DIAGRAMA PSICROMETRICO EL AIRE Es una mezcla de gases que se encuentra compuesta principalmente por un 21% de oxigeno,78% de nitrógeno y el resto otra serie de componentes entre los que se encuentra el vapor de agua, que es desde el punto de vista de la climatización el que mas interés tiene. El diagrama psicometrico es un diagrama en el cual vienen representadas todas las características del aire.
PARAMETROS DEL AIRE HUMEDO: 1. TEMPERATURA DEL BULBO SECO (TS) Es la temperatura medida en un termómetro normal.
Escala de temperatura del bulbo seco:
Curva de Saturación Línea Temperatura de bulbo seco constante Escala de temperatura del bulbo seco
La línea de temperatura de bulbo seco constante, es las que une la l a escala.
2. TEMPERATURA DEL BULBO HUMEDO (TH) Es la temperatura medida en un termómetro normal en cuyo bulbo se ha enrollado una gasa de algodón, impregnada en agua destilada y se le expone a una corriente de aire, con una velocidad comprendida entre 2,5 m/seg. y 5 m/seg. Escala de temperatura bulbo húmedo:
Escala de temperatura de bulbo seco Línea de temperatura de bulbo húmedo constante
La escala de temperatura de bulbo húmedo se mide en la escala superior de temperaturas secas. La que varia es la forma de medición, se mide en el cruce de esta escala con las líneas inclinadas que se salen por la parte superior del diagrama.
2. TEMPERATURA DEL BULBO HUMEDO (TH) Es la temperatura medida en un termómetro normal en cuyo bulbo se ha enrollado una gasa de algodón, impregnada en agua destilada y se le expone a una corriente de aire, con una velocidad comprendida entre 2,5 m/seg. y 5 m/seg. Escala de temperatura bulbo húmedo:
Escala de temperatura de bulbo seco Línea de temperatura de bulbo húmedo constante
La escala de temperatura de bulbo húmedo se mide en la escala superior de temperaturas secas. La que varia es la forma de medición, se mide en el cruce de esta escala con las líneas inclinadas que se salen por la parte superior del diagrama.
3. HUMEDAD ESPECÍFICA (W) Representa la cantidad de vapor de agua contenido en un Kg. de aire, se mide en gramos de vapor/Kg. de aire seco. Escala húmeda especifica:
Escala húmeda especifica Línea de humedad especifica constante
La escala húmeda especifica, esta situada en la parte derecha del diagrama (línea de ordenadas). La línea de humedad especifica constante, son las horizontales que parten de la escala húmeda específica.
4. HUMEDAD RELATIVA (HR) Representa la cantidad de vapor de agua contenida en el aire en unas condiciones dadas, respecto a la máxima humedad específica que pudiera contener, para esa misma temperatura seca.
Hr = (W / Wmax) x 100 W = Humedad especifica Wmax = Humedad especifica máxima a una temperatura seca determinada Escala humedad relativa:
En el diagrama psicometrico no existe escala de humedad relativa, solo existe dentro del mismo, unas curvas de tipo logarítmico, con los valores de 10 en 10 por ciento, correspondiendo correspondiendo el 100% 100% de humedad relativa a la curva de saturación.
5. TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCIO (TR) Según las características termodinámicas del aire húmedo, si partimos de unas condiciones cualesquiera y sometemos al aire a un proceso de enfriamiento, llegara un momento en que la temperatura del aire será tan baja que no será capaz de mantener en su estructura el vapor de agua que contiene, produciéndose produciéndose la condensación del mismo en fase liquida. Se denomina temperatura de punto de roció, a la temperatura a la cual debemos de enfriar el aire, para que se produzca la condensación del vapor de agua contenido en el mismo.
Escala temperatura de roció:
Las líneas de temperaturas de roció son las mismas que la humedad especifica, pero la escala es la de temperatura seca que se encuentra en la curva de saturación.
6. ENTALPIA (I) Representa el ca lor total contenido en el aire, que depende de la temperatura del mismo y de la cantidad de humedad que contenga. Las líneas de entalpía constante son las mismas que las de temperatura de bulbo húmedo y la escala de medidas esta situada fuera del diagrama, en la parte superior del mismo.
Escala de entalpía:
7. VOLUMEN ESPECÍFICO (Vesp) Representa el volumen ocupad o por un Kg. de aire que se encuentra en unas condiciones determinadas, se mide en m³/Kg., no existe escala de volumen específico, existen unas líneas de referencia paralelas, las de mayor inclinación, que salen por la parte inferior (por abajo) y que están valoradas a saltos de +0,025 m³/Kg., la ultima vale 0,9 m³/Kg.
Escala volumen específico:
EJERCICIO PRÁCTICO TRASLADO Ó REPARACION EQUIPO (RECUPERACION DE REFRIGERANTE EN EL EQUIPO )
EQUIPO DE PRÁCTICAS
1.- Con el equipo apagado, cerramos las dos válvulas de apertura/cierre (lógicamente se dejan abiertas para el funcionamiento del equipo), conectamos el latiguillo de baja (azul), en la válvula de servicio (obús) de aspiración (el de diámetro más grueso), se conectaría el latiguillo por el extremo curvo a la válvula de servicio y el otro extremo al puente de manómetros, para comprobar la presión. Se dejaría pasar unos minutos a que el circuito se regule y las presiones se estabilicen.
2.- Abrir dos vueltas la válvula de apertura/cierre de aspiración (de baja), se encenderá el equipo, que tardara unos minutos en arrancar, las presiones empiezan a equilibrarse, dejar que la marca del manómetro baje hasta cerca de los 0 bares, cerrando las dos vueltas de la válvula de apertura/cierre de aspiración. 3.- Apagar el equipo y desconectar el latiguillo, posteriormente se podría hacer cualquier tipo de arreglo, incluso mover el equipo, ya que el refrigerante estaría en su interior. 4.- Si fuera un equipo a instalar, se procedería a abocardar el tubo que une el evaporador con el equipo compresor (línea de aspiración, tubo grueso) y también el de la línea de expansión (tubo fino).
VACIADO EQUIPO Para el vaciado se conectaría el latiguillo azul en la válvula de servicio (obús) de aspiración (diámetro mas grueso) y se abrirían la llave de vacío y llave de baja (nº 6 y 7 del puente de manómetros), se cerrarían el resto de las llaves. Se encendería la bomba, dejándola en funcionamiento hasta comprobar a oído, que el sonido de la bomba no varia cada vez que se cierran las llaves de vació y de baja (nº 6 y 7 del puente de manómetros).
CONEXIÓN ELECTRICA DEL EQUIPO Para la conexión eléctrica se verifica los cables a conectar mediante un polímetro, puesto en la posición de continuidad (Ω). Las conexiones suelen venir numeradas, en el supuesto de que no fuera así, se tomaría el cable de tierra y se uniría a cualquier otro cable, de otra parte con el polímetro se tomaría la polaridad del cable de tierra con otro cable, cuando el polímetro pite quiere decir que hemos localizado los cables correctos para su conexión.
INTRODUCCION DE NITROGENO Si hubiera cualquiera avería por fuga se arreglaría introduciendo nitrógeno seco, las posibles soldaduras se harían con el nitrógeno dentro. A la bombona de nitrógeno se conectara el latiguillo amarillo (común) del puente de manómetros, el latiguillo azul (baja) se conectara a la válvula de servicio (obús) de aspiración y se abrirán las llaves de servicio de refrigerante de carga y la de baja (nº 4 y 7 del puente de manómetros). Se aplicara un presión de 6 bares aprox., cuando se iguales la presiones del manómetro de la botella de nitrógeno, con el manómetro de baja (del puente), nos indicaría que la carga de nitrógeno esta terminada, se cerrarían las válvulas de la bombona de nitrógeno y las del puente de manómetro (nº 4 y 7). Para sacar el nitrógeno, se abrirán la llave de baja y la llave de servicio de refrigerante de carga (nº 7 y 4 del puente de manómetros), el nitrógeno saldara a la atmósfera, pero dejaríamos que este un poco por encima de 0 (ósea dejando un poco de nitrógeno dentro). Seguidamente se haría de nuevo un vacío, una vez hecho el vaciado y antes de sacar el latiguillo del obús de baja, abriremos las válvulas de apertura/cierre completamente. Haremos la prueba de recalentamiento , se arrancara el equipo y se esperara un poco hasta comprobar que las presiones se estabilizan, se verificara que no hace escarcha, si hubiera escarcha en la línea de expansión, quiere decir que le falta refrigerante y si la hubiera en la línea de aspiración que excede. A continuación se pondría el termómetro de contacto en la línea de aspiración (a la salida del evaporador), se esperara a que se estabilice la temperatura, se hallaría la diferencia de temperatura entre el termómetro de contacto con la que marque el manómetro, si esta entre 5 y 10º estaría correcto, por encima de 10º faltaría refrigerante y por debajo de 5º sobraría.
RECUPERAR REFRIGERANTE Se conecta el latiguillo azul (baja) al bus de la toma de aspiración, el latiguillo rojo (alta) al bus de toma de descarga, el latiguillo amarillo (común), se conecta a la entrada del recuperador y otro latiguillo rojo a un extremo a la salida del recuperador y el otro a la bombona. Se enciende el recuperador, se abren todas las llaves del puente de manómetro excepto la del vaciado, se abre la válvula de la bombona, recordar que antes de cualquier operación se purgaran los latiguillos para evitar el paso de aire. Se comprueba que los niveles de presión están bajando, para comprobar cuanto refrigerante queda dentro, se cerrara la llave de baja (nº 7 puente de manómetros), abriéndose de nuevo. Durante el proceso se ira comprobando que la bombona no se caliente en exceso, si fuera así se procedería a enfriarla (Ej. introducir la bombona en un recipiente con agua fría). Cuando los niveles estén a cero se procederá a cerrar todas las válvulas.
CARGA DE REFRIGERANTE En este caso haremos la carga del refrigerante en líquido, en la línea de descarga (alta), para evitar que entre liquido en el compresor. Primeramente se pesa la bombona en una báscula especial, y se pone a cero el visor de medición.
Conectaremos el latiguillo rojo al obús de alta en la línea de descarga, (aunque dependiendo del tipo de refrigerante, se podría hacer la carga de refrigerante liquido en baja, en la línea aspiración, aunque en estos casos habría que esperar aprox. 2 horas, para que se equilibren las presiones), el latiguillo amarillo (común) a la bombona, se dejarían abiertas las llaves de servicio de refrigerante de carga y la de servicio de alta (nº 4 y 3 del puente de manómetros) Se tendrá que cargar el refrigerante y peso que corresponda al equipo (mirar en la placa de identificación del equipo). La bombona se volcara para hacer que el refrigerante en el líquido sea el que salga de la bombona y no en gas. Durante el proceso de carga se encenderá el ventilador del evaporador, para transformar en gas el refrigerante que ha entrado como líquido, impidiendo de esta forma que le llegue liquido al compresor. Una que en la bascula señala el peso correcto, se cerrarían las llaves de la bombona y las de de servicio de refrigerante de carga y la de servicio de alta (nº 4 y 3 del puente de manómetros), y se quitaran los latiguillos poco a poco dejando escapar el gas que queda en su interior. Por ultimo procederemos hacer la prueba de recalentamiento.
Un ciclista circula a una velocidad de 4 m/s y al cabo de 3 sg. Es de 10 m/s ¿ Averiguar su aceleración?. a = ∆v / t a = (10 – 4) / 3 = 2 m/sg. Que fuerza hemos aplicado a una masa de 2 Kg si le hemos impreso una aceleración de 1 m/sg². F=mxa F = 2 x 1 = 2 N (Newton) Que masa tiene un cuerpo al que una fuerza de 10 N le ha dado una aceleración de 2 m/sg². M = F /a M = 10 / 2 = 5 kg Que aceleración sufrirá un cuerpo de 4 kg de masa si le aplicamos una fuerza de 10 N. a=F/m a = 10 N / 4 Kg = 2,5 m/sg² A cuantos N (Newton) equivalen 10 Kpa (kilopascal). 98,1 N Calcular el peso de una masa de 10 Kg. P=mxg P = 10 x 9,81 = 98, 1 N Que peso tiene en la luna con un g = 1,6 m/sg, un astronauta cuya masa es de 60 Kg, cuanto pesa en la tierra el mismo astronauta. P=mxg 1. P = 60 x 1,6 = 96 N 2. P = 60 x 8,81 = 588, 6 N Calcular la densidad relativa de un gas cuya masa en volumen son 0,802 kg/m³. d relativa = densidad / d referencia d = 0,802 / 1,293 = 0,62 kg/m³ Averiguar cuanto vale la masa en volumen de un gas cuya densidad relativa es 2. d relativa = densidad / d referencia 2 = d / 1,293 = 2,586 kg/m³ Calcular la masa en volumen de un montículo de yeso que ocupa 5 m³ y tiene una masa de 6500 kg. d=m/v d = 6500 / 5 = 1300 kg/m³ Calcular la densidad relativa del mercurio, sabiendo que 2000 dm³ tienen una masa de 27200 kg. d relativa = densidad / d referencia d relativa = 27200 / 2000 = 13,6 Calcular la masa en volumen del aluminio que tiene una densidad relativa de 2,63 2, 63 = d / 1000 = 2630 kg/m³ Calcular la masa en volumen de un lingote de hierro que con un volumen de 0,5 m³ contiene una masa de 3650 Kg. d relativa = 3650 / 0,5 = 7300 kg/m³ Que volumen ocupan 4170 kg de latón, si su masa en volumen son 8340 kg/m³ d=m/v 8340 = 4170 / v = 0,5 m³
Cual es la densidad relativa del butano en fase liquida si un m³ tiene una masa de 58 kg. d relativa = 58 / 1000 = 0,058 Con una densidad relativa de 1,62 cual es la masa en volumen de un gas 1,62 = d / 1,293 = 2,09 Que presión resulta de aplicar una fuerza de 100 N uniformemente sobre una tabla de 0,5 m² P=FxS P = 100 / 0,5 = 200 N/m² ó Pascal En el origen de una tubería tenemos una presión Pa = 370 mmca, en el final tenemos presión Pb de 300 mmca. ¿Cual es la perdida de carga y que tanto por ciento representa? 370 – 300 = 70 mmca 70 / 370 x 100 = 18,9 % Cual es la presión absoluta del gas en una tubería si el manómetro señala una presión de 2 bar. Pa = Pr (presión relativa) + Patm (presión atmosférica) Pa = 2 + 1 = 3 Una columna de agua conectada a una canalización de gas nos marca una altura de 100 mm. ¿Cuál es la presión de gas expresada en milibar? P = 100 mmca; 10 mbar 1 bar = 1000 mmba Un regulador de presión de gas debe suministrar una presión de gas de 1,5 bar pero su placa de características viene grabada en kilopascal. ¿a que valor en Pascales debemos ajustarlo?. 1,5 x 100 = 150 Pascales Un quemador de gas debe trabajar a 200 mmca y tenemos tres reguladores a 20 gr/cm², 200 pascales y 0,02 Bar. Averiguar cual de ellos podemos poner. 1 bar = 1kgf/cm² = 100000 Pa = 10mcda = 10000mmcda 10000mmcda/100000Pa A que presión Pa tendremos que inyectar el gas a una tubería si no queremos pasar de una caída de presión de 5% y llegar al final con una presión Pb de 350 mmcda. 100% x 350 / 95% = 368,42 mmcda Un cliente nos exige en su instalación de 76mHg y el regulador viene tarado en grados fuerza grf/m². A cuantos grf/m². 76mHg = 100grf/m² Un contador marca 10 5 pascales pasarlo a mmbar. 100000 Pa = 1 bar = 1000 mmbar Hemos empujado un automóvil 100 m aplica una fuerza de 50 kilopondios que trabajo hemos realizado. 1Kp = 9,81 N ; 50Kp x 9,81 = 490,05 N T=FxE T = 490,05 x 100 = 49050 Julios Presión hidrostática P=dxgxh P = 50 x 9,81 x 100 = 49050 Julios
Un motor tienes una potencia de 0,05 cv (736 W) que trabajo a desarrollado en una hora. 736 x 0,05 = 368 w. P (potencia) = T (trabajo) / t (tiempo) 368 = T / 3600 = 1324800 Julios De un trabajo de 1000 w útiles son 800, averiguar el rendimiento 1000 es 100% , 800 será x 800 x 100 / 1000 = 80% Levantamos un peso de 2 kilopondios hasta una altura de 1,5 m que trabajo hemos desarrollado. T=FxE 1 Kp = 9,81 N T = (2 x 9,81) x 1,5 = 29,43 Julios
Una maquina ha desarrollado un trabajo de 1,8 megajulios durante 15 minutos. ¿Que potencia desarrollara la maquina? P=T/t Julio/sg P = 1,8 x 1000000 (para pasar a julios) / 15 x 60 ( para pasar a segundos) P = 1800000/900 = 2000 Julios/sg ó watios Que trabajo aprovecharemos de una maquina de potencia nominal 1500 w si su rendimiento es del 75% funcionando durante 15 minutos. 75% de1500 = T / 15x50 = 1125x900 = 1012500 Julios
Cuantas calorías tenemos que suministrar a 1Kg de agua para elevar su temperatura 10 C. Qs (calor sensible) = Masa x Ce (calor especifico) x ∆t 1 Kg = 1000 calorías Qs = 1 x 1000 x 10 = 10000 ˚
Cuantas termias tenemos que suministrar a 10 Kg de agua para elevar su temperatura de 0 a 100 C. 1 Termia = 1000 Kcal. 10 x 1 x 100 = 1000 Kcal. = 1 termia ˚
En el ejercicio anterior a cuantos julios equivale el calor suministrado 1 Julio = 0,24 calorias 1 Termia = 1000000 calorias 0,24 = 1 Julio por lo tanto 1000000 sera X 1000000/0,24 = 4166666,6 julios He calentado una masa de hierro (Calor especifico = 0,112 Kcal/kg C) desde los 10 hasta los 210 Cm, utilizando para ello una cantidad de 224 Kcal. ¿ Cual era la masa de hierro?. Qs = M x Ce x ∆t 224 = M x 0,112 x 200 = 10 Kg ˚
˚
En el ejercicio anterior cuantos Kw/h hemos suministrado de energía calorífica. 1 Kw = 860 Kcal/h, por lo tanto 224 Kcal será X 224 / 860 = 0,26 Kw/h
Instalamos una tubería de cobre que se encuentra expuesta al sol, llegando a alcanzar un aumento de temperatura de 35 K, si la longitud inicial del tramo era de 50 m. cuanto dilatara la tubería. D (dilatación) = L (longitud) x Cd (coeficiente dilatación) x ∆t D = 50 x 0,017 x 35 = 29,75 mm ˚
Si el tramo de la tubería anterior fuera acero con un coeficiente de dilatación de 0,0112 mm/m C, cual seria su longitud final. D = 50 x 0,0112 x 35 = 19,6 19,6 mm + 50 m = 50,019 m. ˚
Averiguar el coeficiente K de un muro exterior compuesto de las siguientes capas, una primera de 2 cm. de enfoscado de cemento, una segunda de ladrillo perforado de 12, 5 cm, 5 cm de poliuretano expandido tipo 1, 4 cm de ladrillo hueco y 2 cm. de enlucido de yeso. K = 1/ dividiendo a 1/he + e1 / λ1 + e2 / λ2 + …… e n / λ n + 1/hc + 1/hi K= 1/dividiendo a 0,20 + 0,16 + 0,02/1,2 +0,125/0,65 + 0,05/0,02 + 0,04/0,42 + 0,02/0,26 = 0,32 Calcular el K de un paramento exterior inclinado 59º sobre la horizontal, con las siguientes capas, mortero cemento 3cm., roca compacta 500 mm., fabrica de ladrillo hueco 4cm., enlucido yeso 15mm, lana mineral densidad aparente 121,150 kg/m³ 0,7m., cámara aire 6cm, fabrica ladrillo perforado 12cm, enlucido de yeso con perlita 12mm. K= 0,03/1,2 + 0,5/3 +0,04/0,42 + 0,015/0,26 + 0,07/0,033 + 0,17 + 0,21 + 0,12/0,65 + 0,012/0,16 K= 1 / 3,085 = 0,324 Calcular el K de un paramento exterior inclinado 60º sobre horizontal, con las siguientes capas, enlucido de yeso 12mm., hormigón celular curado al aire densidad aparente 1200 Kg/m³ x 0,03 Dam, cámara de aire 100 mm, ladrillo perforado 12 cm, ladrillo hueco 15cm, cartón yeso 0,0003 Hm. K = 0,17 + 0,012/0,26 + 0,3/0,6 + 0,19 + 0,12/0,65 + 0,15/0,42 + 0,03/0,16 = K = 1 / 1,634 = 0,61 Averiguar el flujo de calor que atraviesa el techo de una habitación, que tiene unas medidas de 5 x 8m. en el cual hay un claraboya con cerco de madera de 2 x 2 m., acristalamiento doble con cama de aire de 9 mm. y el techo esta compuesto de 10 cm. de grava rodada, 2 cm de lamina bituminosa, 5 cm de arcilla expandida densidad 300 Kg/m³, bloque hueco de hormigón densidad 1000 Kg/m³ de 12 cm. y enlucido de yeso de 2cm., temperatura exterior -2 C , interior 21 C. K = 0,1/0,7 + 0,02/0,16 + 0,05/0,073 + 0,12/0,38 + 0,02/0,26 + 0,17 = K = 1 / 1,515 = 0,66 ˚
Claraboya: Techo:
˚
Q = K x S (T2 – T1) Q = 2,7 x 4 (-2 -21) = 257 Q = 0,66 x 36 (-2 -21) = 546 Q = 257 + 546 = 803 Kcal/h
Averiguar la potencia real que nos da un elemento de radiador colocado en un nicho, sabiendo que los datos del fabricante son 100 Kcal/h para un salto térmico del 50ºC y que los datos de nuestra instalación son, temperatura de ida 90ºC, temperatura de retorno 70ºC y temperatura de la habitación de 20ºC, n = 1,27. Preal = Pn x Fc1 x Fc2 Pr = 100 x 0,8 x 1,26 = 100,8 Saltos termico = 90 + 70 /2 = 80 – 20 = 60 ºC ∆t n
Fc2 = ( ∆t / 50 ) 1,27
Fc2 = ( 60 / 50 ) = 1,26
Averiguar volumen de acumulación, potencia nominal del primario del intercambiador de placas, diámetro tubería de retorno, que tiene una longitud de 30m., perdida de carga en la misma, con lo siguientes datos: Tp = 60ºC Tu = 37ºC Te = 12ºC Hp = 2 horas Rto = 90 % Volumen Agua por Aparato
5 viv. 5 per.
