. en Ing. Civil. Mención Ingeniería Sísmica. Profesor Co-patrocinante: Sr. Marcelo Paredes C. Ingeniero Civil Mecánico JULIETA BEATRIZ LORCA MOREIRA VALDIVIA – CHILE 2008 “No puedo cambiar la dirección del viento, sólo puedo ajustar las velas.” (Anónimo) AGRADECIMIENTOS Agradezco infinitamente a Dios por permitirme llegar a este momento. Gracias a mi familia y a cada persona que confió en mí y me apoyó cuando más lo necesité. INDICE RESUMEN SUMMARY CAPITULO I “INTRODUCCION” 1.1 ANTECEDENTES GENERALES………………………………………........ 1 1.2 OBJETIVOS…………………………………………………………….......... 1 CAPITULO II “DESCRIPCION GENERAL DEL PROBLEMA” 2.1 PLANTEAMIENTO……………………………………………...…….......... 3 2.2 DESCRIPCION DE LA VIVIENDA……………………………………........ 3 2.3 DESCRIPCION DEL SISTEMA……………………………………….......... 5 2.3.1 Sistema de Calefacción Central................................................................ 5 2.3.2 Suministro de Agua Caliente Sanitaria..........................…….................. 6 CAPITULO III 3.1 “DISEÑO Y SELECCION” DISEÑO RED DE CALEFACCION 3.1.1 CARGA TERMICA...................................................….......................... 8 3.1.1.1 Carga térmica por transmisión…................................................. 8 3.1.1.1.1 Carga térmica por transmisión a través de piso.......... 12 3.1.1.1.2 Carga térmica por transmisión a través de puertas y ventanas....................................................................... 13 3.1.1.1.3 Carga térmica por transmisión a través de muros…… 14 3.1.1.1.4 Carga térmica por transmisión a través de techo……. 15 3.1.1.2 Carga térmica de ventilación…………………............................ 18 3.1.2 EMISORES DE CALOR 3.1.2.1 Tipo de emisor……………….................................................. 19 3.1.2.2 Cálculo de la emisión calorífica…………………………........ 19 3.1.2.3 Caudal másico de agua……………………………………….. 22 3.1.2.4 Instalación……………………………………………………. 22 3.2 3.3 3.1.3 RED DE TUBERIAS…………………………………………............ 23 3.1.3.1 Circuito de alimentación……………………………................ 23 3.1.3.1.1 Longitud……………………………......................... 23 3.1.3.1.2 Velocidad y diámetro………………......................... 23 3.1.3.1.3 Pérdidas de carga…….…………………................... 24 i.- Pérdidas regulares..................................................... 24 ii.- Pérdidas secundarias .............................................. 26 iii.- Potencia calorífica de pérdidas en tuberías........... 27 3.1.3.2 Circuito de retorno…………………………………................ 27 AGUA CALIENTE SANITARIA ..........……………………………............ 27 3.2.1 Interacumulador.................................................................................... 28 3.2.2 Dimensionamiento del serpentín……………..…................................ . i.- Cálculo de QACS................................................................................ . ii.- Cálculo de mP ................................................................................. 28 28 iii.- Diámetro del serpentín .................................................................... 30 iv.- Longitud del serpentín ..................................................................... 30 3.2.3 Diámetro de tuberías para Circuito primario……................................ 32 29 CALDERA, BOMBAS Y OTROS 3.3.1 Potencia de la caldera...........……………………................................ 32 3.3.2 Bombas………………………………...………………...................... 34 i.- Calefacción...………………………………………........................ 34 ii.- Circuito primario de agua caliente sanitaria .................................... 35 iii.- Selección ......................................................................................... 35 3.3.3 Chimenea.............................................................................................. 35 3.3.4 Vaso de expansión…………................................................................ 37 3.3.5 Válvula de seguridad……………………….....……............................ 40 3.3.6 Purgadores……………………............................................................. 41 3.4 REGULACION 3.4.1 Regulación de la caldera……………………............................................ 41 3.4.2 Regulación de las bombas…………………………................................. 41 CAPITULO IV “SISTEMA CON COMBUSTIBLE SOLIDO, LIQUIDO O GASEOSO”................................................................................. 43 4.1 COMBUSTIBLE SOLIDO: LEÑA………………………………..................... 44 4.1.1 Descripción del sistema……………........................................................ 44 i.- Consumo mensual de combustible........................................................ 46 ii.- Contaminación atmosférica.................................................................. 48 iii.- Mantención........................................................................................... 48 4.1.2 Evaluación económica 4.2 i.- Instalación............................................................................................ 48 ii.- Combustible........................................................................................ 49 COMBUSTIBLE LIQUIDO: PETROLEO…………………………................. 49 4.2.1 Descripción del sistema…………..……….............................................. 49 i.- Consumo mensual de combustible....................................................... 50 ii.- Contaminación atmosférica.................................................................. 51 iii.- Mantención........................................................................................... 51 4.2.2 Evaluación económica 4.3 i.- Instalación............................................................................................ 51 ii.- Combustible........................................................................................ 52 COMBUSTIBLE GASEOSO: GAS LICUADO………….………................... 52 4.3.1 Descripción del sistema…………..…………………….......................... 52 i.- Consumo mensual de combustible....................................................... 52 ii.- Contaminación atmosférica.................................................................. 53 iii.- Mantención........................................................................................... 53 4.3.2 Evaluación económica i.- Instalación............................................................................................ 54 ii.- Combustible........................................................................................ 54 CAPITULO V 5.1 “SISTEMA CON ENERGIA ELECTRICA” DESCRIPCION DEL SISTEMA……………………………………................ 55 i.- Consumo de energía eléctrica.......................................................................... 55 ii.- Contaminación atmosférica............................................................................ 55 iii.- Mantención................................................................................................... 5.2 EVALUACION ECONOMICA i.- Instalación...................................................................................................... 55 ii.- Combustible.................................................................................................. 55 “SISTEMA CON ENERGIA SOLAR TERMICA”……...... 59 DESCRIPCION DEL SISTEMA…………………………………................... 59 6.1.1 Demanda energética para agua caliente sanitaria.................................... 59 6.1.2 Cálculo de la energía solar térmica disponible…................................... 60 i.- Energía incidente................................................................................... 61 ii.- Rendimiento del colector..................................................................... 62 CAPITULO VI 6.1 55 CAPITULO VII: “CONSIDERACIONES PARA UNA DECISION”..................... 64 7.1 ASPECTO TECNICO………………………………………………................. 64 7.2 ASPECTO ECONOMICO………………………………………….................. 64 7.3 RESUMEN COMPARATIVO…………………………………….................... 65 CONCLUSIONES.......................................................................................................... 66 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………................. 69 ANEXOS INDICE ANEXOS........................................................................................................... 71 PLANOS a. Distribución de tuberías (A1). b. Esquema de conexiones (A4)................................................................................. 127 c. Isométrica de tuberías (A1). RESUMEN En el presente Trabajo de Titulación se diseña un sistema de calefacción central con suministro de agua caliente sanitaria para una vivienda determinada. Este sistema, se evalúa por separado con algunas fuentes energéticas que se utilizan actualmente en Chile con este fin: leña, petróleo, gas y electricidad. Para esto se selecciona el equipo de generación de calor a utilizar en cada caso, con las respectivas características y factores a considerar para su correcto funcionamiento. También se evalúa económicamente cada alternativa de combustible para luego realizar un análisis comparativo de ellos. Por último, se analiza el desempeño de la energía solar térmica en esta instalación. Con esta información es posible determinar las características específicas de cada alternativa energética estudiada, las que, según el objetivo buscado, podrían ser una ventaja o una desventaja. SUMMARY This current Final Report shows a heating central system which provides hot sanitary water for a certain establishment. This system is assessed separately, with some energetic sources used nowadays in Chile for this purpose, such as firewood, oil, gas and electricity. The heat generation unit to be used in each case is chosen considering the respective characteristics and factors for the correct operation. Each fuel alternative is also economically evaluated so a later comparative analysis can be performed among them. Lastly, the performance of the solar thermal energy in this installation is analyzed. Having this information enables us to determine the characteristics of each energetic alternative studied, information which depending on the objective expected, can be an advantage or disadvantage. -1- CAPITULO I 1.1 “INTRODUCCION”. ANTECEDENTES GENERALES. Ante el normal descenso en las temperaturas, es necesario mantener en el hogar algún tipo de calefacción. Además de la calefacción, otra necesidad que se debe satisfacer en una vivienda es el abastecimiento de agua caliente a sus habitantes. Un sistema de calefacción central con suministro de agua caliente sanitaria, cumple con estas dos necesidades básicas: Calefacción y Agua Caliente, a partir de la misma unidad térmica. Considerando esta opción, el siguiente paso es decidir el combustible que se utilizará. En el presente Trabajo de Titulación, se evaluará técnicamente y económicamente un sistema de calefacción central con suministro de agua caliente sanitaria con diferentes fuentes energéticas: combustibles convencionales, energía eléctrica y energía solar térmica, para conocer sus características en cuanto a rendimiento, costos y la implementación específica que requiera cada una. Para poder realizar este análisis, previamente se hizo el diseño del sistema, sobre el cual se hace el estudio para una vivienda determinada. 1.2 OBJETIVOS. OBJETIVOS GENERALES. - Diseñar un Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria para una vivienda ubicada en Valdivia. - Analizar económicamente la opción de utilizar alguna de las fuentes energéticas seleccionadas, para realizar este estudio. OBJETIVOS ESPECIFICOS. - Dimensionar los emisores de calor necesarios para cubrir las necesidades de calefacción de cada habitación, calculándolas previamente. -2- - Determinar las características que definen la selección de un interacumulador de agua caliente sanitaria con intercambiador de calor tipo serpentín. - Conocer las principales diferencias que presenta un Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria, dependiendo del combustible que utilice. - Estudiar la posibilidad de usar Energía Solar Térmica como fuente energética de un Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria, en Valdivia. -3- CAPITULO II 2.1 “DESCRIPCION GENERAL DEL PROBLEMA”. PLANTEAMIENTO. Con el fin de eliminar variantes, este Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria es diseñado para una casa particular de un piso. Lo que produce los cambios motivo de análisis, es el combustible utilizado. Las fuentes energéticas a estudiar son: Energías convencionales: - Leña. - Petróleo. - Gas. Energía eléctrica. Energía solar térmica. En este análisis se evalúan principalmente aspectos como, el rendimiento de cada energía frente a las necesidades, la inversión de compra y el costo de operación mensual que implica cada combustible. También se describe el mantenimiento que requiere y el impacto ambiental que produce cada alternativa. 2.2 DESCRIPCION DE LA VIVIENDA. Es una casa habitación de un piso, ubicada en la ciudad de Valdivia. Tiene una superficie de 252,36 m2. De acuerdo a la Norma Chilena NCh1079 Of. 77 “Arquitectura y Construcción – Zonificación climático-habitacional para Chile y recomendaciones para el diseño arquitectónico”, Valdivia pertenece a la siguiente zona climática: “Zona SL: Sur Litoral. Cordón costero, desde el Bío-Bío hasta Chiloé y Puerto Montt. Zona de clima marítimo, lluvioso. Inviernos largos. Suelo y ambientes salinos y húmedos. Vientos fuertes de componente W. Vegetación robusta. Temperatura templada a fría”. Por lo que es elemental mantener un sistema de calefacción eficiente, sobre todo durante el invierno. En esta vivienda los locales a calefaccionar ocupan una superficie de 220,08 m2 los cuales son los siguientes: -4- - Hall entrada. - Cocina. - Living. - Comedor. - Pasillo. - Sala de estudio. - 3 dormitorios. - 2 baños. Junto al living hay una terraza y en el acceso a la puerta principal existe un corredor. En la parte posterior de la cocina, está la lavandería y una pieza donde se proyecta instalar la caldera. En cuanto a la estructura de la vivienda: - RADIER: Está formado de la siguiente manera: cama de ripio de 10 cm de espesor, membrana de polietileno de 0,20 mm de espesor, malla acma y el hormigón de 10 cm de espesor. Todos los radieres llevan enchape. El pavimento de dormitorios y pasillo es alfombra, para los demás locales es pavimento cerámico. - PUERTAS Y VENTANAS: En cuanto a las puertas en el cerramiento de la vivienda, la de acceso y la de salida de la cocina son de raulí de 45 mm de espesor. Las demás puertas exteriores son de corredera con vidrio termopanel, al igual que las ventanas de la vivienda. Todas las puertas interiores son de raulí. - MUROS: Son de hormigón armado y albañilería reforzada de 15 cm de espesor, con mortero de cemento de 2 cm sobre la superficie exterior e interior. El revestimiento es de azulejos en baños y cocina, de piso a cielo. - TECHUMBRE: Sobre la estructura de techumbre, se coloca un encamisado de madera contrachapada de 16 mm de espesor y sobre este, fieltro asfáltico de 15 lbs y la cubierta es teja metálica gravillada de 3 cm de espesor. Entre esta estructura y el cielo de la casa existe un -5- desván de altura variable. El cielo está formado por: yeso cartón de 10 mm y aislación térmica de poliestireno expandido de 50 mm de espesor. Se dispone de un espacio a calefaccionar de aproximadamente 568 mt3. La vivienda será habitada por un matrimonio con dos hijos, de edades cercanas a los 16 años. 2.3 DESCRIPCION DEL SISTEMA. El sistema a diseñar está compuesto de dos subsistemas: - Sistema de Calefacción Central. - Suministro de Agua Caliente Sanitaria. 2.3.1 Sistema de Calefacción Central. En estos sistemas, la producción de calor se realiza en un solo lugar y luego se distribuye. Están compuestos por los siguientes elementos: i. Generador de calor. ii. Fluido térmico. iii. Red de tuberías. iv. Unidad terminal. El generador, es el lugar donde se produce el calor que se transmite al fluido térmico, que puede ser agua, vapor o aire, en este caso el fluido es agua, la que es conducida por la red de tuberías desde el generador hasta la unidad terminal, que es la encargada de transferir las calorías del fluido al ambiente a calefaccionar. En la red de tuberías, se utiliza una distribución bitubular. De esta manera, el agua caliente es enviada a la unidad terminal por la tubería de alimentación y les llega a todas con la misma temperatura. El agua, después de pasar por los emisores de calor, es recogida por la tubería de retorno, que la lleva nuevamente a la caldera. En una instalación monotubular, en cambio, se envía el agua por medio de una tubería hasta la unidad terminal, circula por esta, y luego es recogida por la misma tubería. Esto provoca que el agua se enfríe a medida que se aleja de la caldera y no llegue a todos los radiadores con la temperatura calculada. -6- La forma de hacer circular el agua caliente desde el generador de calor a las unidades terminales es utilizando circulación forzada, en que mediante una bomba circuladora, el agua puede fluir venciendo las resistencias de las tuberías y accesorios, lo cual permite el empleo de tuberías de diámetro más pequeño que el que se requiere para la alternativa, que es la circulación por gravedad. 2.3.2 Suministro de agua caliente sanitaria. Una instalación de suministro de agua caliente sanitaria de este tipo, tiene los siguientes componentes: i. Generador de calor. ii. Circuito primario. iii. Interacumulador. iv. Circuito secundario. En el generador se produce el calor, aquí es transferido al circuito primario, que es un circuito cerrado de agua no apta para el consumo. El circuito primario se hace llegar hasta el interacumulador, donde se produce la cesión de calor al circuito secundario, agua potable fría acumulada allí hasta alcanzar la temperatura establecida, en espera de ser demandada. La cesión de calor en el interacumulador se produce por calentamiento indirecto del agua de consumo, en este caso, mediante un serpentín, a través del cual se hace circular el circuito primario, donde se produce la transferencia de calor al secundario allí almacenado. Con el fin de minimizar el tiempo que transcurre desde la apertura de la llave y la salida del agua caliente, se utiliza distribución con retorno. El retorno, es una conducción que comienza al final de la red de distribución y regresa el agua caliente sanitaria no utilizada hasta el interacumulador, de modo que el agua del circuito secundario no utilizada esté en circulación, recibiendo incremento en su temperatura, lo que no ocurre al estar detenida. Se puede combinar en un mismo sistema: calefacción central y suministro de agua caliente sanitaria, ya que un solo generador de calor sirve a las dos instalaciones, y que el -7- fluido térmico que se lleva a los emisores de calor, puede contener al circuito primario del sistema de agua caliente sanitaria, dado que este no se mezcla con el secundario (de consumo). El sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria a diseñar tiene las siguientes características: i. El fluido térmico es agua. ii. Circulación forzada. iii. La red de distribución de Calefacción Central es bitubular. iv. La producción de agua caliente sanitaria es por acumulación. -8- CAPITULO III 3.1 “DISEÑO Y SELECCION”. DISEÑO RED DE CALEFACCION. 