2 lavabos 1 bañera 2 bidet 1 lavadero
20 150 20 500
4 viv. 3 per.
1 lavabo 1 ducha 1 fregadero 1 lavadero
10 50 15 300
3 viv. 6 per.
2 lavabos 1 ducha 1 bañera 1 fregadero
20 50 150 30
Simultaneidad acumulación ACS
690x5x0,7=2415
375x4x0,75=1125
250x3x0,75=562,5
Caudal por aparato
0,2 0,3 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2
0,2 0,3 0,2 0,2
C = 2415 + 1125 + 562,5 = 4102,5 V = 4102,5 x (37 – 12) / (60 – 12) = 2133,3 litros Pu = 2133,3 x (60 – 12) / 2 = 51199,2 Pn = 51199,2 / 0,9 = 56888 Kcal/h Qt = 4,5 + 2,8 + 2,7 = 10 Q = 10 x 0,28 (Kg de 12 viviendas) = 2,8 l/s de IDA Q = 10% de 2,8 (ida) = 0,28 l/s RETORNO Volumen acumulado = 2133,3 Potencia nominal = 56888 Tubo ida = 50/54; Perdida carga 20 mmca x 30 (metros) x 1,30 = 780 Tubo retorno = 26/28; Perdida carga 11 mmca x 30 (metros) x 1,30 = 429
0,9 x 5 = 4,5 l/s
0,7 x 4 = 2,8 l/s
0,9 x 3 = 2,7 l/s
Averiguar volumen de acumulación, potencia nominal intercambiador de placas, diámetro de la tubería de retorno en cobre y parámetros del circulador, 50 viviendas iguales de 4 personas, longitud tubería de retorno 45 m. Tp = 60ºC Tu = 38ºC Te = 13ºC Hp = 2 horas Rto = 90 % Volumen Agua por Aparato
Cuarto de baño
Aseo
Office
2 lavabos 1 bañera 1 bidet
20 150 10
1 lavabo 1 ducha
10 50
1 fregadero
20
Simultaneidad acumulación ACS
180x50x0,4=3600
Caudal por aparato
0,2 0,3 0,1
0,6 x 50 = 30 l/s
60x50x0,4=1200
0,1 0,2
0,3 x 50 = 15 l/s
20x50x0,4=400
0,2
0,2 x 50 = 10 l/s
C = 3600 + 1200 + 400 = 5200 V = 5200 x (38 – 13) / (60 – 13) = 2756 litros Pu = 2756 x (60 – 12) / 2 = 64766 Pn = 64766 / 0,9 = 71962,22 Kcal/h Qt = 30 + 15 + 10 = 55 l/s Q = 55 x 0,2 (Kg de 50 viviendas) = 11 l/s de IDA Q = 10% de 11 (ida) = 1,1 l/s RETORNO Volumen acumulado = 2756 litros Potencia nominal = 71962,22 Kcal/h Tubo ida = 86/89 ; Perdida carga 16 mmca x 45 (metros) x 1,30 = 936 Tubo retorno = 40/42; Perdida carga 14 mmca x 45 (metros) x 1,30 = 819
Averiguar el volumen del vaso de expansión cerrado con membrana en una instalación de calefacción, con las siguientes características: Tubería de 20/22 30m. Tubería de 16/18 70m. Tubería de 10/12 25m. Elementos radiador 170 a 0,33 litros Intercambiador de la caldera 15 litros Presión tarada de la válvula de seguridad 3 Kg/cm² Presión de llenado en el punto mas alto de la instalación 0,9 bar Temperatura de ida 65 ºC Temperatura de retorno 55ºC Altura geométrica 5,5m. Vt = V (inicial) x Ce x Cp V (inicial) = Tubería de 20/22 30m x 0,314(capacidad) Tubería de 16/18 70m x 0,201 Tubería de 10/12 25m x 0,078 Elementos radiador 170 x 0,33 litros Intercambiador de la caldera 15 litros
= 9,42 = 14,07 = 1,95 = 56,1 = 15
V (inicial) = 96,54 Ce = (3,24 x 3600) + (102,13 x 60) – 2708,3 / 1000000 = 0,015 Pm = 3 + 0,65 = 3,65 Pm = (3 x 0,9) +1 = 3,7 Se coge el de menor valor, ósea 3,65 Pmin = 0,9 + 0,55 (5,5 m pasado a bar) + 1 = 2,45 Cp = 3,65 / 3,65 – 2,45 = 3,04 Vt = V x Ce x Cp Vt = 96,54 x 0,015 x 3,04 = 4,402 litros
Averiguar el volumen del vaso de expansión cerrado con membrana situado en el punto más alt o de la instalación, con las siguientes características: Tubería de 20/22 30m. Tubería de 16/18 400m. Tubería de 13/15 40m. Elementos radiador 400 a 0,33 litros Intercambiador de la caldera 50 litros Presión tarada de la válvula de seguridad 3 Kg/cm² Presión de llenado en el punto mas alto de la instalación 1,1 bar Temperatura de ida 80ºC Temperatura de retorno 60ºC Altura geométrica 15m. Vt = V (inicial) x Ce x Cp V (inicial) =
Tubería de 20/22 30m x 0,314(capacidad) Tubería de 16/18 400m x 0,201 Tubería de 13/15 40m x 0,133 Elementos radiador 400 x 0,33 litros Intercambiador de la caldera 50 litros
= 9,42 = 80,4 = 5,32 = 132 = 50
V (inicial) = 277,14
Ce = (3,24 x 4900) + (102,13 x 70) – 2708,3 / 1000000 = 0,02 Pm = 3 + 0,65 = 3,65 Pm = (3 x 0,9) +1 = 3,7 Se coge el de menor valor, ósea 3,65 Pmin = 1,1 + hg (no se pone en este caso por no haber) + 1 = 2,1 Cp = 3,65 / 3,65 – 2,1 = 2,35 Vt = V x Ce x Cp Vt = 277,14 x 0,02 x 2,35 = 13,02 litros
Calcular el lado de una chimenea de sección cuadrangular con los siguientes datos, potencia del generador 55,295 cv, altura 0,065 Hm, tramo horizontal 0,060 Dam, perdida carga en hogar 0,35 mmbar, 3 codos y utiliza carbón mineral. 1cv = 736 W 55,295 cv = 40697,12 W 1Kw = 860 Kcal/h 40,69712 Kw = 34999,52 Kcal/h Hr = 6,5 – 0,6 – (0,5 x 3) – 3,5 = 0,9 S = 34999,52 / √0,9 x 0,03 = 1117 cm² S = L² Lado = √1117 = 33,42 cm
Una caldera de gas natural con un PCI de 10000 Kcal/m³, esta consumiendo 0,6944 l/s del mismo gas, la temperatura de entrada al intercambiador son 60ºC y la de salida son 80ºC, La bomba esta moviendo 17,7 l/m de agua, averiguar el rendimiento de la caldera. Rtº = Pu (potencia util) / Pn (potencia nominal, consumida) Rtº = Pu / pn x 100 Pn = Cc x PCI Pu = Ch2o l/sg x ∆t Rtº = Rendimiento Pn = Potencia nominal en Kcal/h Cc = Caudal de combustible ( gas m³/h) PCI = Poder calorifico inferior en Kcal/m³ Pu = Potencia util (Q/t) Ch2o = Caudal de agua en l/hora ∆t = Salto térmico del agua
∆t = 80 – 60 = 20 Pu = 1062 x 20 = 21240 Pn = 2,49984 x 10000 = 24998,4 Kcal/h Rtº = (21240 / 24998,4) x 100 = 84,96
CALDERAS MURALES 1ª PARTE HIDRAULICA
Solo calefacción Calderas Calefacción y ACS
Instantánea Acumulación Inter-acumulación Micro-acumulación
Ambos circuitos nunca se mezclan, coinciden en el intercambiador de calor. Partes del circuito primario: todo aquello en contacto directo con el quemador
Circuito primario : aquel que es recorrido por el agua que se calienta en contacto directo con el quemador.
Circuito secundario : entrada de AFS y salida de ACS.
1. INTERCAMBIADOR PRIMARIO
Ubicación: Siempre encima del quemador.
Función: En él se produce el calentamiento del agua correspondiente al circuito primario (circuito de calefacción), a través del contacto de los humos (PDC), la llama no calienta, son los humos. Es un circuito cerrado (estanco).
Tipos: Monotérmico: Una sola función térmica, tiene un solo tubo de entrada y otro de salida. Bitérmico ó a contracorriente: Tiene dos funciones térmicas, se produce el calentamiento del circuito primario y secundario, dos tubos de entrada y otros dos de salida. La bomba se para cuando hay demanda de ACS. Desventajas: escalda las manos con la primera demanda de ACS. Inercia de calor (posible bloqueo), solución que la bomba se encienda 15 ó 20 segundos.
2. INTERCAMBIADOR SECUNDARIO
Ubicación: Debajo del quemador, aunque en pocas ocasiones se puede encontrar en los laterales. Nunca asociado al primario
Función:
Producir al “baño maría” , el calentamiento del circuito secundario aprovechándonos de que el agua del circuito primario lo envuelve y esta entre 85 y 90º. Es un circuito normalmente abierto. ACS sale del acumulador a 60º y del grifo de 40 a 45º.
Tipos: Bitérmico: Uno en contacto con los PDC y otro en contacto con el baño maría.
Intercambiador de placas: Son 4 tubos, 2 al circuito primario y 2 el circuito secundario, se reconocen los tubos del circuito primario porque el interior de los tubos es negro de suciedad. No recomendado en sitios con aguas muy sucias (con muchas sales minerales), la ventaja es que ocupa poco espacio.
Tambor ó serpentín: El diámetro del circuito primario suele ser ¾ y el secundario ½.
Ínter-acumulador: Es un depósito aprovechando el intercambiador, se utiliza para mucha demanda instantánea.
3. BOMBA – RECIRCULADOR
Ubicación: En la mayoría de los casos se encuentra en el retorno de calefacción
Función: Mantener una circulación constante del agua del circuito donde este instalado. Una caldera puede tener un acumulador incorporado de 3 a 60 litros, pero para ello habría que instalar una bomba para que recircule el agua que se encuentra en el acumulador. Estaría conectada a la entrada del agua para dirigirla al intercambiador secundario y enviarla al acumulador (donde recibiría el agua ya caliente), si detectara que agua se esta enfriando la enviaría al intercambiador secundario, por la bomba. Se crea pues un circuito cerrado.
Esto se refiere a calderas con acumulador (Quick-confort) La diferencia de una bomba del primario a otra del secundario es del material del que esta hecha, la bomba del secundario tiene que ser acta para consumo, en cuanto a materiales, es decir de acero inoxidable, cobre, latón ó bronce. Cualquier bomba puede tener un selector de velocidad (3 posiciones), para vencer la resistencia, que este oponiendo el circuito. Pueden ser reguladas en cuanto a su velocidad, o bien se realiza en la propia bomba, o mediante interruptores colocados en la placa electrónica de la caldera. La velocidad influye en el consumo, cuanto mas lento meno ruido y menos veces se enciende y se apaga la bomba.
Tipo: De funcionamiento simple ( la mayoría): Mueve el agua del circuito donde este. De funcionamiento doble: En el lugar de la válvula de 3 vías se pone una bomba con levas, se hace con el sentido de giro de las bombas, el problema de estas es que sufren mucho por el constante giro y cambio de dirección, gasta más temperatura.
4. VALVULA 3 VIAS
Ubicación: A la salida del intercambiador primario (normalmente)
Función: Abrir o cerrar el paso en función del uso que demandemos (ACS ó calefacción), es decir circuito primario o secundario. Todo o nada, no puede ir medio abierta o cerrada. Dejar que el agua que viene del intercambiador primario vaya a los radiadores (calefacción) ó dejar que pase al intercambiador secundario (ACS).
Tipos: Hidráulica: El movimiento se produce a través de la dilatación de la membrana en el cuerpo de agua, al pasar el agua a la entrada de ACS, a la salida del intercambiador secundario por demanda de ACS, aumenta la velocidad del agua. El venturi (tubito en forma de codo) lo que hace es igualar las presiones en ambas cámaras, las cuales están siempre con agua, en la posición normal que es la de calefacción. Al abrir el ACS, el agua en la parte inferior tiene menos presión que la de arriba, el venturi iguala las presiones vaciando el agua de la parte superior. Al no tener agua la parte superior, la membrana cede y el vástago se mueve hacia arriba, produciendo el movimiento de las pastillas y la salida del agua hacia el intercambiador secundario.
Eléctrica-motorizada: igual que antes pero el cuerpo de la válvula es movido por un motor eléctrico.
5. VASO DE EXPANSION
Ubicación: Normalmente en la parte trasera y si no delante, pero siempre con conexión de agua con el circuito, normalmente en el retorno y antes de la bomba, pero también puede estar en la ida. Dentro del vaso hay una membrana gorda de goma separando ambas cámaras, en un lado de la cámara hay agua y en otro gas inerte o aire comprimido
Función: Absorber el aumento del volumen del agua. Es el elemento que absorbe las dilataciones del agua, cuando se calienta, en el circuito donde este. Los vasos de expansión se emplean solo cuando hay un circuito cerrado. El agua dentro del vaso de expansión queda estanca.
NOTA: la comprobación de la presión con el manómetro se hará con el circuito primario vacío.
6. DETECTOR DE DEMANDA DE ACS (FLUXOSTATO)
Ubicación: En la entrada de AFS en el circuito secundario
Función: Detectar la demanda de ACS gracias al movimiento del agua producido por la apertura de un grifo.
Tipos: Cuerpo de agua, flotador magnético, generador magnético y termostato.
Cuerpo de agua: El movimiento se produce a través de la dilatación de la membrana en el cuerpo de agua, al pasar el agua a la entrada de ACS, a la salida del intercambiador secundario por demanda de ACS, aumenta la velocidad del agua. El venturi (tubito en forma de codo) lo que hace es igualar las presiones en ambas cámaras, las cuales están siempre con agua, en la posición normal que es la de calefacción. Al abrir el ACS, el agua en la parte inferior tiene menos presión que la de arriba, el venturi iguala las presiones vaciando el agua de la parte superior. Al no tener agua la parte superior, la membrana cede y el vástago se mueve hacia arriba, produciendo el movimiento de las pastillas y la salida del agua hacia el intercambiador secundario.
Flotador magnético (electrónico): (solo ROCA lo tiene) el tubo tiene que estar siempre en vertical. Un imán en una tubería que cuando hay petición de demanda sube abriendo el paso y cerrando el micro, enviando una orden para dar prioridad a ACS. Problemas: imán pierde sus características Ventajas: fácil de cambiar y barato.
Generador magnético ó turbina: (JUNKER) Le llega una señal eléctrica, cada vez que gira la turbina, cuando hay demanda de ACS.
Termostato: (cuando hay acumulador) La señal la emite el termostato que actúa como detector de demanda de ACS.
7 LLAVE DE LLENADO DEL CIRCUITO PRIMARIO
Ubicación: Puede estar entre el ACS y la ida (de calefacción) ó entre el AFS y el retorno (de calefacción).
Función: Llenar el circuito primario
8 CUERPO DE GAS
Ubicación: Debajo de quemadores, en la entrada de gas Con ello se puede regular la potencia del gas, especialmente para calefacción, si esta por encima de su rendimiento real. En ACS hay que dejarlo como esta, al máximo.
PURGADOR
CUERPO DE GAS
9 PURGADOR
Ubicación: En el punto más alto, puede estar en la bomba, en el vaso de expansión ó en un tubo independiente. Es automático, hay que asegurarse que siempre este abierto.
CIRCUITO DE CALEFACCION Y A.C.S.
1. 2. 3. 4. 5.
Purgadores automáticos Válvula 3 vías, motorizada proporcional diversora, para ACS (caudal variable, temperatura constante), divide el caudal (1 entrada y 2 salidas). Bomba circulación del circuito primario de ACS Bomba circulación del circuito de calefacción Válvula 3 vías, motorizada proporcional mezcladora, para calefacción (caudal constante, temperatura variable), mezcla ida y retorno (2 entradas y una salida), tiene una sonda en el exterior. 6. Purgador automático 7. Colector de retorno de calefacción 8. Colector de retorno de caldera 9. Colector de impulsión de caldera 10. Grupo prescomano (válvula de seguridad y manómetro) 11. Caja de registros, para análisis de combustión, se utiliza: un termómetro, un analizador de CO2, un analizador 02, un opacimetro (mide los inquemados) y un deprimometro (mide el tiro de la chimenea). 12. Quemador de gasoleo 13. Vaso de expansión (cerrado) 14. Separador de aire, forma turbulencias para que las burbujas asciendan, facilitando la salida por el purgador automático. 15. Purgador automático 16. Colector de impulsión de calefacción 17. Inter-acumulador 18. Bomba para consumo, compuesta de materiales nobles. 19. Válvula reductora depresión 20. Entrada agua de la red 21. Circuito retorno ACS 22. Circuito secundario ACS 23. Entrada agua de la red 24. Válvula llenado automático 25. Retorno 26. Ida
1. 2. 3. 4. 5.
Purgadores automáticos Válvula 3 vías, motorizada proporcional diversora, para ACS (caudal variable, temperatura constante), divide el caudal (1 entrada y 2 salidas). Bomba circulación del circuito primario de ACS Bomba circulación del circuito de calefacción Válvula 3 vías, motorizada proporcional mezcladora, para calefacción (caudal constante, temperatura variable), mezcla ida y retorno (2 entradas y una salida), tiene una sonda en el exterior. 6. Purgador automático 7. Colector de retorno de calefacción 8. Colector de retorno de caldera 9. Colector de impulsión de caldera 10. Grupo prescomano (válvula de seguridad y manómetro) 11. Caja de registros, para análisis de combustión, se utiliza: un termómetro, un analizador de CO2, un analizador 02, un opacimetro (mide los inquemados) y un deprimometro (mide el tiro de la chimenea). 12. Quemador de gasoleo 13. Vaso de expansión (cerrado) 14. Separador de aire, forma turbulencias para que las burbujas asciendan, facilitando la salida por el purgador automático. 15. Purgador automático 16. Colector de impulsión de calefacción 17. Inter-acumulador 18. Bomba para consumo, compuesta de materiales nobles. 19. Válvula reductora depresión 20. Entrada agua de la red 21. Circuito retorno ACS 22. Circuito secundario ACS 23. Entrada agua de la red 24. Válvula llenado automático 25. Retorno 26. Ida
COMPRESOR ABIERTO ALTERNATIVO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31.
Motor eléctrico Manómetro de alta Línea de descarga Manómetro de impulsión de la bomba de aceite Manómetro de baja Línea de aspiración Solenoide de fracción de potencia Culata Filtro de aspiración Bomba de aceite Resistencia de cárter con termostato Visor de aceite Presostato de alta/baja Solenoide de arranque en vacío Condensador multitubular Presostato diferencial de aceite Llave de servicio de la línea de liquido Válvula de seguridad del circuito de refrigerante Toma de servicio Meter aceite Tapón cárter (vaciado) Válvula de servicio (sacar refrigerante, para cambiar solenoide) Tubo de By-pass Para manómetro para medir presión agua evaporador Caja conexiones eléctricas Solenoide de fraccionamiento de potencia Llave servicio cuadradillo (con 3 posiciones) Toma de presión Válvula retención Vaina (para termómetro) Llave de servicio
COMPRESOR ABIERTO ALTERNATIVO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31.
CIRCUITO DE CONDENSACION
Motor eléctrico Manómetro de alta Línea de descarga Manómetro de impulsión de la bomba de aceite Manómetro de baja Línea de aspiración Solenoide de fracción de potencia Culata Filtro de aspiración Bomba de aceite Resistencia de cárter con termostato Visor de aceite Presostato de alta/baja Solenoide de arranque en vacío Condensador multitubular Presostato diferencial de aceite Llave de servicio de la línea de liquido Válvula de seguridad del circuito de refrigerante Toma de servicio Meter aceite Tapón cárter (vaciado) Válvula de servicio (sacar refrigerante, para cambiar solenoide) Tubo de By-pass Para manómetro para medir presión agua evaporador Caja conexiones eléctricas Solenoide de fraccionamiento de potencia Llave servicio cuadradillo (con 3 posiciones) Toma de presión Válvula retención Vaina (para termómetro) Llave de servicio
CIRCUITO DE CONDENSACION
UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE (UTA)
UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE (UTA)
TORRE DE ENFRIAMIENTO
TORRE DE ENFRIAMIENTO
PUENTE DE MANOMETROS 1. Manómetro de alta presión 2. Manómetro de baja presión 3. Llave de servicio de alta 4. Llave de servicio del refrigerante de carga 5. Visor 6. Llave de servicio 7. Llave de baja 8. Bomba de vacío 9. Manómetro del dosificador 10. Cilindro dosificador 11. Manguera de vacío Latiguillo azul, baja presión Latiguillo amarillo, para carga y vacío Latiguillo rojo, alta presión
PUENTE DE MANOMETROS 1. Manómetro de alta presión 2. Manómetro de baja presión 3. Llave de servicio de alta 4. Llave de servicio del refrigerante de carga 5. Visor 6. Llave de servicio 7. Llave de baja 8. Bomba de vacío 9. Manómetro del dosificador 10. Cilindro dosificador 11. Manguera de vacío Latiguillo azul, baja presión Latiguillo amarillo, para carga y vacío Latiguillo rojo, alta presión
PLANTA ENFRIADORA (FRONTAL)
PLANTA ENFRIADORA (FRONTAL)
PLANTA ENFRIADORA (TRASERA)
PLANTA ENFRIADORA (TRASERA)
VALVULA DE 3 VIAS
VALVULA DE 3 VIAS
CICLO FRIGORIFICO COMPRESOR FUNCION
Comprimir refrigerante que viene del evaporador en estado gaseoso, aumentando su presión y temperatura. A un compresor le entra y sale gas, nunca liquido (refrigerante), ya que en ese caso tendría avería. Cualquier compresor que supere los 5 CV interesa su reparación. Es un elemento de consumo. TIPOS • • • •
Alternativo Rotativo Tornillo Doble embolo ó Scroll
Se diferencian por manera de comprimir refrigerante, estos se pueden clasificar en:
Hermético: Tanto el motor como el compresor están dentro de la misma carcasa soldada y es inaccesible. Van enfocados a pequeños equipos de carga crítica. La carcasa es metálica y esta soldada. La refrigeración del bobinado se hace por el propio refrigerante (gas de aspiración).
CICLO FRIGORIFICO COMPRESOR FUNCION
Comprimir refrigerante que viene del evaporador en estado gaseoso, aumentando su presión y temperatura. A un compresor le entra y sale gas, nunca liquido (refrigerante), ya que en ese caso tendría avería. Cualquier compresor que supere los 5 CV interesa su reparación. Es un elemento de consumo. TIPOS • • • •
Alternativo Rotativo Tornillo Doble embolo ó Scroll
Se diferencian por manera de comprimir refrigerante, estos se pueden clasificar en:
Hermético: Tanto el motor como el compresor están dentro de la misma carcasa soldada y es inaccesible. Van enfocados a pequeños equipos de carga crítica. La carcasa es metálica y esta soldada. La refrigeración del bobinado se hace por el propio refrigerante (gas de aspiración).
Semi-hermético: Seria igual al hermético, pero se diferencia porque esta cerrado con tornillos, es accesible al interior y tiene mayor facilidad de reparación. Se utilizan para potencias medias.
-1-
Abierto:
Es mas parecido a un semi-hermético, ya que también lleva tornillos para su apertura, pero existe una diferencia, el motor eléctrico no forma parte del ciclo frigorífico, tendría dos carcasas diferenciadas, una seria el motor eléctrico y otra el compresor, seria algo parecido a un compresor de pintura
COMPRESOR ALTERNATIVO:
Mientras un pistón sube, otro baja. Al bajar el pistón creamos una depresión en el interior del cilindro respecto la línea de aspiración, entonces se abre la válvula de aspiración y va entrando el gas en la cámara. Al subir el pistón comprimimos el gas y abre la válvula de descarga. Las partes constituyentes son: cárter (contiene aceite de lubricación), cilindro (por el que se desplaza el embolo), émbolo (es el que comprime), segmentos (colocado en el embolo y asegura si estanqueidad y la del cilindro), cigüeñal (eje rotativo), biela (transforme el movimiento rotativo del cigüeñal en movimiento alternativo), válvulas. COMPRESOR ROTATIVO:
Esta formado por una excéntrica que va rodando dentro de una cavidad de manera que va aspirando y comprimiendo gas a la vez.
-2-
Tiene la misma apariencia que un compresor hermético alternativo pero a diferencia de este el rotativo es más pequeño y menos ruidoso, otra diferencia es que la presión de alta se descarga dentro de la carcasa por lo tanto está muy caliente .Tienen más rendimiento que los alternativos al carecer de tantas partes móviles. Se usan casi exclusivamente en aire acondicionado y es necesario que lleven una botella de aspiración. Los hay de rodillo, doble embolo ó escroll. COMPRESOR DE DOBLE EMBOLO O SCROLL:
Está formado por dos espirales, una fija y otra móvil de manera que la móvil se va cerrando sobre la fija. La espiral móvil va aspirando el gas y lo va cerrando contra la otra espiral y lo va comprimiendo. Igual que el rotativo el scroll va comprimiendo y aspirando continuamente. Admite golpes de líquido, tiene bajo nivel sonoro y de vibraciones, no arrastra casi aceite, tiene bajo par de arranque y se utiliza generalmente en aire acondicionado.
COMPRESOR DE TORNILLO
Esta formados por dos tornillos que van aspirando y comprimiendo gas a la vez. de manera que el espacio entre los dos tornillos se va reduciendo y comprimiendo el gas. Este tipo de compresores se utiliza a partir de los 300m³ de aspiración, suelen ser abiertos accionados por motores a partir de los 100-500CV. Las instalaciones para este tipo de compresores son costosas ya que requieren bastantes aparatos auxiliares.
-3-
CONDENSADOR FUNCION
Es el intercambiador de calor en el cual el refrigerante cede calor al medio (aire ó agua), sufriendo un cambio de estado, pasando de gas a liquido (de estado gaseoso a liquido), donde el calor sensible es el que se aporta a un fluido para que varié de temperatura y calor latente es el que se aporta a un liquido para que varié su estado (de gaseoso a liquido ó viceversa). Tiene tres fases:
1ª Fase: Enfriamiento El gas cede calor a ese fluido (aire ó agua) y existe una disminución en la temperatura del refrigerante, lo que llamamos calor sensible. 2ª Fase: Condensación El refrigerante que ya ha bajado de temperatura, sigue cediendo calor, cambiando de estado (a liquido), lo que se denomina calor latente. 3ª Fase: Sub-enfriamiento El refrigerante que ya es liquido, seguirá cediendo calor al medio y disminuiría de temperatura, lo que se denomina calor sensible. A cualquier cambio de estado se denomina calor latente y al cambio de temperatura calor sensible. TIPOS
Condensadores de aire: Estático ó de circulación natural: no se aplica a los sistemas de climatización, solo a gama blanca (frigoríficos, lavavajillas, etc.), para uso domestico. De tiro forzado: cuando existe un ventilador que fuerza el intercambio de calor, exteriormente es muy parecido a un evaporador.
Condensadores de agua: De doble tubo a contracorriente: Es un serpentín formado por dos tubos concéntricos, por el tubo interior circula el agua y por el exterior el refrigerante, se hace circular a contracorriente para robar mejor el calor al refrigerante. Se instala junto con el serpentín una válvula presostática para controlar la presión del agua según la presión de alta de la instalación de manera que cuando la instalación está parada no circule agua. Son condensadores pequeños y se usa como refuerzo.
-4-
Agua perdida: esta permitido instalar hasta 6000 Kcal. en climatización y 18000 en refrigeración (climatización para personas, refrigeración para alimentos). No se utiliza, por el derroche de agua, ya que no recircula, sino que se pierde. En la CAM si esta permitido pero no recomendado. Se deben instalar torres de recuperación de agua a partir de las siguientes potencias frigoríficas: En sistemas de refrigeración, a partir de 18.000frg/h. En aire acondicionado, a partir de 6.000frg/h. Estas torres de recuperación deben de recuperar hasta el 75 % del agua. Condensador de intercambiador de placas: También se efectúa a contracorriente. Condensador multitubular: Se utiliza como bancada del compresor y hace de recipiente en los equipos medianos. Circula agua por los tubos interiores y condensa el refrigerante contenido en el recipiente. Llevan un tapón fusible de seguridad y una válvula de purga para extraer los gases incondensables. Es más utilizado en instalaciones industriales. EXPANSOR FUNCION
Producir una perdida de carga al refrigerante, bajando su presión y temperatura. Se hace pasar el refrigerante líquido a través de una restricción en la cual se reducirá la presión, debido a la perdida de carga producida en ese elemento. El fenómeno de expansión propiamente dicho se produce por el aumento de volumen brusco que experimenta el líquido a la salida de la restricción mencionada. En este repentino aumento de volumen del refrigerante liquido, parte de él se evapora, enfriándose a si mismo. TIPOS
Fijos: Tubo capilar y restrictor: Los tubos capilares son tubos muy finos, a partir de 0,5 mm, y largos en los que, a costa de aumentar su velocidad, el refrigerante reduce su presión. No cumplen la condición de regular el caudal del fluido, siempre permiten el mismo paso de refrigerante, produciendo una expansión fija. Se utilizan en los refrigeradores domésticos y en aparatos de pequeña potencia. Regulables: Válvulas de expansión automática ó presostática, Miden la presión en el evaporador y la mantienen, abriendo el paso de refrigerante cuando desciende. Es una expansión que permite regular la entrada del líquido al evaporador. Se suelen emplear para prevenir la congelación del agua que se enfría o como protección contra una sobrecarga del compresor o presión de admisión de alta. Válvulas de expansión termostática simple y de expansión termostática con equilibrio externo: Su funcionamiento asegura que no exista líquido en la tubería de aspiración del compresor, asegurando un recalentamiento prefijado. Lleva un bulbo que esta situado a la salida del evaporador en la tubería de aspiración.
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EVAPORADOR FUNCION
El evaporador es el lugar de la instalación donde se produce el intercambio térmico entre el refrigerante y el medio a enfriar. Es el intercambiador de calor en el cual el refrigerante roba calor del medio a enfriar, sufriendo un cambio de estado, pasando de líquido a gas (vapor). El refrigerante entra en el evaporador en estado liquido a baja temperatura y a baja presión, como el medio que le rodea esta a una temperatura superior, coger calor de éste y se evapora, el calor que el refrigerante toma del medio que le rodea hace que éste se enfrié. TIPOS
Los tipos de evaporadores existentes los podemos clasificar del siguiente modo: Secos Según alimentación Inundado Evaporadores Aire Según el fluido a enfriar Agua En los evaporadores de tipo seco el refrigerante, tras pasar por la expansión, se evapora totalmente en el interior del evaporador. En los inundados la alimentación del refrigerante es regulada mediante una válvula de flotador que mantiene constante un nivel de líquido en el evaporador. Los secos a su vez pueden enfriar agua o aire y los inundados enfrían agua generalmente.
Evaporador enfriador de agua del tipo seco
Consta de un haz de tubos por dentro de los cuales es conducido el refrigerante, y el agua circula entre la carcasa y los tubos, siendo obligada a recorrer un circuito sinuoso para mejorar el intercambio. El caudal de refrigerante es regulado por la válvula de expansión termostática en función del recalentamiento de los gases a la salida.
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Evaporador enfriador de aire del tipo seco Es el denominado comúnmente de "expansión directa", pues enfría directamente el aire del local acondicionado sin necesidad de utilizar fluidos intermedios. Está formado por un serpentín, generalmente de tubo de cobre, con aletas de aluminio, constando en algunos casos de varios circuitos de refrigerante, cuya alimentación se realiza mediante tubos capilares o una, o varias válvulas de expansión termostática, en cuyo caso se utilizan "distribuidores" que regulan el caudal de refrigerante a aportar a cada circuito. Es importante en estas baterías mantener una velocidad de paso del aire por debajo de los 3 m/s para no arrastrar las gotas de agua cuando se produce la condensación del vapor contenido en el aire. Obsérvese, en la parte inferior, la bandeja para recoger este agua de condensación.
Evaporadores enfriadores de agua de tipo inundado Constan de un haz multitubular generalmente de cobre por el interior del cual circula el agua, mientras que el refrigerante, cuyo nivel se mantiene constante mediante una válvula de flotador, ocupa el espacio entre el exterior de los tubos y la carcasa. . Se utilizan normalmente para grandes potencias frigoríficas en combinación con un compresor centrífugo, en cuyo caso es esencial asegurar el retorno al compresor del aceite lubricante arrastrado por el refrigerante, que podría almacenarse en el evaporador.
-7-
CIRCUITO DE REFRIGERACION LINEAS FRIGORIFICAS 1ª LINEA DE IMPULSIÓN Ó DES CARGA
Une la salida del compresor con la entrada al condensador, el refri gerante se encuentra en estado gaseoso, a alta presión y alta temperatura (entre 70 y 90°C). 2ª LINEA DE LÍQUIDO
Une la salida del condensador con la entrada al expansor, el refrigerante se encuentra en estado líquido a alta presión y media temperatura (entre 40 y 50°C). 3ª LINEA DE EXPANSION
Une la salida del expansor con la entrada al evap orador, el refrigerante se encuentra el 80% en estado líquido y 20% en estado gaseoso, a baja presión y baja temperatura. 4ª LINEA DE ASPIRACION
Une la salida del evaporador con la entrada al compresor, el refrigerante se encuentra en estado gaseoso, a baja presión y baja temperatura.
CIRCUITO DE REFRIGERACION
La tubería de menor diámetro es la de descarga y la de mayor diámetro la de aspiración. El circuito empieza y termina en el compresor. -8-
BOMBA DE CALOR CICLO VERANO “FRIO”
CICLO INVIERNO “CALOR”
BOMBA DE CALOR Denominaremos bomba de calor a la maquina térmica que coge calor de un medio a baja tem peratura y lo transfiere a otro que esta a mayor temperatura. -9-
Como las bombas de calor pueden funcionar todo el año, tanto en invierno como en verano, su diseño y funcionamiento requiere ciertas particularidades, como son: - Existencia de una válvula inversora del ciclo (válvula de 4 vías). - El sistema de expansión debe realizar su misión en cualquiera de los dos ciclos. - Los intercambiadores de calor (evaporador y condensador) invertirán su funcionamiento según el ciclo a realizar. - Existirá un sistema de desescarche. - Existirá un separador de líquidos y un calentador del cárter. - El compresor deberá se capaz de trabajar a bajas temperaturas.
COMPOMENTES OBLIGATORIOS DE LA BOMBA DE CALOR VALVULA INVERSORA Ó DE 4 VIAS
Su misión es invertir la circulación del refrigerante por las baterías exterior o interior, para que en el local a climatizar se produzca calor o frió según las necesidades. La válvula maestra tiene cuatro conexiones principales para las tuberías: De un lado está la acometida a la tubería de salida del compresor, que sigue en todo momento conservando esta función; diametralmente opuestas se encuentran tres conexiones, siendo las dos laterales las acometidas a los dos cambiadores de calor y la central, la que recibe la tubería de aspiración. Esta válvula se emplea en aire acondicionado para su utilización como bomba de calor y también para realizar los desescarches por gas caliente. Estas válvulas sólo funcionan si existe presión en el circuito sino no son capaces de cambiar de posición.