3.1.1 CARGA TERMICA. Una instalación de calefacción es diseñada para mantener una temperatura confortable, por lo que es necesario suministrar continuamente una cantidad de calor igual a la cantidad de calor disipada, la carga térmica. Esta disipación se produce por: Transmisión de calor a través de los cerramientos. Infiltraciones de aire. Esto es: . . . Qt = QT + QV [1] (i) donde: . Qt : Carga térmica total de calefacción, expresada como potencia calorífica. . QT : Carga térmica por transmisión de calor (potencia calorífica disipada) a través de los cerramientos. . QV [Kcal/h] : Carga térmica de ventilación. [Kcal/h] [Kcal/h] 3.1.1.1 Carga térmica por transmisión. Se produce por el paso del calor a través de un cerramiento desde el local de temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja. La expresión para evaluar la pérdida de calor, por algún cerramiento determinado es la siguiente: . QT = U x A x (Ti – Te) [2] (i) donde: . QT : Pérdidas por transmisión de calor a través de cada cerramiento. [Kcal/h] [Kcal/hm2ºC] U : Transmitancia térmica del cerramiento. A : Superficie del cerramiento. [m2] Ti : Temperatura interior de diseño. [ºC] Te : Temperatura de diseño al otro lado del cerramiento. [ºC] _____________________________________ (i): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 73. -9- Locales por calefaccionar: En esta vivienda serán calefaccionadas 11 dependencias: - Hall entrada. - Living. - Comedor. - Cocina. - Pasillo. - Sala de estudios. - 3 dormitorios. - 2 baños. Temperaturas de diseño. La temperatura interior de diseño es la temperatura confortable que se debe mantener en el en el local a calefaccionar, considerando la menor temperatura exterior que pueda tenerse bajo condiciones normales. TABLA Nº1. Temperatura exterior de diseño. LUGAR Te (ºC) Valdivia 3 Fuente: Norma chilena NCh1078 c.73. (ii) TABLA Nº2. Temperatura interior de diseño de locales con calefacción. LOCAL Ti (ºC) Living, comedor 20 Baños 20 Cocina 18 Dormitorios 18 Estudio 18 Pasillo 15 Hall entrada 13 Fuente: Norma chilena NCh1078 c.73. (iii) _____________________________________ (ii): NCh1078 c.1973, “Ingeniería sanitaria – Artefactos de calefacción. Condiciones básicas de funcionamiento”, TABLA 2: Temperatura exterior de cálculo de ciudades del país. INN, 1973, pág.37. (iii): NCh1078 c.1973, “Ingeniería sanitaria – Artefactos de calefacción. Condiciones básicas de funcionamiento”, TABLA 1: Temperatura interior de cálculo. Temperatura de locales con calefacción. INN, 1973, pág.33. - 10 - TABLA Nº3. Temperatura de locales no calefaccionados. LOCAL Local no calefaccionado rodeado de otros calefaccionados Suelo a nivel del terreno Atico no calefaccionado debajo del tejado provisto de aislación térmica Atico no calefaccionado debajo del tejado sin protección térmica Local auxiliar comunicado directamente con el aire exterior Fuente: Norma chilena NCh1078 c.73. (iv) Ti (ºC) 12 8 13 8 6 Transmitancia térmica. La transmitancia térmica (U), es el flujo de calor que pasa por unidad de superficie de determinado elemento y por grado de diferencia de temperaturas entre los dos ambientes separados por este elemento. Se producen principalmente por 4 vías: piso, puertas y ventanas, muros y por techumbre. Para un elemento formado por una serie de capas o placas planas y paralelas de materiales distintos en contacto entre sí, se define resistencia térmica total, como: Por lo tanto: RT = U = 1 = Rsi + Σ e U λ 1 Rsi + Σ e λ + (v) Rse [3] + Rse donde: U : Transmitancia térmica del elemento. [Kcal/hm2ºC] Rsi, Rse : Resistencia térmica de superficie interior (i) y exterior (e) del elemento. [hm2ºC/Kcal] e : Espesor de cada capa de material. [m] λ : Conductividad térmica del material. [Kcal/hmºC] e λ : Resistencia térmica de una capa de material. [hm2ºC/Kcal] _____________________________________ (iv): NCh1078 c.1973, “Ingeniería sanitaria – Artefactos de calefacción. Condiciones básicas de funcionamiento”, TABLA 3: Temperatura de locales no calefaccionados. INN, 1973, pág.38. (v): NCh853 Of.91, “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios – Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”. INN, 1991, pág.6. - 11 - - Las resistencias térmicas de superficie, Rsi y Rse, se obtienen de la Norma chilena NCh853. (ANEXO B1). Dichos valores de Rse, corresponden a velocidades del viento inferiores a 10 km/h. Para valores superiores se debe considerar Rse= 0. En este estudio se considera para elementos de separación con el exterior, Rse= 0 (excepto en el caso del piso). - La resistencia térmica de una capa de material, es la oposición que presenta dicha capa, al paso del calor. La Norma chilena NCh853, determina: “Los materiales que se utilizan en espesores inferiores a 3 mm ofrecen tan pequeña resistencia térmica que esta no debe considerarse en los cálculos prácticos. Tal es el caso de papeles, folios y láminas delgadas.” Las capas de cada cerramiento de esta vivienda, con su espesor y sus respectivos valores de λ, son los siguientes: TABLA Nº 4. Características de los materiales que forman los cerramientos. Cama de ripio Radier Enchape Alfombra Cerámica e (m) 0,10 0,10 0,02 0,008 0,01 Raulí Hormigón armado Ladrillo (1800 kg/m3) Mortero de cemento Azulejos Yeso-cartón (700 kg/m3) Poliestireno exp. (18 a 22 kg/m3) Tablero madera Contrachapada Fieltro asfáltico Teja metálica gravillada Cerramiento PISO PUERTA DE MADERA Cubierta TECHO Cielo MURO Material λ (vi) e/λ λ (hm2ºC/Kcal) (W/mK) (Kcal/hmºC) 0,81 1,63 1,40 0,05 1,75 0,70 1,40 1,20 0,04 1,50 0,14 0,07 0,017 0,20 0,007 0,045 0,121 0,10 0,45 0,15 0,15 0,02 0,008 1,63 0,79 1,40 1,05 1,40 0,68 1,20 0,90 0,11 0,22 0,017 0,009 0,01 0,26 0,22 0,05 0,05 0,0384 0,03 1,67 0,016 0,14 0,12 0,13 0,005 0,04 0,034 0,15 0,03 110,49 95,00 0,0003 NOTA: En este estudio, no se considera el artículo 4.1.10 de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción, que fija exigencias de acondicionamiento térmico para techumbre, muros perimetrales y ventanas, por tratarse de una vivienda ya construida al momento de entrar en vigencia dicho artículo. _____________________________________ (vi): NCh853 Of.91, “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios. Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”, ANEXO A(Informativo). TABLA 6: Conductividad térmica de materiales. INN, 1991, págs.22-27. - 12 - . Carga térmica por transmisión a través de piso (QT/p). 3.1.1.1.1 - Cálculo de U. El piso de la vivienda está compuesto de la siguiente forma: cama de ripio, radier y enchape. En dormitorios y pasillo, el pavimento es alfombra. Para baños, living, comedor, cocina, sala de estudios y hall entrada, el pavimento es cerámica. Las resistencias térmicas de superficie, para flujo descendente en elementos horizontales son: Rsi = 0,20 hm2ºC/Kcal (ANEXO B1), y por tratarse de un radier en contacto con el terreno, no existe Rse . Ejemplo: En la cocina, el pavimento es cerámico, por lo tanto, de TABLA Nº 4 y usando [3]: U= 1 . 0,20 + (0,14+0,07+0,017+0,007) + 0 U = 2,30 Kcal/hm2ºC. En ANEXO A1.1, se obtiene: U = 2,30 Kcal/hm2ºC, en piso de: cocina, living, comedor, hall entrada, baños y sala de estudios. U = 1,59 Kcal/hm2ºC, en piso de pasillo y dormitorios. Transmitancia térmica lineal: La transmitancia térmica lineal, Kl, es igual al flujo de calor que sale del local por metro de perímetro exterior del piso considerado, por cada grado Celsius de diferencia de temperaturas entre el local y el ambiente exterior. Este valor está determinado en la norma chilena NCh853 Of.91 (vii) , de acuerdo al nivel de aislación del piso. Para esto se debe determinar la Resistencia Térmica Total (RT). En esta vivienda existen dos casos: i.- U = 2,30 Kcal/hm2ºC. En [3]: RT = 1 . = 1 . = 0,43 hm2ºC/Kcal. U 2,30 _____________________________________ (vii): NCh853 Of.91, “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios. Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”, TABLA 4: Transmitancia térmica lineal, según aislación del piso considerado. INN, 1991, pág.21. - 13 - ii.- U = 1,59 Kcal/hm2ºC. En [3]: RT = 1 . = 1 .= 0,63 hm2ºC/Kcal. U 1,59 Con esto, se tiene que en ambos casos, se trata de piso medianamente aislado, por lo tanto: Kl = 1,03 Kcal/hmºC (Ref. (vii)). . - Cálculo de QT/p. En general, las pérdidas por transmisión de calor se obtienen mediante [2]. En este caso (piso), se debe agregar la pérdida por transmisión de calor perimetral, por lo tanto: . QT/p = [U x A x (Ti – Ts)] + [Kl x L x (Ti – Te)] [2.1] donde se utiliza: - U : de ANEXO A1.1. - A y L : de ANEXO A1.2. - Kl = 1,03 Kcal/hmºC. - Ti : de Tabla Nº2. - Ts = 8ºC (Tabla Nº3). - Te = 3ºC (Tabla Nº1). Ejemplo: En la cocina se tiene, con [2.1]: . QT/p = [2,30 x 37,12 x (18 – 8)] + [1,03 x 6,00 x (18 – 3)] . QT/p = 946,46 Kcal/h. Los demás valores, se encuentran en ANEXO A1.3. . 3.1.1.1.2 Carga térmica por transmisión a través de puertas y ventanas (QT/p y v). - Cálculo de U. o Las puertas interiores son de raulí de 45 mm de espesor. o Las puertas exteriores son de PVC con vidrio tipo Termopanel, excepto la puerta principal, que es de raulí de 45 mm. o Las ventanas también son de PVC con vidrio tipo Termopanel, cuya transmitancia térmica es: U = 2,8 W/m2K = 2,41 Kcal/hm2ºC (ANEXO B2). Se debe calcular la transmitancia térmica de las puertas de madera. - 14 - Las resistencias térmicas de superficie para estas puertas dependiendo de su ubicación son (ANEXO B1): i) P101. Comunica con espacio exterior (al pasillo de acceso): Rsi = 0,14 hm2ºC/Kcal. Rse = 0,06 hm2ºC/Kcal. Es la puerta de acceso principal a la vivienda, de madera, con e/λ de TABLA Nº 4, se tiene, en [3]: U= 1 . 0,14 + 0,45 + 0,06 U = 1,54 Kcal/hm2ºC. ii) Puertas interiores que comunican con otro local de temperatura inferior: Rsi = 0,14 hm2ºC/Kcal. Rse = 0,14 hm2ºC/Kcal. Son puertas de madera, con e/λ de TABLA Nº4, usando [3]: U= 1 . 0,14 + 0,45 + 0,06 U = 1,37 Kcal/hm2ºC. . - Cálculo de QT/p y v. Con los valores establecidos de U, el área correspondiente a cada puerta o ventana (ANEXO A2.1) y con Ti y Te de TABLA Nº 1, 2 o 3 según corresponda, usando [2], se obtiene la pérdida por transmisión de calor por cada puerta y ventana de los locales a calefaccionar (ANEXO A2.2). . 3.1.1.1.3 Carga térmica por transmisión a través de muros (QT/m). - Cálculo de U. Los muros son de albañilería y estructuras de hormigón, con revestimiento exterior de mortero de cemento. El revestimiento interior también es mortero de cemento, además de azulejos en paramentos de baños, cocina y lavandería, desde piso a cielo. - 15 - Ejemplo: EJE A (2-5). Muro exterior de hormigón armado, con revestimiento interior y exterior de mortero de cemento, ubicado en el living. Con e/λ de TABLA Nº 4 y resistencias de ANEXO B1. En [3], se tiene: U= 1 . 0,14 + (0,017+0,11+0,017) + 0 U = 3,52 Kcal/hm2ºC. Los demás valores de U, se encuentran en ANEXO A3.1. . - Cálculo de QT/m. En este cálculo, se debe considerar el área del muro completo menos el área de los vanos que existan en él (ANEXO A3.2). Con esto, con U de cada muro (ANEXO A3.1) y las temperaturas de cálculo de TABLA Nº 1, 2 o 3, se utiliza [2] para obtener la carga térmica por transmisión a través de muros en esta vivienda (ANEXO A3.3). . 3.1.1.1.4 Carga térmica por transmisión a través de techo (QT/t). - Cálculo de U. Este cerramiento está formado por: * CIELO : - Yeso-cartón. - Poliestireno expandido (aislación). * DESVAN. * CUBIERTA : - Tablero de madera contrachapada. - Fieltro asfáltico de 15 lbs. - Teja metálica gravillada. Para cerramientos como éste, con cámara de aire de espesor variable (desván), la Norma chilena NCh853 en el punto 5.5.2 indica que primero se debe determinar su grado de ventilación. En este caso, no existen rendijas de ventilación al exterior, corresponde por lo tanto, a una cámara de aire débilmente ventilada y para calcular U se utiliza la expresión: - 16 - U= 1 1 Ui + [4] (viii) Ai . Σ(Ue x Ae) donde: U : Transmitancia térmica del techo. [Kcal/hm2ºC] Ui : Transmitancia térmica del elemento de cielo. [Kcal/hm2ºC] Ue : Transmitancia térmica del elemento exterior. [Kcal/hm2ºC] Ai : Área del elemento de cielo. [m2] Ae : Área del elemento exterior. [m2] o Ui: En este caso, para flujo ascendente en elemento horizontal de separación con desván o cámara de aire: Rsi = Rse = 0,12 hm2ºC/Kcal. (ANEXO B1) Para el elemento de cielo: Σ e/λ = 1,72 hm2ºC/Kcal. (TABLA Nº4) En [3]: Ui = 1 . 0,12 + 1,72 + 0,12 Ui = 0,51 Kcal/hm2ºC. o Ue: En esta vivienda, el desván está limitado exteriormente por la cubierta y en algunos locales, por una sección de muro. Entonces, se denomina: i.- Ue1: Transmitancia térmica en la cubierta. Para calcular Ue1 se utiliza [3], donde: - Rsi = 0,105 hm2 ºC/Kcal y Rse = 0. (ANEXO B1) - Σe/λ = 0,28 hm2ºC/Kcal. (TABLA Nº4) Por lo tanto: Ue1 = 1 . 0,105 + 0,28 + 0 Ue1 = 2,60 kcal/hm2ºC. _____________________________________ (viii): NCh853 Of.91, “Acondicionamiento térmico – Envolvente térmica de edificios – Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas”. INN, 1991, pág. 19. - 17 - ii.- Ue2: Transmitancia térmica en muros. Estos muros son de ladrillo, con revestimiento exterior de mortero de cemento. En [3]: Ue2 = 1 . 0,14 + (0,22 + 0,017) + 0 Ue2 = 2,65 Kcal/hm2ºC. Ejemplo: DORMITORIO 2. En este caso, la cámara de aire está limitada por el cielo y por la cubierta hacia el exterior, entonces, con los valores obtenidos: Ui = 0,51 Kcal/hm2ºC. Ue1 = 2,60 Kcal/hm2ºC. Ai y Ae1 de ANEXO A4.1, en [4]: U= 1 0,51 + 1 . 14,44 . 2,60 x 16,10 U = 0,43 Kcal/hm2ºC. . - Cálculo de QT/t. Los demás valores de U, se encuentran en ANEXO A4.2. Con Ai (ANEXO A4.1), U (ANEXO A4.2), Ti (TABLA Nº2) y Te = 3ºC, usando [2], se calcula la pérdida de calor por transmisión a través de techo, en cada local. Ejemplo: Para el DORMITORIO 2, se tiene: Ai = 14,44 m2. U = 0,43 Kcal/hm2ºC. en [2]: . QT/t . QT/t = 0,43 x 14,44 x (18 - 3) = 93,14 Kcal/h. Los demás valores se encuentran en ANEXO A4.3. Habiendo calculado la carga térmica por transmisión a través de los cerramientos en cada local, se obtiene la carga térmica total por transmisión de la vivienda. . QT = 17.361,47 Kcal/h. (ANEXO A5) - 18 - 3.1.1.2 Carga térmica de ventilación. Las pérdidas por entradas de aire exterior responden a la carga térmica que supone el calentamiento de este aire exterior hasta la temperatura ambiente del local y vienen dadas por: . QV = cea x ρa x V x n x (Ti – Te) [5] donde: . QV : Pérdidas de calor por infiltraciones. [Kcal/h] cea : Calor específico del aire. (0,24 Kcal/kgºC) (ix) ρa : Densidad del aire seco. (1,24 kg/m3 a 10ºC y 1,205 kg/m3 a 20ºC) (ix) V : Volumen del local. (ANEXO A6.1) [m3] Ti : Temperatura interior de diseño del local. (TABLA Nº2) [ºC] Te : Temperatura exterior de diseño. (3ºC) n : Número de renovaciones por hora. (x) (ix) [1/h] Ejemplo: COCINA. Se tiene: cea = 0,24 Kcal/kgºC. ρa = 1,212 kg/m3. V = 95,77 m3. Ti = 18ºC. n = Te = 3ºC. 3 renovaciones de aire por hora. En [5]: . QV = 0,24 x 1,212 x 95,77 x 3 (18 – 3) . QV = 1.253,59 Kcal/h. Los demás valores se encuentran en ANEXO A6.2. Se obtiene la carga térmica de ventilación para toda la vivienda (ANEXO A6.2): . QV = 3.886,54 Kcal/h. _____________________________________ (ix): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 89. (x): NCh994 a.88, “Ventilación natural – Requisitos de ventilación natural en edificios”, TABLA: Caudal de aire fresco por persona y renovaciones de aire recomendadas para recintos. INN, 1988, pág. 3. - 19 - . . Con los resultados obtenidos en cada local de: QT (ANEXO A5) y QV (ANEXO A6.2), usando [1], se calcula la carga térmica de calefacción: TABLA Nº 5. Carga térmica de calefacción. LOCAL COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 BAÑO 1 SALA DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 TOTAL . QT . QV . Qt (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) 2.850,09 2.190,71 3.342,63 877,60 183,09 1.179,89 881,73 1.004,43 1.190,66 1.170,35 2.490,29 17.361,47 1.253,59 221,73 414,01 207,17 92,71 162,57 162,57 334,95 549,56 134,65 353,03 3.886,54 4.103,68 2.412,44 3.756,64 1.084,77 275,80 1.342,46 1.044,30 1.339,38 1.740,22 1.305,00 2.843,32 21.248,01 3.1.2 EMISORES DE CALOR. 3.1.2.1 Tipo de emisor. Los emisores de una instalación de calefacción por agua caliente, son aparatos destinados a proporcionar al ambiente el calor necesario para mantener la temperatura de confort elegida. Esta emisión calorífica se basa en los principios de convección y radiación. Los más conocidos son los radiadores. En esta vivienda, se utilizan paneles de chapa de acero. Ofrecen líneas más planas, menos voluminosas pero de mayor superficie de radiación. Se escoge entre los siguientes 2 modelos de paneles OCEAN de ANWO, de acuerdo a las necesidades de cada local: - Modelo EK: Panel simple, formado por 1 placa y 1 convector. 50 cm. de altura. - Modelo DK: Panel doble, compuesto de 2 placas y 2 convectores. 30 cm. de altura. 3.1.2.2 Cálculo de la emisión calorífica. Para realizar la selección de los paneles, se debe determinar la emisión calorífica que entrega cada uno: - 20 - . . Q = Q60 x F donde: . Q : Emisión calorífica que entrega el panel. . Q60 : Emisión calorífica para ∆T = 60ºC. (ANEXO B3, lo entrega el fabricante) F [6] (xi) [Kcal/h] [Kcal/h] : Factor para el cálculo de la emisión calorífica del emisor, de acuerdo a ∆T correspondiente. (ANEXO B4) o ∆T: Es el salto térmico del emisor: la diferencia entre la temperatura media del emisor (Tm) y la temperatura ambiente (Tamb): ∆T = Tm - Tamb . [7] (xii) [8] (xii) Tm es la temperatura media de cada emisor: Tm = Te + Ts 2 En esta instalación, al estar los emisores conectados a una red de distribución bitubular, se considera que la temperatura de entrada del agua a estos y la de salida, es la misma en todos (Te = 90ºC y Ts = 70ºC), por lo tanto, en [8]: Tm = 90 + 70 2 Tm = 80ºC. La temperatura ambiente (Tamb), es la temperatura interior de diseño para cada local (TABLA Nº2): - Tamb = 13ºC en hall de entrada. - Tamb = 15ºC en pasillo. - Tamb = 18ºC en cocina y dormitorios. - Tamb = 20ºC en baños, living y comedor. _______________________________ (xi): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 265. (xii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 175. - 21 - Por lo tanto, usando [7], se tiene: - En hall de entrada: ∆T = 67ºC. - En pasillo: ∆T = 65ºC. - En cocina y dormitorios: ∆T = 62ºC. - En baños, living y comedor: ∆T = 60ºC. En los catálogos de emisores de calor se indica la emisión calorífica que este entregaría, . para el caso en que Tamb = 20ºC. entrega Q60. Por lo tanto, se debe calcular la emisión calorífica del panel, para ∆T distinto de 60º. Con los valores de ∆T calculados, de ANEXO B4 se obtienen los siguientes valores de F: - Para ∆T = 67ºC F = 1,159. - Para ∆T = 65ºC F = 1,113. - Para ∆T = 62ºC F = 1,044. . Con esto y de acuerdo a la carga térmica (Qt) obtenida para cada local a calefaccionar (TABLA Nº 5), se seleccionan los paneles necesarios para esta vivienda. Ejemplo: DORMITORIO 2. . - En este dormitorio Qt = 1.044,30 Kcal/h. - La temperatura interior de diseño es: Ti = 18ºC, por lo tanto, ∆T = 62ºC. - Con ∆T = 62ºC, de ANEXO B4, se tiene: F = 1,044. En el catálogo de paneles Ocean de ANWO (ANEXO B3) se debe seleccionar un panel . con cuyo valor de Q60 se cumpla (de [6]): . . . Q60 x F = Q > Qt , en este caso: . . Q60 x 1,044 = Q > 1.044,30 Kcal/h. Para esto, se prueba con el modelo DK 300/800. . En este panel, Q60 = 1.006 Kcal/h. Con esto se calcula su emisión calorífica para este local: . Q = 1.006 x 1,044 - 22 - . Q = 1.050,26 Kcal/h > 1.044,30 Kcal/h. Este panel cubre las necesidades energéticas calculadas para el DORMITORIO 2, por lo tanto, este se selecciona. De esta forma se realiza la selección de los paneles para cada local de la vivienda (ANEXO7). 3.1.2.3 Caudal másico de agua. La cantidad de calor que emite cada panel, depende de las temperaturas de entrada y salida del agua, así como de la temperatura del ambiente, con esta información se define el . caudal de agua (m), que debe circular por el panel (ANEXO A8), con: . . (xiii) Q = m x ce x ∆Te,s [9] donde: . Q : Potencia calorífica del emisor. (ANEXO A7) . m : Caudal másico de agua que por él circula. ce [Kcal/h] [kg/h] : Calor específico del agua. (1 kcal/kgºC) ∆Te,s : Diferencia de temperaturas del agua entre la entrada y salida del panel. (20ºC) 3.1.2.4 Instalación. Los paneles se deben emplazar, si es posible, en la pared más fría, con el fin de obtener una temperatura uniforme en todo el local. Requieren ser instalados a 10 cm. del suelo y 4 cm. de la pared. La forma de conectar los paneles a las líneas de reparto del agua es mediante una instalación bitubular. La entrada de agua al panel es por la parte superior y la salida por la inferior. Cuando el panel tiene más de 1,20 m de longitud, la entrada y salida al panel se conectan por lados opuestos para evitar la pérdida de potencia. El diámetro de conexión de los paneles para entrada y salida es, φ = ½’’. Los paneles deben estar provistos de: _____________________________________ (xiii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 268. - 23 - - Válvula de doble regulación en la entrada, encargada de abrir o cerrar para regular el caudal de agua que entre. - Detentor en el retorno, que, al ser usado combinadamente con la válvula, permite desmontar el emisor sin necesidad de vaciar el agua de la instalación. 3.1.3 RED DE TUBERIAS. La red general de tuberías de la instalación de calefacción tiene por misión, conducir el agua que se ha calentado en la caldera hasta los paneles seleccionados. Para esto se utilizarán tuberías de acero negro con costura, grado A 53 Sch 40, ASTM. Esta es una red bitubular, por lo tanto, tiene un circuito de alimentación, que va desde la caldera a los paneles y uno de retorno que devuelve el fluido a la caldera. Las tuberías con fluido térmico, que discurren por locales no calefaccionados o espacios exteriores deben llevar aislamiento térmico. En este caso, se utiliza poliestireno expandido de: e = 20 mm en locales no calefactados. 3.1.3.1 e = 30 mm para espacios exteriores. Circuito de alimentación. El circuito de alimentación se divide en 2 ramales: - El ramal A: abastece paneles de uso diurno: cocina, living, comedor y hall de entrada. - El ramal B: abastece el resto de paneles en la vivienda: dormitorios, baños, pasillo y sala de estudios. 3.1.3.1.1 Longitud. Las tuberías circulan a 2,65 m de altura, sobre el envigado de cielo. En los paneles EK, la conexión de entrada está a 0,47 m de su base y en los DK está a 0,27 m. 3.1.3.1.2 Velocidad y diámetro. Se recomienda que la velocidad del agua en las tuberías varíe entre 0,50 y 0,80 m/s: . v= V [10] (xiv) A _______________________________ (xiv): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 219. - 24 - donde: v . V : Velocidad del fluido. [m/s] : Caudal volumétrico del fluido. [m3/s] A : Area de la sección transversal de la tubería. [m2] El caudal volumétrico es la cantidad de volumen de fluido que por unidad de tiempo atraviesa perpendicularmente una sección transversal de tubería. El punto, indica que la magnitud está referida a la unidad de tiempo. . . V= m ρ donde: . m : Caudal másico del fluido. ρ [11] (Ref.(xiv)) [kg/s] : Densidad del fluido. (ρagua = 1.000 kg/m3, Ref.(xiv)) El caudal másico es la cantidad de masa de fluido que, al igual que el caudal volumétrico, por unidad de tiempo, atraviesa perpendicularmente una sección transversal de tubería. 3.1.3.1.3 Pérdidas de carga. La pérdida de presión o de carga es debida a los frotamientos entre el agua y las paredes de la tubería por donde circula, depende de la velocidad del fluido, del diámetro del tubo y, en menor escala de la temperatura del agua y del grado de rugosidad de las paredes interiores de la red de tuberías. Las pérdidas pueden clasificarse en: - Regulares. - Secundarias o singulares. i.