SEPARADOR DE LÍQUIDO
Instalado en la línea de aspiración entre la válvula de 4 vías y el compresor. No es común encontrarlos en frió, pero si en bombas de calor. Su función es evitar que llegue líquido al compresor, principalmente en el ciclo de invierno cuanto la temperatura exterior es muy baja y no se puede evaporar todo el refrigerante. Llevara un termostato para impedir que se origine escarcha en el intercambiador exterior Estas válvulas sólo funcionan si existe presión en el circuito sino no son capaces de cambiar de posición. El compresor siempre aspira de la parte alta del depósito donde solo habrá gas, a no ser que una avería importante llene todo el depósito de líquido. Si no se toman las debidas precauciones pueden presentar el problema de la acumulación del aceite en la parte inferior del depósito, impidiendo la llegada al cárter del compresor. SISTEMA DE EXPAN SION
Las bombas de calor deben tener un sistema de expansión que funcione correctamente en los dos sentidos, según el ciclo que se - 10 -
realiza invierno/verano, debido al cambio de circulación del refrigerante. No se presenta ningún problema en maquinaria de pequeña potencia, cuando se realiza la expansión mediante un tubo capilar, dado que este elemento permite igualmente el paso del refrigerante en cambios sentidos. Si la expansión se realiza mediante válvula de expansión termostática, deberán instalarse un sistema de válvulas de retención para fija el sentido de circulación a través de la válvula de expansión. VÁLVULAS ANTIRRETORNO .
También llamadas de retención, se utilizan en las líneas de líquido para permitir la circulación de éste solamente en un sentido RESISTENCIA DEL CARTER
Es una resitencia que va dentro del cárter del compresor o bien va abrazando dicho cárter. Este elemento no es exclusivo de las bombas de calor, lo suelen incluir todos los compresores. Su misión es mantener el aceite en el cárter del compresor a una temperatura superior a la más fría del circuito, para que si llega refrigerante líquido se evapore inmediatamente, manteniéndose en la línea de aspiración en estado gaseoso. Se recomienda mantenerla siempre conectada, incluso durante paradas prolongadas del compresor. SISTEMA DE DESESCARCHE
Cuando una bomba de calor aire/air e o aire/agua funciona en el ciclo de calor (invierno) la batería exterior es el evaporador del circuito frigorífico, y el aire que pasa a su través es enfriado y deshumidificado, condensándose agua que habrá que evacuar. En las condiciones de invierno esta batería exterior puede estar evaporando por debajo de 0ºC, con lo que el agua condensada se congelará sobre la batería, formándose una capa de hielo. Este he cho crea dos problemas importantes: - Disminuye el espacio entre las aletas, con lo que se reduce el caudal de aire que circula a su través, disminuyendo su rendimiento. - El hielo tiene un bajo coeficiente de transmisión de calor, dificultando el intercambio aire refrigerante y reduciendo también su rendimiento. Como consecuencia de esta pérdida de rendimiento, la potencia del equipo no es suficiente para compensar la carga de calefacción y habrá que conectar el sistema de apoyo y/o emergencia, que en general serán resistencias eléctricas y a continuación parar la bomba de calor para realizar el desescarche de la batería exterior, dado que en estas condiciones puede llegar líquido al compresor o producirse muy bajas presiones, si no existe presostato que corte el funcionamiento. Los elementos del ciclo de desescarche son los encargados de realizar esta misión de eliminar el hielo, invirtiendo la válvula de cuatro vías, para que la batería exterior actúe como condensador recibiendo los gases calientes de la descarga del compresor, con lo que se fundirá el hielo existente. Como la batería interior actuará como evaporador, y por tanto se introducirá frío al interior, se parará el ventilador de la unidad climatizadora o entrará en servicio la energía auxiliar de apoyo.
INSTALACION DE AIRE ACONDICIONADO
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CIRCUITO FRIGORIFICO No todos los circuitos tienes que llevar todos estos componentes, esto se encuentra mas en maquinas industriales. Además de los cuatro componentes básicos del circuito frigorífico, existen otros elementos auxiliares o complementarios para mejorar las condiciones de funcionamiento y permitir las operaciones de mantenimiento y conservación, que son los que se describen a continuación: SEPARADOR DE ACEITES
Su función evitar que el aceite entre el circuito y retorne rápidamente al cárter y evitar problemas en la lubricación del mismo. El cárter tiene una resistencia que puede ser de tres tipos, abrazadera sin fin, envainadas y placas atornilladas. La resistencia del cárter esta encendida y con tensión cuando el equipo esta parado. Solo valen para los compresores: semihermético, abierto y si el compresor es hermético, el retorno iría a la línea de aspiración. No debería de haber aceite en ninguna parte del circuito, pero si no existe el separador de aceites, es inevitable que se mezcle con el refrigerante (en gas) en la línea de descarga.
Precauciones: Que haya buen retorno de ese aceite que influye en donde colocar las unidades, (esto es solo siempre que no haya separador de líquidos). - 12 -
Si no existe separador de aceite habría que poner trampas de aceite (sifones), estos se colocarían justo después del evaporador, en la línea de aspiración, pero siempre y cuando el evaporador este por debajo que el compresor, a la salida del evaporador el refrigerante gaseoso y aceite liquido, el aceite se va depositando en la parte baja del sifón, una vez taponado por el aceite, el refrigerante (en gas) empuja el aceite hasta el compresor. El aceite que llegue al separador es muy denso, lo que provocaría que este se quedase en la parte baja hasta que ese nivel habré un flotador, abriendo la llave para que ese aceite retorne al cárter del compresor. En arrancada del equipo, puede haber una migración de aceite. DEPOSITO LIQUIDO O CALDERIN
Es ideal para equipo en los que se use una válvula de expansión. Su función es almacenar refrigerante líquido, tiene dos finalidades, una para hacer reparaciones y para disponer del refrigerante en el caso de bajada de presión. El depósito del calderón lleva una llave de servicio que permite hacer reparaciones en el circuito desde el filtro deshidratador hasta el compresor. Siempre que las válvulas automáticas del compresor estén bien, el refrigerante quedaría almacenado entre el compresor y el depósito líquido.
FILTRO DESHIDRATADOR
Su misión es, respectivamente, impedir el paso a las pequeñas partículas que pueda llevar el refrigerante y absorber los restos de humedad que pueda contener aquél. Particularmente la presencia de humedad es muy perjudicial, pues al condensarse y enfriarse, puede aparecer hielo que daña la válvula de expansión e incluso las válvulas del compresor. Se instalan en la línea de líquido, antes de la válvula de expansión y contienen una sustancia higroscópica que retiene el agua. Existen dos tipos de deshidrata dores: químicos y físicos. En los químicos, la sustancia que contienen (óxido de calcio, sulfato, carburo o cloruro de calcio) reacciona químicamente con el agua, transformándose en un compuesto diferente, debiendo preverse su sustitución al cabo de algún tiempo, dado que su eficiencia disminuye a medida que ha ido reaccionando con el agua. En los deshidratadores físicos, el vapor de agua se adhiere a la superficie de la sustancia que contienen, manteniéndose ésta en su estado original. Las substancias más empleadas como secantes son el gel de sílice y la arcilla activa (o trióxido de aluminio). Estos materiales se realizan en pequeños corpúsculos con poros para aumentar su superficie de absorción. Son menos eficaces que los químicos, pero presentan menos problemas de corrosión o substancias extrañas en el interior del circuito. Para recalcar la importancia de los filtros deshidratadores, diremos que deben cambiarse o instalar uno si no existiera anteriormente, después de realizar cualquier operación sobre el circuito frigorífico cuando éste haya estado en contacto con la atmósfera. Habría que cambiar el filtro en cualquier reparación y cuando la temperatura entre la entrada y la salida sea superior a 1,5 g rados. La posición ideal del filtro seria respetando el sentido de circulación del refrigerante, en posición vertical y con entrada por abajo.
VISOR DE LÍQUIDO
A continuación de los filtros-deshidratadores se colocan los visores de líquido, que tienen una pequeña mirilla de cristal o plástico transparente, con - 13 -
una sustancia higroscópica en su interior cuyo color indica la presencia o no de humedad. Funciones: 1.- Detectar la falta de refrigerante, pues en este caso parte del líquido se gasifica antes de llegar a la válvula de expansión y aparecen burbujas, que se pueden observar a través de la mirilla. 2.- Si el visor se pone en color verde ó azul el circuito esta deshidratado y si esta en amarillo ó rosa , tiene humedades. ELECTROVALVULA Ó VÁLVULA SO LENOIDE
Son de acción todo-nada, mandadas eléctricamente. Se utilizan en la línea de líquido, colocadas antes de la válvula de expansión, para impedir la entrada de líquido al evaporador, cuando la instalación está parada. Y para regular la carga del evaporador, cuando éste está dividido en varias secciones. Es un electromagnético normalmente sin tensión y cerrado. Se emplea para realizar el PANDOWN (corte por baja presión). Cuando se alcance la temperatura regulada por un termostato o sonda, se corta la tensión de la bobina, entonces la solenoide quedaría sin tensión y cerrada, creando una bajada de presión y u na obstrucción, cuando se alcance un valor del presostato de baja, la solenoide corta el compresor. Cuando el equipo se para las presiones tienden a igualarse, al pararse el compresor tiene una gran cantidad de refrigerante con lo que podría producirse una migración de aceite o un golpe de liquido. La solenoide mantiene una presión baja, haciendo que el compresor tenga un mejor funcionamiento. El compresor arranca mejor a baja presión. Sirve como elemento de seguridad si la presión baja envía una señal al presostato de baja para que corte el compresor. VÁLVULAS MANUALES
Utilizadas para poder aislar un determinado elemento del resto del circuito y poder realizar operaciones de mantenimiento y reparación, incluso la sustitución del elemento sin necesidad de vaciar de refrigerante todo el circuito. VÁLVULAS DE OBÚS.
Son válvulas de pequeño tamaño, para el conexionado de manómetros, válvulas presostáticas y para realizar las operaciones de carga de refrigerante o vaciado. VÁLVULAS DE SERVICIO
Instaladas en la aspiración y descarga del compresor, tienen una doble misión: aislar el compresor y permitir una conexión con el exterior (principalmente a través del puente de manómetros). Cuando se cierra hacia adelante, con el vástago girado totalmente en el sentido de las agujas del reloj, ("asentada al frente"), el compresor queda aislado del circuito. Cuando se abre totalmente en el sentido contrario de las agujas del reloj ("asentada atrás") se aísla el circuito de la toma del manómetro. Estas posiciones permiten hacer la conexión exterior sin pérdida ninguna de refrigerante. En una posición intermedia quedan conectados simultáneamente el compresor y el manómetro al circuito.
SILENCIADORES
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Principalmente utilizados con los compresores alternativos, para amortiguar las pulsaciones de la descarga que pueden originar ruidos y vibraciones en la tubería. Se recomienda colocar el silenciador en posición horizontal para facilitar la circulación del aceite con el refrigerante. INTERCAMBIADORES LIQUIDO-GAS
Son cambiadores de calor que sirven para sub-enfriar el líquido a la salida del condensador, empleando este calor en recalentar el gas a la salida del evaporador, mejorando en consecuencia el rendimiento y seguridad de funcionamiento del circuito frigorífico.
ELEMENTOS DE CONTROL Y SEGURIDAD TERMOSTATOS
Los termostatos son dispositivos que controlan la temperatura en un determinado punto, accionando un contacto eléctrico (todo-nada), que a veces puede ser conmutado, con el cual se realizará un control sobre un elemento de accionamiento eléctrico. Existen una gran variedad de tipos de termostatos y son ampliamente utilizados. En el funcionamiento de la maquinaria frigorífica podemos encontrar termostatos para controlar la temperatura de los fluid os con los que el refrigerante intercambia calor, en el evaporador y condensador, y controlar el funcionamiento de la maquinaria si la temperatura de estos fluidos sobrepasa o desciende de ciertos valores. TERMOSTATO ANTIHIELO. Actúa como elemento de seguridad en los evaporadores enfriadores de
agua, detectando la formación de hielo en la superficie del evaporador, que puede dañarlo, además de que cuando el evaporador se escarcha disminuye de forma importante su producción de frío. TERMOSTATO DE AMBIENTE. Controlará la puesta en marcha y paro de algún elemento, para
mantener las condiciones deseadas de temperatura en el interior del local que se desea climatizar. TERMOSTATO DE DESECARCHE. Controla la formación de hielo sobre la superficie de los evapo-
radores de aire (expansión directa) en las bombas de calor, en el funcionamiento de invierno, para invertir el ciclo de funcionamiento y poder realizar el desescarche de la batería exterior con los gases calientes provenientes de la descarga del compresor.
PRESOSTATOS
Los presostatos son dispositivos que controlan la presión del fluido en el punto donde estén conectados, accionando un contacto eléctrico (todo-nada) con el cual se realizará una maniobra determinada según los casos. En los circuitos frigoríficos pueden existir cuatro tipos de presostatos diferentes: de baja, de alta, diferencial de aceite y proporcional. PRESOSTATO DE BAJA. Pueden usarse como elementos de controlo de seguridad. Su función será
controlar la presión en la aspiración del compresor, abriendo un contacto eléctrico cuando ésta desciende por debajo del valor de consigna ajustado, parando el funcionamiento del compresor. Estos - 15 -
presostatos son generalmente de rearme automático, dado que una baja presión de aspiración no representa una situación de peligro, sino normalmente una variación en las condiciones de funcionamiento de la maquinaria, como pueden ser los dos casos siguientes: - Puesta en marcha y paro del compresor en función de la presión de evaporación, cuando existe una electroválvula en la línea de líquido, que controla el paso del refrigerante hacia el evaporador, en el que el compresor se parará cuando el compresor ha extraído todo el refrigerante del evaporador, descendiendo la presión. - Protección del compresor por variaciones del funcionamiento tales como excesiva suciedad en los filtros o f ormación de hielo en el evaporador, parada del ventilador u obstrucciones en el circuito. PRESOSTATO DE ALTA . Su misión casi siempre es de seguridad. Conectado en la descarga del
compresor, parará el funcionamiento de éste cuando la presión en ese punto alcance un valor que puede ser peligroso. Normalmente son de rearme manual y por tanto los contactos quedan abiertos, a través de un enclavamiento mecánico o eléctrico, hasta que no se pulse sobre el botón de rearme. Función: Proteger el compresor de subidas de presión por encima de la tarada, cuando la presión aumenta por encima de la de trabajo (Ejemplo 14 bares), el presostato de alta corta el compresor. Es de rearme manual, pero también los hay automáticos. Los presostatos pueden venir venir fijos (tarados de fabrica) y regulables. Es un elemento de consumo. consumo. Todos los de rearme manual tienen un valor diferencial ajustado por el fabricante (ejemplo 4 bar). Una vez que salta el presostato de alta el rearme solo se puede hacer una vez alcanzado el valor diferencial ajustado por el fabricante (ejemplo: tarado a 17 bar, valor diferencial ajustado por fabricante 4 bar, cuando la presión llegue a 13 bar en el presostato, el rearme es posible), todo esto es para indicar que la regulación no es instantánea. Otros presostatos fijos que tienen ese botón, nos obliga a la operación manual, por ejemplo, quitar tensión de alimentación (desenchufar) y volvérsela a dar. PRESOSTATO DIFERENCIAL DE ACEITE . Cuando la lubricación del compresor se realiza por bomba,
controlan la diferencia de presiones entre la salida y la entrada del aceite a la bomba, si esta diferencia es menor que el valor de consigna ajustado parará el funcionamiento del compresor hasta que no se rearme manualmente el presostato. Pueden incluir un temporizador térmico, que impide su accionamiento hasta que haya transcurrido un determinado tiempo desde la puesta en marcha del compresor, entre 40 a 120 s, que puede ser regulable.
PUENTE DE MANOMETROS
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Se llama puente por tener dos manómetros en una herramienta, aunque pueden ir por separado. MANOMETRO DE BAJA
Latiguillo azul: Se tiene que poner en la línea de aspiración (Baja presión), aunque es muy común que esté situado en el propio compresor. Si se sitúa el manómetro de baja en una línea de alta presión (descarga), estropearíamos el manómetro. En los equipos de bomba de calor, al ser reversibles los circuitos, el de baja se convertiría en alta y viceversa, por lo que para cualquier utilización del manómetro, deberemos colocar el equipo en posición de frío Sirve para medir: Presión: En los manómetros, las medidas de presión vienen dadas en dos escalas: PSI (Libras /pulgada ²) con la escala de 0 a 250 BARES con la escala de 0 a 9. En los equipos con 410-A, su medición es tan elevada que se utiliza un manómetro con escala en Mega pascales (1 Mega pascal vale 10 bares) Vacío: Además viene una escala de vacío, que va de 0 -(-1) 760 mmHg (presión atm osférica) Temperatura: Hay tres escalas de temperatura correspondiendo a los tipos de refrigerante, R12, R502 y R22, etc. MANOMETRO DE ALTA
Latiguillo rojo: Se pone en la línea de descarga, ya que es siempre de alta presión Sirve para medir: Presión: En los manómetros, las medidas de presión vienen dadas en dos escalas: PSI (Libras /pulgada ²) con la escala de 0 a 500 BARES con la escala de 0 a 34 Temperatura: Hay tres escalas de temperatura correspondiendo a los tipos de refrigerante, R12, R502 y R22, etc. Vacío: No dispone de escala de vacío para manómetros antiguos, si los modernos. Latiguillo amarillo: Común para carga de refrigerante y para efectuar vacío con bomba de vacío, para eliminar el aire de la instalación. Tiene una toma de obús, con dos propósitos, uno para eliminar gas en el latiguillo y otro para enchufar otro latiguillo. Todos los latiguillos tienen una toma recta que va al puente y otra toma curva que va al equipo La llave de servicio comunica siempre con el latiguillo común, que es el amarillo. El puente puede tener un vacuómetro, que es una escala de vacío. Encima del latiguillo amarillo hay un visor que es para carga de refrigerante en las condiciones que queremos Existe una bomba para lavar el circuito para el cual se utiliza el disolvente R141B Para efectuar barridos se utiliza con nitrógeno seco Cualquier manómetro siempre mide en presiones relativas, 0 equivale a presión atmosférica. La instalación se hace en cobre deshidratado y se mide en pulgadas. La avería más importante que se puede encontrar en un circuito de refrigeración es por las humedades, motivadas por acidez y por congelación por gota en expansor. REFRIGERANTES
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CLASE R12 R134A R502 R404A R22 R407C R410A
TIPO Puro Puro también en gas No es puro, azeotrópicos, pero permite la carga en gas Se carga en liquido, mezcla ceotrópica Se carga en gas y liquido Se carga en liquido Se carga en liquido
Alimentos y a/a coches Alimentos y a/a coches Congelados Congelados Climatización y a/a Climatización y a/a Climatización y a/a
Aceite mineral Sintético mineral Sintético Mineral Sintético Sintético
Todos los refrigerantes se pueden cargar cargar en gas, menos los de la serie 400 (404, 407C y 410A) En líquido se pueden cargar t odos los refrigerantes.
RECALENTAMIENTO Es la diferencia entre la temperatura de evaporación que nos la indica el manóme tro de baja colocado en la línea de aspiración, en función de la presión y tipo de refrigerante con la temperatura de gas medida por un termómetro de contacto a la salida de evaporador. El recalentamiento se ajusta de 5 a 10º indicándonos un exceso de refrigerante cuando sea inferior a 5 y una falta del mismo cuand o sea superior a 10. El recalentamiento es la manera más exacta de comprobar si el contenido del refrigerante es correcto.
Al aumentar en exceso la presión de trabajo (de baja) (que pasa de 1,8 a 2,5) la temperatura de evaporación aumenta (pasa de -18 a -13), con lo cual el riesgo de que llegue liquido al compresor disminuye.
SUB-ENFRIAMIENTO - 18 -
Es la diferencia entre la temperatura de condensación que nos la indica el manómetro de alta colocado en la línea de descarga, en función de la presión y tipo de refrigerante con la temperatura del liquido medida por un termómetro de contacto a la salida de condensador. El sub-enfriamiento se ajusta de 5 a 10º. El sub-enfriamiento es la manera más exacta de comprobar si el equipo condensa correctamente, es decir que el refrigerante salga todo líquido. En los equipos domésticos no podremos averiguar el valor ya que no suelen tener punto de medida de alta presión.
Nota: tanto para el recalentamiento como para el sub-enfriamiento hay que realizarla las mediciones en las tomas de las líneas donde el refrigerante sea gaseoso, para el recalentamiento la toma se hace en línea de aspiración y para el sub-enfriamiento la toma se hace en la línea de descarga. (OJO: el refrigerante líquido puede quemar por congelación) UNIDAD DE CARGA
PROCEDIMIENTO COMPROBACION DE RECALENTAMIENTO 1.- Comprobar si estamos en ciclo de verano o invierno, para no equivocarnos en las tomas. 2.- nos aseguramos que la llave del manómetro de baja este cerrada, si se conecta la toma de baja del manómetro a la toma de alta del equipo, se rompería el manómetro. 3.- nos aseguramos que el equipo este apagado 4.- roscamos rápidamente (para que no se pierda refrigerante) el latiguillo azul a la toma exterior del equipo, a la llave de aspiración ( en el caso de verano seria en la toma superior y en invierno en la inferior) 5.- Comprobamos la presión y la temperatura de ambiente, conectando el latiguillo rojo al obús de la línea de descarga, en el ciclo de verano Si el manómetro de alta no da la temperatura de ambiente nos indicara que al equipo le falta refrigerante. Para la efectividad de estas mediciones el equipo debe de funcionar en un régimen de trabajo de 15 minutos como mínimo. 6.- Miramos la temperatura de ambiente en el manómetro de alta, en la escala interna, según corresponda con el tipo de refrigerante (en nuestro caso R22) 7.- Ponemos el equipo en marcha 8.- Tomamos la temperatura de evaporación que nos indica el manómetro de baja. 9.- Tomamos la temperatura de evaporación a la salida del evaporador (en la línea de aspiración en el ciclo de verano) con un termóm etro de contacto. - 19 -
10. – Utilizando la formula de recalentamiento (Tº. salida evap. – Tº mano. Baja = Tº recalen.), nos tendría que dar entre 5 y 10 º, en este caso seria correcto. Si el valor que nos da la formula es superior a 10, faltaría refrigerante y si es inferior a 5 tiene un exceso de refrigerante, Como en nuestro ejemplo la temperatura de recalentamiento es de 20º, se concluye que falta refrigerante en la instalación.
CARGA DE REFRIGERANTE EN LA INSTALACI ON La carga se efectúa siempre con el equipo encendido, si la carga es liquida se podría cargar en parado. Nunca se mete por aspiración, porque no le puede llegar líquido al compresor. 1.- Se conecta la bombona (en nuestro ejemplo con R22) con el latiguillo amarillo (e s el común), se hace una purga (dejando el latiguillo levemente suelto) en el extremo recto (conexión al puente) para eliminar el aire del latiguillo. La carga se efectúa siempre en el de baja. 2.- Según nuestro caso la presión de la bombona es inferior a la del circuito, por lo tanto hay que bajar la presión mediante la llave del manómetro de baja o mediante la toma exterior del equipo (donde esta conectado el latiguillo azul). Observamos que momentáneamente la presión aumenta, pero al cabo del tiempo baja por la evaporación de la botella. Cerramos para que el equipo trabaje durante al menos 15 minutos, comprobando después la temp eratura.
COMPROBACION SUB-ENFRIAMIENTO Se mira manómetro de alta y se pone el termómetro en el tubo antes del expansor (en el ciclo de verano es la línea de liquido) Como final para desconectar las conexiones, hay que quitar el latiguillo de baja del equipo rápidamente, luego desconectar el equipo, esperar un minuto y quitar el latiguillo de alta de equipo.
MOVILIDAD Y DESMONTAJE DEL EQUIPO Para que el compresor arranque debemos engañar a la sonda del equipo exteri or, calentándola con la mano, secador o metiendo la sonda en un vaso de agua caliente. La aspiración nos permite la recuperación del refrigerante de la unidad interior a la exterior.
ACERCAMIENTO AL CIERRE DE ASPIR ACION 1.- cerrar poco a poco hasta que en el manómetro de baja empiece a aumentar la presión. 2.- cerrar completamente y abrir un poco No nos interesa que llegue a presión atmosférica, por eso se deja una pequeña presión para evitar que entre aire. 3.- cerrar la tubería de expansión 4.- la presión empieza a descender, hasta un poco más de la atmosférica, luego se cierra la aspiración. 5.- ahora podríamos desmontar o mover tanto la unidad interior como la exterior.
PUESTA EN MARCHA
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1.- Normalmente es comprobar la estanqueidad del circuito y la posibilidad de fugas. Esto se hace sobre presionando hasta 10 bar con nitrógeno seco. 2.- vacío del equipo: para eliminar el aire (posible humedad), el tiempo que se tarda en hacerlo, depende de la longitud y del diámetro de las tuberías. 3.- al encender la bomba de vacío, la aguja de presión en el manómetro de baja tiene que estar por debajo de la presión atmosférica. Abriendo la llave de vacío y la llave del manómetro de baja se oye ruido, eso significa que aun no ha terminado el vaciado, aunque el manómetro así lo indique (suele entre 2 o 3 minutos, aunque es conveniente dejarlo el mayor t iempo posible). 4.- después de que lleve un tiempo, cerraríamos la llave del manómetro de baja. La presión debe estar por debajo de la atmosférica. Al cerrar el ruido de la bomba no debe de variar. Se cierra ambas llaves y finalmente se apaga la bomba, eso evita entrada de aire y aceite de la bomba al circuito. 5. la presión debe mantenerse por debajo de la atmosférica durante un tiempo, si no se altera no hay fugas, pero no se garantiza que no haya fugas, ya que no se ha hecho el barrido con nitrógeno seco. 6. abrir llave de servicio de línea de líquido y expansión y cerrar. Se co mprueba auditivamente si ahí fugas, dentro y fuera de las unidades, si no oímos nada abrimos la llave totalmente y también la de aspiración, ahora con agua jabonosa se comprueba de nuevo las fugas a la entrada de la unidad interior y exterior, si hubiera fuga ha bría que recuperar otra vez el refrigerante en la unidad exterior, soldar y volver a empezar con la puesta en marcha, si no hubiera fuga se encendería el equipo.
MONTAJE DE UN APARATO SPLIT Un aparto split se compone de dos unidades l a unidad interior y la unidad exterior habiendo una conexión entre ellas de líneas frigoríficas y maniobra eléctrica.
1. Unidad Evaporadora. Es la unidad que colocaremos en el interior del local que queramos climatizar, hay varios tipos de colocación de esta unidad los hay de mural, de suelo, de techo, de conductos o de cassette. Est as unidades vienen provistas de sus conexiones para la tubería frigorífica, para su maniobra eléctrica y también de un tubo de condensados que deberemos de conducir a un desagüe. .
2. Unidad Condensadora. Es la unidad que colocaremos en el exterior del local siempre guardando las distancias mínimas exigidas por el fabricante de dicho aparato y normativa de cada ayuntamiento, para la colo cación de dicha unidad se facilitan unos soportes para su anclaje bien para colgar o bien para suelo, esta unidad trae las mismas conexiones que la unidad interior men os el tubo de condensados, a no ser que la maquina sea bomba de calor que si llevarían las dos unidades el recipiente de condensados, en esta unidad van incluidos los principales componentes del circuito frigorífico, por eso su difer encia de peso con respecto a la unidad interior.
PRECAUCIONES EN LA INSTALACION
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1. Longitud de tuberías. Para el buen funcionamiento de la maquina procuraremos que la longitud de las líneas sea lo mas corta posible y reducir en lo posible él numero de curvas, tendremos en cuenta evitar estrangulaciones en la tubería ya la hora de realizar las curvas haremos el desarrollo lo mayor posible, siempre que podamos haremos la instalación lo más cercana una unidad de otra para el buen retorno de aceite al compresor de la unidad condensadora.
2. Conexionado eléctrico. En todo conexionado eléctrico hay que tener la precaución de que los tomillos o Borne s que aprietan los cables, queden con un contacto firme y seguro. Un cable flojo puede ocasionar un falso contacto un aumento de la intensidad de corriente y al final el quemado de la regleta o aparato. Hay varios tipos de conexiones por terminales, por Bornes con tomillos o de conexión rápida que única y exclusivamente hay que apretar el cable a presión.
3. Pruebas de estanqueidad. Siempre que hallamos acabado la instalación de tuberías frigoríficas tendremos que comprobar la estanqueidad del circuito, para ello utilizaremos nitrógeno seco y no utilizaremos cualquier otro fluido que pueda aportar humedad a la instalación .
4. Aislamiento de tuberías. Las tuberías de interconexión entre la unidad interior y la exte rior deben ir totalmente aisladas para evitar que el refrigerante gane calor del ambiente y a su vez se puedan generar condensaciones en la tubería.
5. Suciedad en las líneas frigoríficas. A la hora de instalar las tuberías debemos tener la precaución de que interiormente no entre suciedad o humedad, sobre todo cuando tengamos que pasar una pared tendremos la precauc ión de que las puntas de la tubería estén totalmente taponadas evitando de esa manera la entrada de cualquier cuerpo extraño. .
6. Limpieza de una instalación. En una instalación que lleve muchas soldaduras o que creamos que le a podido entrar suciedad se recomienda hacer una limpieza del circuito, nunca se debe hacer esa limpieza con oxigeno o otro gas que no sirva para esa aplicación, por ejemplo utilizaremos nitrógeno seco.
PLANTA ENFRIADORA DE AGUA (AGUA-AGUA)
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Planta agua-agua, quiere decir que la condensación se efectúa por agua y con intercambiador de agua. El compresor, es hermético y alternativo (por tener la descarga por abajo), todo compresor hermético alternativo trae una toma de obús de manómetro de baja para comprobar las presiones del equipo. Empezamos el circuito por la línea de descarga (la de menor diámetro ó en su caso comprobar los racores de enlace con el compresor) se encuentra en estado gaseoso, nos encontramos con una entrada de obús en la parte alta del compresor, para poder poner un manómetro de alta adecuado al refrigerante que lleve la maquina (el refrigerante de esta maquina es R22, por su identificación en la placa externa), se ajustara la temperatura entre 5 y 10 º, de esta línea de descarga sale un tubo fino conectado a unas cocas (visualmente se asemeja a un expansor), para evitar vibraciones y nos conduce al presostato de alta , si se encuentra con una presión mas alta que la de trabajo la maquina se pararía. Siguiendo la línea de descarga llegamos al condensador, que es un intercambiador de placa (de agua), donde el refrigerante entra por arriba y sale por abajo, con lo cual el agua d el condensador iría a contracorriente es decir entra por abajo y sale por arriba. Sale por línea de líquido, tubería frontal, llegamos al filtro deshidratador, que realiza su función de retener impurezas y adsorber posibles humedades, cambiándose cuando la diferencia de temperaturas fuera superior a 1,5 º. Iríamos a la válvula de expansión termostática con equilibri o externo (también llamado compensador de presión ó válvula ecualizadora), tiene dos funciones, controlar la expansión para regular el paso de refrigerante, bajando la temperatura y regulando la presión, se encarga de que en el equipo exista un recalentamiento constante. De la válvula de expansión sale el compensador de presión y un tubo capilar con forma espiral, que conduce a un bulbo de temperatura conectado a la tubería de aspiración a la salida del evaporador (en la parte alta). Saliendo de la válvula de expansión llegamos a la línea de expansión y por esta al evaporador , que es un intercambiador de placas (de agua) aislado, donde el refrigerante entra por abajo y sale por arriba, con lo cual el agua del condensador iría a contracorriente es decir entra por arriba y sale por abajo, para que tanto el refrigerante como el agua ganen temperatura, a la salida del evaporador nos encontramos con la línea de aspiración, donde estaría el presostato de baja (suele ser de rearme automático, pero aquí el fabricante a preferido el rearme manual) y un obús, en donde se conectaría un manómetro de baja.
ELEMENTOS DE SEGURIDAD Y TRAJA JO Termostato de baja temperatura o termostato anti-helada (calor-frió), sale un bulbo del termostato que va conectado a la salida del evaporador (en la parte baja) en el circuito de agua, su función es evitar que el ag ua llegue al punto de congelación, suele estar regulado a un temperatura aprox. de 3º sobre cero, se rearma manualmente. Si la temperatura bajara hasta 3º, el compresor se pararía y pondría en funcionamiento una resistencia que rodea al evaporador. Termostato de trabajo , lleva una sonda a la entrada del evaporador (parte superior), su función es parar el compresor cuando el agua que retorna al evaporador este a la temperatura prefijada, es el que gobierna el funcionamiento del equipo. Contactor (en serie), componente eléctrico, que separa el circuito de fuerza del circuito de mando ó maniobra y permite realizar maniobras eléctricas que soportan bajas intensidades. Rele eléctrico o guarda motor, (esta debajo del contactor), su función es proteger al compresor (parándolo) en caso de un exceso de consumo o sobreintensidad. Absorbe el pico de intensidad del arranque del motor, también intercalado en serie. Tiene 3 posiciones, manual, automática y test. Se recomienda que sea manual, así si se desconecta es porque existe una avería. Se ajustara en un 5% de la intensidad de fase de la bobina del motor. Interruptor magnetotérmico , su función es proteger los componentes de la maniobra eléctrica, en caso de sobreintensidad.
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Interruptor Selector marcha/paro , esta localizado en el costado del equipo, sirve alimentar eléctricamente el equipo. Resistencia del cárter , tipo abrazadera sin fin ó con orificio (interna), suele estar alojada en la parte inferior del compresor en una abertura, su función es calentar el aceite impidiendo su congelación, para que tenga la densidad adecuada y lubrique, asegura que todo el refrigerante que se encuentra en el compresor sea gaseoso, para evitar el golpe de liquido y posible migración de aceite. Interruptor de flujo ó fluxostato, esta conectado al retorno, su función es parar el compresor cuando en el circuito de agua fría exista un caudal insuficiente. Esta ubicado en la parte trasera (color azul). Caja de empalmes con piloto de señalización de averías , esta ubicado en el costado del equipo. CIRCUITO HIDRAULICO Salida del agua conectada a los caudalímetros, el agua del evaporador sale a 7º y entra a 12º, lo primero que nos encontramos es un manguito electrolítico o junta dieléctrica. A continuación nos encontramos con un vaso de expansión cerrado, su función es absorber el aumento de volumen que sufre el agua con el au mento de temperatura. Si se estropea se abre el circuito por la válvula de seguridad, que es el punto de rotura controlado para casos de aumento de presión, vaciando agua hasta que ésta disminuya. La salida de la válvula de seguridad debe ir conducida a un desagüe de forma vista, bien con un tubo transparente o colocando un embudo para ver cuándo funciona la válvula. Seguimos el circuito y nos encontramos con una llave de desagüe, seguidamente está la bomba de recirculación ( en este caso, una batería de bombas) , que se encarga de recircular el agua desde el evaporador al intercambiador de la UTA (unidad tratamiento de aire), existen dos bombas en paralelo, para que mientras que una actúa, la otra estaría en reposo, la elección de la bomba se hace mediante un programador de ciclos de tiempo. Éstas tienen a su salida una válvula de retención , que sirven para que la bomba no sufra el peso de la columna de agua y para evitar el by-pass de una bomba a otra cuando están en paralelo. Llegamos al caudalímetro (transparente), que nos permite ver el caudal que pasa por la instalación en l/h, no suele ponerse por su elevado coste, en su defecto se podría poner un manómetro en la entrada y otro en la salida. Se colocan dos manómetros (aspiración e impulsión) que con la curva de especificaciones del fabricante podríamos calcular el caudal que está pasando. Seguidamente nos encontramos con purgadores automáticos, para eliminar las bolsas de aire. Seguimos y nos encontramos con 3 válvulas de 3 vías, motorizadas y del tipo todo-nada. Hay un grupo de 2 de las cuales, una es ida y retorno de calefacción y la otra ida y retorno de frió, siendo el tubo central de ambas válvulas común con el central de la siguiente válvula. Esta 3 válvula de 3 vías que retorna el agua sin pasar por la UTA se gobierna por el termostato de ambiente, que debe de colocarse en el punto mas desfavorable de la instalación, de la cual uno de los tubos va al intercambiador (de frió ó calor) y el otro va al retorno para su circuito correspondiente, efectuando lo que se llama free-cooling ó ahorro de energía. Se efectuaría el retorno, encontrándonos con un manómetro y con una toma de red para el llenado , el retorno del agua al evaporador se efectúa a 12º, en cualquier caso siempre debe de existir un salto de 5º entre la salida y la entrada del agua.
PARTES DE LA UTA (UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE)
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Empezamos por el conducto de aspiración , que estaría ubicado en el exterior, su función es aspirar y permitir la entrada de aire exterior a la UTA. . En la parte trasera nos encontramos con el conducto de retorno del aire del local, tiene un control de humedad, llamado humidostato, poniendo en funcionamiento la zona de humectación. Cámara de mezcla , donde se mezclaría el aire exterior con el de retorno. Localizamos filtros de aire, su función es la de eliminar las impurezas del aire de mezcla, nos encontramos con el intercambiador ó batería de frío y calor. En los equipos modernos se ponen dos: uno para el agua caliente de la caldera y otra para el agua fría de la planta. Batería de resistencias eléctricas , siendo un apoyo de calor en invierno. Después nos encontraríamos con la zona de humectación , gobernada por el humidostato, colocado en el retorno, que activaría una bomba colocada en una bandeja, situada en la zona inferior de humect ación. Aquí habría un flotador cuya función es mantener un cierto nivel de agua. La función de la bomba es aspirar el agua de la bandeja para esparcirla por la parte superior de un panel de abeja (sistema poco recomendable por posible legionella, siendo recomendable el uso de resistencias de vapor, que lleven el agua a temperatura de ebullición. A continuación nos encontramos con un separador de gotas (rejilla con lamas contrapeadas), su función es evitar que llegue agua al ventilador. Con el aire ya tratado el ventilador (centrífugo) se encargaría de incorporar el aire al local.