- Pérdidas regulares. En una tubería de longitud determinada, la pérdida de carga se calcula: hf,I = f x L x v2 D 2g [12] (xv) ________________________________ (xv): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 228. - 25 - donde: hf,I : Pérdida regular de carga. [mca] f : Factor de fricción. L : Longitud de la tubería. [m] D : Diámetro interior de la tubería. [m] v : Velocidad del fluido por la tubería. [m/s] g : Aceleración de gravedad. (9,81 m/s2, Ref.(xv) ) Factor de fricción. El factor de fricción, toma un valor que se obtiene del Diagrama de Moody. (ANEXO B5). Para obtenerlo, previamente se determina la rugosidad relativa y el número de Reynolds. - Rugosidad absoluta y rugosidad relativa. La rugosidad absoluta (ε), representa el valor medio que existe entre los llamados “valles” y las “crestas” del perfil en un corte longitudinal en la tubería. A mayores diferencias entre estos, mayor valor de ε y, en consecuencia, ofrece mayor dificultad al avance del fluido. Esta característica depende del material de la tubería. A cada uno, le corresponde un valor medio de ε. Para el hierro ε = 0,0046 cm. (xvi) Al relacionar la rugosidad absoluta con el diámetro interior de la tubería, se forma un nuevo concepto, la rugosidad relativa: ε . D - Número de Reynolds. Representa las fuerzas de inercia frente a la viscosidad y se calcula: Re = ρ x v x D µ [13] (xvii) donde: Re : Número de Reynolds. ρ : Densidad del agua. (ρ = 1.000 kg/m3, Ref.(xiv)) _______________________________ (xvi): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 223. (xvii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 224. - 26 - v : Velocidad del agua en la tubería. [m/s] D : Diámetro interior de la tubería. [m] µ : Viscosidad dinámica del agua a 80ºC (µ = 0,000305 kg/ms, Ref. (xvii) ) La viscosidad dinámica es el índice de resistencia del fluido a su movimiento por la tubería. Varía con la temperatura y con la presión. En ANEXO A9.1, están definidos los tramos de: el circuito de alimentación de la red de tuberías, separadas en Ramal A y Ramal B. Conocido el caudal másico de agua que transportan, de acuerdo a los paneles que alimente (ANEXO A8), usando [10], [11], [12] y [13], se obtiene: diámetro, velocidad y pérdidas regulares en cada tramo, de modo que estas no superen 30 mmca/m. ii.- Pérdidas secundarias. Son las pérdidas producidas por los accesorios que se utilizan en una red de tuberías, en este caso: codos, salidas y entradas bilaterales, cambios de sección, paneles, etc. Dependen de la velocidad de paso del fluido y de un coeficiente de pérdidas k, denominado factor de forma. Se calculan mediante: hf, II = k x v2 2g [14] (xviii) donde: hf, II : Pérdida de carga secundaria. k : Factor de forma del accesorio. (ANEXO B6) v : Velocidad del fluido. g : Aceleración de gravedad. (9.81 m/s2, Ref (xv)) [mca] [m/s] En el ANEXO A9.2, usando [14], se calculan las pérdidas secundarias en cada ramal del circuito de alimentación. _____________________________________ (xviii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 229. - 27 - iii.- Potencia calorífica de pérdidas en tuberías. Para calcular posteriormente, la potencia de la caldera, se debe calcular la potencia calorífica de pérdidas de las tuberías de alimentación, en [kcal/h] (ANEXO A9.3), usando una tabulación que expresa las pérdidas de calor de las tuberías por metro lineal, en [kcal/h] (ANEXO B7). 3.1.3.2 Circuito de retorno. Este circuito recibe el agua que ha circulado por los paneles y la retorna a la caldera para recuperar temperatura y repetir la distribución cuando sea requerida. La salida del agua del panel al circuito de retorno está a 0,03 m de su base en los dos modelos de paneles (EK y DK). La velocidad, diámetro y pérdidas regulares (ANEXO A10.1) y secundarias (ANEXO A10.2), se calculan de la misma forma que en el circuito de alimentación. 3.2 AGUA CALIENTE SANITARIA. En esta vivienda se debe abastecer de agua caliente sanitaria, los siguientes artefactos: TABLA Nº 6 Gasto agua caliente (L/min) 3 Baño lluvia 30 6 Lavatorio 48 1 Lavaplatos 12 1 Lavadora 15 Fuente: NCh2485 Of.2000. (xix) Artefacto Este sistema debe producir agua caliente sanitaria a una temperatura de 60ºC (xx). Para determinar la capacidad que debe tener el depósito de almacenamiento de agua caliente en esta vivienda, se considera un consumo de 150 litros por persona, por día, y que el volumen de almacenamiento debe ser 1/5 del consumo diario en la vivienda (xx). En esta vivienda habitarán 4 personas, por lo tanto el consumo diario estimado es de 600 litros, por lo tanto el volumen de almacenamiento debe ser 120 litros. ______________________________________ (xix): NCh2485 Of.2000, “Instalaciones domiciliarias de agua potable – Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores”, Anexo A (Normativo): Caudal mínimo instalado en artefactos sanitarios. INN, 2000, pág. 10. (xx): Gay, Charles Merrick, “Instalaciones en los edificios”. Editorial Gustavo Gili, S.A. Barcelona, 1982, pág. 48. - 28 - 3.2.1 Interacumulador. La capacidad mínima del interacumulador debe ser 120 litros. El consumo máximo horario esperado es 1/7 del consumo diario (Ref (xx)). Esto es, 1/7 de 600 litros. Por lo tanto dicho consumo es de 85,71 L/h. En un interacumulador indirecto como este, el fluido primario transmite calor por conducción al circuito secundario a través de la pared que los separe. El intercambio energético entre la superficie de contacto y el secundario se produce a través de una pequeña capa de fluido denominada “capa límite”. De ahí, el calor pasa al resto del agua acumulada por “convección libre”. Desde este punto de vista, la configuración óptima para el intercambiador de calor es el serpentín interior centrado axialmente, que está en contacto permanente con todo el volumen de agua a calentar, favoreciendo la convección libre en esta, a diferencia de un intercambiador de doble pared, en que la superficie de intercambio se encuentra muy alejada del centro geométrico del acumulador, en cambio en un serpentín toda la superficie está en contacto con el fluido a calentar. Por lo tanto, en esta instalación se utiliza un serpentín de cobre como intercambiador de calor en el acumulador, con flujo en contracorriente. 3.2.2 Dimensionamiento del serpentín. El serpentín es la tubería por donde circula el circuito primario a 90ºC en este caso, y a través del cual se transfiere el calor al circuito secundario almacenado en el acumulador, para elevar la temperatura de este, de 5 a 60ºC. . i.- Cálculo de QACS. La cantidad de calor que un cuerpo cede o recibe, se obtiene multiplicando su calor específico por la masa y por la variación de temperatura: Q = ce x m x ∆T [15] (xxi) _____________________________________ (xxi): Maiztegui, Alberto P; Sabato, Jorge A; “Física”, Tomo I. Editorial KAPELUSZ, Argentina, 11ª Ed., 1988, pág. 358. - 29 - donde, en este caso: . Q = QACS : Calor necesario para calentar el volumen de agua calculado. [Kcal/h] : Calor específico del agua. (ce = 1 Kcal/kgºC). . m = m : Flujo másico del consumo máximo horario calculado. [kg/h] ce ∆T : Variación de temperatura del agua fría a la temperatura final del agua caliente. - Se debe determinar el aporte calorífico requerido por el circuito secundario y que debe ser . entregado por el circuito primario (QACS). - En [3.2.1], se estableció que, el interacumulador debe entregar 85,71 L/h a la vivienda. ρagua = 1 kg/L, por lo tanto, el caudal másico del consumo máximo diario establecido es: . m = 85,71 kg/h. En [15]: . QACS = 1 x 85,71 x (60 - 5) . QACS = 4.714,05 Kcal/h. Esta es la cantidad de calor necesaria para producir la cantidad de agua caliente sanitaria calculada. . ii.- Cálculo de mP. El calor calculado, necesario para la producción de agua caliente sanitaria debe ser entregado por la caldera a través del circuito primario, por lo tanto se debe calcular el caudal másico de circuito primario requerido. De [15]: . . QACS = ce x mP x ∆T . . mP = QACS . ce x ∆T . mP = 4.714,05 . 1 x (90 – 70) . mP = 235,70 kg/h = 0,065 kg/s. - 30 - iii.- Diámetro del serpentín. De la misma forma que en el caso de tuberías, en [3.1.3.1.2], se debe calcular el área de sección transversal de tubería que debe atravesar el agua de modo que su velocidad varíe entre 0,5 y 0,8 m/s y que no se eleven las pérdidas de carga por rozamiento. - Para el caudal másico obtenido en ii.-, se calcula el caudal volumétrico del circuito primario, con [11]: . . V= m ρ . V = 0,065 1.000 . V = 6,5 x 10-5 m3/s. - Al evaluar en [10], distintas áreas de sección de tuberías, para obtener una pérdida de carga dentro del rango determinado, para una tubería de 3/4” de diámetro, se tiene: . v= V A v = 6,5 x 10-5 3 x 10-4 v = 0,22 m/s. iv.- Longitud del serpentín. En un interacumulador de este tipo, la transferencia de calor se produce desde el flujo de agua caliente (circuito primario), que entrega el calor al agua fría acumulada (circuito secundario), a través de una pared sólida, que en este caso es el serpentín. En este tipo de procesos, se presenta transferencia de calor por convección y por conducción. La transferencia de calor por convección se realiza en el fluido debido al gradiente de temperatura y la transferencia de calor por conducción se presenta a través de la superficie que sirve de contacto indirecto entre el fluido caliente y el fluido frío, en este caso, serpentín de cobre. En casos como este, flujo de fluido sobre un sólido, ocurre que, en la vecindad inmediata de la superficie, existe una zona tranquila del fluido, a la que comúnmente se da el - 31 - nombre de “película” o “capa límite”, y que en esta tiene lugar una fracción considerable del cambio total de temperatura entre la masa principal del fluido y la superficie del sólido. (xxii) Puesto que, no es fácil medir el espesor de la película de fluido ni la temperatura en la superficie que separa la película de la masa principal del fluido, y puesto que intervienen a la vez la conducción y la convección, se expresan los resultados totales en forma de un coeficiente total de transmisión de calor, U, basado en un área conveniente de A y considerando la media logarítmica de las diferencias de temperaturas en los extremos de entrada y salida de los circuitos en contracorriente, como sigue: . Q = U A ∆Tml = U A (∆T1 - ∆T2) ln ∆T1 ∆T2 donde: . Q : Calor transferido del circuito primario al secundario. [16] [Kcal/h] U : Coeficiente total de transferencia de calor. (U = 510 Kcal/hm2ºC) (xxiii). A : Area de transferencia de calor. ∆Tml : Diferencia de temperaturas media logarítmica. ∆T1 (xxii) [m2] [ºC] : Diferencia entre la temperatura de entrada del primario y la de salida del secundario. [ºC] ∆T1 = Tp,e - Ts,s = 90 – 60 = 30ºC. ∆T2 : Diferencia entre temperatura de salida del primario y la de entrada del secundario. [ºC] ∆T2 = Tp,s - Ts,e = 70 – 5 = 65ºC. Con [16], se obtiene el área necesaria de transferencia: . A= Q U ∆Tml _______________________________ (xxii): Perry, John H., Ph.D., “Manual del Ingeniero Químico”, Tomo I. Editorial UTEHA, México, 1966, págs. 712-714. (xxiii): Perry, John H., Ph.D., “Manual del Ingeniero Químico”, Tomo I. Tabla 3. Serpentines sumergidos en líquidos. Coeficientes totales. Editorial UTEHA, México, 1966, pág. 739. - 32 - A= 4.714,05 510 x (30 − 65) ln (30/65) A = 4.714,05 510 x 45,27 A = 0,20 m2. Por lo tanto, para obtener la longitud (L) del serpentín: A=2πrL L= A . 2πr L = 3,35 m. Por lo tanto, el serpentín que se requiere tiene las siguientes características: - Material: Cobre. - Diámetro: ¾”. - Longitud: 3,35 m. 3.2.3 Diámetro de tuberías para Circuito primario. Debido a que el caudal másico de fluido primario es el mismo en el serpentín y en las tuberías que lo transportan desde la caldera al interacumulador (ida y retorno), este circuito también se diseña de ¾” de diámetro. En ANEXO A11, están definidas las longitudes de cada tramo de este circuito. Con estos datos, se calcula: - Las pérdidas primarias (ANEXO A11.1) y las pérdidas secundarias (ANEXO A11.2) para la selección de la bomba circuladora. - La potencia calorífica de pérdidas en tuberías (ANEXO A11.3), para calcular la potencia que debe tener la caldera. 3.3 CALDERA, BOMBAS Y ACCESORIOS. 3.3.1 Potencia de la caldera. La caldera es el generador, donde se produce y transfiere el calor producido por el combustible al fluido térmico. Para la selección de la caldera se debe considerar: - 33 - - La potencia calorífica necesaria para abastecer el sistema completo. - El tipo de combustible que debe quemar. La potencia calorífica que debe suministrar la caldera, se calcula con la siguiente fórmula: . . . . . Qcaldera = (Q1 + Q2 + Q3 + Q4) x a [17] (xxiv) donde: . Qcaldera : Potencia calorífica de la caldera. . Q1 : Potencia instalada en paneles de calefacción. . : Potencia calorífica de pérdidas en tuberías de calefacción. Q2 . Q3 : Potencia de calentamiento de ACS. . Q4 : Potencia calorífica de pérdidas en tuberías de circuito primario. a [Kcal/h] [Kcal/h] [Kcal/h] [Kcal/h] [Kcal/h] : Coeficiente corrector de aumento, por efectos de inercia de la instalación. (Varía entre 1,10 y 1,20.) (xxiv) Para calcular la potencia de la caldera, se utilizan los siguientes datos obtenidos: . - Q1 = 22.191,86 Kcal/h. (ANEXO A7) . - Q2 = 2.940,20 Kcal/h. (ANEXO A9.3) . - Q3 = 4.714,05 Kcal/h. [3.2.2.i] . - Q4 = 64,60 Kcal/h. (ANEXO A11.3) En [19]: . Qcaldera = (22.191,86 + 2.940,20 + 4.714,05 + 64,60) x 1,20 . Qcaldera = 29.910,71 x 1,20 . Qcaldera = 35.892,85 Kcal/h = 41,74 kW. La cantidad de agua que debe calentar esta caldera es la suma del caudal másico del circuito de calefacción y el caudal másico del circuito primario de agua caliente sanitaria: . - mcal = 0,308 kg/s. (ANEXO A8) . - m.P = 0,065 kg/s. [3.2.2.ii] Por lo tanto, el caudal másico total es: ______________________________________ (xxiv): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 396. - 34 - . m = 0,308 + 0,065 . m = 0,373 kg/s. De la misma forma que en [3.1.3.1.2], se calcula la velocidad y el diámetro de tuberías para conducir este caudal másico de agua hasta el surtidor, con pérdidas inferiores a 30 mm.c.a/m. Se obtiene que este caudal circula a una velocidad de 0,47 m/s, por una tubería de 1¼” de diámetro, con pérdidas regulares de 8,73 mm.c.a/m. Lo mismo para el retorno, desde el colector a la caldera (ANEXO A12). Posteriormente, de acuerdo al combustible que se utilice se selecciona el quemador, cuya misión es, introducir el combustible y el comburente a la cámara de combustión en sus correctas proporciones. Se utiliza en calderas a gas y petróleo. En calderas con combustible sólido la introducción del comburente se realiza por medio del tiro. 3.3.2 Bombas. Las bombas de instalaciones de calefacción de agua caliente, también llamadas circuladores, tienen por misión, vencer las resistencias que ofrece el circuito al avance del caudal de agua, por su interior, entregando al circuito la sobrepresión requerida (P). Se ubican en la línea de retorno, lo más próximo posible al generador. Se instala una bomba en cada ramal de calefacción y otra en el circuito primario de agua caliente sanitaria cerca del colector que recibe los retornos. i.- Calefacción. En cada ramal se determina cual es el panel más desfavorable, es decir, aquel en que el recorrido del fluido térmico tenga más pérdidas de carga: RAMAL A: Panel 5. (ANEXO A13.1 y A13.2): - El ramal transporta: . V = 1,62 x 10-4 m3/s - Pérdidas principales: hf,I - Pérdidas secundarias: hf,II = 0,4762 m.c.a. = 1,0250 m.c.a. - 35 - RAMAL B: Panel 13. - Este Ramal transporta: (ANEXO A14.1 y A14.2): . V = 1,46 x 10-4 m3/s - Pérdidas principales: hf,I - Pérdidas secundarias: hf,II = 0,3469 m.c.a. = 1,0104 m.c.a. ii.- Circuito primario de agua caliente sanitaria. (ANEXO A11.1 y A11.2): . - El circuito primario transporta: V = 6,50 x 10- 5 m3/s. - Pérdidas principales: hf,I - Pérdidas secundarias: hf,II = 1,0432 m.c.a. = 0,0473 m.c.a. iii.- Selección. Los datos para seleccionar las bombas son los siguientes: . - RAMAL A : V = 1,62 x 10-4 m3/s = 0,58 m3/h. - RAMAL B - C. PRIMARIO = 14,72 kPa. : P = 1,5012 m.c.a. . V = 1,46 x 10-4 m3/s = 0,53 m3/h. = 13,31 kPa. : P = 1,3573 m.c.a. . V = 6,50 x 10-5 m3/s = 0,23 m3/h. P = 1,0905 m.c.a. = 10,69 kPa. Con esto, en Catálogo de Bombas DAB (ANEXO B8), se seleccionan las siguientes bombas: - DAB A55/180 M : Ramal A. - DAB A55/180 M : Ramal B. - DAB A35/130 M : Circuito Primario. 3.3.3 Chimenea. La chimenea es el conducto de salida de los productos de combustión de la caldera. La boca de la chimenea debe estar ubicada un metro por encima de la cumbrera más próxima, para evitar el posible retorno de los humos. En este caso, la longitud de la chimenea, tomando como punto de referencia: el suelo de la sala de calderas, debe ser como mínimo: 4,70 m. La sección de la chimenea se determina mediante la siguiente fórmula: - 36 - S=Kx P H [18] (xxv) donde: S : Sección de la chimenea. K : Coeficiente de reducción, depende del combustible utilizado. P : Potencia de la caldera. H : Altura de la chimenea. Medida desde el eje de la llama hasta la salida de la chimenea a la atmósfera. [cm2] [Kcal/h] [m] Por lo tanto, las dimensiones de la chimenea dependen del combustible que ocupe la caldera (K depende del combustible). En este capítulo se realiza el cálculo, tomando como ejemplo, combustible sólido. Ejemplo: Chimenea de caldera a leña. En este caso: - K = 0,02 (xxvi) - P = 40.000 Kcal/h. Esta caldera tiene la parrilla de combustión a aproximadamente 30 cm del suelo. H es la longitud de la chimenea desde la llama hasta la salida a la atmósfera, por lo tanto, en este caso: - H = 4,40 m. En [18]: S = 0,02 x 40.000 4,40 S = 381,39 cm2. S = π r2, entonces: r = 11,02 cm. Si se considera r = 11 cm, entonces S = 380,13 cm2, en [18], se tiene: ______________________________________ (xxv): “Manual de instalación”, Calderas Rondo-Estelle. SIME. <http://www.anwo.cl>; pág.17. (xxvi): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 411. - 37 - H = KxP S H = 0,02 x 40.000 380,13 H = 4,43 m. Este valor de H, es 3 cm mayor que la altura mínima establecida. La salida de humos en esta caldera está a 1 m del suelo, por lo tanto, se debe instalar: una chimenea de 22 cm de diámetro y 3,73 m de longitud. 3.3.4 Vaso de expansión. El vaso de expansión cumple la función de absorber el aumento de volumen que se produce en el agua de la instalación al elevarse su temperatura. En el diseño de este sistema, se considera el uso de un depósito de expansión cerrado, excepto para el caso en que el combustible utilizado sea leña, en que se utiliza un estanque de expansión abierto. El vaso de expansión cerrado, funciona por compresión de una cámara de aire contenida en su interior, separada del agua de la instalación por una membrana flexible. Al elevarse la temperatura del agua y, por tanto, la presión, ésta empuja la membrana y el aire de la cámara se comprime hasta equilibrar las presiones. Para calcular la capacidad que debe tener el depósito de expansión cerrado: Vv = Vu η [19] (xxvii) donde: Vv : Capacidad total del depósito. [L] Vu : Capacidad útil del depósito. [L] η : Coeficiente de utilización. Capacidad útil del depósito: Vu = Vi x a % [20] (xxviii) ______________________________________ (xxvii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 299. (xxviii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 298. - 38 - donde: Vu : Volumen o capacidad útil. [L] Vi : Volumen agua de la instalación. [L] a % : Porcentaje de dilatación del agua en función de su temperatura. (a = 2,90%, considerando temperatura media del agua: 80ºC) (xxix) El volumen de agua de la instalación (Vi), es la suma de los contenidos en la caldera, en las tuberías, en el interacumulador y en los emisores: o Caldera: En este estudio, la caldera es distinta para cada combustible analizado, por lo cual también será distinto el volumen de agua que se considere en este punto. o Tuberías: En Tabla Nº 7, está indicada la longitud de las tuberías de cada diámetro utilizadas en esta instalación y su contenido de agua (ANEXO B9: Contenido de agua en tuberías por metro lineal). TABLA Nº 7. Longitud de tuberías y contenido de agua. φ (”) 1¼ ¾ ½ V (L/ML) 1,040 0,380 0,213 L (m) 3,49 111,52 165,78 VOLUMEN TOTAL EN TUBERIAS V (L) 3,63 42,38 35,31 81,32 o Interacumulador: El volumen de agua que recorre el interacumulador, corresponde al que recorre el serpentín diseñado en [3.2.2], de ¾” de diámetro y 3,35 m de largo. Por lo tanto este volumen es 1,27 L. (de acuerdo a ANEXO B9). o Emisores: El volumen de agua en los paneles lo entrega el fabricante, entonces: ______________________________________ (xxix):Llorens, M, “Enciclopedia de la climatización”,Vol.3:Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 298, Tabla 9. - 39 - TABLA Nº 8. Contenido de agua en los paneles. V (L) P1 (DK 300/1800) 6,12 P2 (DK 300/1400) 4,76 P3 (DK 300/2000) 6,80 P4 (DK 300/800) 2,72 P5 (DK 300/3000) 10,20 P6 (DK 300/1100) 3,74 P7 (DK 300/500) 1,70 P8 (DK 300/600) 2,04 P9 (EK 500/400) 1,92 P10 (DK 300/1100) 3,74 P11 (DK 300/800) 2,72 P12 (DK 300/1500) 5,10 P13 (DK 300/2200) 7,48 TOTAL 59,04 Fuente: Catálogo Paneles Ocean de ANWO (ANEXO B3). PANEL Coeficiente de utilización (η η): Depende de la presión inicial y de la presión máxima de trabajo, producto de la dilatación del agua cuando esta se ha calentado: η = p f - pi pf [21] (xxx) donde: η : Coeficiente de utilización. pf : Presión absoluta máxima de trabajo. [kg/cm2] pi : Presión absoluta altura manométrica. [kg/cm2] o pf = prel máx de trabajo + patm pf = 3 kg/cm2 + 1 kg/cm2 3 kg/cm2 corresponde a la presión máxima del vaso de expansión plano que se utilizará. pf = 4 kg/cm2. o pi = (pman + patm) pi = 0,265 kg/cm2 + 1 kg/cm2 pi = 1,265 kg/cm2. _______________________________ (xxx): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 299. - 40 - En [21]: η = 4 – 1,265 4 η = 0,68. El contenido en tuberías, interacumulador y emisores, es fijo. De acuerdo a lo señalado anteriormente, se tiene: - Vagua- tuberías = 81,32 litros. - Vagua-interacumulador = 1,27 litros. - Vagua-emisores = 59,04 litros. Volumen total (excluida caldera) = 141,63 litros. El contenido de agua en la caldera seleccionada es distinto según el combustible que utilice. Por lo que se va a calcular como ejemplo, el volumen del depósito de expansión cerrado para esta instalación considerando el uso de caldera a petróleo. Ejemplo: Depósito de expansión considerando caldera a petróleo. - En este caso: Vagua-caldera = 24,8 litros. (ANEXO C1) por lo tanto, Vi = 166,43 litros. - En [20]: Vu = 166,43 x 0,029 Vu = 4,83 L - En [19]: Vv = 4,83 0,68 Vv = 7,10 L. Se debe seleccionar el vaso que tenga la capacidad superior más próxima: 8 litros. El depósito va conectado al retorno general de caldera. 