CIRCUITO DE CONDENSACION El agua sale del condensador a 35º y vuelve a 30º, por lo tanto existiendo un salto de 5º. Primeramente nos encontramos un manguito electrolítico y un caudalímetro, a continuación tenemos una llave de servicio y otro manguito, entramos a la torre de enfriamiento ó refrigeración . Encima de la torre está el separador de gotas (siempre está tapando la torre), su función es evitar que el agua salga de la torre cuando entra en funcionamiento el ventilador, el agua entraría en una línea de pulverizadores , una pequeña cantidad de agua al pulverizarse se evapora y sale de aquí a la zona de relleno , su función es la de retardar el agua para que tenga la menor cesión de calor posible. Una vez que sale del relleno cae a la parte baja de la torre, a una bandeja ó balsa , donde hay un filtro y un flotador, que se encarga de mantener un cierto nivel. También llevaría un termostato, que controlaría el aumento de temperatura, haciendo funcionar el ventilador. Antes de la bomba se encuentra un filtro de agua que limpia las impurezas que puedan llegar ala misma. La bomba se encargaría de recircular ese agua, enviándola al condensador. Ya en el exterior de la torre, tenemos un rebosadero que controla el exceso de agua en la torre y se desborda el agua sobrante de la balsa. También tenemos una llave de vaciado de la torre (en este caso con bomba), contador de impulsos a donde se conectarían los tubos de inyección de productos químicos (de biocidas), obligatorio para las torres, y un bypass de sólidos que va desde el tubo de entrada hasta el rebosadero, para evitar que pasen impurezas ó sustancias sólidas a la torre. No suele llevar filtros por la legionella.
COMPRESOR ABIERTO
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En el caso de la foto actúa como una unidad condensadora. La línea de aspiración (azul claro) la de mayor diámetro y la línea de descarga (rojo) la de menor diámetro. Del compresor sale a la línea de descarga mediante una llave de servicio o de cuadradillo (llamada así por el tipo de husillo cuadrado que utiliza) Tiene 3 posiciones: (1) abierta a tope, permite el paso del compresor a la línea, pero las líneas de presión están cerradas. (2) cerrada a tope, cierra todo a la línea y a los manómetros. Y (3) cerrada de una a dos vueltas, comunica las líneas de presión y la línea del compresor. Saldríamos por la línea de descarga y nos encontramos una vaina para introducir un termómetro y poder medir la temperatura del refrigerante. Seguidamente una válvula de retención , para impedir el retroceso del refrigerante hacia el compresor o las válvulas ante cualquier parada. Lleg amos al condensador (de agua) de tipo multitubular (este agua proviene de una torre), tiene una llave de servicio de cuadradillo en la línea de líquido, este condensador es el único que permite acumular líquido, haciendo funciones de calderín. Después de la llave de servicio, a la entrada de la línea de gas al compresor, hay un filtro de aspiración (todos los semi-herméticos y abiertos lo llevan). Saliendo del compresor tenemos la bomba de aceite , va accionada por el propio cigüeñal, la bomba aspira aceite del cárter, lubricando así todas las piezas que tienen rozamiento (válvulas, pistones, cigüeñal, etc.). Al lado tiene un visor de aceite para comprobar el nivel de aceite, tiene que estar desde la zona media a ¾ del visor llenado. Encima del visor tiene un tapón para hacer cargas de aceite (siempre y cuando no exista refrigerante en el compresor), en la parte mas baja tenemos el tapón del cárter (para su vaciado), hay una llave de servicio que comunica con el cárter. Sirve para hacer una carga de refrigerante en estado gaseoso y también para cargar aceite mediante una bomba, siempre que la presión de la bomba sea superior a la del compresor. Seguidamente van: Presostato de alta y de baja, van en el mismo cuerpo debajo de los manómetros. Presostato diferencial de aceite, cuando la lubricación se realiza por bomba. Coge la presión de aspiración e impulsión y a igualdad de presiones, corta la bomba y el compresor. Se rearma de forma manual. Manómetros, en la izquierda el de baja, derecha de alta y en el centro el de impulsión de aceite . Encima de la llave de servicio de líquido , está la válvula de seguridad (del circuito refrigerante), en una supuesta subida de presión seria el punto de liberación del refrigerante gaseoso, aliviando la presión. Válvula solenoide o electroválvula (de arranque en vacío) va montada en un by-pass de la descarga a la aspiración (tubo amarillo). Hace que el compresor arranque sin bombear refrigerante que va de alta a baja presión por el by-pass, para que no comprima el refrigerante el compresor en la arrancada. Está gobernada por un temporizador. Solenoides de fraccionamiento de potencia En un compresor en V (van situadas encima de las culatas) (en los cuernos), lleva a ambos lados solenoides de fraccionamiento de potencia. Puede hacer que el compresor funcione al 75, 50 o 100%. Están gobernadas por un termostato de varias etapas. Anula la función de las válvulas de aspiración mediante una especie de tridente. Cada tridente anula un 25% de potencia.
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QUEMADOR DE GAS
QUEMADOR DE GASOIL
QUEMADOR DE GASOIL
QUEMADOR DE GASOIL
QUEMADOR DE GASOIL
1. Soporte portaelectrodos 2. Boquilla 3. Disco estabilizador 4. Cañon externo o de combustión 5. Ventilador centrifugo 6. Motor eléctrico 7. Bomba de gasoil 8. Programador, centralita ó caja control 9. Transformador ó bobina de alta tensión 10. Fotocelula ó celulafotoeléctrica 11. Caña interna 12. Electrodo
1 SOPORTE PORTA-ELECTRODOS Ubicación: Justo encima de la caña interna, mediante un tornillo que se fija a esta, el t ornillo permite adelantar o atrasar los dos electrodos de encendido (tensión entre electrodos de 8000 a 12000 voltios)
1. Soporte portaelectrodos 2. Boquilla 3. Disco estabilizador 4. Cañon externo o de combustión 5. Ventilador centrifugo 6. Motor eléctrico 7. Bomba de gasoil 8. Programador, centralita ó caja control 9. Transformador ó bobina de alta tensión 10. Fotocelula ó celulafotoeléctrica 11. Caña interna 12. Electrodo
1 SOPORTE PORTA-ELECTRODOS Ubicación: Justo encima de la caña interna, mediante un tornillo que se fija a esta, el t ornillo permite adelantar o atrasar los dos electrodos de encendido (tensión entre electrodos de 8000 a 12000 voltios) La chispa se produce con forma de “ Y” entre el arco de los electrodos y la punta de la boquilla. La distancia entre los electrodos y la boquilla debe ser de 4 mm +- 0,5 mm.
2 BOQUILLA Ubicación: Siempre al final de la caña interna (punto 11). También denominado chicler, inyector o tobera.
Función: Garantiza la pulverización del gasoil que procede de la bomba, para asegurar la combustión Garantiza esa pulverización para crear una buena mezcla con el aire. La boquilla siempre tiene que estar limpia, no se limpia, sino que se cambia, la vida útil de la boquilla esta comprendida entre 1500 y 2000 horas de utilización. Es bueno cambiarla cada 3 inviernos (uso domestico) Llevan 3 datos importantes: - Cono de atomización: lleno, universal y hueco. - Cono lleno: produce la llama concentrada en el centro. - Cono Universal: produce la llama concentrada en la periferia. - Cono Hueco: produce la llama con escasez de aire en el centro El fabricante determina que tipo de cono se adapta mejor al hueco de la caldera y dependiendo de cual sea (delavan, monarch, etc.) tienen diferentes códigos para diferenciar el tipo de cono.
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Caudal: es la cantidad de gasoil que sale por el inyector en la unidad de tiempo y se mide en galones/h. aunque los fabricantes pueden poner escalas en m³/h ó l/h. Existe una tabla de caudales proporcionada por el fabricante que nos sirve para regular la potencia del quemador, aumentando la presión de la bomba (no recomendado) ó cambiando el paso de caudal de la boquilla. Angulo de pulverización: hay de 3 tipos, 80,60 y 45º.
Tanto la boquilla con su cono de pulverización, como el ángulo de pulverización sirven para adaptarse al tamaño del hogar de la caldera y lo podemos clasificar en 3 categorías: - Industriales: son alargadas y estrechas. Angulo de 45º. Potencia mayor de 200.000 Kcal/h. - Intermedias: son menos alargadas y más anchas. Angulo de 60º. Potencia hasta 160.000 Kcal/h. - Domesticas: para aprovechar el espacio. Angulo de 80º. Potencia hasta 20.000 Kcal/h.
3 DISCO ESTABILIZADOR Ubicación: Justamente delante de la boquilla (con aspas y unido al cañón externo)
Función: Es el responsable de que el aire que procede del ventilador salga a través de él girando en sentido opuesto a la pulverización del gasoil, garantizando la calidad de la mezcla.
En cabezales cónicos, el disco se puede mover para reglar la mezcla de la combustión mediante un tornillo, que esta ubicado encima del cañón.
4 CAÑON EXTERNO Ó DE COMBUSTION Ubicación: Por encima de boquilla, en la parte delantera del quemador, donde se encuentra los 3 componentes anteriores.
Función: Dirigir el aire procedente del ventilador centrífugo y comunicarlo con el disco estabilizador. También se le llama cañón de combustión, porque es de donde sale inicialmente la llama. Hay dos tipos: rectos y cónicos (estos son muy buenos para la regulación de la caldera) VER HOJA DE DISCOS ESTABILIZADORES
5 VENTILADOR CENTRÍFUGO Ubicación: Variable, en la parte central del quemador o en el lateral del quemador, esta metido dentro de una carcasa metálica de forma circular o de media luna.
Función: Recoge el aire del local por la parte central y lo expulsa por la parte periférica. Su misión es aportar la cantidad de aire necesaria para la combustión, en función del caudal de combustible. Es del tipo centrífugo para vencer las perdidas de carga en el hogar de la caldera y en la chimenea y en el propio quemador. El ventilador se mueve por el motor eléctrico del quemador, que trabaja entre 1400 y 1800 r.p.m.
6 MOTOR ELECTRICO Su eje acciona tanto el ventilador como la bomba. El motor normalmente puede ser monofásico llevando su propio condensador eléctrico para el arranque, pero también puede ser trifásico.
7 BOMBA DE GASOIL Función: Aspira el combustible desde el tanque de almacenamiento y suministra la presión suficiente para la pulverización del combustible en la boquilla, para realizar una combustión perfecta. Hay un solo tipo para todos los quemadores con independencia de la potencia, debido a que la mayor parte del gasoil aspirado se retorna. Partes de la bomba: - Punto de aspiración: la entrada de gasoil a la bomba desde el depósito. - Punto de retorno: es la salida de gasoil sobrante al depósito. - Toma para vacuometro: Siempre esta marcado con una “V”, sirve para medir la presión de aspiración, es como un manómetro que mide en mmchg la presión de aspiración que es negativa (depresión).Entre 200 y 400 mmcgh es lo normal para la aspiración. - Toma de manómetro: Siempre esta marcado con una “P”, sirve para medir la presión positiva (impulsión). Lo normal es entre 8 y 12 bares de presión para impulsión. - Valvula solenoide: es una electrovávula que impide/permite el paso de gasoil al quemador. - Tornillo regulación de presión de la bomba
VER ESQUEMA 4 FIGURAS
(para funcionamiento de la bomba)
8 PROGRAMADOR, CENTRALICA Ó CAJA DE CONTROL Ubicación: Muy cercano al ventilador del quemador, se identifica porque en todas ellas existe un botón de rearme manual. El rearme tiene un temporizador, es decir hay que esperar un poco. La definición exacta es, pieza a la que le llega todas las señales eléctricas del quemador y gestiona el trabajo del mismo. Este componente realiza el control del funcionamiento automático del quemador, actualmente se fabrica con circuitos electrónicos. Antiguamente consistía en un pequeño motor cuyo eje arrastraba un conjunto de levas que provocaban la apertura o cierre de contactos eléctricos en un determinado instante y durante un tiempo preestablecido. La conexión del programador, de un quemador monofásico de una llama, con los elementos que controla se muestra esquemáticamente en la figura, en la que se puede apreciar que el programador es el centro del circuito eléctrico del quemador.
La misión principal que realiza el programador es la puesta en marcha o paro del quemador en función de la demanda de calor, indicada por el termostato de trabajo, vigilando en todo momento la seguridad de su funcionamiento, para lo cual realiza las siguientes tareas: - Conectar la alimentación del motor del quemador para hacer girar a la bomba y el ventilador. - Dar tensión al transformador de encendido para que salte la chispa entre los electrodos. - Dar tensión a la electroválvula para su apertura. -Vigilar el proceso de encendido. - En caso de producirse alguna anomalía durante el encendido, o en plena marcha, parar el funcionamiento del quemador, interrumpiendo el paso de combustible y parando el motor, dejándole en una posición de seguridad o de "bloqueo", indicada por el llamado "piloto de bloqueo" encendido.
9 TRANSFORMADOR O BOBINA DE ALTA TENSION Ubicación: Muy cerca del programador, de el sale un cable muy gordo y aislado. Su uso es exclusivamente para el encendido.
Función: Elevar la tensión de la alimentación a un valor entre 8 y 12000 voltios, para alimentar los electrodos del encendido.
10 FOTOCELULA O CELULAFOTOELECTRICA Ubicación: Cerca del programador, orientada hacia el cañón externo
Función: Tiene doble función, la primera durante el ciclo del prebarrido detectar la no existencia de luz (cuando aparece luz en este ciclo se denomina luces parásitos), la segunda función es durante el ciclo de encendido, detectar la existencia de luz que significara que se esta produciendo llama en el interior. Existen 3 tipos de células, dependiendo de su precio de menor a mayor: - Fotoresistiva: Solo distingue la existencia o no de luz - Fotovoltaica: Discrimina que clase de luz existe, si es de encendido o de combustión. - Fotoemisiva: Siempre lleva el distintivo UV, ya que analiza el espectro ultravioleta, distinguiendo toda la gama de luces.
11 CAÑA INTERNA Tubo que une la bomba con la boquilla, en el que se encuentra la resistencia del precalentamiento, cuando exista.
CICLO DE FUNCIONAMIENTO DEL QUEMADOR (1 ETAPA) 1 CICLO DE PRECALENTAMIENTO (SI EXISTE) La resistencia del precalentamiento calienta el gasoil de la caña interna, para evitar que llegue a la boquilla en forma de parafina, que podrían atascarla. Envía una señal al programador de que el ciclo ha terminado.
2 CICLO DE PREBARRIDO Siempre dura lo mismo (es temporizado) entre 12 y 20 segundos. El programador envía una señal al motor eléctrico que pone en marcha el ventilador y la bomba, al compartir el mismo eje. El ventilador tiene la misión de limpiar la cámara de combustión de posibles residuos de combustiones anteriores y oxigenarla para que la mezcla sea ri ca. La bomba dispone de una válvula solenoide que en este ciclo evita que el gasoil pase a la boquilla, recirculándolo por el retorno. Simultáneamente el programador envía otra señal a la fotocélula para controlar que no exista luz en este ciclo. Estas luces conocidas como luces parásitas se suelen producir por la incandescencia del hollín, procedente de combustiones anteriores o de la mala limpieza de la cámara de combustión. Si todo esta correcto procederá al lazar el ciclo de encendido.
3 CICLO DE ENCENDIDO El programador envía 3 señales simultáneamente, una al transformador de alta para que alimente de tensión a los electrodos, arrancando el tren de chispas, otra a la válvula solenoide para dar paso al gasoil que llegue hacia la boquilla y una 3 a la fotocélula para invertir su posición y detectar luz en la caldera (es un ciclo temporizador de seguridad, suele durar entre 5 y 7 segundos).
CALDERAS CON QUEMADORES DE GAS Son muy similares a las de gasoil y las podemos diferenciar porque no llevan bomba de presión del combustible (gasoil). Tampoco llevan boquilla de pulverización, ya que no las lleva. Los dispositivos de seguridad que lleva son las siguientes:
Cabezal neumático: esta unido a una válvula solenoide y su función es garantizar que en el arranque de la caldera el gas no entre de golpe a la cámara de combustión, lo hará progresivamente, ya que podría producir una explosión, en caso de corte provocado por cualquier otro dispositivo, garantizara el cierre brusco del paso de gas.
Presostato de mínima: su función es garantizar una presión mínima de uso para el arranque y funcionamiento de la caldera. Normalmente esta tarada por el fabricante al 50% del gas necesario para el funcionamiento. Se puede regular el tarado se produzca al disminuir el caudal de gas en un 30% del necesario.
Presostato diferencial de aire: Situado dentro de la carcasa al lado del ventilador y su función es detectar la ausencia de diferencia de presión entre la impulsión y la aspiración, cortando el funcionamiento a igualdad de presiones.
Sonda de ionización: De funcionamiento similar a las calderas murales. NOTA: no lleva célula fotoeléctrica
CALDERAS MURALES A GAS TEORIA DE LA COMBUSTION: Con un carburante y un comburente se obtiene: Vapor
CH + 02
CO2 + H20 + Calor
Hidrocarburo
TIPOS DE CARBURANTES: C H4 Metano 90% C2 H6 Etano 10% C3 H8 C4 H10
Propano Butano
Gas Natural
GLP (Gases licuados del petróleo)
El Gas natural se obtiene de los lugares donde está localizado el petróleo en la parte superior en grandes bolsas de gas. El máximo de presión para vivienda es de 22 mbar.
PRESIONES DE TRABAJO: Butano a 28 mbar, con regulador de aparato a 30 mbar Propano a 37 mbar, con regulador de aparato a 37 mbar Butano 2 bar Propano 8 bar
Embotellado 80% liquido y 20% gas, el liquido se ira transformando en Gas para su consumo, esto ocurre al llegar a los 15ºC. El propano se convierte en liquido a -45ºC y el butano a 0ºC.
Según RIGLO se prohíbe mas de 2 botellas y no mas de 2 bar de en presión en viviendas.
PARTES DE UNA CALDERA CUERPO DE GAS: Regula la presión máxima y mínima de la caldera (presión o caudal), las calderas ya vienen con un min. y un máx. de potencia preestablecido de fabrica. Tenemos al menos 2 Electroválvulas:
Una de Seguridad (todo/nada), por demanda (al abrir un grifo) y por seguridad Y al menos 1 de Regulación (según necesidad), aparte de abrir, informa de las necesidades que tiene la caldera, aporta la cantidad necesaria de presión de gas, estabiliza la cantidad que requiere sin necesidad de gastos innecesarios.
RAMPA DE QUEMADORES 2 3 1
5
6
4
1.- Aire primario de la combustión (Del 100 % que se necesita para la combustión el 60% es de aire. 2.- Quemadores 3.- Aire y Gas (premezclado) 4.- Conducto convergente /divergente (toberas) 5.- Entrada gas 6.- Inyector
EFECTO VENTURI: Cuando la velocidad de un fluido aumenta, la presión disminuye y cuando la sección de la tubería disminuye, la velocidad aumenta. Metano Butano
CH4 + 2O2 C4H10 + 6,502
CO2 + 2H2O 4CO2 + 5H2O
Los inyectores son más finos para propano y butano por que necesitan menos gas y más aire.
CALDERA DE CAMARA DE COMBUSTION ABIERTA (TIRO NATUAL O ATMOSFERICA) Este tipo de calderas ya no se instalan, su tendencia es ir desapareciendo por su peligrosidad.
Aire frío 2. Cortatiros 3. Intercambiador primario (humo/agua) 4. Cámara de combustión 5. Aire secundario de la combustión 6. Quemadores / inyectores 7. Cuerpo de gas 8. Abierta al aire 9. Fuego a 1800 °C 10. A menos de 1000 °C 1.