3.3.5 Válvula de seguridad. La instalación debe llevar una válvula de seguridad, que por descarga impida que se creen presiones superiores a las de trabajo. Por lo tanto debe ser una válvula tarada en 3 bar (presión del sistema). - 41 - 3.3.6 Purgadores. Para que la instalación funcione correctamente, es necesario que se elimine cualquier acumulación de aire que se haya podido formar en su interior, para esto, lleva un purgador automático en el punto más elevado de cada circuito. En los 2 ramales de calefacción, A y B, todo el circuito se desplaza a la misma altura superior, por tanto cada uno lleva un purgador en un punto de la alimentación, en la sala de calderas. El circuito primario también lleva un purgador cercano al interacumulador. 3.4 REGULACION. 3.4.1 Regulación de la caldera. Una de las principales características de las instalaciones de calefacción por agua caliente es el calor específico del agua que contiene, que es la causa de que su funcionamiento sea estable. Para mantener la temperatura del agua de la instalación dentro de lo establecido, la caldera debe disponer de: - Termostato de funcionamiento: Su misión es detener la producción de calor cuando el agua alcance la temperatura de consigna (90º C). Son de rearme automático. - Termostato de seguridad: Debe actuar en caso de que hallan fallado los de funcionamiento y continúa el aporte de calor al sistema. Tiene una regulación fija entre 90 y 95º C, debe ser de rearme manual, a fin de corregir el problema. 3.4.2 Regulación de las bombas Las instalaciones de calefacción se diseñan para entregar temperaturas interiores de confort con condiciones exteriores extremas, lo que produce que existan períodos en que la potencia instalada es superior a la demandada por la vivienda. Por esta razón, la instalación debe tener la regulación necesaria con el fin de evitar malgastar energía. En este sistema, la caldera abastece la instalación de Calefacción Central, que se divide en 2 ramales y también abastece el circuito primario de la instalación de agua caliente - 42 - sanitaria, por lo tanto existen 3 circuitos independientes, los que serán regulados por bombas de la siguiente forma: - Termostatos de ambiente: La instalación de calefacción se divide en: Ramal A, que se destina a los recintos de uso diurno y Ramal B, destinado a los de uso nocturno. Se coloca un termostato en la habitación más representativa de cada Ramal. En el Ramal A, el termostato se instala en el Comedor, y en el B, se instala en el Dormitorio 1. De esa manera, el termostato, cuando la temperatura del local ha bajado, pone en marcha la bomba correspondiente, hasta alcanzar el valor fijado, cuando esto sucede detiene la bomba y por lo tanto, la calefacción del sector. - Termostato de inmersión: Se instala en el interacumulador, de modo que, cuando la temperatura del agua del circuito secundario baja de la temperatura de consigna, envía una señal que pone en marcha la bomba circuladora del circuito primario, regulando la temperatura de acumulación. Cuando el acuastato detecta que se ha alcanzado la temperatura de consigna, entonces corta el funcionamiento de la bomba. - 43 - CAPITULO IV “SISTEMA CON COMBUSTIBLE SOLIDO, LIQUIDO O GASEOSO” El sistema diseñado, para Calefacción Central con Suministro de ACS está formado por los siguientes elementos: TABLA Nº9. Elementos componentes de la instalación. ELEMENTO Generador de calor. ESPECIFICACION . Q = 35.900 Kcal/h. Regulador de la combustión. Depende del combustible utilizado. L ≥ 4,70 m (desde el suelo). Chimenea. Φ: depende del combustible. Interacumulador. V = 120 L con serpentín según diseño. RAMAL A : Bomba DAB A55/180 M. Bombas circuladoras. RAMAL B : Bomba DAB A55/180 M. C. PRIMARIO: Bomba DAB A35/130 M. Válvula de seguridad. 3 Bar. Su volumen varía según la capacidad Vaso de expansión. de agua que tenga la caldera. Surtidor. De 3 vías. Colector Retorno. De 3 vías. − φ =1 ¼” L = 3,49 m. − φ = ¾’’ L = 111,27 m. Red de tuberías. − φ = ½’’ L = 165,78 m. − φ = 1 ¼” e = 20 mm L = 3,49 m. − φ = ¾” e = 20 mm L = 110,39 m. Aislación de tuberías. L = 0,88 m. e = 30 mm − φ = ½” e = 20 mm L = 87,67 m. Purgadores automáticos. 3 unidades. Panel OCEAN EK500. 0,40 ML. Panel OCEAN DK300. 16,80 ML. 10 juegos de válvula angular ½”. Juegos de válvula para radiador. 3 juegos de válvula recta ½”. Termostato de inmersión doble. 2 Termostatos de ambiente. Acuastato. Estos son los elementos que componen la instalación, de ellos los que variarán según el combustible utilizado son: - Generador de calor. - Regulador de la combustión (regulador de tiraje o quemador). - Chimenea. - Vaso de expansión. - 44 - Esto implicará diferencias en el costo de la instalación de este sistema según el combustible utilizado: Combustible sólido. Combustible líquido. Combustible gaseoso. 4.1 COMBUSTIBLE SOLIDO: LEÑA En Chile la leña representa la tercera fuente de energía más importante después del petróleo y el gas, siendo utilizada mayormente en el sector residencial y especialmente en la Zona Sur del país. 4.1.1 Descripción del sistema. La combustión de la leña se caracteriza por que una vez encendida, sigue produciendo calor, con una inercia considerable difícil de controlar a corto plazo. Debido a esto, las calderas de leña pueden encontrarse en condiciones bastante críticas, en casos como: - Interrupción del suministro eléctrico. - Avería en alguna de las bombas circuladoras. En ambos, se produce un bloqueo de la circulación del agua en la caldera y no ocurre la cesión del calor allí generado. Debido a esto, la temperatura del agua puede subir hasta valores muy altos, provocando un fuerte aumento de presión del sistema. Por lo que, en este caso, se debe utilizar un estanque de expansión abierto. En esta situación, también ayuda la válvula de seguridad, que actúa eliminando la sobrepresión del sistema. La caldera, generalmente, trabaja por tiro natural: la combustión se genera en la parrilla y la intensidad de la llama depende del aire que entre a través de la puerta que regule el tiro, la que se puede abrir o cerrar automáticamente, mediante el regulador de temperatura del agua de la caldera. De los elementos de la TABLA Nº 9 que varían de acuerdo al combustible, se selecciona: - Caldera a leña de 40.000 Kcal/h. - 45 - - Regulador de tiraje. - Chimenea de 22 cm de diámetro y 3,73 m de longitud ([3.3.3]). La salida de humos de esta caldera se ubica a 1 m del suelo. Estará fabricada con plancha de fierro negro A37/24 de 2 mm, aislada con lana mineral de 50 mm y recubierta con fierro galvanizado de 0,5 mm de espesor. - Cálculo Volumen de estanque de expansión abierto: La capacidad mínima del depósito ha de ser el 6% del volumen total de la instalación: V = 0,06 x Vt [22] (xxxi) donde: V : Capacidad del depósito. [L] Vt : Volumen total de la instalación. [L] En [3.3.4] se determinó el volumen de agua que se mantiene fijo en la instalación, que es el contenido en tuberías, intercambiador de calor y paneles. A este valor se le agrega el volumen de agua contenido en la caldera seleccionada, para obtener el volumen total de la instalación. En este caso, el volumen de agua contenida en la caldera es de 88 litros, por lo tanto: Vt = 141,63 + 88. Vt = 229,63 L. En [22]: V = 0,06 x 229,63 V = 13,78 L. Por lo tanto, se puede seleccionar un estanque de expansión abierto con 14 litros como capacidad mínima. _____________________________________ (xxxi): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 294. - 46 - i.- Consumo mensual de combustible. El consumo de combustible por hora, considerando la potencia útil de la caldera, se obtuvo con la expresión: . m= . Qcaldera [23] (xxxii) ηcaldera x PCI donde: . m : consumo de combustible. . Qcaldera : potencia útil de la caldera. [Kg/h] PCI [Kcal/kg] [Kcal/h] : poder calorífico inferior del combustible. ηcaldera : rendimiento de la caldera. Se tiene: . - Qcaldera = 35.900 Kcal/h [3.3.1]. - Para una caldera de combustible sólido, con parrilla de carga manual y potencia de hasta 60 kW: η = 73%. (xxxiii) - El poder calorífico de la leña está relacionado directamente con su humedad (NCh2907). Se considera, por lo tanto, la utilización de Leña de grado 1, es decir, leña seca, H < 25% (xxxiv) . Con esto, en NCh 2907, Anexo B.4: Relación entre contenido de humedad y poder calorífico de la leña, se obtiene, PCI = 3.800 Kcal/kg (xxxv). En [23]: . m= 35.900 0,73 x 3.800 . . m = 12,94 kg/h. A este valor se le aplican los factores a, b y c (xxxvi), para ajustarlo a la forma de uso. En este caso: a: Factor de reducción de temperatura. Para viviendas con reducción nocturna: a = 0,9. _____________________________________ (xxxii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 404. (xxxiii): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, pág. 399. (xxxiv): NCh2907.c2005, “Combustible sólido – Leña – Requisitos”. INN, 2005, pág. 9. (xxxv): NCh2907.c2005, “Combustible sólido – Leña – Requisitos”. INN, 2005. ANEXO B.4, pág. 16. (xxxvi): Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994, págs. 408-409. - 47 - b: Factor de reducción de servicio. Para viviendas con reducción de servicio, fines de semana, etc. : b = 0,9. . c: factor de corrección de la exigencia calorífica: c = QT , Qt siendo: . - QT = 17.361,47 Kcal/h: Pérdidas de calor por transmisión (ANEXO A5). . - Qt = 21.248,01 Kcal/h: Carga térmica de calefacción (TABLA Nº 5). Por lo tanto, c = 17.361,47 Kcal/h 21.248,01 Kcal/h c = 0,8. Entonces: . m = 12,94 kg/h x a x b x c . m = 12,94 kg/h x 0,9 x 0,9 x 0,8 . m = 8,39 kg/h. . Para el cálculo del consumo mensual de combustible (m/mes), se considera que la caldera permanecerá encendida 10 horas al día (xxxvii). En un mes: 300 horas, por lo tanto: . m/mes = 8,39 kg/h x 300 h . m/mes = 2,517 kg. NOTA: Esta estimación se realizó en forma simplificada, en base a las condiciones de temperatura interior y exterior de diseño, ya que los costos se presentan de manera comparativa para un mes y basada en estimaciones de tiempo de uso (Ref. (xxxvii)). En estricto rigor, debió considerarse horizontes anuales y la variación de la temperatura exterior. _______________________________ (xxxvii): Información entregada por Sr. José González O., propietario de “M y F Calefacción Ltda.”, empresa dedicada a la Fabricación, instalación y mantención de Calefacción Central, ubicada en calle Río Loa Nº 5056, en la ciudad de Valdivia. - 48 - ii.- Contaminación atmosférica. La combustión ineficiente de la leña, genera emisiones tóxicas que producen: contaminación atmosférica y daño a la salud de las personas. Durante su combustión, la leña emite humo, hollín y gases que aumentan la contaminación. Estas emisiones son mayores en la leña húmeda, y esta pierde mucha energía en lograr evaporar esta agua, lo que disminuye su poder calorífico. Por lo cual, para evitar daños al ambiente y no perjudicar el poder calorífico del combustible, se recomienda usar sólo leña seca. iii.- Mantención. El uso de leña, implica la necesidad de un espacio para almacenar la leña, que debe ser techado, ventilado y no en contacto directo con el suelo, para evitar que la leña se moje o humedezca. Se debe limpiar periódicamente la caldera y el cañón. Si el cañón no se limpia se obstruye con hollín y disminuye el tiraje lo que afecta la combustión. Esto aumenta el riesgo de inflamación. 4.1.2 Evaluación económica. i.- Instalación. De acuerdo al presupuesto entregado por “M y F Calefacción Central Ltda.” (ANEXO D1), el valor neto de la instalación de este sistema de Calefacción Central con suministro de ACS, teniendo leña como combustible es: $ 4.756.500. De donde: - Caldera a leña 40.000 Kcal/h. $ 1.000.000 - Regulador de tiraje. $ 46.000 - Chimenea. $ 220.000 - Vaso de expansión $ 60.000 $ 1.326.000. - 49 - ii.- Combustible. En [4.1.1] se estableció que mensualmente la instalación utiliza 2.439 kg de leña Grado 1 (H < 25%). El poder calorífico, además de depender de la humedad, lo hace también de la densidad de la madera, mientras más densa, mayor poder calorífico. En este capítulo, se considera el ulmo como el combustible sólido a utilizar. Está clasificado como semipesado, con densidad δ = 547 kg/m3. (xxxviii) Por lo tanto, se requieren 4,60 m3 de leña de ulmo, para el funcionamiento de un mes. La leña se comercializa en metro ruma, 1 m3 = 1,6 m ruma , por lo tanto, 4,60 m3 (xxxix) corresponden a 7,36 m ruma. El m ruma de leña de ulmo cuesta $ 19.000. (xl) Por lo tanto, para este sistema, usando leña como combustible, el valor mensual por este concepto es $ 139.840. 4.2 COMBUSTIBLE LIQUIDO: PETROLEO. El petróleo es un combustible fósil, de su refinación se obtiene el Petróleo Combustible (Diesel), gasolinas y Kerosenos. El petróleo combustible es un compuesto oscuro y viscoso, proviene de los productos más pesados del petróleo crudo. 4.2.1 Descripción del sistema. Las calderas para petróleo son calderas de elevado rendimiento. Utilizan quemadores mecánicos en los que el aire necesario para la combustión se introduce en la caldera a una cierta presión producida por un ventilador que incorpora el propio quemador. El petróleo sale pulverizado, a alta presión, a través de una boquilla, produciéndose la mezcla necesaria de petróleo y aire para una perfecta combustión. _______________________________ (xxxviii): NCh2907.c2005, “Combustible sólido – Leña – Requisitos”. INN, 2005. ANEXO C, pág. 17. (xxxix): NCh2907.c2005, “Combustible sólido – Leña – Requisitos”. INN, 2005. ANEXO B.3, pág. 15. (xl): Consulta a Sr. Francisco Ojeda Bustos, propietario de picaduría de leña, ubicada en calle Francisco Encina 578, en la ciudad de Valdivia. - 50 - Para el uso de petróleo como combustible en este sistema, se utiliza: - Caldera SIME, RONDO 6 de 41.400 Kcal/h. - Quemador RIELLO 40 G5. - Chimenea de 14 cm de diámetro y 4,2 m de longitud (calculado como se indica en [3.3.3]), aislada. La salida de humos en esta caldera está a 0,50 m del suelo, es lateral, por lo tanto lleva un codo de conexión a la chimenea (dimensiones de la caldera en ANEXO C2). - Se selecciona un vaso de expansión plano de 10 litros (según lo calculado en [3.3.4]). i.- Consumo mensual de combustible. Con [23]: . m= . Qcaldera . ηcaldera x PCI donde: . - Qcaldera = 35.900 Kcal/h. ([3.3.1]). - Para calderas de combustible líquido, con potencia útil de hasta 60 kW, η = 75%. (Ref. (xxxv)) - El Diesel, tiene un poder calorífico inferior, PCI = 10.165 Kcal/kg (ANEXO C3). En [23]: . m= 35.900 0,75 x 10.165 . . m = 4,71 kg/h. se aplican los factores a, b y c de [4.1.1]: . m = 4,71 kg/h x 0,9 x 0,9 x 0,8 . m = 3,05 kg/h. considerando 300 horas al mes, en un mes se consume: . m/mes = 3,05 kg/h x 300 h . m/mes = 915 kg . De ANEXO C3, se tiene: ρDiesel = 0,85 kg/L, entonces: . m/mes = 1.077 L. - 51 - ii.- Contaminación atmosférica. La combustión del petróleo tiene un gran impacto ambiental, ya que como sub-productos de esta se generan diversos gases y partículas residuales que contaminan el aire. Los principales son: óxidos de carbono, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y material particulado en suspensión (MPS), que son centenares de partículas sólidas, como hollín, polvo y plomo, entre otros. Todos estos compuestos nombrados son dañinos para el medioambiente y para la salud de las personas. Siendo el dióxido de carbono la causa del efecto invernadero. iii.- Mantención. La mantención debe ser muy estricta debido a los grandes riesgos de fuga. Es importante limpiar bien el interior de la caldera y la salida de humos para eliminar el hollín, y otros sedimentos depositados por la combustión. El quemador se debe mantener limpio y ajustado para que la combustión sea óptima. 4.2.2 Evaluación económica. i.- Instalación. De presupuesto entregado por “M y F Calefacción Central Ltda.” (ANEXO D2), esta instalación tiene un Valor Neto de: $ 4.260.000. donde: - Caldera SIME RONDO 6. $ 512.000 - Quemador RIELLO 40 G5. $ 282.000 - Chimenea. $ 180.000 - Vaso de expansión. $ 24.000 $ 998.000 $ 480.000 además, se considera el valor de: - Estanque de petróleo 1.500 L - 52 - ii.- Combustible. Para la cantidad de combustible calculada en [4.2.1.i], el D.S. Nº 379, establece que se debe almacenar en un estanque en el exterior de la vivienda. En este caso se considera un estanque de 1500 litros. El petróleo tiene un valor de $561 por litro (cuesta $551 más $10 por la entrega) (xli) , en esta instalación se necesitan 1.077 litros mensuales, por lo tanto, el costo mensual por combustibles usando petróleo es: $ 604.197. 4.3 COMBUSTIBLE GASEOSO: GAS LICUADO. El gas licuado es un combustible derivado del petróleo. Pertenece a la “tercera familia” de gases combustibles, que se denominan Gases Licuados de Petróleo (GLP), la forman el Propano y el Butano. Son hidrocarburos y se almacenan en forma líquida en depósitos. 4.3.1 Descripción del sistema. En esta instalación, usando gas licuado, los elementos seleccionados que varían según el combustible son: - Caldera de pie SIME RX 48 CE IONO de 42.000 Kcal/h. - Chimenea de 19 cm de diámetro y 3,31 m de longitud (calculado según [3.3.3]). La conexión de la salida de humos de la caldera a la chimenea está a 1,4 m del suelo (ANEXO C4). Esta chimenea no lleva aislación como en el caso de leña y petróleo. - Vaso de expansión de 10 litros (calculado según [3.3.4]), la caldera tiene un contenido de agua de 19 litros (ANEXO C5). - La caldera seleccionada incorpora el quemador de tipo atmosférico, donde la presión del gas se utiliza para efectuar la aspiración del aire necesario para la combustión. i.- Consumo mensual de combustible. Para calcular en [23], se tiene: . - Qcaldera = 35.900 Kcal/h. ([3.3.1]) _____________________________________ (xli): Consulta telefónica a Estación de Servicio Copec, Fono: 216502. - 53 - - Para calderas de combustible gaseoso, η = 75% (Ref. (xxxv)), - El poder calorífico inferior del gas licuado es, PCI = 10.734 Kcal/kg. (ANEXO C3) En [23]: . m= 35.900 . 0,75 x 10.734 . m = 4,46 kg/h. Aplicando los factores a, b y c, definidos en [4.1.1]: . m = 4,46 kg/h x 0,9 x 0,9 x 0,8 . m = 2,79 kg/h. Y considerando un funcionamiento de la caldera de 10 horas al día, en un mes: . m/mes = 2,89 kg/h x 300 h . m/mes = 837 kg. Con ρGas Licuado = 0,56 kg/L (ANEXO C3), se tiene: . m/mes = 1495 L. Se debe mantener un depósito fijo de Gas Licuado de Petróleo en el exterior de la vivienda de 1500 litros, para esto se mantiene un depósito entregado en comodato por la empresa distribuidora del combustible. ii.- Contaminación atmosférica. El Gas Licuado de Petróleo no produce residuos al arder (olores, hollín, humo). Si la combustión se realiza como es debido, con aire suficiente, los productos resultantes de esta son: vapor de agua y anhídrido carbónico, gas inocuo que no produce daños al ambiente. iii.- Mantención. Se caracteriza por el mínimo costo de mantenimiento de los equipos debido a la limpieza de combustión del gas licuado de petróleo. - 54 - 4.3.2 Evaluación económica. i.- Instalación. De presupuesto entregado por “M y F Calefacción Central Ltda.”, la instalación del sistema, para utilizar Gas Licuado de Petróleo como combustible, tiene el siguiente Valor Neto (ANEXO D3): $4.123.000. donde: - Caldera SIME RX CE Iono. $ 755.000 - Chimenea. $ 120.000 - Vaso de expansión. $ 24.000 $ 899.000 $ 350.000 Además se debe considerar el costo por: - Comodato de estanque de gas licuado, autorizaciones y puesta en marcha de la instalación.(xlii) ii.- Combustible. Consultada la Empresa Lipigas(xlii), el precio por litro de Gas Licuado de Petróleo es $ 533, por lo tanto, para este caso, en que el consumo mensual es de 1.495 litros, el costo es: $ 796.835. _____________________________________ (xlii): Consulta telefónica a Empresas Lipigas, Fono: 600 500 6000. - 55 - CAPITULO V 5.1. “SISTEMA CON ENERGIA ELECTRICA”. DESCRIPCION DEL SISTEMA. En este tipo de sistemas se utiliza la disipación de la energía eléctrica mediante el efecto Joule, como fuente de calor, al chocar los átomos en la resistencia, ceden energía cinética, provocando la disipación del calor hacia el agua que circula en la caldera. Una caldera eléctrica no requiere chimenea, en este caso, se selecciona: - Caldera GABARRON C-82 E de 45 kW = 38.700 Kcal/h. Esta, trae incorporados: los controles de encendido, termostatos de regulación de temperatura y válvula de seguridad tarada a 3 kg/cm2 (ANEXO C6). i.- Consumo de energía eléctrica. En el caso de la electricidad, se debe considerar que 1 kWh puede suministrar 860 Kcal, y que esta transformación producto del efecto Joule se realiza siempre con un rendimiento de 100%. Tampoco existen pérdidas por chimeneas. ii.- Contaminación atmosférica. La energía eléctrica es la menos contaminante ya que no existe combustión, humos, residuos ni olores, no consume oxígeno y no afecta el ambiente. iii.- Mantención. Una característica importante es que no requiere ningún mantenimiento, además, no existe ningún problema referido a provisión, ni a almacenamiento de combustible. 5.2.- EVALUACION ECONOMICA. i.- Instalación. De acuerdo a cotización emitida por ELNUR CHILE S.A. (ANEXO D4), se tiene el precio del generador de calor seleccionado: - Caldera eléctrica GABARRON C-82 E $ 2.350.000. ii.- Combustible. Las tarifas de suministro eléctrico fueron fijadas por el Decreto Nº 279 de 2004 del Ministerio de Economía, que regirán hasta noviembre de 2008. - 56 - Dicho decreto contiene las distintas opciones tarifarias a las que puede acceder un usuario, dependiendo de su tipo de consumo, el cual puede elegir libremente la opción tarifaria de su conveniencia, por un plazo mínimo de un año. Las opciones tarifarias para los clientes en baja tensión son: BT-1, BT-2, BT-3 y BT-4 (esta se subdivide en BT-4.1, BT-4.2 y BT-4.3). Todas contemplan un cargo fijo y el valor de la Energía (kiloWatt-hora) consumidos, pero se diferencian entre ellas por las consideraciones con respecto al uso de la potencia (xliii): o BT-1: Tarifas de clientes hogar (Residencial), con potencia inferior a 10 kW. o BT-2: Tarifas de potencia contratada. o BT-3: Tarifas de potencia máxima leída. o BT-4: Tarifas horarias. Esta es una caldera de 45 kW, por lo tanto, de acuerdo a estas tarifas, el usuario no puede pertenecer a la tarifa BT-1. La tarifa BT-2 es de potencia contratada. Esta potencia es facturada se use o no por espacio mínimo de un año, y en este caso, en verano no se utilizará la caldera por lo que esta tarifa no conviene. La tarifa BT-3 es tarifa de potencia máxima leída, por lo que el cliente paga sólo la potencia consumida. Con respecto a las tarifas BT-4: La tarifa BT-4.1 y BT-4.2 son de potencias contratadas, por lo que se analiza la tarifa BT-4.3. De acuerdo a lo anterior, las tarifas consideradas en este estudio son: BT-3 y BT-4.3. La energía eléctrica en Valdivia es suministrada por la empresa SAESA. Los precios establecidos para las tarifas a analizar son los siguientes: _______________________________ (xliii): <http://www.chilectra.cl/link.exe/Tarifas/TarifasExistentes> - 57 - TABLA Nº10. Detalle de Tarifas Eléctricas. SAESA. Cargo fijo mensual ($/cliente) Cargo por energía BT-3 BT-4.3 2.129 2.379 72 72 ($/kwh) C. presente en punta Cargo por potencia ($/kw/mes) C. parcialmente presente en punta 13.439 D. máx. leída en horas pta. invierno 9.385 Potencia suministrada 10.872 2.567 Fuente: Tarifa Regulada SAESA 01.12.2007, <http://www.saesa.cl> (ANEXO D5). Se puede apreciar que el cargo por energía es igual para ambas tarifas. En esta instalación se consumen 35.900 Kcal/h ([3.3.1]). Considerando 10 horas de funcionamiento al día (Ref.(xxxvii)), son 300 horas al mes. Con esto se tiene que, mensualmente en esta instalación se consumirían 12.523,26 kWh. Por lo tanto, el gasto mensual por energía, usando electricidad es: $ 901.674, para las dos tarifas en análisis. A esto se debe agregar el cargo por potencia y el cargo fijo, en que sí existen diferencias entre las tarifas. Estas tarifas eléctricas dependen del horario en que es consumida la potencia. Las horas punta son entre 18 y 23 horas. Es precisamente en este horario, en que la calefacción es imprescindible y la caldera debe estar encendida. El costo de mantener la instalación de 45 kW con energía eléctrica, en horas de punta, de acuerdo a estas tarifas es: o Con BT-3: Cargo fijo :$ 2.129 Cargo por energía :$ 901.674 Cargo por potencia: presente en punta :$ 604.755 $ 1.508.558 - 58 - o Con BT-4.3: Cargo fijo :$ 2.379 Cargo por energía :$ 901.674 Cargo por demanda máxima de potencia en horas punta :$ 489.240 Cargo por demanda máxima de potencia suministrada :$ 115.515 $ 1.508.808. Para el caso de usar la caldera fuera de horario de punta: o Con BT-3: Cargo fijo :$ 2.129 Cargo por energía :$ 901.674 Cargo por potencia: parcialmente presente en punta :$ 422.325 $ 1.326.128. o Con BT-4.3: Cargo fijo :$ 2.379 Cargo por energía :$ 901.674 Cargo por demanda máxima de potencia suministrada :$ 115.515 $ 1.019.568. - 59 - CAPITULO VI “SISTEMA CON ENERGIA SOLAR TERMICA.” La energía solar es la emitida por el sol en forma de radiaciones electromagnéticas visibles, como los rayos luminosos e invisibles como los infrarrojos y ultravioletas. La energía solar térmica se obtiene de la captación de la radiación del sol y su transformación en calor, mediante los colectores solares. Los sistemas de Energía Solar Térmica pueden ser de baja, media o alta temperatura. En instalaciones domésticas, se utilizan los sistemas de baja temperatura, pero debido a que alcanzan temperaturas inferiores a 80 ºC, no se utilizan en calefacción por paneles, como ésta, sino en calefacción por suelo radiante y producción de agua caliente sanitaria. 6.1. DESCRIPCION DEL SISTEMA. Este tipo de sistemas, está constituido por un conjunto de colectores que captan la radiación solar que incide sobre su superficie y la transforman en energía térmica, elevando la temperatura del fluido térmico (circuito primario) que circula por su interior. La energía captada es transferida a continuación a un depósito acumulador de agua caliente (circuito secundario), para la producción de agua caliente sanitaria. También existe la posibilidad de instalar un sistema auxiliar de apoyo cuando la radiación solar sea escasa (invierno). Cuando la temperatura del circuito primario es inferior a la de consumo, el sistema de energía auxiliar (leña, gas, petróleo), debe entregar la energía faltante para alcanzar la temperatura determinada. En este estudio, se analiza el aporte de Energía Solar Térmica como fuente energética para el Suministro de Agua Caliente Sanitaria. Este análisis se realiza mes a mes por un año. 6.1.1 Demanda energética para agua caliente sanitaria. Es la Energía Térmica requerida por el consumo de Agua Caliente Sanitaria. QACS = DACS x ρ x ce x (TACS – TAF) [24] (xliv) _______________________________ (xliv): UNE 94002:2005. “Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente sanitaria. Cálculo de la demanda de energía térmica”. España, AENOR, 2005, pág.6. - 60 - donde: QACS : Energía térmica necesaria para producir agua caliente sanitaria. [Kcal/día] DACS : Consumo de ACS. (120 L/día) ρ : Densidad del agua. (1 kg/L) ce : Calor específico del agua. (1 Kcal/kgºC) TACS : Temperatura de ACS. (60ºC) [ºC] TAF : Temperatura agua fría ( 5ºC) [ºC] [L/día] En [24]: QACS = 120 x 1 x 1 x (60 – 5) QACS = 6.600 Kcal/día. La Energía Solar Térmica necesaria mensualmente se obtiene multiplicando la demanda energética diaria calculada, por el número de días del mes (n). Ejemplo: En el mes de enero: QACS = QACS/día x n QACS = 6.600 x 31 QACS = 204.600 Kcal. En instalaciones con energía solar térmica la información se entrega mayormente en W y Wh, por lo tanto, en este caso: QACS = 237,91 kWh. QACS de cada mes en [Kcal] y [kWh] se encuentran en ANEXO E1.1 . 6.1.2 Cálculo de la energía solar térmica disponible. Para este análisis, se consideró un informe realizado por la Universidad Técnica Federico Santa María donde la Radiación Solar diaria (RH) para la X Región es 2.626 Kcal/m2 (ANEXO E2).Analizando la distribución mensual de la radiación solar en algunas ciudades de Chile (ANEXO E3), se estiman para Valdivia. (ANEXO E1.2) La Radiación Solar diaria está medida sobre la superficie de la Tierra, donde llega en determinado ángulo. Los colectores solares se instalan con cierta inclinación, de modo que la - 61 - radiación solar incida sobre ellos lo más perpendicularmente posible, para ser mejor aprovechada. La normativa española (xlv) , establece que para un período de utilización preferentemente en verano, la mejor inclinación es (β-10º), donde β es la latitud geográfica. Latitud Valdivia = β = 39º42’. El período de utilización corresponde a “preferentemente en verano”, por lo tanto, el ángulo de inclinación debe ser 29º42’, que es aproximadamente el ángulo del tejado de la vivienda en estudio (30º). Otro factor importante para optimizar la captación de energía solar es la orientación de los colectores, estos deben orientarse hacia la línea del Ecuador, con desviaciones no mayores de 25º respecto a dicha orientación (RITE). i.- Energía incidente. Habiendo determinado la posición de los colectores: orientados hacia el norte y con un ángulo de inclinación con respecto a la horizontal de 30º, se calcula la radiación solar que puede captar su superficie inclinada: R = k x RH [25] (xlvi) donde: R : Radiación solar que capta el colector. [Kcal/m2] RH : Radiación solar sobre la superficie de la tierra [Kcal/m2] k : Factor de corrección para colectores según la ubicación geográfica y su inclinación. (ANEXO E4, con Latitud: 39º y ángulo de inclinación: 30º). Ejemplo: En el mes de enero: - RH = 4,18 kWh/m2/día (ANEXO E1.2). - k = 1 (ANEXO E1.2). _______________________________ (xlv): ITE 10.1. “Producción de ACS mediante sistemas solares activos.” Tabla 11. Inclinación de los colectores en función del período de utilización. España, Real Decreto 1751/1998, de 31 de Julio. (xlvi): Jesús Feijó Muñoz, “Instalaciones de agua caliente sanitaria solar según CTE HE 4”, <http://www.coacyle.com>, Colegio Oficial de Arquitectos de Castilla y León Este. Diapositiva 23. - 62 - En [25]: R = 1 x 4,18. R = 4,18 kWh/m2. La posible radiación solar diaria por captar cada mes se encuentra en ANEXO E1.2. ii.- Rendimiento del colector. El rendimiento de los colectores a utilizar debe ser siempre superior o igual al 40%.(xlvii) η = η0 – K1 x (TFT – Tamb) I [26] (xlviii) donde : η : Rendimiento mensual de los colectores. η0 : Rendimiento máximo del colector (lo entrega el fabricante). K1 : Coeficiente global de pérdida del colector (lo entrega el fabricante). [W/m2ºC] TFT : Temperatura media del fluido térmico (o caloportador). [ºC] Tamb : Temperatura ambiente media mensual. [ºC] I : Irradiancia o potencia de radiación que llega al colector diariamente. [W/m2] La irradiancia sobre la superficie colectora se calcula con la siguiente fórmula: I = R x 1.000 Hs [27] (xlix) donde : R : Radiación diaria calculada con [25]. Hs : Horas útiles de sol al día. (ANEXO E1.2: estimada de NCh1079: ANEXO E5) [kWh/m2] [h] 1.000 : Conversión de kW a W. Ejemplo: En el mes de febrero. _______________________________ (xlvii): Documento Básico HE Ahorro de energía. Sección HE 4: “Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria”. España, Mayo 2006, pág.11. (xlviii): Guillaume Goichon, “Estudio y realización de una instalación térmica para agua caliente sanitaria y apoyo a calefacción por suelo radiante, mediante fuentes de energía solar y Biomasa”, proyecto final, Máster europeo en energías renovables, Universidad de Zaragoza.<www.ecodesarrollo.cl/portal1/content/blogsection/7/33>,pág.24. (xlix): Jesús Feijó Muñoz, “Instalaciones de agua caliente sanitaria solar según CTE HE 4”, <http://www.coacyle.com>, Colegio Oficial de Arquitectos de Castilla y León Este. Diapositiva 24. - 63 - Primero se calcula la irradiancia sobre el colector. Se tiene: - R = 4,25 kWh/m2 (ANEXO E1.2). - Hs = 9,5 h (ANEXO E1.2). En [27]: I = 4,25 x 1.000 9,5 I = 447,37 W/m2 La irradiancia sobre el colector cada mes, se encuentra en ANEXO E1.2. En este análisis se utilizan colectores ROCA PS 2.4 ya que su rendimiento (η0) es alto en comparación con otros examinados. Con [26], se calcula el rendimiento mensual de este colector, con el valor obtenido de I y los siguientes datos: - η0 = 79 % (ANEXO E6). - K1 = 3,8 W/m2ºC (ANEXO E6). - TFT = 80ºC. - Tamb = 22ºC (ANEXO E1.2). η = 0,79 – 3,8 x (80 – 22) 447,37 η = 0,30. El rendimiento mensual de este colector, se encuentra en ANEXO E1.2. En ANEXO E1.2, se obtiene el rendimiento mensual del colector y se puede apreciar que en ningún mes supera el 30 %. Por lo tanto, de acuerdo a la norma española HE-4: “Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria”, para la ciudad de Valdivia, un sistema como el diseñado, en que no se está considerando calefacción, sino, solamente suministro de agua caliente sanitaria, no es eficiente. - 64 - CAPITULO VII “CONSIDERACIONES PARA UNA DECISION” En el capítulo II, se indicó que el sistema a diseñar sería solamente uno, es decir, a una casa seleccionada se le diseña un Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria, luego se adecúa dicho sistema en forma separada para ser usado con cada uno de los combustibles seleccionados, para evaluarlos técnicamente y económicamente. 7.1. ASPECTO TECNICO. En este aspecto, se consideró en lo relativo al combustible: poder calorífico, impacto ambiental y mantención del sistema en cada caso, ya que, al sólo variar la fuente energética, se eliminó variantes relativas a la selección de, por ejemplo: tuberías, interacumulador, emisores de calor, entre otros. 1. Se consideró el Poder Calorífico Inferior del combustible, ya que de éste depende la cantidad necesaria de combustible a utilizar y su correspondiente costo. 2. Se describió el impacto ambiental que produce cada alternativa. Hoy en día es muy importante tomar conciencia de los daños que puede sufrir el medio ambiente. La principal causa del efecto invernadero es el dióxido de carbono que emiten algunos combustibles y además de una gran cantidad de gases que igualmente afectan al medio ambiente y la salud de las personas. 3. Por último, la mantención del sistema, esto es, el cuidado periódico que requieren los generadores para un correcto funcionamiento. Además del cuidado que se debe tener con el almacenamiento del combustible. 7.2. ASPECTO ECONOMICO. En este aspecto, existen dos costos que se deben considerar al tomar una decisión: 1. Costo de instalación: En este aspecto se hizo el análisis sobre los elementos del sistema diseñado que dependen del combustible que se utilice, básicamente: - Generador de calor. - Chimenea. - Vaso de expansión. - 65 - - Tipo de incorporador de aire a la combustión. También se considera el costo del depósito de combustible, si es necesario. 2. Costo de combustible: Para esto se calculó el consumo de combustible en cada caso analizado, considerando el costo mensual, asumiendo las condiciones interior y exterior de proyecto. 7.3. RESUMEN COMPARATIVO En este análisis comparativo, no se considera la Energía Solar Térmica. Ya que, como se observó en el capítulo correspondiente, no abastece el sistema objeto de este estudio, por lo que no se puede analizar comparativamente con las otras energías. TABLA Nº11. Cuadro comparativo de las alternativas. ASPECTO TECNICO PCI Impacto ambiental Mantención ASPECTO ECONOMICO Instalación (*) Depósito de combustible Costo mensual de combustible ENERGIA ELECTRICA Entrega 860 Kcal/kW LEÑA PETROLEO GAS 3.800 Kcal/kg 10.165 Kcal/kg 10.734 Kcal/kg Alto impacto, elevado índice de dióxido de carbono. No produce gases tóxicos - Estricta, por elevados riesgos de fuga. Mínimo - $ 1.326.000 $ 998.000 $ 899.000 $ 2.350.000 - $ 480.000 $ 350.000 - $ 139.840 $ 604.197 $ 799.835 $ 1.509.000 Alto en leña húmeda Bajo en leña seca Limpiezas muy periódicas Espacio sin humedad para almacenar (**) (*) : Se considera el precio de: generador de calor, chimenea, vaso de expansión y quemador o regulador de tiro según corresponda. En el caso de energía eléctrica el valor corresponde sólo a la caldera. (**) : Se refiere a costo mensual, considerando las condiciones de temperatura interior y exterior iguales a las utilizadas para determinar el diseño de la instalación. - 66 - CONCLUSIONES. En el presente estudio, se aprecia que, al existir la necesidad de diseñar un sistema de este tipo: “Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria” para una vivienda, es posible, primero determinar solamente lo que se refiere al tipo de emisor de calor a utilizar, las tuberías a instalar, la forma de producir la circulación del agua y el método de generación de agua caliente sanitaria, entre otros. Con estos factores definidos, se determina la cantidad de calor necesaria en la vivienda para calefacción y para la generación de agua caliente sanitaria. Finalmente, después de tener todo esto dimensionado y seleccionado, es posible determinar la fuente energética encargada de entregar la energía calorífica de diseño. En este Trabajo de Titulación, se diseñó un Sistema de Calefacción Central con Suministro de Agua Caliente Sanitaria para una vivienda particular de un piso, determinando todo lo nombrado anteriormente, con lo que es posible definir las principales características que presenta cada fuente energética analizada: Del análisis económico del uso de las energías convencionales seleccionadas (leña, gas y petróleo): o En cuanto al costo de implementación del sistema, se puede concluir que: La leña es el combustible que tiene el más alto costo por instalación del sistema, es decir: caldera, chimenea, regulador de tiraje y vaso de expansión, ya que no requiere depósito de combustible como en el caso de petróleo o de gas. Considerando el valor del depósito de combustible, la que tiene el costo más elevado es la instalación utilizando petróleo. La que tiene menor costo de instalación, considerando el depósito de combustible, es la que utiliza gas licuado, debido a que se usa una caldera que incluye el quemador, y a que, la chimenea no requiere aislación como en el caso de leña y petróleo. - 67 - o Con respecto al costo mensual de combustible: El combustible más económico es la leña, pero es el que deja mayor cantidad de residuos. El combustible que tiene el mayor costo económico mensual, es el gas, a su vez es el que deja menos residuos. Del análisis técnico de las energías convencionales estudiadas, se puede concluir: El combustible con mayor poder calorífico es el gas y el que tiene menos poder calorífico, es la leña. El gas es el combustible que deja menos residuos al contrario de la leña que es el que deja más residuos producto de su combustión y en su almacenamiento. Con respecto a la Energía Eléctrica, se puede concluir que: Tiene el costo de instalación más elevado, sólo la caldera cuesta $2.350.000, casi el doble del costo considerado para los combustibles convencionales para la instalación completa. De la evaluación económica realizada para Energía Eléctrica se concluye que las tarifas eléctricas no favorecen el uso de esta energía como combustible de un sistema de calefacción, ya que en el horario en que este sistema debe funcionar, se utiliza el horario punta, lo que eleva bastante el costo por combustible. A su favor: Tiene un rendimiento de 100%, es decir, toda la energía eléctrica utilizada es aprovechada. No existen pérdidas por chimenea para evacuar gases, porque no tiene chimenea ya que no hay combustión. No requiere mantención. Con respecto a la Energía Solar Térmica: Valdivia no es geográficamente un lugar donde la Energía Solar Térmica sea aprovechable para los fines de este estudio, ya que en invierno, cuando el sistema de calefacción debe ser utilizado, la radiación solar no es suficiente, ni siquiera - 68 - para la generación de agua caliente sanitaria, como se comprobó en este Trabajo, en el capítulo correspondiente. - 69 - BIBLIOGRAFIA LIBROS: (01) BELAKHOWSKY, S., “Calefacción y climatización”. Editorial PARANINFO, Madrid, 1969. (02) LLORENS, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. (03) PENN, C., SOLEY, D., “Calefacción y suministro de agua caliente”. Editorial CONTINENTAL, México, 1963. (04) PERRY, JOHN H., PH. D., “Manual del ingeniero químico”, TOMO I. Unión Tipográfica Editorial Hispano-Americana, México, 1966. NORMAS CHILENAS: (05) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh853 Of.1991,“Acondicionamiento térmico - Envolvente térmica de edificios - Cálculo de resistencias y transmitancias térmicas.” INN, Chile, 1991. (06) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh1079 Of.1977, “Arquitectura y construcción – Zonificación climático habitacional para Chile y recomendaciones para el diseño arquitectónico.” INN, Chile, 1977. (07) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh1078 c.1973, “Ingeniería Sanitaria – Artefactos de calefacción – Condiciones básicas de funcionamiento.” INN, Chile, 1973. (08) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh994 c.1988, “Ventilación natural – Requisitos de ventilación natural de edificios.” INN, Chile, 1988. (09) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh2907 Of.2005, “Combustible sólido – Leña – Requisitos.” INN, Chile, 2005. (10) INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACION, NCh849 Of.1987, “Aislación térmica – Transmisión térmica – Terminología, magnitudes, unidades y símbolos.” INN, Chile, 1987. - 70 - NORMATIVAS EXTRANJERAS: (11) ASOCIACION ESPAÑOLA DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION, UNE 94002:2005, “Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente sanitaria. Cálculo de la demanda de energía térmica.” AENOR, España, 2005. (12) ASOCIACION ESPAÑOLA DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION, UNE-EN ISO 9488, “Energía solar. Vocabulario.” AENOR, España, 2001. (13) MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA DE ESPAÑA, “Instrucciones técnicas complementarias, IT.IC.” Orden de 16 de Julio de 1981. (14) MINISTERIO DE LA PRESIDENCIA DE ESPAÑA, “Instrucciones técnicas complementarias, ITE.” Real Decreto 1751/1998, de 31 de Julio, 1998. CATALOGOS: (15) ANWO, Catálogo de productos. - 71 - INDICE ANEXOS. ANEXO A: DATOS Y CALCULOS. PISO. A1.1 Transmitancia térmica de piso............................................................................. 74 A1.2 Dimensiones de piso............................................................................................ 74 A1.3 Carga térmica por transmisión a través de piso................................................... 74 PUERTAS Y VENTANAS. A2.1 Area de puertas y ventanas.................................................................................. 