El aire entra por debajo de los quemadores. Los PDC (humos) es lo que calienta el agua. A mayor potencia, mayor cámara de combustión, pero existe una distancia mínima entre la llama y el intercambiador, esta calculado que el calor que generan los PDC no exceda los 1000 °C, para que no se funda el intercambiador que es de cobre. Si la temperatura aumenta el peso disminuye y la velocidad será mayor de salida de humos, para impedir que salga tan rápido y aprovechar el calor se incorporara el cortafríos.
CORTATIROS Tiene 2 cometidos: 1.- Bajar la temperatura de los PDC para que se mantengan más tiempo en el intercambiador
venturi).
(efecto
2.- Evitar en caso de obstrucción de la salida de humos ó en caso de revoco, que los PDC entren en la cámara de combustión.
CALDERA DE CAMARA DE COMBUSTION ESTANCA Y TIRO FORZADO (ESTANCA)
PDC (humos) 2. Ventilador (expulsando lo del interior) 3. Intercambiador primario 4. Cámara de combustión 5. Aire secundario de la combustión 6. Quemadores / inyectores 7. Cuerpo de gas 8. Cerrada al aire (Estanca) 9. Fuego a 1800 °C 10. A menos de 1000 °C 11. Aire del exterior por depresión (entra en la cámara para su combustión) 1.
CALDERA DE CAMARA DE COMBUSTION ABIERTA Y TIRO FORZADO (TIRO FORZADO) Como el dibujo anterior pero abierto al aire (Nº. 8 del dibujo)
SEGURIDAD EVACUACION PDC (HUMOS) Las calderas tienen uno de estos dispositivos de seguridad ante los PDC.
ATMOSFERICAS (Temperatura) (Klixon) 70 - 80°C
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BIMETAL
-
GAS INERTE TERMISTANCIAS
ESTANCAS (Movimiento PDC) -
DETECTOR FLUJO
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PRESOSTATO DIFERENCIAL DE AIRE (de examen)
ATMOSFERICAS BIMETAL (Klison) 70 – 80°C Se basa en la propiedad de la dilatación de lo metales (cada metal se dilata a distinta temperatura). Situado en orejas laterales del cortatiros (de chapa), en un sensor (circuito normalmente cerrado) que consta de 2 metales diferentes, uno dilata y el otro no. Si los PDC revocan, uno de ellos dilata, el circuito se abre y la caldera se para. Sensor es un circuito normalmente cerrado que al darle calor por la salida de PDC se dilata uno de los metales, en ese momento se quedara abierto y el cuerpo de gas se parara, cuando se enfrié volverá a su posición inicial. Esta conectado al cuerpo de gas. Tiene 2 conexiones, al cuerpo de gas y a la placa electrónica. 1. Están prohibidos los puenteados
GAS INERTE Consiste en un bulbo conectado a un capilar (conexión de 3 piezas). Los gases con la temperatura se dilatan. Situados también en los laterales.
La centralita envía una señal por la conexión C (común) y a temperatura normal ambiente, la señal regresa por la conexión 1, si se dilata la membrana la señal va a la conexión 2, el circuito 1 no recibe señal por lo tanto la caldera se apagara.
TERMISTANCIAS Son resistencias variables, pueden ser NTC (negativo) ó PTC (positivo). Según la temperatura ofrecen mayor o menor resistencia. La centralita emite una señal y pasa por una resistencia, comprueba que tiene el mismo valor y vuelve, si hay revoco, el valor de la resistencia varia, se activa un relé y la caldera se apaga. Esta situado detrás del cortatiros.
ESTANCAS DETECTOR DE FLUJO (de examen)
Ventilador Mecanismo situado a la salida del ventilador (normalmente abierto), solo funciona cuando los PDC salen, es una chapita muy sensible.
Chapita PRESOSTATO DIFERENCIAL DE AIRE Un pequeño elemento con cámara de la caldera con dos tomas, una esta conectada a la salida de los PDC y la otra a cualquier otra salida con diferente presión, a igualdad de presiones se abre al circuito y la caldera se apagaría, esta normalmente abierta en reposo y cerrada cuando esta trabajando.
SISTEMAS DE ENCENDIDO Y SEGURIDAD ENCENDIDO MANUAL Solo se utiliza en las atmosféricas, y con llama piloto (cerillas, mecheros, etc.)
SEGURIDAD POR BIMETAL Un vástago abre la llama de gas cuando el bimetal esta caliente. Mientras este encendida la llama el bimetal se va deformando dando paso de gas a la llama piloto, en caso de apagado de la llama el bimetal volverá a su estado inicial y se cerrara el paso de gas según se vaya enfriando.
ENCENDIDO PIEZOELECTRICO Consiste en un pequeño utensilio hecho de una pieza de metal y cerámica, que cuando se aprieta el dispositivo de disparo dando un golpe seco, surge una pequeña descarga eléctrica, encendiendo la caldera. Sistema de encendido manual. Esta conectado a la salida de la llama. Suele encontrarse en caldera estancas.
SEGURIDAD TERMOPAR Se basa en la propiedad que tienen los metales de naturaleza distinta, soldados autógenamente, de generar electricidad cuando son calentados. Imanes están pegados mientras esta la llama piloto abierta y el paso de gas abierto, tarda 10-15 seg. en saltar si la llama piloto se apaga.
TREN DE CHISPAS (EN ESTANCAS) Sin llama piloto El funcionamiento será instantáneo, en cuanto hay demanda la centralita manda una señal a un transformador de alta y provoca un salto eléctrico que prende la llama.
BUJIA Igual que el tren de chispas Suele venir con pilas.
SEGURIDAD SONDA DE IONIZACION
Circuito normalmente abierto. Se coloca en los quemadores, en la parte mas alejada del encendido, no funciona por temperatura, sino por electricidad. La sonda detecta los iones del fuego y se cierra un circuito, cuando no hay llama corta el gas instantáneamente.
CIRCUITOS HIDRAULICOS (de examen) CIRCUITO PRIMARIO (CALEFACCION) Es un circuito cerrado, cuando se llena se queda en ese circuito y queda estancada en el circuito de emisores. Es el que recibe el calor de los PDC.
CIRCUITO SECUNDARIO (ACS) Es un circuito abierto, pasa por la red vía caldera a los diferentes aparatos. Siempre tiene prioridad sobre el circuito primario. Los dos circuitos coinciden en espacio y tiempo en el intercambiador secundario.
INTERCAMBIADORES Se produce intercambio de calor entre el circuito de calefacción (que recibe calor de los PDC) y el circuito de ACS, cuando se pide servicio de ACS. Hay varios tipos:
INTERCAMBIADOR BITERMICO Es el único que vamos a ver en el cual el intercambio se produce en la parte superior de la cámara de combustión (en el intercambiador primario). El intercambio se produce al “baño Maria”.
FUNCIONAMIENTO CALEFACCION Cuando la instalación de la calefacción demanda calor la caldera pone en funcionamiento la bomba, que siempre estará instalada en el circuito de la calefacción ó primario, pasa a través de la válvula de 3 vías en dirección a los radiadores, cerrándose la válvula que conectara con el by-pass, cuando pide servicio ACS se abrirá la válvula que va al by-pass. Distinguiremos este tipo de intercambiador porque al intercambiador primario le llegan 4 tubos (1 entrada y 1 salida de calefacción y 1 entrada y 1 salida de ACS).
FUNCIONAMIENTO BITERMICO CON VALVULA DE 3 VIAS
1. Intercambiador 2. ACS 3. Bomba 4. PDC 5. Quemadores 6. Retorno (calefacción) 7. Válvula de retención 8. By-pass 9. Ida (calefacción) 10. Válvula 3 vías 11. AF
FUNCIONAMIENTO BITERMICO SIN VALVULA DE 3 VIAS
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Intercambiador ACS Bomba PDC Quemadores Retorno (calefacción) Válvula de retención Ida (calefacción) AF
Cuando pide ACS se para la bomba, quedando estancada el agua de la calefacción, dando calor al agua fría.
INTERCAMBIADOR DE PLACAS Está situado fuera de la cámara de combustión. El tamaño del intercambiador viene condicionado por la potencia.
FUNCIONAMIENTO
1. Bomba 2. PDC 3. Quemadores 4. Retorno (calefacción) 5. Válvula de retención 6. Intercambiador 7. ACS 8. AF 9. Ida (calefacción) 10. Válvula 3 vías Cuando hay demanda de ACS se cierra la válvula B y se produce la mezcla en el intercambiador y cuando se pide servicio para calefacción se cierra la válvula A. En el intercambiador siempre hay agua de la calefacción, pero sin movimiento, incluso en el by-pass.
OTROS TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE PLACA FORMATO ANTIGUO
INTERCAMBIADOR DE TAMBOR
Se calienta al “baño Maria”, también esta fuera de la cámara de combustión.
INTERACUMULADORES Nos podemos encontrar con caldera murales instantáneas ó con acumulación. Con acumulación es cuando se solicita mucho consumo para uno o varios aparatos al mismo tiempo. Los hay de 2 tipos:
SERPENTIN
DOBLE CAMISA
La caldera se pone en marcha cuando la sonda detecta que el agua del acumulador se enfrió. Se activa por temperatura, no necesariamente por demanda.
MICROACUMULACION Para ACS instantáneo, nada mas abrir el grifo. Se utiliza un intercambiador de placas sobredimensionado y se le hace funcionar como si fuera un interacumulador. La sonda la tiene en el intercambiador, que activa la caldera cuando el agua contenida en él se enfrié.
CIRCUITO SECUNDARIO (ACS) Comienza en las tomas de agua de la caldera y llega a los aparatos de consumo. Antes del intercambiador nos encontramos:
FILTRO: Se utiliza para evitar el paso de impurezas al circuito y evitar averías. LIMITADOR DE CAUDAL: Garantiza que la presión no suba y limite el caudal máximo de fabricante. PRESOSTATO DE MINIMA: Cierra un contacto (un micro) siempre y cuando haya una mínima presión, sino hay presión no funciona la caldera.
DETECTOR DEMANDA ACS: La caldera detecta la petición de ACS (por el movimiento del agua a través del sistema) tipos: CUERPO DE AGUA
FLOTADOR MAGNETICO: Cuando se produce presión asciende el flotador magnético y cierra un contacto.
TURBINA: Mediante el movimiento genera corriente.
Llegamos al intercambiador y al salir no encontramos con TERMISTANCIAS (son resistencias variables): A la salida del intercambiador secundario puede llevar una temperatura variable que dependiendo de la temperatura del agua, enviara una señal de resistencia u otra, dependiendo de esa temperatura del agua, entonces la placa enviara una orden al cuerpo de gas para que la electro válvula de regulación aumente o disminuya la potencia de la caldera.
CIRCUITO PRIMARIO (CALEFACCION) CIRCULADOR / BOMBA La bomba de una caldera esta en el circuito primario, esta en el retorno y nunca puede tener aire, donde se pueden producir burbujas de aire, es usual ver un purgador encima de la bomba. Dependiendo de la potencia de la caldera, se pondrá una bomba adecuada. La bomba se pondrá en marcha cuando se reclama calefacción y ACS (con intercambiador). En las calderas de ultima generación la bomba se pone en marcha automáticamente, si transcurrido un tiempo no hay petición de servicio, esto es para evitar congelación en invierno. También se puede encontrar bombas para distintas potencias para evitar el exceso de ruido.
VALVULA DE TRES VIAS Tiene una común dos optativas. Al demandar ACS desplaza la membrana con un vástago. Tipos:
MECANICA (MEMBRANA): Por movimiento de agua.
MOTORIZADA (POR CONECTORES): Al detectar paso de agua, envía la señal a un pequeño motor y abre ó cierra la placa, según las necesidades de calefacción ó ACS. VASO DE EXPANSION Absorbe las dilataciones que afectan al agua de la instalación debido al aumento de la temperatura
Salimos del intercambiador primario y nos encontramos con otra TERMISTANCIA: DETECTOR DE SOBRETEMPERATURA: Esta tarado a 110 ºC, cuando pasa de esta temperatura se para, evitando que haga vapor. VALVULA DE SEGURIDAD POR SOBREPRESION
Viene limitada por el fabricante tarada a 3 bar, cuando hay una sobrepresión vence el muelle y sale agua.
VALVULA DE LLENADO Puede estar en varios sitios, en la ida ó en el retorno, tiene que estar entre el secundario y el primario.
INSTALACION CALDERAS MURALES A GAS
UBICACIÓN
ATMOSFERICA
ESTANCAS
No se podrán instalar en dormitorios, cuartos de baño, etc. excepto en la cocina o terraza.
Podremos colocarlas en cualquier local de la vivienda (cocina, cuarto de baño, etc.), solo exige que este en la pared y la evacuación sea accesible al exterior.
CONDUCTOS DE EVACUACION DE LOS PDC
ATMOSFERICA
Según la normativa (RIGLO): - No ha de impedir la correcta evacuación de los PDC. - Ha de ser resistente a la temperatura de los humos y a la corrosión. - Ha de ser estanco por su naturaleza y en sus uniones.
Según COMUNIDAD AUTONOMA DE MADRID: - Ha de ser liso en su interior - Ha de ser metálico - Ha de ser estanco por su naturaleza y en sus uniones
ESTANCAS Depende del fabricante
DISEÑO CONDUCTOS EVACUACION PDC En general tanto para las caldera ATMOSFERICAS como para las ESTANCAS, el final del conducto a de estar a 10 cm. de la pared.
ATMOSFERICA
ESTANCAS
Los PDC han de ir evacuados a un “SHUNT” (chimenea general)
Dependerá de:
Según la normativa (RIGLO): - Los conductos de evacuación de PDC, deben ser a la salida de las calderas verticales en al menos 20 cm. - En caso de que hubiera tramos no verticales, estos deben ser ascendentes en todo su recorrido, hasta el “Shunt” ó al exterior. - En caso de ir al exterior, deben tener un tramo vertical de al menos 50 cm., protegido por un sombrerete contra la lluvia y el regolfamiento del aire. - El final del conducto ha de estar a 40 cm. de aleros y tejados. - En caso de no ser vertical puede ser ascendente y tener el final del conducto a 40 cm. De cualquier entrada de aire y protegido por un deflector autorizado.
-Siempre han de ir conducidos al exterior ó a un “Shunt” específico. - La longitud de los conductos así como su inclinación, vienen determinados por el fabricante. - Los fabricantes recomiendan una inclinación descendente en los conductos de evacuación. Si se alargaran demasiado los conductos concéntricos podrían llegar a enfriase los PDC, Provocando precipitaciones de ONX (oxido de nitrógeno) y producir corrosión, para evitarlo los fabricantes recomiendan inclinación descendente en los conductos.
Según COMUNIDAD AUTONOMA DE MADRID: - Al menos 20 cm. vertical salida caldera. - Si no hubiera tramo vertical, este ha de ser ascendente en todo su recorrido al menos un 3%, con un máximo de recorrido de 3 metros “equivalentes” (1) y con un máxima de 2 cambios de dirección, hasta el “shunt” ó exterior. (1) Longitud equivalente: la longitud lineal mas 0,75 m. por cada cambio de dirección (es aquel superior a 45º.
-A 40 cm. De cualquier abertura permanente de aire y de cualquier parámetro. - En caso de ir al exterior, deben tener un tramo vertical de al menos 50 cm., protegido por un sombrerete contra la lluvia y el regolfamiento del aire. - El final del conducto ha de estar a 40 cm. de aleros y tejados. - En caso de no ser vertical puede ser ascendente y tener el final del conducto a 40 cm. de cualquier entrada de aire y protegido por un deflector autorizado
MASA: La cantidad de materia que contiene un cuerpo, se mide con la balanza y su unidad es el Kg. VOLUMEN: Es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio, su unidad m³. (1000 dm³ = 1000 l) m³: es el volumen que ocupa un cubo cuyo largo, alto y ancho son un m. lineal.
DENSIDAD: Es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y su volumen. D = M (masa) / V (volumen) su unidad kg/m³. DENSIDAD RELATIVA: Es el cociente de dividir la densidad de un cuerpo por la densidad de referencia, carece de unidades. La densidad en los cuerpos sólidos y líquidos varía muy poco con la temperatura, no ocurriendo lo mismo con los gases.
d = densidad / d. referencia
DENSIDADES DE LOS CUERPOS QUE SE TOMAN COMO REFERENCIA: Para los cuerpos sólidos y líquidos la densidad que se toma como referencia es la del agua a 4 C, densidad = 1000 Kg/m³, y para los gases se toma la densidad del aire en condiciones normales, densidad aire = 1,293 Kg/m³. ˚
CONDICIONES DE LOS CUERPOS: Condiciones Normales (N) : Cuando el cuerpo se encuentra en 0 C de temperatura y a la presión atmosférica ˚
Condiciones Estándar (ST): Las que tienes un cuerpo que se encuentra a 15 C y a la presión atmosférica. ˚
VOLUMEN ESPECIFICO (Vesp): Volumen ocupado por la unidad de masa; Vesp = V / M su unidad es el m³/kg, es el concepto inverso de la densidad, ósea;
Vesp = 1/d , Vesp = 0,35; d = 1/ 0,35 = 2,85 m³/kg. MOVIMIENTO UNIFORME: Un cuerpo esta en movimiento cuando su posición respecto de un punto que consideramos fijo varia con el transcurso del tiempo.
VELOCIDAD: La rapidez con la que se produce el movimiento ó también como la distancia que se recorre en la unidad de tiempo;
V = E (espacio) / T (tiempo) su unidad es m/s.
ACELERACION: es la variación de la velocidad en la unidad de tiempo; A = ∆v (variación tiempo) / tiempo su unidad es m/sg². CAUDAL: La cantidad de fluido que pasa por una conducción de sección (S) en la unidad de tiempo, existen dos caudales (máximo y volúmico);
Q = S (sección) x V (velocidad) su unidad m³/sg (máximo) y kg/sg (volúmico) FUERZA: causa capaz de modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo, así como el desviarlo de su trayectoria o producir una deformación en él;
F = M (masa) x A (aceleración) su unidad Newton ( N)
FUERZA DE LA GRAVEDAD: Es la fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos que se encuentran dentro de su campo gravitatorio, esta fuerza tiene un nombre especifico (peso), la aceleración que produce esta fuerza se designa con la letra “g” y su valor a nivel del mar es de
9’81 m/sg²; P (peso) = M (masa) x G (gravedad) a = g = 9’81 m/sg² 1 Kgf (Kg fuerza) = 1 Kp (Kilopondio) = 9’81 N (Newton)
PRESION: Es el empuje esfuerzo o peso soportado por la unidad de superficie, sobre la que se ejerce perpendicularmente;
P = F (fuerza) / S (superficie) = N (Newton) / m² = Pa (Pascal) 100.000 Pa = 100Kpa = 10 mca = 1 bar = 1 atm = 760 mmHg = Kgf/cm = kg/cm² PRESION HIDROESTATICA O ESTATICA: La presión que existe en un punto cualquiera del interior de un líquido es debida al peso de la columna del liquido que existe por encima de él.
P=dxgxh
A
h
B PRESION ATMOSFERICA: La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la tierra, podemos definir presión atmosférica como la fuerza que ejerce el peso de esta capa de aire sobre la superficie terrestre. Este valor calculado a 0 C y para una latitud de 45 C se denomina atmósfera. ˚
˚
1 atm = 760 mmhg a nivel del mar
PRESION RELATIVA, EFECTIVA, ESTATICA ó MANOMETRICA: Es la presión que tienes un fluido dentro de una conducción, se mide con los manómetros por lo cual también se le da el nombre de manométrica.