75 A2.2 Carga térmica por transmisión a través de puertas y ventanas............................ 76 MUROS. A3.1 Transmitancia térmica de muros......................................................................... 77 A3.2 Area de muros..................................................................................................... 78 A3.3 Carga térmica por transmisión a través de muros............................................... 79 TECHO. A4.1 Area de cielo y de elementos exteriores............................................................. 80 A4.2 Transmitancia térmica por techo (con cámara de aire de espesor variable)....... 80 A4.3 Carga térmica por transmisión a través de techo................................................ 80 A5 81 Resumen de pérdidas por transmisión a través de cada cerramiento................. VENTILACION. A6.1 Volumen de locales a calefaccionar................................................................... 82 A6.2 Cálculo de la carga térmica de ventilación........................................................ 82 A7 Selección de paneles.......................................................................................... 83 A8 Caudal másico de agua para calefacción........................................................... 83 PERDIDAS CIRCUITO DE ALIMENTACION A9.1 Pérdidas regulares circuito de alimentación...................................................... 84 A9.2 Perdidas secundarias circuito de alimentación.................................................. 86 A9.3 Potencia calorífica de pérdidas en tuberías de calefacción................................ 88 PERDIDAS CIRCUITO DE RETORNO. A10.1 Pérdidas regulares circuito de retorno............................................................... 89 A10.2 Pérdidas secundarias circuito de retorno........................................................... 91 PERDIDAS CIRCUITO PRIMARIO. A11.1 Pérdidas regulares circuito primario................................................................. 93 A11.2 Pérdidas secundarias circuito primario............................................................. 94 A11.3 Potencia calorífica de pérdidas en tuberías de circuito primario...................... 94 - 72 - A12 Pérdidas regulares circuito de caldera................................................................. 95 PERDIDAS EN RECORRIDO MAS DESFAVORABLE RAMAL A. A13.1 Pérdidas regulares hasta [P5]............................................................................... 96 A13.2 Pérdidas secundarias hasta [P5]........................................................................... 97 PERDIDAS EN RECORRIDO MAS DESFAVORABLE RAMAL B. A14.1 Pérdidas regulares hasta [P13]............................................................................. 98 A14.2 Pérdidas secundarias hasta [P13]......................................................................... 99 ANEXO B: DATOS PARA DISEÑO. B1 Resistencias térmicas de superficie en m2K/W....................................................... 100 B2 Doble vidriado hermético (DVH)........................................................................... 100 B3 Catálogo radiadores Ocean de ANWO................................................................... 101 B4 Factor F para el cálculo de la emisión calorífica.................................................... 103 B5 Diagrama de Moody............................................................................................... 104 B6 Valores del factor de forma k................................................................................. 105 B7 Pérdidas de calor de tuberías, en Kcal/h....................................... ........................ 106 B8 Bombas DAB......................................................................................................... 107 B9 Capacidad de agua en tuberías, por metro lineal................................................... 108 ANEXO C: INFORMACION TECNICA. C1 Datos técnicos de caldera RONDO 6. Petróleo....................................................... 109 C2 Dimensiones de caldera RONDO 6. Petróleo.......................................................... 110 C3 Densidad y Poder Calorífico de algunos combustibles........................................... 111 C4 Dimensiones de caldera RX 48 CE IONO. Gas...................................................... 112 C5 Datos técnicos de caldera RX 48 CE IONO. Gas................................................... 112 C6 Datos técnicos de caldera eléctrica C-82 E............................................................. 113 ANEXO D: PRECIOS Y PRESUPUESTOS. D1 Presupuesto: Instalación con caldera a leña............................................................ 114 D2 Presupuesto: Instalación con caldera a petróleo..................................................... 116 D3 Presupuesto: Instalación con caldera a gas............................................................. 118 D4 Cotización: Caldera eléctrica.................................................................................. 120 D5 Tarifa Regulada 01.12.2007. SAESA..................................................................... 121 ANEXO E: ENERGIA SOLAR TERMICA. E1.1 Demanda de Energía Térmica................................................................................ 122 - 73 - E1.2 Energía Solar Térmica captable............................................................................. 122 E2 Radiación Solar diaria en regiones de Chile.......................................................... 123 E3 Radiación en ciudades de Chile............................................................................. 123 E4 Factor de corrección k para colectores.................................................................. 124 E5 Características climáticas de las zonas. Valores medios (NCh1079).................... 125 E6 Datos técnicos de colector solar ROCA PS 2.4..................................................... 126 ANEXO A Datos y cálculos. -74- A1.1 TRANSMITANCIA TERMICA DE PISO LOCAL Rsi Rse COCINA (hm2 oC/Kcal) 0,20 0 COMEDOR 0,20 0 LIVING 0,20 0 HALL ENTRADA 0,20 0 BAÑO 2 0,20 0 BAÑO 1 0,20 0 SALA DE ESTUDIOS 0,20 PASILLO 0,20 DORMITORIO 3 MATERIAL λ e/λ U (hm2 oC/Kcal) (Kcal/hm2 oC) Cama de ripio 0,140 Radier 0,070 Enchape 0,017 0 Cerámica 0,007 0 Cama de ripio 0,140 0,20 0 Radier 0,070 DORMITORIO 2 0,20 0 Enchape 0,017 DORMITORIO 1 0,20 0 Alfombra 0,200 A1.2 2,30 1,59 DIMENSIONES DE PISO DIMENSIONES (m) (m2) Perímetro (m) 37,12 6,00 Σ AREA Largo Ancho AREA (m2) 7,80 4,40 34,32 1,40 3,80 2,80 COMEDOR 2,00 4,60 17,48 17,48 8,40 LIVING 6,40 5,10 32,64 32,64 9,90 4,40 2,00 8,80 4,00 3,80 15,20 27,20 4,00 2,00 1,60 3,20 7,60 1,20 9,12 1,80 0,60 1,08 10,20 - DORMITORIO 3 3,80 3,80 14,44 14,44 6,00 DORMITORIO 2 3,80 3,80 14,44 14,44 3,80 2,60 2,00 5,20 2,00 1,80 3,60 8,80 3,80 LOCAL COCINA HALL ENTRADA PASILLO BAÑO 2 BAÑO 1 3,80 3,80 14,44 14,44 3,80 SALA DE ESTUDIOS 4,60 2,60 11,96 11,96 7,20 3,80 3,80 14,44 7,60 1,20 9,12 31,36 11,80 3,00 TOTALES 2,60 7,80 220,08 64,70 DORMITORIO 1 A1.3 CARGA TERMICA POR TRANSMISION A TRAVES DE PISO . LOCAL U A L Ti Ts Te QT/p (Kcal/hm2 oC) (m2) (m) (oC) (oC) (oC) (Kcal/h) COCINA 2,30 37,12 6,00 18 8 3 946,46 COMEDOR 2,30 17,48 8,40 20 8 3 629,53 1074,21 LIVING 2,30 32,64 9,90 20 8 3 HALL ENTRADA 2,30 27,20 4,00 13 8 3 354,00 PASILLO 1,59 10,20 - 15 8 - 113,53 DORMITORIO 3 1,59 14,44 6,00 18 8 3 322,30 DORMITORIO 2 1,59 14,44 3,80 18 8 3 288,31 BAÑO 2 2,30 8,80 3,80 20 8 3 309,42 BAÑO 1 2,30 14,44 3,80 20 8 3 465,08 SALA DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 2,30 11,96 7,20 3 386,32 31,36 11,80 TOTAL 18 18 8 1,59 8 3 680,93 5.570,09 -75- A2.1 AREA DE PUERTAS Y VENTANAS LOCAL Altura AREA (m2) V154 2,40 1,10 2,64 V155 1,60 1,35 2,16 V151 0,60 1,10 0,66 V152 0,60 1,10 0,66 G (3-5) P111 0,80 2,10 1,68 1,68 I (3-4) P113 0,80 2,10 1,68 1,68 J (4-5) P114 0,80 2,10 1,68 1,68 1 (D-H) V156 2,40 1,65 3,96 3,96 D (1-2) 3 (D-G) PC103 2,35 2,10 4,94 4,94 VE 1 1,75 1,65 2,89 2,89 3 (G-H) P112 0,80 2,10 1,68 1,68 2 (A-D) PC104 4,00 2,10 8,40 8,40 A (2-5) V157 4,00 1,65 6,60 6,60 5 (A-C) V158 1,40 1,65 2,31 2,31 D (3-5) P110 1,60 2,10 3,36 3,36 H (5-7) P101 1,60 2,10 3,36 3,36 C (5-6) V159 1,80 2,10 3,78 3,78 D (6-7) P115 0,60 2,10 1,26 1,26 7 (D-E) P116 0,90 2,10 1,89 1,89 E (7-8) P118 0,70 2,10 1,47 1,47 B (7-8) PC105 2,00 2,10 4,20 4,20 D (7-8) P117 0,70 2,10 1,47 1,47 B (8-10) PC106 2,00 2,10 4,20 4,20 D (8-10) P119 0,70 2,10 1,47 1,47 V169 0,60 1,20 0,72 V170 0,60 1,20 0,72 3 (H-I) COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 5 (H-J) H (8-10) E (8-9) BAÑO 1 B(10-12) D(10-12) ESTUDIO H(11-14) B(12-14) ELEMENTO DIMENSIONES (m) P120 0,60 2,10 1,26 V161 0,60 0,50 0,30 V162 1,60 1,65 2,64 V163 0,60 0,50 0,30 P123 0,60 2,10 1,26 V166 0,60 1,20 0,72 V167 0,60 1,20 0,72 0,45 1,65 0,74 2,86 1,65 4,72 1,86 1,65 3,07 0,45 1,65 0,74 0,45 1,35 0,61 1,06 1,35 1,43 0,45 1,35 0,61 V164 V164 DORMITORIO 1 Σ AREA Ancho EJE 14 (B-E) V165 (m2) 4,80 1,32 1,44 1,26 3,24 1,26 1,44 5,46 3,81 2,65 H (10-11) V168 2,00 1,65 3,30 3,30 10 (D-E) P122 0,80 2,10 1,68 1,68 -76- A2.2 CARGA TERMICA POR TRANSMISION A TRAVES DE PUERTAS Y VENTANAS . LOCAL COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 BAÑO 1 ESTUDIO ELEMENTO . U A Ti Te QT / p y v ΣQT / p y v (kcal/hm2 oC) (oC) (oC) (kcal/h) (kcal/h) 18 3 95,44 V154 2,41 (m2) 2,64 V155 2,41 2,16 18 3 78,08 V151 2,41 0,66 18 3 23,86 V152 2,41 0,66 18 3 23,86 P111 1,37 1,68 18 13 11,51 P113 1,37 1,68 18 12 13,81 P114 1,37 1,68 18 12 13,81 V156 2,41 3,96 20 3 162,24 PC103 2,41 4,94 20 3 202,39 VE1 2,41 2,89 20 13 48,75 P112 1,37 1,68 20 13 16,11 PC104 2,41 8,40 20 3 344,15 V157 2,41 6,60 20 3 270,40 V158 2,41 2,31 20 3 94,64 P110 1,37 3,36 20 13 32,22 P101 1,54 3,36 13 3 51,74 V159 2,41 3,78 13 3 91,10 P115 1,37 1,26 13 12 1,73 P116 1,37 1,89 15 13 5,18 P118 1,37 1,47 15 12 6,04 PC105 2,41 4,20 18 3 151,83 P117 1,37 1,47 18 15 6,04 PC106 2,41 4,20 18 3 151,83 P119 1,37 1,47 18 15 6,04 V169 2,41 0,72 20 3 29,50 V170 2,41 0,72 20 3 29,50 P120 1,37 1,26 20 15 8,63 V161 2,41 0,30 20 3 12,29 V162 2,41 2,64 20 3 108,16 V163 2,41 0,30 20 3 12,29 3,45 P123 1,37 1,26 20 18 V166 2,41 0,72 18 3 26,03 V167 2,41 0,72 18 3 26,03 2,41 0,74 18 3 26,75 2,41 4,72 18 3 170,63 V164 2,41 3,07 18 3 110,98 2,41 0,74 18 3 26,75 2,41 0,61 18 3 22,05 V165 2,41 1,43 18 3 51,69 2,41 0,61 18 3 22,05 V168 P122 2,41 3,30 18 3 119,30 1,68 18 15 6,90 DORMITORIO 1 1,37 TOTAL 260,37 429,49 741,41 144,57 11,22 157,87 157,87 67,63 136,19 52,06 557,10 2.715,78 -77- A3.1 TRANSMITANCIA TERMICA DE MUROS LOCAL COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 BAÑO 1 ESTUDIO DORMITORIO 1 (*) EJE Rsi Rse 2o MURO (*) Σe/λ λ (**) (hm2oC/kcal) U (kcal/hm2oC) 2,48 3 (H-I) (hm C/kcal) 0,14 0 C 0,263 5 (H-J) 0,14 0 C 0,263 2,48 J (4-5) 0,14 0,14 D 0,153 2,31 4 (I-J) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 I (3-4) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 G (3-5) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 5 (G-H) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 H (1-3) 0,14 0 A 0,254 2,54 1 (D-H) 0,14 0 B 0,144 3,52 D (1-2) 0,14 0,06 B 0,144 2,91 3 (D-G) 0,14 0,14 B 0,144 2,36 3 (G-H) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 2 (A-D) 0,14 0,06 B 0,144 2,91 A (2-5) 0,14 0 B 0,144 3,52 5 (A-C) 0,14 0 A 0,254 2,54 5 (C-D) 0,14 0,14 A 0,254 1,87 D (3-5) 0,14 0,14 A 0,254 1,87 H (5-6) 0,14 0,06 B 0,144 2,91 H (6-7) 0,14 0 A 0,254 2,54 C (5-6) 0,14 0 B 0,144 3,52 6 (C-D) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 D (6-7) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 7 (E-H) 0,14 0,14 A 0,254 1,87 7 (D-E) 0,14 0,14 B 0,144 2,36 7 (B-C) 0,14 0 A 0,254 2,54 B (7-8) 0,14 0 B 0,144 3,52 D (7-8) 0,14 0,14 A 0,254 1,87 1,84 7 (C-D) 0,14 0,14 C 0,263 B (8-10) 0,14 0 B 0,144 3,52 D (8-10) 0,14 0,14 A 0,254 1,87 H (8-10) 0,14 0 C 0,263 2,48 8 (E-H) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 E (8-9) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 9 (E-F) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 F (9-10) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 10 (F-H) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 B (10-12) 0,14 0 D 0,153 3,41 12 (B-D) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 D (10-12) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 10 (B-D) 0,14 0,14 C 0,263 1,84 14 (E-H) 0,14 0 A 0,254 2,54 H (11-14) 0,14 0 A 0,254 2,54 B (12-14) 0,14 0 B 0,144 3,52 14 (B-E) 0,14 0 B 0,144 3,52 H (10-11) 0,14 0 B 0,144 3,52 10 (D-F) 0,14 0,14 B 0,144 2,36 MUROS CODIFICADOS A:- Mortero de cemento. B:- Mortero de cemento. - Albañilería. - Hormigón armado. - Mortero de cemento. - Mortero de cemento. (**) Σe/λ λ de TABLA Nº 4. C:- Mortero de cemento. - Albañilería. D:- Mortero de cemento. - Hormigón armado. - Mortero de cemento. - Mortero de cemento. - Azulejos. - Azulejos. -78- A3.2 AREA DE MUROS LOCAL COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 BAÑO 1 ESTUDIO DORMITORIO 1 EJE DIMENSIONES (m) A.MURO A. VANO AREA (m2) (m2) (m2) 15,48 4,8 10,68 20,64 1,32 19,32 2,58 3,61 1,68 1,93 2,00 2,58 5,16 - 5,16 3 (H-I) Ancho 6,00 Altura 2,58 5 (H-J) 8,00 2,58 J (4-5) 1,40 4 (I-J) I (3-4) 3,00 2,58 7,74 1,68 6,06 G (3-5) 4,40 2,58 11,35 1,68 9,67 5 (G-H) 1,80 2,58 4,64 - 4,64 H (1-3) 4,60 2,58 11,87 - 11,87 1 (D-H) 3,80 2,58 9,80 3,96 5,84 D (1-2) 2,60 2,58 6,71 4,94 1,77 3 (D-G) 2,00 2,58 5,16 2,89 2,27 3 (G-H) 1,80 2,58 4,64 1,68 2,96 2 (A-D) 5,10 2,58 13,16 8,4 4,76 A (2-5) 6,40 2,58 16,51 6,6 9,91 5 (A-C) 3,50 2,58 9,03 2,31 6,72 5 (C-D) 1,60 2,58 4,13 - 4,13 D (3-5) 4,40 2,58 11,35 3,36 7,99 H (5-6) 2,00 2,58 5,16 3,36 1,80 H (6-7) 2,00 2,58 5,16 - 5,16 C (5-6) 2,00 2,58 5,16 3,78 1,38 6 (C-D) 1,60 2,58 4,13 - 4,13 D (6-7) 2,00 2,58 5,16 1,26 3,90 7 (E-H) 2,60 2,58 6,71 - 6,71 7 (D-E) 1,20 2,58 3,10 1,89 1,21 7 (B-C) 2,20 2,58 5,68 - 5,68 B (7-8) 3,80 2,58 9,80 4,2 5,60 D (7-8) 3,80 2,58 9,80 1,47 8,33 7 (C-D) 1,60 2,58 4,13 - 4,13 B (8-10) 3,80 2,58 9,80 4,2 5,60 D (8-10) 3,80 2,58 9,80 1,47 8,33 H (8-10) 3,80 2,58 9,80 1,44 8,36 8 (E-H) 2,60 2,58 6,71 - 6,71 E (8-9) 2,00 2,58 5,16 1,26 3,90 9 (E-F) 0,60 2,58 1,55 - 1,55 F (9-10) 1,80 2,58 4,64 - 4,64 5,16 10 (F-H) 2,00 2,58 5,16 - B (10-12) 3,80 2,58 9,80 3,24 6,56 12 (B-D) 3,80 2,58 9,80 - 9,80 D (10-12) 3,80 2,58 9,80 1,26 8,54 10 (B-D) 3,80 2,58 9,80 - 9,80 14 (E-H) 2,60 2,58 6,71 - 6,71 H (11-14) 4,60 2,58 11,87 1,44 10,43 B (12-14) 3,80 2,58 9,80 3,98 5,82 14 (B-E) 5,00 2,58 12,90 3,76 9,14 H (10-11) 3,00 2,58 7,74 3,3 4,44 10 (D-F) 1,80 2,58 4,64 1,68 2,96 -79- A3.3 CARGA TERMICA POR TRANSMISION A TRAVES DE MUROS. LOCAL U A (Kcal/hm2 OC) (m2) (oC) (oC) (Kcal/h) 2,48 10,68 18 3 397,30 5 (H-J) 2,48 19,32 18 3 718,70 J (4-5) 2,31 1,93 18 12 26,75 4 (I-J) 1,84 5,16 18 12 56,97 I (3-4) 1,84 6,06 18 12 66,90 EJE 3 (H-I) COCINA COMEDOR LIVING HALL PASILLO DORMITORIO 3 DORMITORIO 2 BAÑO 2 BAÑO 1 ESTUDIO DORMITORIO 1 . QT/ Ti Te m G (3-5) 1,84 9,67 18 13 88,96 5 (G-H) 1,84 4,64 18 13 42,69 H (1-3) 2,54 11,87 20 3 512,55 1 (D-H) 3,52 5,84 20 3 349,47 D (1-2) 2,91 1,77 20 87,56 3 (D-G) 2,36 2,27 20 3 13 3 (G-H) 1,84 2,96 20 18 10,89 2 (A-D) 2,91 4,76 20 3 235,48 A (2-5) 3,52 9,91 20 3 593,01 2,54 6,72 20 3 290,17 5 (C-D) 1,87 4,13 20 13 54,06 D (3-5) 1,87 7,99 20 13 104,59 H (5-6) 2,91 1,8 13 3 52,38 H (6-7) 2,54 5,16 13 3 131,06 C (5-6) 3,52 1,38 13 3 48,58 6 (C-D) 1,84 4,13 13 12 7,60 D (6-7) 1,84 3,9 13 12 7,18 7 (E-H) 1,87 6,71 13 12 12,55 13 5,71 3 216,41 7 (D-E) 2,36 1,21 2,54 5,68 15 18 B (7-8) 3,52 5,6 18 3 295,68 D (7-8) 1,87 8,33 18 15 46,73 7 (C-D) 1,84 4,13 18 12 45,60 B (8-10) 3,52 5,6 18 3 295,68 D (8-10) 1,87 8,33 18 15 46,73 H (8-10) 2,48 8,36 20 3 352,46 8 (E-H) 1,84 6,71 20 12 98,77 E (8-9) 1,84 3,9 20 15 35,88 9 (E-F) 1,84 1,55 20 15 14,26 F (9-10) 1,84 4,64 20 15 42,69 10 (F-H) 1,84 5,16 20 18 18,99 B (10-12) 3,41 6,56 20 3 380,28 12 (B-D) 1,84 9,8 20 18 36,06 D (10-12) 1,84 8,54 20 18 31,43 10 (B-D) 1,84 9,8 20 18 36,06 3 255,65 3 397,38 14 (E-H) 2,54 6,71 18 H (11-14) 2,54 10,43 18 (Kcal/h) 1.398,27 997,97 37,50 5 (A-C) 7 (B-C) . ΣQT/ m B (12-14) 3,52 5,82 18 3 307,30 14 (B-E) 3,52 9,14 18 3 482,59 H (10-11) 3,52 4,44 18 3 234,43 10 (D-F) 2,36 TOTAL 2,96 18 15 20,96 1.277,31 259,35 5,71 604,42 342,41 563,05 483,83 653,03 1045,28 7.630,63 -80- A4.1 AREA DE CIELO Y DE ELEMENTOS EXTERIORES LOCAL Ai Ae1 2 2 (m ) (m ) Ae2 (m2) COCINA COMEDOR 37,12 17,48 38,31 19,24 8,96 LIVING HALL ENTRADA 32,64 36,43 11,52 27,20 30,71 PASILLO 10,20 11,39 DORMITORIO 3 14,44 16,10 DORMITORIO 2 BAÑO 2 14,44 16,10 - 8,80 9,84 - 8,00 2,40 1,44 BAÑO 1 14,44 16,10 SALA DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 11,96 13,37 1,96 31,36 32,68 6,04 A4.2 TRANSMITANCIA TERMICA POR TECHO (con cámara de aire de espesor variable) LOCAL Ui Ai Ue1 Ae1 Ue2 Ae2 U (Kcal/hm2ºC) (m2) (Kcal/hm2ºC) (m2) (Kcal/hm2ºC) (m2) (Kcal/hm2ºC) 2,65 2,65 8,00 0,44 8,95 0,45 COCINA COMEDOR 0,51 0,51 37,12 17,48 2,60 2,60 LIVING HALL ENTRADA 0,51 32,64 2,60 36,43 2,65 11,52 0,45 0,51 27,20 2,60 30,71 2,65 2,40 0,44 1,44 0,44 38,31 19,24 PASILLO 0,51 10,20 2,60 11,39 DORMITORIO 3 0,51 14,44 2,60 16,10 DORMITORIO 2 BAÑO 2 0,51 14,44 2,60 16,10 - 0,43 0,51 8,80 2,60 9,84 - 0,43 2,65 0,43 BAÑO 1 0,51 14,44 2,60 16,10 S. DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 0,51 11,96 2,60 13,37 2,65 1,96 0,44 0,51 31,36 2,60 32,68 2,65 6,04 0,44 A4.3 - CARGA TERMICA POR TRANSMISION A TRAVES DE TECHO LOCAL . QT / t U A Ti Te (kcal/hm2oC) (m2) (oC) (m2) COCINA COMEDOR 0,44 0,45 37,12 17,48 18 20 3 (Kcal/h) 244,99 3 133,72 LIVING HALL ENTRADA 0,45 32,64 20 3 249,70 0,44 27,20 13 3 119,68 PASILLO 0,43 10,20 15 3 52,63 DORMITORIO 3 0,44 14,44 18 3 95,30 DORMITORIO 2 BAÑO 2 0,43 14,44 18 3 93,14 0,43 8,80 20 3 64,33 BAÑO 1 0,43 14,44 20 3 105,56 SALA DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 0,44 11,96 18 3 78,94 31,36 TOTAL 18 3 0,44 206,98 1.444,97 0,43 -81- A5 RESUMEN DE PERDIDAS POR TRANSMISION A TRAVES DE CADA CERRAMIENTO . LOCAL COCINA COMEDOR LIVING HALL ENTRADA . . . . QT/ p QT/ p y v QT/ m QT/ t QT (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) 946,46 629,53 260,37 429,49 1.398,27 997,97 244,99 133,72 2.850,09 1.074,21 741,41 1.277,31 249,70 3.342,63 354,00 144,57 259,35 119,68 877,60 2.190,71 PASILLO 113,53 11,22 5,71 52,63 183,09 DORMITORIO 3 322,30 157,87 604,42 95,30 1.179,89 DORMITORIO 2 BAÑO 2 288,31 157,87 342,41 93,14 881,73 309,42 67,63 563,05 64,33 1.004,43 BAÑO 1 465,08 136,19 483,83 105,56 1.190,66 SALA DE ESTUDIOS DORMITORIO 1 386,32 52,06 653,03 78,94 1.170,35 680,93 557,10 1.045,28 206,98 2.490,29 5.570,09 2.715,78 7.630,63 1.444,97 17.361,47 TOTAL -82- A6.1 VOLUMEN DE LOCALES A CALEFACCIONAR LOCAL Largo Ancho Alto (m) (m) 88,546 V (m3) ΣV (m3) 7,80 4,40 (m) 2,58 2,00 1,40 2,58 7,224 COMEDOR 4,60 3,80 2,58 45,098 45,10 LIVING 6,40 5,10 2,58 84,211 84,21 4,40 2,00 2,58 22,704 COCINA HALL ENTRADA 95,77 70,18 4,00 3,80 2,58 39,216 2,00 1,60 2,58 8,256 7,60 1,20 2,58 23,530 1,80 0,60 2,58 2,786 DORMITORIO 3 3,80 3,80 2,58 37,255 37,26 DORMITORIO 2 3,80 3,80 2,58 37,255 37,26 2,60 2,00 2,58 13,420 2,00 1,80 2,58 9,290 BAÑO 1 3,80 3,80 2,58 37,255 37,26 ESTUDIO 4,60 2,60 2,58 30,857 30,86 3,80 3,80 2,58 37,255 7,60 1,20 2,58 23,530 3,00 2,60 TOTAL 2,58 20,124 PASILLO BAÑO 2 DORMITORIO 1 A6.2 26,32 22,71 80,91 567,84 CALCULO DE LA CARGA TERMICA DE VENTILACION V Ti Te ra n c ea . QV (m3) (oC) (oC) (kg/m3) (h-1) (Kcal/kgoC) (Kcal/h) COCINA 95,77 18 3 1,212 3 0,24 1.253,59 COMEDOR 45,10 20 3 1,205 1 0,24 221,73 LIVING 84,21 20 3 1,205 1 0,24 414,01 HALL ENTRADA 70,18 13 3 1,230 1 0,24 207,17 LOCAL PASILLO 26,32 15 3 1,223 1 0,24 92,71 DORMITORIO 3 37,26 18 3 1,212 1 0,24 162,57 DORMITORIO 2 37,26 18 3 1,212 1 0,24 162,57 BAÑO 2 22,71 20 3 1,205 3 0,24 334,95 BAÑO 1 37,26 20 3 1,205 3 0,24 549,56 ESTUDIO 30,86 18 3 1,212 1 0,24 134,65 DORMITORIO 1 80,91 18 3 1,212 1 0,24 353,03 TOTAL 3.886,54 -83- A7 SELECCION DE PANELES Tamb ∆T . Qt (oC) (oC) (kcal/h) COCINA 18 62 4.103,68 COMEDOR 20 60 LIVING 20 60 HALL 13 PASILLO DORM. 3 LOCAL . Q60 PANEL Nº modelo F (kcal/h) P1 DK 300/1800 2.264 P2 DK 300/1400 1.761 2.412,44 P3 DK 300/2000 2.516 3.756,64 P5 DK 300/3000 3.774 67 1.084,77 P4 DK 300/800 15 65 275,80 P9 EK 500/400 18 62 1.342,46 P10 DK 300/1100 1,044 1 1 1.006 1.159 389 1,113 1.384 1,044 . Q . ΣQ (kcal/h) (kcal/h) 2.363,62 1.838,48 4.202,10 2.516,00 2.516,00 3.774,00 3.774,00 1.165,95 1.165,95 432,96 432,96 1.444,90 1.444,90 DORM. 2 18 62 DK 300/800 1.006 1,044 1.050,26 1.050,26 20 60 1.044,30 1.339,38 P11 BAÑO 2 P6 DK 300/1100 1.384 1 1.384,00 1.384,00 BAÑO 1 20 60 1.740,22 P12 DK 300/1500 1.887 1 1.887,00 1.887,00 P7 DK 300/500 629 P8 DK 300/600 755 P13 DK 300/2200 ESTUDIO 18 62 1.305,00 DORM. 1 18 62 2.843,32 TOTAL A8 1,044 2.768 1,044 21.248,01 PANEL LOCAL Nº . m (kcal/h) . Σm (kg/h) 118,18 (kg/s) 0,033 1.838,48 91,92 0,026 DK 300/2000 2.516,00 125,80 0,035 P4 DK 300/800 1.165,95 58,30 0,016 Living P5 DK 300/3000 3.774,00 188,70 0,052 Baño 2 P6 DK 300/1100 1.384,00 69,20 0,019 P7 DK 300/500 656,68 32,83 0,009 P8 DK 300/600 788,22 39,41 0,011 P9 EK 500/400 432,96 21,65 0,006 DK 300/1100 1.444,90 72,25 0,020 DK 300/800 1.050,26 52,51 0,015 1.887,00 94,35 0,026 2.889,79 144,49 0,040 DK 300/1800 2.363,62 P2 Comedor P3 DK 300/1400 Hall Estudio B . Q P1 Cocina A modelo Pasillo Dorm. 3 P10 Dorm. 2 P11 Baño 1 P12 Dorm. 1 P13 DK 300/1500 DK 300/2200 TOTAL 788,22 2.889,79 1.444,90 2.889,79 22.191,86 CAUDAL MASICO DE AGUA PARA CALEFACCION. RAMAL 656,68 (kg/s) 0,162 0,146 0,308 A9.1 PERDIDAS REGULARES CIRCUITO DE ALIMENTACION TRAMO L (m) 1 - 100 1,30 100 - 101 2,84 RAMAL A . . m V (kg/s) (m3/s) 1,62E-04 0,162 " m (m/s) 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0644 0,162 Diámetro v ε/D Re f hf,I hf,I hf,I/L (mca) (mmca) (mmca/m) 0,0295 29,49 22,68 64,42 22,68 101 - 102 2,23 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0506 50,59 22,68 102 - 103 4,13 0,059 5,90E-05 1/2 0,013 0,45 3,5E-03 19.344,3 0,0328 0,1094 109,40 26,49 103 - 104 104 - [P1] 0,56 0,059 5,90E-05 1/2 0,013 0,45 3,5E-03 19.344,3 0,0328 0,0148 14,83 26,49 0,033 3,30E-05 0,25 3,5E-03 0,0360 0,0207 20,74 9,09 3,24 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0188 18,80 5,80 2,28 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0132 13,23 5,80 0,0561 56,11 9,71 104 - 105 105 - [P2] 2,28 1/2 0,013 10.819,7 102 - 106 5,78 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 106 - 107 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0021 2,14 9,71 107 - 108 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0021 2,14 9,71 108 - 109 4,32 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0440 43,95 10,17 109 - 2 2 - [P3] 2,28 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0232 23,20 10,17 0,75 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0076 7,58 10,17 108 - 110 3,59 0,068 6,80E-05 3/4 0,019 0,23 2,4E-03 14.120,2 0,0317 0,0157 15,68 4,37 110 - 111 4,68 0,016 1,60E-05 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 5.245,9 0,0410 0,0114 11,40 2,43 111 - 112 112 - [P4] 0,18 0,016 1,60E-05 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 5.245,9 0,0410 0,0004 0,44 2,43 0,016 1,60E-05 0,12 3,5E-03 0,0410 0,0056 5,55 2,43 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0370 36,96 20,76 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,1046 104,65 20,76 2,28 1/2 0,013 5.245,9 110 - 113 1,78 0,052 5,20E-05 113 - 114 5,04 0,052 5,20E-05 114 - 3 3 - [P5] 2,28 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0473 47,34 20,76 1,54 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0320 31,98 20,76 -84- (m) RAMAL B . m (kg/s) m (m/s) (mca) (mmca) 1,30 0,146 (m /s) 1,46E-04 " 20 - 120 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0241 24,12 18,55 120 - 121 1,25 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0232 23,19 18,55 121 - 122 8,29 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,1538 153,80 18,55 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0792 79,22 18,55 1/2 0,013 0,30 3,5E-03 12.786,9 0,0348 0,0606 60,60 12,28 0,15 3,5E-03 0,0398 0,0076 7,60 3,33 6.557,4 0,0390 0,0233 23,25 3,62 TRAMO L . V 3 122 - 123 4,27 0,146 1,46E-04 123 - 124 124 - [P6] 4,94 0,039 3,90E-05 0,019 1,90E-05 124 - 125 125 - [P7] 2,28 Diámetro 1/2 0,013 v ε/D Re 6.229,5 f hf,I hf,I hf,I/L (mmca/m) 6,43 0,020 2,00E-05 1/2 0,013 0,15 3,5E-03 2,28 0,009 9,00E-06 1/2 0,013 0,07 3,5E-03 2.950,8 0,0470 0,0020 2,01 0,88 2,25 0,011 1,10E-05 1/2 0,013 0,08 3,5E-03 3.606,6 0,0445 0,0028 2,81 1,25 125 - 126 126 - [P8] 2,28 0,011 1,10E-05 1/2 0,013 0,08 3,5E-03 3.606,6 0,0445 0,0028 2,85 1,25 123 - 127 3,49 0,107 1,07E-04 3/4 0,019 0,36 2,4E-03 22.218,6 0,0301 0,0359 35,89 10,27 127 - 128 128 - [P9] 5,86 0,006 6,00E-06 1/2 0,013 0,05 3,5E-03 1.967,2 0,0540 0,0026 2,64 0,45 2,08 0,006 6,00E-06 1/2 0,013 0,05 3,5E-03 1.967,2 0,0540 0,0009 0,94 0,45 3,75 0,101 1,01E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 20.972,7 0,0310 0,0353 35,35 9,43 2,28 0,020 2,00E-05 1/2 0,013 0,15 3,5E-03 6.557,4 0,0390 0,0083 8,25 3,62 3,80 0,081 8,10E-05 3/4 0,019 0,27 2,4E-03 16.819,7 0,0319 0,0237 23,71 6,24 2,28 0,015 1,50E-05 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 4.918,0 0,0419 0,0050 4,99 2,19 0,0450 45,02 6,19 127 - 129 129 - [P10] 129 - 130 130 - [P11] 130 - 131 7,27 0,066 6,60E-05 3/4 0,019 0,22 2,4E-03 13.704,9 0,0477 131 - 132 132 - [P12] 1,21 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0070 7,02 5,80 2,28 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0132 13,23 5,80 131 - 133 0,27 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0035 3,46 12,81 133 - 21 21 - [P13] 2,28 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0292 29,20 12,81 1,22 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0156 15,62 12,81 -85- -86- A9.2 PERDIDAS SECUNDARIAS CIRCUITO DE ALIMENTACION RAMAL A NUDO 1 100 101 102 103 104 P1 105 ACCESORIO D (") k v hf,II (m/s) (mca) Salida Manifold 3/4 0,5 0,54 0,0074 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,54 0,0000 Codo 90º 1/2 2 0,45 0,0206 T derivación, división(1/2-1/2-1/2) 1/2 1,5 0,45 0,0155 Llave panel paso escuadra 1/2 7 0,25 0,0223 Panel DK 300/1800 1/2 3 0,25 0,0096 Codo 90º 1/2 2 0,2 0,0041 Llave panel paso escuadra 1/2 7 0,2 0,0143 Panel DK 300/1400 1/2 3 0,2 0,0061 106 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 107 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 108 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,34 0,0000 109 2 Codo 90º 1/2 2 0,27 0,0074 Codo 90º 1/2 2 0,27 0,0074 Llave panel paso recto 1/2 11 0,27 0,0409 Panel DK 300/2000 1/2 3 0,27 0,0111 P2 P3 110 T salida ambos lados (3/4-3/4-3/4'') 3/4 3 0,23 0,0081 Reducción (3/4''-1/2'') 1/2 0,5 0,12 0,0004 Reducción (3/4''-1/2'') 1/2 0,5 0,40 0,0041 111 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 112 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,23 0,0013 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,23 0,0216 P4 Panel DK 300/800 3/8 3 0,23 0,0081 113 114 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 3 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 Llave panel paso recto 1/2 11 0,4 0,0897 Panel DK 300/3000 1/2 3 0,4 0,0245 P5 -87- RAMAL B ACCESORIO NUDO D " k v hf,II (m/s) (mca) 20 Salida Manifold 3/4 0,5 0,49 0,0061 120 121 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 122 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 T derivación, división (3/4-3/4-3/4) 3/4 1,5 0,49 0,0184 Reducción (3/4'' - 1/2'') 1/2 0,5 0,30 0,0023 T paso, división (1/2''-1/2''-1/2'') 1/2 0 0,30 0,0000 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,27 0,0019 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,27 0,0297 Panel DK 300/1100 3/8 3 0,27 0,0111 T paso, división (1/2''-1/2''-1/2'') 1/2 0 0,15 0,0000 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,13 0,0004 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,13 0,0069 123 124 P6 125 P7 Panel DK 300/500 3/8 3 0,13 0,0026 Codo 90º 1/2 2 0,08 0,0007 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,16 0,0007 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,16 0,0104 Panel DK 300/600 3/8 3 0,16 0,0039 127 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,36 0,0000 128 Codo 90º 1/2 2 0,05 0,0003 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,09 0,0002 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,09 0,0033 Panel EK 500/400 3/8 3 0,09 0,0012 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,34 0,0000 Codo 90º 3/4 1,5 0,27 0,0056 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,29 0,0021 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,29 0,0343 Panel DK 300/1100 3/8 3 0,29 0,0129 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,27 0,0000 Reducción (1/2'' - 3/8'') 3/8 0,5 0,21 0,0011 Llave panel paso escuadra 3/8 8 0,21 0,0180 Panel DK 300/800 3/8 3 0,21 0,0067 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,22 0,0000 Reducción (3/4''-1/2'') 1/2 0,5 0,31 0,0024 Codo 90º 1/2 2 0,20 0,0041 126 P8 P9 129 P10 130 P11 131 132 Llave panel paso escuadra 1/2 7 0,20 0,0143 Panel DK 300/1500 1/2 3 0,20 0,0061 133 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 21 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 Llave panel paso recto 1/2 11 0,31 0,0539 Panel DK 300/2200 1/2 3 0,31 0,0147 P12 P13 -88- A9.3 POTENCIA CALORIFICA DE PERDIDAS EN TUBERIAS DE CALEFACCION RAMAL A TRAMO Tamb ∆T D . Q L . Q (ºC) (ºC) (") (Kcal/h)ML (m) (Kcal/h) 1 - 100 12 68 3/4 13,6 1,30 17,68 100 - 101 8 72 3/4 14,4 2,84 40,90 101 - 102 8 72 3/4 14,4 2,23 32,11 102 - 103 13 67 1/2 11,4 4,13 47,08 103 - 104 13 67 1/2 11,4 0,56 6,38 104 - [P1] 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 104 - 105 13 67 1/2 11,4 3,24 36,94 105 - [P2] 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 102 - 106 13 67 3/4 13,4 5,78 77,45 106 - 107 6 74 3/4 75,0 0,22 16,50 107 - 108 6 74 3/4 75,0 0,22 16,50 108 - 109 13 67 1/2 11,4 4,32 49,25 109 - 2 20 60 1/2 51,0 2,28 116,28 2 - [P3] 20 60 1/2 51,0 0,75 38,00 108 - 110 13 67 3/4 13,4 3,59 48,11 110 - 111 13 67 1/2 11,4 4,68 53,35 111 - 112 13 67 1/2 11,4 0,18 2,05 112 - [P4] 13 67 1/2 57,0 2,28 129,96 110 - 113 13 67 1/2 11,4 1,78 20,29 113 - 114 13 67 1/2 11,4 5,04 57,46 114 - 3 20 60 1/2 51,0 2,28 116,28 3 - [P5] 20 60 1/2 51,0 1,54 TOTAL 78,54 1.240,96 RAMAL B TRAMO Tamb ∆T D . Q L . Q (ºC) (ºC) (") (Kcal/h)ML (m) (Kcal/h) 20 - 120 12 68 3/4 13,6 1,30 17,68 120 - 121 8 72 3/4 14,6 1,25 18,25 121 - 122 13 67 3/4 13,4 8,29 111,09 122 - 123 13 67 3/4 13,4 4,27 57,22 123 - 124 124 - [P6] 13 67 1/2 11,4 4,94 56,26 20 60 1/2 51,0 2,28 116,28 124 - 125 125 - [P7] 13 67 1/2 11,4 6,43 73,25 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 125 - 126 126 - [P8] 13 67 1/2 11,4 2,25 25,65 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 123 - 127 13 67 3/4 13,4 3,49 46,82 127 - 128 128 - [P9] 13 67 1/2 11,4 5,86 66,80 15 65 1/2 55,0 2,08 114,40 127 - 129 129 - [P10] 13 67 3/4 13,4 3,75 50,25 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 129 - 130 130 - [P11] 13 67 3/4 13,4 3,80 50,92 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 130 - 131 13 67 3/4 13,4 7,27 97,42 131 - 132 132 - [P12] 13 67 1/2 11,4 1,21 13,79 20 60 1/2 51,0 2,28 116,28 131 - 133 13 67 1/2 11,4 0,27 3,08 133 - 21 21 - [P13] 18 62 1/2 52,6 2,28 119,93 18 62 1/2 52,6 1,22 TOTAL 64,17 1.699,24 A10.1 PERDIDAS REGULARES CIRCUITO DE RETORNO (m) RAMAL A . m (kg/s) [P5] - 1 0,13 1-2 4,59 TRAMO L . V Diámetro v ε/D Re f hf ,I hf,I hf,I/L (mmca/m) (") (m) (m/s) (mca) (mmca) 0,052 (m3/s) 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0027 2,70 20,76 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0953 95,31 20,76 2 - 100 2,65 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0550 55,02 20,76 100 - 101 [P4] - 102 5,04 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,1046 104,65 20,76 2,52 0,016 1,60E-05 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 5.245,9 0,0410 0,0061 6,14 2,43 102 - 103 0,22 0,016 1,60E-05 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 5.245,9 0,0410 0,0005 0,54 2,43 1/2 0,013 0,12 3,5E-03 5.245,9 0,0410 0,0114 11,40 2,43 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0370 36,96 20,76 7,12 10,17 103 - 104 4,68 0,016 1,60E-05 101 - 104 [P3] - 3 1,78 0,052 5,20E-05 0,70 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0071 3 - 105 2,52 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0256 25,64 10,17 105 - 106 4,32 0,035 3,50E-05 1/2 0,013 0,27 3,5E-03 11.475,4 0,0358 0,0440 43,95 10,17 104 - 106 0,10 0,068 6,80E-05 3/4 0,019 0,23 2,4E-03 14.120,2 0,0317 0,0004 0,44 4,37 106 - 107 3,79 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0368 36,79 9,71 107 - 108 [P2] - 4 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0021 2,14 9,71 0,13 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0008 0,75 5,80 4-5 [P1] - 5 2,84 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0165 16,48 5,80 0,13 0,033 3,30E-05 1/2 0,013 0,25 3,5E-03 10.819,7 0,0360 0,0012 1,18 9,09 5-6 2,41 0,059 5,90E-05 1/2 0,013 0,45 3,5E-03 19.344,3 0,0328 0,0638 63,84 26,49 0,059 5,90E-05 0,45 3,5E-03 0,0328 0,0702 70,19 26,49 0,059 5,90E-05 0,45 3,5E-03 0,0328 0,1094 109,40 26,49 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0561 56,11 9,71 6 - 109 109 - 110 2,65 4,13 1/2 1/2 0,013 0,013 19.344,3 19.344,3 108 - 110 5,78 0,103 1,03E-04 110 - 111 2,23 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0506 50,59 22,68 111 - 7 2,65 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0601 60,11 22,68 7-8 2,84 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0644 64,42 22,68 8-9 0,75 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0170 17,01 22,68 -89- TRAMO L RAMAL B . (m) m (kg/s) [P13] - 20 0,13 20 - 21 . V Diámetro v ε/D Re f hf ,I hf,I hf,I/L (mmca/m) (") (m) (m/s) (mca) (mmca) 0,040 (m3/s) 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0017 1,66 12,81 3,47 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0444 44,44 12,81 21 - 120 [P12] - 121 2,65 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0339 33,94 12,81 2,52 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0146 14,62 5,80 121 - 122 2,76 0,026 2,60E-05 1/2 0,013 0,20 3,5E-03 8.524,6 0,0370 0,0160 16,02 5,80 120 - 122 0,27 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0035 3,46 12,81 0,066 6,60E-05 0,22 2,4E-03 0,0477 0,0450 45,02 6,19 0,015 1,50E-05 0,12 3,5E-03 0,0419 0,0055 5,51 2,19 16.819,7 0,0319 0,0237 23,71 6,24 122 - 123 [P11] - 123 7,27 2,52 3/4 1/2 0,019 0,013 13.704,9 4.918,0 123 - 124 [P10] - 124 3,80 0,081 8,10E-05 3/4 0,019 0,27 2,4E-03 2,52 0,020 2,00E-05 1/2 0,013 0,15 3,5E-03 6.557,4 0,0390 0,0091 9,12 3,62 [P9] - 125 2,52 0,006 6,00E-06 1/2 0,013 0,05 3,5E-03 1.967,2 0,0540 0,0011 1,14 0,45 125 - 126 5,91 0,006 6,00E-06 1/2 0,013 0,05 3,5E-03 1.967,2 0,0540 0,0027 2,67 0,45 124 - 126 [P8] - 127 3,78 0,101 1,01E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 20.972,7 0,0310 0,0356 35,59 9,43 127 - 128 [P7] - 128 128 - 129 [P6] - 129 2,52 0,011 1,10E-05 1/2 0,013 0,08 3,5E-03 3.606,6 0,0445 0,0031 3,15 1,25 2,25 0,011 1,10E-05 1/2 0,013 0,08 3,5E-03 3.606,6 0,0445 0,0028 2,81 1,25 2,52 0,009 9,00E-06 1/2 0,013 0,07 3,5E-03 2.950,8 0,0470 0,0022 2,23 0,88 6,43 0,020 2,00E-05 1/2 0,013 0,15 3,5E-03 6.557,4 0,0390 0,0233 23,25 3,62 2,52 0,019 1,90E-05 1/2 0,013 0,15 3,5E-03 6.229,5 0,0398 0,0084 8,40 3,33 1/2 0,013 0,30 3,5E-03 12.786,9 0,0348 0,0612 61,21 12,28 3/4 0,019 0,36 2,4E-03 22.218,6 0,0301 0,0359 35,89 10,27 129 - 130 4,99 0,039 3,90E-05 126 - 130 3,49 0,107 1,07E-04 130 - 131 4,27 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0792 79,22 18,55 131 - 132 8,29 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,1538 153,80 18,55 132 - 133 0,95 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0176 17,62 18,55 133 - 22 2,65 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0492 49,16 18,55 22 - 23 0,24 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0045 4,45 18,55 23 - 24 0,75 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0139 13,91 18,55 -90- -91- A10.2 PERDIDAS SECUNDARIAS CIRCUITO DE RETORNO RAMAL A NUDO ACCESORIO D k v (m/s) (") hf,II (mca) P5 Codo 90º 1/2 2 0,4 1 2 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 100 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 101 Codo 90º 1/2 2 0,4 0,0163 Ampliación (3/8''- 1/2'') 1/2 1 0,12 0,0007 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 P4 102 103 104 0,0163 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 Ampliación (1/2''- 3/4'') 3/4 1 0,17 0,0015 Ampliación (1/2''- 3/4'') 3/4 1 0,05 0,0001 T entrada ambos lados (3/4-3/4-3/4) 1/2 3 0,52 0,0413 P3 Panel-tubería 1/2 1 0,27 0,0037 0,0074 3 Codo 90º 1/2 2 0,27 105 Codo 90º 1/2 2 0,27 0,0074 106 107 T paso, unión (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0,5 0,34 0,0029 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 108 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 P2 Codo 90º 1/2 2 0,2 0,0041 4 Codo 90º 1/2 2 0,2 0,0041 P1 Codo 90º 1/2 2 0,25 0,0064 5 T derivación, unión (1/2''-1/2''-1/2'') 1/2 1 0,45 0,0103 6 109 Codo 90º 1/2 2 0,45 0,0206 Codo 90º 1/2 2 0,45 0,0206 110 T paso, unión (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0,5 0,54 0,0074 111 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 7 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 8 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 9 Entrada Manifold 3/4 1 0,54 0,0149 -92- RAMAL B NUDO ACCESORIO D k (") (m/s) (mca) 0,31 0,0098 Codo 90º 20 21 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 120 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 P12 Codo 90º 1/2 2 0,20 0,0041 121 Codo 90º 1/2 2 0,20 0,0041 Ampliación (1/2'' - 3/4'') 3/4 1 0,13 0,0009 Ampliación (1/2'' - 3/4'') 3/4 1 0,09 0,0004 T paso, unión (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0,5 0,22 0,0012 P11 123 P10 124 P9 125 126 2 hf,II P13 122 1/2 v Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,12 0,0007 Codo 90º 1/2 2 0,12 0,0015 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,27 0,0019 Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,15 0,0011 Codo 90º 1/2 2 0,15 0,0023 Codo 90º 3/4 1,5 0,27 0,0056 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,34 0,0029 Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,05 0,0001 Codo 90º 1/2 2 0,05 0,0003 Codo 90º 1/2 2 0,05 0,0003 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,36 0,0033 Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,08 0,0003 Codo 90º 1/2 2 0,08 0,0007 Codo 90º 1/2 2 0,08 0,0007 Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,07 0,0002 Codo 90º 1/2 2 0,07 0,0005 T paso, unión (1/2''- 1/2''- 1/2'') 1/2 0,5 0,15 0,0006 Ampliación (3/8'' - 1/2'') 1/2 1 0,15 0,0011 Codo 90º 1/2 2 0,15 0,0023 T paso, unión (1/2''- 1/2''- 1/2'') 1/2 0,5 0,30 0,0023 Ampliación (1/2''- 3/4'') 3/4 1 0,13 0,0009 T derivación, unión (3/4''-3/4''-3/4'') 3/4 1 0,49 0,0122 131 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 132 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 133 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 22 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 23 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 24 Entrada Manifold 3/4 1 0,49 0,0122 P8 127 P7 128 P6 129 130 A11.1 TRAMO PERDIDAS REGULARES CIRCUITO PRIMARIO ALIMENTACION . L V (m) (m3/s) 6,50E-05 Diámetro (") 3/4 (m) 0,019 hf,I hf,I hf,I/L (m/s) (mca) (mmca) (mmca/m) 0,22 0,0480 0,0012 1,21 6,04 0,85 6,04 6,04 v ε/D Re f 30-31 0,20 31-32 0,14 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0008 32-33 1,55 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0094 9,37 2,42E-03 13.497,27 33-34 1,90 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0115 11,48 6,04 34-35 0,26 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0016 1,57 6,04 35-36 0,50 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0030 3,02 6,04 36-37 0,20 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0012 1,21 6,04 hf,I hf,I hf,I/L (mca) (mmca) (mmca/m) TOTAL PERDIDAS 0,0287 RETORNO TRAMO L . V Diámetro v ε/D Re f 0,20 (m3/s) 6,50E-05 (") 3/4 (m) 0,019 (m/s) 60-61 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0012 1,21 6,04 61-62 0,10 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0006 0,60 6,04 (m) 62-63 1,90 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0115 11,48 6,04 63-64 0,12 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0007 0,73 6,04 64-65 0,75 6,50E-05 3/4 0,019 0,22 2,42E-03 13.497,27 0,0480 0,0045 4,53 6,04 TOTAL PERDIDAS -93- 0,0186 -94- A11.2 PERDIDAS SECUNDARIAS CIRCUITO PRIMARIO ALIMENTACION NUDO ACCESORIO D (") k v hf,II (m/s) mca 30 Salida Manifold 3/4 0,5 0,22 0,0012 31 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 32 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 33 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 34 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 35 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 36 Codo 90º 3/4 1,5 0,22 0,0037 37 Entrada Interacumulador 3/4 0,5 0,22 0,0012 1 Interacumulador TOTAL PERDIDAS 1,0247 RETORNO NUDO ACCESORIO D (") 60 Salida Interacumulador 3/4 61 Codo 90º 62 Codo 90º 63 64 65 A11.3 TRAMO k hf,II (m/s) mca 0,22 0,0012 0,22 0,0037 0,22 0,0037 1,5 0,22 0,0037 1,5 0,22 0,0037 1,0 0,22 3/4 0,5 1,5 3/4 1,5 Codo 90º 3/4 Codo 90º 3/4 Entrada Manifold 3/4 TOTAL PERDIDAS v 0,0025 0,0185 POTENCIA CALORIFICA DE PERDIDAS EN TUBERIAS DE CIRCUITO PRIMARIO Tamb ∆T ∆ . Q L . Q (ºC) (ºC) (") (Kcal/h)ML (m) 30-31 12 68 3/4 13,6 0,20 (Kcal/h) 2,72 31-32 12 68 3/4 13,6 0,14 1,90 32-33 12 68 3/4 13,6 1,55 21,08 33-34 12 68 3/4 13,6 1,90 25,84 34-35 12 68 3/4 13,6 0,26 3,54 35-36 12 68 3/4 13,6 0,50 6,80 36-37 12 3/4 13,6 0,20 68 TOTAL 2,72 64,60 A12 TRAMO PERDIDAS REGULARES CIRCUITO DE CALDERA ALIMENTACION . L m (m) (kg/s) . V 3 Diámetro v e/D Re f hf,I hf,I hf,I/L (mmca/m) (m) 0,0319 (mmca) 0,373 (") 1 1/4 (mca) 0,10 (m /s) 3,73E-04 (m/s) i - ii 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0009 0,87 8,73 ii - iii 0,80 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0070 6,98 8,73 iii - iv 0,52 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0045 4,54 8,73 e/D Re f hf,I hf,I hf,I/L (mca) (mmca) (mmca/m) 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0009 0,87 8,73 6,98 8,73 RETORNO (m) . m (kg/s) i - ii 0,10 0,373 ii - iii 0,80 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0070 iii - iv 0,80 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0070 6,98 8,73 iv - v 0,15 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0013 1,31 8,73 v - vi 0,22 0,373 3,73E-04 1 1/4 0,0319 0,47 1,4E-03 49.382,4 0,0245 0,0019 1,92 8,73 TRAMO L . V (m3/s) 3,73E-04 Diámetro (") 1 1/4 (m) 0,0319 v (m/s) 0,47 -95- A13.1 TRAMO PERDIDAS REGULARES CIRCUITO MAS DESFAVORABLE DE RAMAL A. L (m) 1 - 100 100 - 101 101 - 102 102 - 106 1,30 2,84 2,23 5,78 ALIMENTACION . . m V (kg/s) (m3/s) 0,162 1,62E-04 0,162 1,62E-04 0,162 1,62E-04 0,103 1,03E-04 Diámetro v ε/D Re (") (m) (m/s) 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 0,54 2,4E-03 0,54 2,4E-03 0,34 2,4E-03 3/4 3/4 3/4 0,019 0,019 0,019 [P5] 33.639,3 33.639,3 33.639,3 21.388,0 f hf,I hf,I hf,I/L (mca) (mmca) (mmca/m) 0,0290 0,0295 29,49 22,68 0,0290 0,0644 64,42 22,68 0,0290 0,0506 50,59 22,68 0,0307 0,0561 56,11 9,71 0,0021 2,14 9,71 106 - 107 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 107 - 108 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0021 2,14 9,71 108 - 110 3,59 0,068 6,80E-05 3/4 0,019 0,23 2,4E-03 14.120,2 0,0317 0,0157 15,68 4,37 110 - 113 1,78 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0370 36,96 20,76 113 - 114 5,04 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,1046 104,65 20,76 114 - 3 3 - [P5] 2,28 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0473 47,34 20,76 1,60 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0332 33,22 20,76 TOTAL PERDIDAS TRAMO L (m) [P5] - 1 1-2 2 - 100 0,13 4,59 2,65 RETORNO . m (kg/s) . V 3 Diámetro 0,4427 v ε/D Re (") (m) (m/s) 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 0,40 3,5E-03 0,40 3,5E-03 0,052 (m /s) 5,20E-05 0,052 5,20E-05 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 1/2 1/2 0,013 0,013 f hf,I hf,I hf,I/L (mca) (mmca) (mmca/m) 0,0331 0,0027 2,70 20,76 0,0331 0,0953 95,31 20,76 0,0331 0,0550 55,02 20,76 17.049,2 0,0331 0,1046 104,65 20,76 20,76 17.049,2 17.049,2 17.049,2 100 - 101 5,04 0,052 5,20E-05 101 - 104 1,78 0,052 5,20E-05 1/2 0,013 0,40 3,5E-03 17.049,2 0,0331 0,0370 36,96 104 - 106 0,10 0,068 6,80E-05 3/4 0,019 0,23 2,4E-03 14.120,2 0,0317 0,0004 0,44 4,37 106 - 107 3,79 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0368 36,79 9,71 107 - 108 0,22 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0021 2,14 9,71 108 - 110 5,78 0,103 1,03E-04 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 21.388,0 0,0307 0,0561 56,11 9,71 110 - 111 2,23 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0506 50,59 22,68 111 - 7 2,65 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0601 60,11 22,68 7-8 2,84 0,162 1,62E-04 3/4 0,019 0,54 2,4E-03 33.639,3 0,0290 0,0644 64,42 22,68 0,162 1,62E-04 0,54 2,4E-03 0,0290 0,0170 17,01 22,68 8-9 0,75 3/4 0,019 TOTAL PERDIDAS 33.639,3 0,5823 -96- -97- A13.2 PERDIDAS SECUNDARIAS CIRCUITO MAS DESFAVORABLE DE RAMAL A. [P5] ALIMENTACION NUDO 1 100 101 ACCESORIO Salida Manifold D (") k 3/4 0,5 v hf,II (m/s) (mca) 0,54 0,0074 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 102 106 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,54 0 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 107 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 108 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,34 0 T salida ambos lados (3/4-3/4-3/4'') 3/4 3 0,23 0,0081 Reducción (3/4''-1/2'') 1/2 0,5 0,40 0,0041 113 114 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 3 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 Llave panel paso recto 1/2 11 0,40 0,0897 Panel DK 300/3000 1/2 3 0,40 0,0245 110 P5 TOTAL 0,2450 RETORNO NUDO ACCESORIO D (") k v hf,II (m/s) (mca) P5 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 1 2 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 100 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 101 Codo 90º 1/2 2 0,40 0,0163 Ampliación (1/2''- 3/4'') 3/4 1 0,17 0,0015 T entrada ambos lados (3/4-3/4-3/4) 1/2 3 0,52 0,0413 107 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 108 Codo 90º 3/4 1,5 0,34 0,0088 110 T paso, unión (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0,5 0,54 0,0074 111 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 7 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 8 Codo 90º 3/4 1,5 0,54 0,0223 9 Entrada Manifold 3/4 1 0,54 104 TOTAL 0,0149 0,2312 A14.1 TRAMO PERDIDAS REGULARES CIRCUITO MAS DESFAVORABLE DE RAMAL B. [P13] L (m) ALIMENTACION . . m V (kg/s) (m3/s) 1,46E-04 0,146 ε/D Re f hf,I hf,I hf,I/L (mmca/m) (m) (m/s) (mca) (mmca) 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0241 24,12 18,55 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0232 23,19 18,55 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,1538 153,80 18,55 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0792 79,22 18,55 3/4 0,019 0,36 2,4E-03 22.218,6 0,0301 0,0358 35,85 10,27 0,34 2,4E-03 0,0310 0,0353 35,35 9,43 0,0237 23,71 6,24 1,30 120 - 121 1,25 0,146 121 - 122 8,29 122 - 123 4,27 0,146 1,46E-04 123 - 127 3,49 0,107 1,07E-04 0,101 1,01E-04 3,75 v (") 20 - 120 127 - 129 Diámetro 3/4 0,019 20.972,7 129 - 130 3,80 0,081 8,10E-05 3/4 0,019 0,27 2,4E-03 16.819,7 0,0319 130 - 131 7,27 0,066 6,60E-05 3/4 0,019 0,22 2,4E-03 13.704,9 0,0477 0,0450 45,02 6,19 131 - 133 0,27 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0035 3,46 12,81 133 - 21 21 - [P13] 2,28 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0292 29,20 12,81 1,22 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0156 15,62 12,81 TOTAL PERDIDAS RETORNO . m (kg/s) 0,4685 [P13] - 20 0,13 0,040 . V (m3/s) 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 20 - 21 3,47 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0444 44,44 12,81 21 - 120 2,65 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0339 33,94 12,81 120 - 122 0,27 0,040 4,00E-05 1/2 0,013 0,31 3,5E-03 13.114,8 0,0345 0,0035 3,46 12,81 0,066 6,60E-05 0,22 2,4E-03 0,0477 0,0450 45,02 6,19 3/4 0,019 0,27 2,4E-03 16.819,7 0,0319 0,0237 23,71 6,24 3/4 0,019 0,34 2,4E-03 20.972,7 0,0310 0,0356 35,63 9,43 0,0358 35,85 10,27 TRAMO L (m) 122 - 123 7,27 123 - 124 3,80 0,081 8,10E-05 124 - 126 3,78 0,101 1,01E-04 Diámetro (") 3/4 (m) 0,019 v (m/s) ε/D Re 13.704,9 f hf,I hf,I hf,I/L (mca) 0,0017 (mmca) 1,66 (mmca/m) 12,81 126 - 130 3,49 0,107 1,07E-04 3/4 0,019 0,36 2,4E-03 22.218,6 0,0301 130 - 131 4,27 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0792 79,22 18,55 131 - 132 8,29 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,1538 153,80 18,55 132 - 133 0,95 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0176 17,62 18,55 133 - 22 2,65 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0492 49,16 18,55 22 - 23 0,24 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0045 4,45 18,55 23 - 24 0,75 0,146 1,46E-04 3/4 0,019 0,49 2,4E-03 30.316,9 0,0292 0,0139 13,91 18,55 TOTAL PERDIDAS 0,5419 -98- -99- A14.2 PERDIDAS SECUNDARIAS CIRCUITO MAS DESFAVORABLE DE RAMAL B. [P13] ALIMENTACION NUDO ACCESORIO D k (") (m/s) (mca) 0,49 0,0061 Salida Manifold 120 121 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 122 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 123 127 T derivación, división (3/4-3/4-3/4) 3/4 1,5 0,49 0,0184 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,36 0 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,34 0 Codo 90º 3/4 1,5 0,27 0,0056 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,27 0 T paso, división (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0 0,22 0 Reducción (3/4"-1/2") 1/2 0,5 0,31 0,0024 133 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 21 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 Llave panel paso recto 1/2 11 0,31 0,0539 Panel DK 300/2200 1/2 3 0,31 0,0147 130 131 P13 0,5 hf,II 20 129 3/4 v TOTAL 0,1757 RETORNO NUDO ACCESORIO D k (") (m/s) (mca) 0,31 0,0098 Codo 90º 20 21 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 120 Codo 90º 1/2 2 0,31 0,0098 Ampliación (1/2''- 3/4'') 3/4 1 0,13 0,0009 T paso, unión (3/4''-3/4''-1/2'') 3/4 0,5 0,22 0,0012 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,27 0,0019 Codo 90º 3/4 1,5 0,27 0,0056 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,34 0,0029 126 T paso, unión (3/4''- 3/4''- 1/2'') 3/4 0,5 0,36 0,0033 130 T derivación, unión (3/4''-3/4''-3/4'') 3/4 1 0,49 0,0122 131 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 132 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 133 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 22 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 23 Codo 90º 3/4 1,5 0,49 0,0184 24 Entrada Manifold 3/4 1 0,49 123 124 TOTAL 2 hf,II P13 122 1/2 v 0,0122 0,1712 ANEXO B Datos para diseño. - 100 - B1 Resistencias térmicas de superficie en m2·K/W Posición del elemento y sentido del flujo de calor Situación del elemento De separación con espacio De separación con otro exterior o local abierto local, desván o cámara de aire Rsi Rse Rsi + Rse Rsi Rse Rsi + Rse Flujo horizontal en elementos verticales o 0,05 0,17 0,12 0,12 0,24 con pendiente mayor de 0,12 60º respecto a la horizontal Flujo ascendente en elementos horizontales o con pendiente menor o 0,09 0,05 0,14 0,10 0,10 0,20 igual a 60º respecto a la horizontal Flujo descendente en elementos horizontales o 0,05 0,22 0,17 0,17 0,34 con pendiente menor o 0,17 igual a 60º respecto a la horizontal NOTAS 1) Estos valores se han obtenido experimentalmente por el método de la norma NCh851. 2) Los valores de esta tabla corresponden a velocidades del viento en el exterior inferiores a 10 km/h. Para velocidades superiores se debe considerar Rse = 0. 3) Bajo condiciones de pérdidas térmicas por parte del local (invierno), en general, el flujo de calor es ascendente a través de complejos de techumbres y descendente a través de los pisos. 4) Bajo condiciones de ganancias térmicas por parte del local (verano), en general, el flujo de calor es ascendente a través de los pisos y descendente a través de las techumbres. Fuente: Norma chilena NCh853 Of.91 B2 Doble vidriado hermético (DVH). Aislación comparativa del vidrio v/s distintos tipos de paredes. Aislación comparativa del vidrio Transmitancia Térmica Perdida de calor v/s distintos tipos de paredes (W/m2K) (%) 5,70 100 2,90 51 2,80 49 1,90 33 1,80 32 Simple vidriado Float 4 mm. Pared de ladrillos comunes de 15 cm de espesor. DVH Float incoloro 4 mm/CA. 12 mm/Float inc. 4 mm Pared de ladrillos comunes de 30 cm de espesor DVH incoloro 4 mm/CA. 12 mm/Low-Emm#3 Fuente: <http:// www.dellorto.cl/arq_vidrios_termopaneles.htm>. - 101 - B3 Catálogo Paneles Ocean de ANWO. - 102 - - 103 - B4 Factor F para el cálculo de la emisión calorífica según el salto térmico ∆t. ∆t ∆ 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Factor F 0,312 0,328 0,345 0,362 0,380 0,397 0,415 0,433 0,451 0,470 0,489 0,507 ∆t ∆ 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Factor F 0,525 0,543 0,563 0,582 0,601 0,621 0,641 0,660 0,682 0,702 0,722 0,743 ∆t ∆ 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Factor F 0,763 0,784 0,806 0,827 0,847 0,869 0,891 0,913 0,935 0,958 0,979 1,000 ∆t ∆ 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 Factor F 1,022 1,044 1,067 1,090 1,113 1,136 1,159 1,182 1,205 1,229 1,252 1,276 ∆t Factor F ∆ 73 1,300 74 1,323 75 1,347 76 1,371 77 1,395 78 1,421 79 1,443 80 1,467 90 1,715 100 1,973 Fuente: Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. - 104 - B5 Diagrama de Moody. Fuente: Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. - 105 - B6 Valores del factor de forma k. Valores de k de las resistencias simples. RESISTENCIA SIMPLE Caldera k 2,5 Radiadores 3 Unión con aumento de sección 1 Unión con disminución de sección 0,5 Doble curva (180º) 2 Válvula de retención 2 Curva 90º r / d = 1,5 0,5 Curva 90º r / d = 2,5 0,3 Valores del factor de forma k de algunos accesorios. SIMBOLO RESISTENCIA SIMPLE k Pieza T (1), en ángulo recto derivación, división ………………………... 1,5 derivación, unión …………………………... 1,0 paso, división………………………………. 0 paso, unión…………………………………. 0,5 Cruce (entrada o salida por ambos extremos de la T)……………………...……………… 3,0 (1) En las piezas T el valor k es válido considerando la velocidad de la corriente total Valores del factor de forma k de algunos accesorios. DIAMETRO TUBERIA Codo 90º 3/8’’ 2,5 ½’’ 2 ¾’’ 1,5 1’’ 1,5 1 ¼’’ 1 1 ½’’ 1 2’’ 1 Soldadura circular 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 Válvula compuerta 1,5 1 0,5 0,5 0,3 0,3 0,3 8 7 4 8 - - - 13 11 15 12 - - - Llave radiador paso escuadra Llave radiador paso recto (*) (*) (*) Valores diferentes para cada fabricante. Fuente: Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. - 106 - B7 Pérdidas de calor de tuberías, en Kcal/h. Pérdidas de calor de tuberías sin aislar por cada metro lineal de tubería, en kcal/h. φ 20 25 30 35 3/8’’ ½’’ ¾’’ 1’’ 1¼’’ 11/2’’ 2’’ 2 ½’’ 57 mm 64 mm 70 mm 82 mm 94 mm 106 mm 119 mm 131 mm 143 mm 156 mm 10 12 14 16 19 21 25 30 26 28 30 35 39 43 48 52 56 61 15 17 19 23 27 30 35 43 37 40 43 49 56 61 68 74 80 86 17 21 25 29 35 38 45 56 48 52 56 64 72 79 87 96 103 111 21 26 31 36 43 47 55 68 59 64 68 78 88 97 107 117 126 136 Temperatura media – Temperatura ambiente 40 45 50 55 60 65 70 75 25 31 37 42 50 56 66 81 70 76 81 93 105 115 127 139 150 161 29 36 42 49 58 65 76 94 81 88 94 107 121 134 147 161 173 187 33 41 48 56 66 73 86 107 92 99 107 122 137 152 167 182 197 212 37 46 54 62 74 82 97 119 103 111 119 136 154 170 187 204 220 237 41 51 59 69 82 91 107 132 114 123 132 151 170 188 207 226 243 262 45 55 65 75 90 99 117 145 124 135 145 165 186 206 227 247 267 288 49 60 71 82 98 108 127 158 135 147 158 180 203 224 246 269 290 313 ºC 53 65 76 89 106 117 138 170 146 159 170 195 219 242 266 291 314 338 80 85 90 95 100 57 70 82 95 113 126 148 183 157 170 183 209 235 260 286 313 337 363 61 75 88 102 121 134 158 195 168 182 195 224 252 278 306 334 360 389 65 80 94 109 129 143 169 208 179 194 208 238 268 296 326 356 384 414 70 85 99 115 137 152 179 221 190 206 221 253 284 314 346 378 407 439 73 90 105 122 145 161 189 233 201 218 233 267 301 332 366 399 430 464 Pérdidas de calor de tuberías aisladas por cada metro de longitud de tubo, en kcal/h. φ 3/8’’ ½’’ ¾’’ 1’’ 1¼’’ 11/2’’ 2’’ 2 ½’’ 57 mm 64 mm 70 mm 82 mm 94 mm 106 mm 119 mm 131 mm 143 mm 156 mm 20 25 30 35 1 2 3 3 4 4 5 6 5 6 6 7 8 9 10 10 11 12 2 3 4 5 5 6 7 9 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 3 4 5 6 7 8 9 11 10 10 11 13 14 16 17 19 21 22 4 5 6 7 9 9 11 14 12 13 14 16 18 19 21 23 25 27 Temperatura media – Temperatura ambiente 40 45 50 55 60 65 70 75 5 6 7 8 10 11 13 16 14 15 16 19 21 23 25 28 30 32 6 7 8 10 12 13 15 19 16 18 19 21 24 27 29 32 35 37 7 8 10 11 13 14 17 21 18 20 21 24 27 30 33 36 39 42 7 9 11 12 15 15 16 24 21 22 24 27 31 34 37 41 44 47 8 10 12 14 16 18 21 26 23 25 26 30 34 38 41 45 49 52 9 11 13 15 18 20 23 29 25 27 29 33 37 41 45 49 53 58 10 12 14 16 20 22 25 31 27 29 31 36 41 45 49 54 58 63 11 13 15 18 21 23 28 34 29 32 34 39 44 48 53 58 63 68 ºC 80 85 90 95 100 12 15 18 20 24 27 32 39 34 36 39 45 50 56 61 67 72 78 13 16 19 22 26 29 34 42 36 39 42 48 54 59 65 71 77 83 14 17 20 23 27 30 36 44 38 41 44 51 57 63 69 76 81 88 15 18 21 24 29 32 38 47 40 44 47 53 60 66 73 80 86 93 12 14 16 19 23 25 30 37 31 34 37 42 47 52 57 63 67 73 Fuente: Llorens, M; “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. - 107 - B8 Bombas DAB. - 108 - B9 Capacidad de agua en tuberías por metro lineal. Capacidad en litros en los tubos de agua de calefacción por metro lineal, según la norma DIN 2440. Contenido de agua en los tubos por metro lineal: DIN 2440 Cobre (con o sin soldadura) 3/8’’ 0,128 6/8 0,028 ½’’ 0,213 8/10 0,050 ¾’’ 0,380 10/12 0,079 0,602 12/14 0,113 1’’ 13/15 0,133 1 1/4’’ 1,04 0,154 1 ½’’ 1,359 14/16 2’’ 2,248 16/18 0,201 2 ½’’ 3,772 20/22 0,314 3’’ 5,204 4’’ 8,820 13,431 5’’ Fuente: Llorens, M., “Enciclopedia de la climatización”, Vol.3: Calefacción. Editorial CEAC, España, 1994. ANEXO C Información técnica. - 109 - C1 Datos técnicos de caldera RONDO 6. Petróleo. Fuente: Manual de Instalación Calderas RONDO. SIME. - 110 - C2 Dimensiones de caldera RONDO 6. Petróleo. Fuente: Manual de Instalación Calderas RONDO.SIME. - 111 - C3 Densidad y poder calorífico de algunos combustibles. 1.7. Características y precios típicos de la Energía Industrial Combustible Densidad (kg/lt) Precio US/Ton Poder Calorífico Inferior (kcal/kg) 10.734 10.165 9.762 9.625 6.250 (4) 8.100 Poder Calorífico Superior (kcal/kg) (1) 11.660 10.900 10.340 10.150 6.500 (4) 9.000 Gas Licuado (2) 0,56 784,97 Diesel 0,85 666,89 PC Nº 5 0,95 410,95 PC Nº 6 0,98 330,89 Carbón 120,00 Gas Natural (6) (3) 0,62 Electricidad Industrial AT4.3 0,071 (US$/kWh) Monómico (7) (1) 23.000 kcal/m3 (2) 2,16 kg/m3 (3) En relación al aire (Densidad Absoluta = 0,83 kg/m3 a 1 atm. y 15ºC) (4) m3 estándar a 1 atm. y 15ºC (5) 1 kWh = 860 kcal = 3410 Btu (6) GNL: Estimado de 8 a 10 US$/MMBtu (7) Calculado para 6.750 horas/año, 0,055 US$/kWh y 9 US$/kW/mes Precio US$/MBtu Superior Precio US$/M kcal Superior 16,98 15,49 10,06 8,22 4,66 6,00 67,34 61,43 39,90 32,60 18,46 23,80 20,80 82,60 Fuente: “Seminario Eficiencia Energética”, <http://www.gamma.cl/publicaciones>. - 112 - C4 Dimensiones de caldera RX 48 CE IONO. Gas. Fuente: Instrucciones para el instalador Calderas RX. SIME. C5 Datos técnicos de caldera RX 48 CE IONO. Gas. Fuente: Instrucciones para el instalador Calderas RX. SIME. - 113 - C6 Datos técnicos de caldera eléctrica C-82 E. Fuente: <http://www.elnur.es.> ANEXO D Precios y presupuestos. - 114 - D1 Presupuesto: Instalación con caldera a leña. - 115 - - 116 - D2 Presupuesto: Instalación con caldera a petróleo. - 117 - - 118 - D3 Presupuesto: Instalación con caldera a gas. - 119 - - 120 - D4 Cotización: Caldera eléctrica. - 121 - D5 Tarifa Regulada 01.12.2007. SAESA. Fuente: <http://www.saesa.cl> ANEXO E Energía Solar Técnica. -122- E1.1 DEMANDA DE ENERGIA TERMICA. MES QACS n (días) (Kcal) (kWh) Enero 31 204.600 237,91 Febrero 28 184.800 214,88 Marzo 31 204.600 237,91 Abril 30 198.000 230,23 Mayo 31 204.600 237,91 Junio 30 198.000 230,23 Julio 31 204.600 237,91 Agosto 31 204.600 237,91 Septiembre 30 198.000 230,23 Octubre 31 204.600 237,91 Noviembre 30 198.000 230,23 Diciembre 31 204.600 237,91 2.409.000 2.801,16 TOTAL ANUAL E1.2 ENERGIA SOLAR TERMICA CAPTABLE. RH R k MES (Kcal/m2)/día (kWh/m2)/día (kWh/m2)/día Hs I Tamb η (h) (W/m2) (ºC) (%) Enero 3.598 4,18 1 4,18 9,5 440,39 23,0 0,30 Febrero 3.388 3,94 1,08 4,25 9,5 447,37 22,0 0,30 Marzo 2.914 3,39 1,19 4,03 9 448,02 15,0 0,24 Abril 2.363 2,75 1,33 3,65 9 406,05 9,5 0,13 Mayo 1.760 2,05 1,41 2,89 8 360,70 7,0 0,02 Junio 1.550 1,80 1,40 2,52 8 315,41 5,0 -0,11 Julio 1.496 1,74 1,33 2,31 7 330,51 3,0 -0,10 Agosto 1.890 2,20 1,25 2,75 8 343,39 5,0 -0,04 Septiembre 2.600 3,02 1,16 3,51 9 389,66 9,0 0,10 Octubre 2.994 3,48 1,07 3,73 9 413,90 11,0 0,16 Noviembre 3.414 3,97 1 3,97 9 441,09 15,0 0,23 Diciembre MEDIA 3.545 2.626 4,12 0,97 4,00 9,5 420,89 20,0 0,25 0,12 - 123 - E2 Radiación solar diaria en regiones de Chile. Fuente: <http://oldcchc.cchc.cl/cendoc/databank/20010.pdf> E3 Radiación en ciudades de Chile. Fuente: <http://www.acesol.cl/radiacion.htm> - 124 - E4 Factor de corrección k para colectores. Latitud = 39º Incli. (º) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 (Hemisferio Norte) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1 1,07 1,14 1,19 1,25 1,29 1,33 1,35 1,37 1,38 1,39 1,38 1,37 1,35 1,32 1,28 1,23 1,18 1,12 1 1,06 1,11 1,16 1,2 1,23 1,25 1,27 1,27 1,27 1,26 1,25 1,22 1,19 1,15 1,11 1,06 1 0,93 1 1,04 1,08 1,11 1,14 1,15 1,16 1,16 1,15 1,14 1,12 1,09 1,05 1,01 0,96 0,91 0,84 0,78 0,71 1 1,03 1,05 1,07 1,07 1,07 1,07 1,05 1,03 1 0,97 0,93 0,88 0,83 0,77 0,7 0,64 0,56 0,49 1 1,02 1,03 1,03 1,03 1,02 1 0,97 0,94 0,9 0,86 0,81 0,75 0,69 0,63 0,56 0,49 0,41 0,33 1 1,01 1,02 1,02 1,01 1 0,97 0,94 0,91 0,87 0,82 0,77 0,71 0,65 0,58 0,51 0,43 0,35 0,28 1 1,02 1,03 1,03 1,03 1,02 1 0,98 0,94 0,9 0,86 0,81 0,75 0,69 0,63 0,56 0,48 0,41 0,33 1 1,03 1,06 1,07 1,08 1,08 1,08 1,06 1,04 1,01 0,98 0,94 0,89 0,83 0,77 0,71 0,64 0,56 0,49 1 1,05 1,1 1,13 1,11 1,18 1,19 1,2 1,19 1,18 1,16 1,13 1,1 1,05 1 0,95 0,88 0,81 0,74 1 1,07 1,14 1,2 1,25 1,29 1,33 1,35 1,37 1,37 1,37 1,36 1,34 1,31 1,27 1,23 1,17 1,11 1,04 1 1,09 1,17 1,24 1,31 1,36 1,41 1,45 1,48 1,5 1,51 1,51 1,51 1,49 1,46 1,42 1,37 1,32 1,25 1 1,08 1,16 1,23 1,29 1,35 1,4 1,43 1,46 1,48 1,5 1,5 1,49 1,47 1,45 1,41 1,37 1,32 1,26 Fuente: <http://ingenieroambiental.com/2044/(proyecto)Energia solar para ACS.pdf>, Universidad Andrés Bello. En el Hemisferio Norte: - Primavera ocurre entre: 21 de marzo y 21 de junio. - Verano entre: 21 de junio y 21 de septiembre. - Otoño entre: 21 de septiembre y 21 de diciembre. - Invierno entre: 21 de diciembre y 21 de marzo. Por lo tanto, se debe cambiar los valores de k a los meses que corresponda cada estación en Chile (ANEXO E1.2). Localidades más importantes 1 2 Quinteros Viña del Mar Valparaíso San Antonio Pichilemu Constitución Chanco SL SUR LITORAL CI CENTRAL INTERIOR CL CENTRAL LITORAL ZONA E5 San Felipe Los Andes Santiago Rancagua Curicó Talca Linares Cauquenes Chillán Tomé Concepción Talcahuano Coronel Arauco Lebú Valdivia Puerto Montt Características climáticas de las zonas – Valores medios. Media Insolación cal/cm2 día Temperatura ºC Oscilación diaria Soleaamiento horas sol día Humedad relativa % Nubosidad décimas Precipitación mm Heladas Vientos predominantes Meses Nº Nieve días año E J E J E J 21 Dic 21 Jun E J E J Anual máx 1 día 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 17,8 Caluroso 11,4 Frío 9,2 Baja 7,3 Baja (520) Norm al (160) Baja 14,2 9,9 70 Alta 4,0 Baja 6,1 Alta S-W 0 0 0 10,3 7,0 5,9 (150) 14,4 9,7 82 3,0 6,3 463 Muy Alta 824 171 Alta 15,1 78 Muy Alta 85 105 S Julio 1 14,3 9,8 52 79 1,7 5,8 367 103 N-W Jun. Sep 15 Normal Alta Muy Baja Media na Alta Años Salinidad At móf era 21 Altura Suelo 22 23 si si < 250 m 0 - - - 0,7 - - - si (sobre 500 m) No No > 100 m < 1000 m - - - Si No < 200 m - - - (520) 20,7 7,9 17,0 11,3 570 130 Muy caluroso Frío Alta Media Fuerte Muy Baja 19,3 8,1 17,9 8,3 (580) 130 14,6 9,6 54 81 - - 1033 - S May. Sep 23 - 16,6 Templado 8,7 Frío 14,2 Media 8,5 Baja 580 Norm al 150 Muy Baja 14,5 9,5 75 Alta 88 Muy Alta 2,8 Baja 6,4 Alta 1338 Muy Alta 118 S-W Jul. Sep <5 0 16,7 7,4 12,8 6,2 (500) 90 14,9 70 89 3,7 7,4 2490 174 Jun. Sep 12 9,2 NyS 0 Fuente: NCh1079 Of.77. “Arquitectura y Construcción – Zonificación climático-habitacional para Chile y recomendaciones para el diseño arquitectónico.” - 125 - - 126 - E6 Colector solar plano ROCA PS 2.4 Fuente: <http://www.baxi-roca.com> PLANOS