PRESION ABSOLUTA: Es la suma de la presión relativa o manométrica mas la presión atmosférica. Pa = Pr (presión relativa) + Patm (presión atmosférica) TRABAJO: Es el resultado de aplicar una fuerza sobre un cuerpo, sobre el que se produce un desplazamiento ó formación.
T = F (fuerza) x E (espacio) = N (newton) x metro = J (julio) Su unidad es el Julio 1 Julio = 0,24 cal. Kw/h = 3600 kJulio = 860 Kcal ENERGIA: Todo cuerpo que posee energía es capaz de realizar un trabajo ENERGIA CINETICA: La que posee el cuerpo en función de la velocidad Ec = ½ M (masa) x V² (velocidad ²) Ep = M (masa) x G (gravedad) x H (altura) Las unidades de energía y de trabajo son exactamente las mismas.
POTENCIA: La cantidad de trabajo ó energía que se realiza ó se consume en la unidad de tiempo. P = T (trabajo) / t (tiempo) = Julio / sg = W (Watio) 1 Cv (caballo vapor) = 736 W; 1Kw = 860 Kca/h
RENDIMIENTO: En un proceso de transformación de energía la cantidad de esta utilizada debe ser igual a la obtenida, ya que la energía ni se crea ni se destruye solo se transforma. En la práctica esto no ocurre así, ya que parte de la utilizada se almacena durante el proceso ó se transforma en otra forma de energía que no es la que nos interesa. Se define rendimiento (en tanto por 1) al conciente de dividir la energía útil por la energía consumida en el proceso.
Rtº = Pu (potencia util) / Pn (potencia nominal, consumida) Rtº = Pu / pn x 100 Pn = Cc x PCI Pu = Ch2o l/sg x ∆t Rtº = Rendimiento Pn = Potencia nominal en Kcal/h Cc = Caudal de combustible (gas m³/h) PCI = Poder calorifico inferior en Kcal/m³ Pu = Potencia util (Q/t) Ch2o = Caudal de agua en l/hora ∆t = Salto térmico del agua PERDIDA DE CARGA: Como los fluidos poseen viscosidad, poseen rozamiento interno, que es el responsable de la transformación de la energía mecánica en calor, es por esto que la presión total va disminuyendo a lo largo del recorrido del fluido por la conducción ó tubería (hablamos de tuberías de sección constante rectas, circulando en fluido en régimen laminal). Luego tenemos una perdida de presión de un punto a otro de la tubería, en instalaciones de redes nos encontramos con una serie de accesorios, como “T”, codos, curvas, etc. que igualmente nos producen perdida de al circular el fluido por ellos. Perdida de presión en tramos rectos y perdidas de presión locales, perdida de presión entre dos tramos que existe entre los puntos a y b de esa tubería y que son debidas a las dos condiciones anteriormente descritas. Perdida de presión lineales;
mmca/m ; mbar/m
ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA: En condiciones normales son 3 (Sólido, Liquido y Gaseoso).
ESTADO SÓLIDO: Se caracteriza porque las partículas que lo componen ocupan posiciones fijas en los cuerpos, y están muy próximas unas de otras (las partículas están continuamente vibrando alrededor de una posición). Este estado se caracteriza porque no varía de forma ni de volumen, además de ser incomprimible. ESTADO LIQUIDO: Las partículas de un liquido no ocupan posiciones fijas, giran continuamente e intercambian sus posiciones entre si, quedan mas alejadas unas de otras que la del estado sólido, es por esto que los líquidos carecen de forma adaptándose a la del recipiente que las contiene, son incomprimibles.
ESTADO GASEOSO: Se caracteriza porque sus partículas están muy alejadas unas de otras atendiéndose a separarse libremente. Son las partículas menos cohesionadas que existen y es por esto que tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, se pueden comprimir r educiendo su volumen hasta el punto de pasar al estado líquido.
CAMBIOS DE ESTADO: La materia que se encuentra en uno cualquiera de los tres estados puede pasara otro cualquiera de ellos, solo es necesario absorber o ceder energía en forma de calor.
CALOR LATENTE: Se emplea absolutamente en el cambio de esta de una materia.
CALOR SENSIBLE: Se emplea en variar la temperatura de un cuerpo y depende la masa del mismo, del calor específico del mismo y de la variación de la temperatura.
Temperatura -
Vapor Agua + Vapor Calor
Hielo + Agua
Los cambios de estado se hacen a temperaturas constantes como a 0ºC de hielo se pasa a hielo + agua y en temperatura a 100ºC se pasa a agua + Vapor y pasados los 100ºC a vapor.
Qs = m x Ce x ∆t Qs = Calor sensible en Kcal Ce = Calor especifico en Kcal/kgºC ∆t = Variación de la temperatura en ºC m = masa en Kg Ql = m x Cl Ql = Calor latente m = Masa en Kg Cl = Calor latente en cambios de esta en Kcal/kg.
CALOR ESPECIFICO DE UN CUERPO: Es la cantidad de calor que hay que suministrar a un Kg de dicho cuerpo para elevar su temperatura un grado.
CALORIA: Es el calor necesario para subir la temperatura de 1 gramo de agua 1ºC. Su múltiplo es la Kcal, que por definición se entiende que el valor necesario para un grado es una Kcal.
1Cal = 1ºC = 1 gr. de agua
ENTALPÍA (i): Desde un punto dado como la suma de calor latente más el valor sensible REACCIONES ENDOTERMICAS SUBLIMACION Licuación
Evaporación
SÓLIDO Solidificación
LIQUIDO
Condensación
VAPOR
SUBLIMACION INVERSA REACCIONES ESOTERMICAS TEMPERATURA: El nivel de energía térmica que contiene un cuerpo, se mide con el termómetro y no debe confundirse con el calor.
ESCALAS TERMICAS: Escala térmica o Celsio, toma como referencia 0ºC que es la temperatura de fusión del hielo y 100ºC la temperatura de ebullición del agua para convertirse en vapor.
ESCALA ABSOLUTA O TERMODINAMICA: Es la escala autorizada por el sistema internacional, fija el punto de fusión del hielo en los 273 K (Kelvin) y el punto de ebullición del agua en los 373 K. La distancia entre los dos puntos están divididos en 100 partes iguales y cada una de ellas se corresponde con un Kelvin. El 0ºC coincide con los 273ºK que es la temperatura más baja a la que te puede llegar, en la cual no hay movimiento molecular.
ESCALA FAHRENHEIT: Fija el punto de fusión del hielo en 32ºF y el de ebullición del agua en 212ºF, la diferencia entre ellos es la dividida en 180 partes iguales y cada parte se corresponde con un grado Fahrenheit.
CAMBIOS DE ESTADO: ºC = K–273 ºC = K–32/1,8 K–273 = F–32/1,8 por lo tanto 1,8K-273 = F-32 → 1,8K-241 = F → 1,8 x 200K-241 = 119F DILATACION: Una de las formas que tiene de manifestarse el calor sobre los cuerpos es la dilatación, existe para cada sustancia un coeficiente de dilatación que es específico de ella. Este coeficiente viene expresado en mm/mºC, como lo vamos aplicar al calculo de tuberías cuerpos esbeltos solo nos interesa el coeficiente de dilatación lineal. Existen otros dos coeficientes de dilatación (superficial y volúmica). D = L x Cd x ∆t
D = dilatación en mm. L = longitud inicial en m. Cd = coeficiente dilatación en mm/mºC ∆t = variación de la temperatura FORMAS DE TRANSMISION DE CALOR:
CONDUCCION: Este se transmite molécula a molécula sin cambio aparente de materia por lo que esta forma de cambio de calor tiene lugar en los cuerpos sólidos. La elevación de temperatura aumenta la excitación de las partículas elementales de la materia, transmitiéndose dicha excitación a las mas próximas de sus entorno y con ello su energía calorífica, este proceso continua en el cuerpo de la zona mas caliente a las mas frías, cuanto mas denso, compacto y pesado este intercambio de calor se realiza con mayor facilidad.
CONVECCION: Esta forma de transmisión es propia de los fluidos (líquidos y gases), las moléculas en contacto por un cuerpo a temperatura mas alta se calientan, disminuyendo su densidad y ascendiendo. Si a su vez entran en contacto con un cuerpo mas frió, ceden calor aumentando su densidad y desplazándose en sentido contrario descendiendo.
RADIACION: Esta constituida por ondas electromagnéticas de diferentes longitudes mientras que las dos formas de transmisión anterior (conducción y convección), necesitan de un soporte material, la transmisión por radiación puede realizarse incluso en el vació. Todos los cuerpos, incluso a temperaturas bajas, emiten y absorben calor por radiación. El calor transmitido por radiación depende de la naturaleza y de la temperatura de la superficie del cuerpo radiante.
DETERMINACION DEL COEFICIENTE K DE TRANSMISION DE CALOR DE UN CUERPO Todos los materiales poseen un coeficiente Landa (λ ) de conductividad térmica, que es una propiedad especifica de cada uno de ellos, su valor cambia con la temperatura y se define como la cantidad de calor que pasa en la unidad del tiempo a través de la unidad de área de una muestra de extensión infinita y caras plano paralelas y de espesor unidad, cuando se establece una diferencia de temperatura entre sus caras de 1ºC.
Unidad landa = Kcal/h m ºC
RESISTIVIDAD TERMICA: Es la inversa de la conductividad térmica Su símbolo “r” r = 1 / λ Su unidad sera h m ºC/Kcal CONDUCTANCIA TERMICA: Es la cantidad de calor transmitido a través de la unidad de área de una muestra de material de espesor “e” dividida por la diferencia de temperatura entre las caras cliente y fría, en condiciones estacionarias (es la relación entre la conductividad térmica / espesor material).
Su símbolo “c” C = λ / e Su unidad Kcal/h m² ºC
CONDUCTIVIDAD TERMICA DE UN MURO (COEFICIENTE DE TRANSMISION K): Formula:
1/k = 1/he + e1 / λ 1 + e2 / λ2 +…… en / λ n + 1/hc + 1/hi hi = conductividad térmica superficial interior he = conductividad térmica superficial exterior hc = conductividad térmica superficial cuando existe cámara Sus unidades son Kcal/h m² ºC e1, e2 , en = espesores de las distintas capas Su unidad es metro. λ 1 , λ 2, λ n = conductividad térmica de los diferentes materiales
FLUJO DE CALOR: Cantidad total que atraviesa un paramente de superficie “S” entre cuyas dos caras existe dos diferentes temperaturas T 1 y T2 en una hora.
Q = K x S (T 2 – T1) Su unidad es Kcal/h Q = cantidad de calor K = coeficiente de los diversos elementos que componen el paramento T2 = temperatura interior (mas elevada) T1 = temperatura exterior S = diferentes superficies que componen el muro (m²). CALCULO DE CARGAS TERMICAS EN CALEFACCION: La realización del cálculo de cargas térmicas nos permite evaluar las perdidas de calor en cada loca. Componente de la instalación en una hora con lo que sabremos las aportaciones de calor necesarias para contrarrestar dichas perdidas. Primeramente debemos de conocer los factores que afectan a dicho cálculo de perdidas:
a)
Condiciones exteriores de calculo: en este apartado se incluye los valores de las
temperaturas mínimas que debemos de tomar para el calculo, según el lugar donde este situada la instalación. En los valores de temperatura vienen reflejados en l a Norma UNE 100001 , nosotros lo podemos sacar de la tabla 3.1 pagina 93 del libro. En el caso de no encontrar en la tabla algún valor se puede usar algún valor de reconocida solvencia. Los niveles percentiles que usaremos son 97,5 % para uso general y para uso
sanitario usaremos 99 %.
b) Condiciones interiores de cálculo: La temperatura nos viene indicada por la normativa, concretamente en el RITE en su ITE 02 y debe estar comprendida entre 20 y 23 ºC para calefacción.
c) Coeficiente K de transmisión de calor de los cerramientos: Conocemos ya el K de los cerramientos por lo que sabemos que nos interesa que el mismo sea lo más bajo posible.
b) Coeficiente de mayor acción por intermitencia: Es un coeficiente de aumento que se utiliza en el caso de que la instalación no funcione con una temperatura interior continuamente, los valores que aplicaremos para este coeficiente son por reducción de temperatura nocturna el 5%, por parada nocturna el 10%, por estancias puntuales el 20% , este coeficiente se aplica únicamente a las perdidas por transmisión. Estos valores se aplican únicamente a las perdidas por transmisión.
e) Coeficiente de mayor acción por orientación: es un coeficiente de aumento aplicable solamente a muros exteriores que representa un aumento o complemento para las paredes mas frías, aplicaremos los siguientes valores: muros con orientación norte 10%, muros con
orientación este y oeste 5%, orientaciones intermedias el mas favorable. La orientación es solo para muros exteriores. N 10%
10%
5%
5%
f) Ventilación prevista en los locales: Según el RITE en instalaciones que no tengan ventilación mecánica (controlada), el número mínimo de renovaciones que se deben efectuar es un volumen del local a la hora, se entiende que estas renovaciones de aire se efectúan por aperturas de puertas y ventanas así como por sus rendijas. Vamos a tomar unos valores fijos, lugares de estancia habituales: comedores, salones 1,5 renovaciones a la hora, dormitorios 1 renovación / hora,
cocinas y baños 2 renovaciones / hora.
EVALUACION DE LAS PERDIDAS: Las pérdidas de calor se producen por dos conceptos diferentes:
1º. PERDIDAS DE CALOR POR TRANSMISION: Son debidas a una salida de calor a través de los cerramientos, la evaluaremos con la formula siguiente:
Qt = S x K x (Tin – Tex) C1 x C2 Qt = perdidas de calor por transmisión a través de los cerramientos en Kcal/h. S = superficie de cerramiento considerado en m². K = coeficiente del muro en Kcal/h m² ºC. Tin = temperatura interior ºC Tex = temperatura exterior ºC C1 = coeficiente de mayor acción por intermitencia de uso ( 1,05 – 1 , 1 – 1,2) C2 = coeficiente de mayor acción por orientación (1,05 – 1,1) 2º. PÉRDIDAS POR VENTILACION: Estas pérdidas se deben al calor que se pierde desde el interior del local al exterior a causa de las renovaciones de aire, las calcularemos con la siguiente formula:
Qv = V x N x 0,3 x (Tin – Tex) Qv = perdidas por ventilación V = volumen del local en m³ N = numero de renovaciones a la hora
CALCULO DE TUBERIAS PARA LOS SISTEMAS DE CALEFACCION Velocidad de circulación: Es directamente proporcional al caudal e inversamente proporcional a la sección. Esta limitada a 1,5 m/s (provocaría ruidos) no se deben de tomar velocidades inferiores a 0,5 m/s (el agua iría lenta). C=VxS V=C/S V = velocidad m/s C = caudal m³/s S = sección m² Rozamiento unitario: Para evitar el tener unas perdidas de presión debidas al rozamiento muy elevados, nos mantendremos entre 10 mmca/m como mínimo y como máximo de 40 mmca/m, este valor de rozamiento depende principalmente de la velocidad de circulación del agua y de la rugosidad interior de la tubería.
Rozamiento por accesorios: Se aplicara el 30% mas a la longitud total de la instalación , excepto para los sistemas de dos tubos (instalación vista) se aplicara el 50% mas a la longitud total de la instalación. Para averiguar la velocidad y la perdida de carga en el circuito de tuberías se trabajara con ábacos (nomogramas). CALCULO DE SISTEMAS BITUBULARES TRAMO Potencia calculo: Anotaremos la potencia que circula por ese tramo Kcal/h
Litros/h – Potencia: Obtendremos el caudal en l/h dividiendo la potencia de cálculo por el salto térmico
Caudal litros/min.: Dividiremos la columna 3 entre 60 con lo que obtendremos el caudal en l/m.
Longitud tramo: Anotaremos la longitud del tramo considerado
Longitud equivalente: Será el resultado de multiplicar la columna anterior por 1,3 ó 1,5 (dependiendo del tanto por ciento de la longitud por accesorio).
Diámetro tubería, R mm.c.a/m y Velocidad m/seg.: El resultado de estas tres columnas lo sacaremos del ábaco.
Total resistencia R x longitud total: Se obtendrá de multiplicar las columnas 7 por la 9.
CALCULO ELEMENTO – RADIADOR Potencia real elemento = Potencia nominal fabricante x Factor corrección c1 x Factor corrección c2 Preal = Pn x Fc1 x Fc2 Fc1 = por situación o colocación Valores de referencia: Emisor en hornacina = 0,8 Emisor en hornacina y tapa = 0,75 Emisor bajo repisa = 0,9 Fc2 = Por salto térmico
El fabricante según la norma UNE EN 442 esta obligado a facilitarnos la potencia nominal del elemento del radiador, así como con que salto térmico se ha producido esta potencia nominal, también esta obligado a facilitarnos un numero “n”, cuyo valor suele estar comprendido entre 1,25 y 1,35 que se llama exponente de emisividad, que depende de las características constructivas y materiales de los que este fabricado el elemento. La norma UNE EN 442 obliga a los fabricantes a que las potencias nominales de los radiadores las
faciliten para un salto térmico de 50ºC. Ejemplo:
Temperatura de ida 80ºC, temperatura de retorno 60ºC, temperatura habitacion 20ºC. Donde esta el radiador. 80 + 60 / 2 = 70 (temperatura media) – 20 = 50ºC ∆t (salto térmico) Si fuera 90 + 70 / 2 = 80 – 30 = 50º ∆t (salto térmico), el radiador se sigue comportando igual a pesar del incremento de temperatura. n
Fc2 = ( ∆t / 50)
Todas estas formulas se emplearían para cada radiador. CALCULO DEL NÚMERO DE ELEMENTOS A INSTALAR EN UN RADIADOR Potencia del radiador / Potencia real El resultado final de salir con decimales se redondeara a enteros y hacia arriba.
CALCULO DE RESISTENCIA POR EMISOR Se tomara el número de elementos hallados y se multiplicara por la resistencia de cada emisor (mmca) CALCULO DE TUBERIAS EN SISTEMAS MONOTUBULARES Según el RITE el numero de emisores por anillo no deben de superar 5, con lo cual si la instalación necesitara mas de 5 emisores tendríamos que diseñar mas de un anillo, es recomendable trabajar con saltos térmicos, menos para reducir las dimensiones de los emisores (temperatura de entrada y de salida) siendo menores a medida que nos alejamos del generador, por este motivo la producción térmica unitaria de los mismo es menor. A medida que nos alejamos debemos compensar esta disminución de temperatura aumentándolo al tamaño del emisor.
En la práctica existen unos diagramas que nos permiten corregir de forma directa la potencia de los emisores, el modo de operar es el siguiente:
1. Columna: Radiador Anotaremos el nº de emisor desde 1 hasta 5, siguiendo el sentido del anillo.
2. Columna: Potencia del radiador Anotaremos las pérdidas calculadas que debe aportar cada radiador.
3. Columna: Carga total sumatoria Anotaremos las pérdidas acumuladas según vamos avanzando de r adiador.
4. Columna: Temperatura media del radiador La temperatura media del radiador se obtiene por medio del grafico inferior que hay en el diagrama. Los pasos son los siguientes: a) Marcaremos el punto de origen de la instalación que será el situado dentro del diagrama, en el cruce de la línea de 90ºC con la potencia 0 ( en el diagrama esta marcado con una flecha) b) Anotaremos en la escala de potencias, las potencias sumadoras de la columna 3, bajando una vertical sobre ellas. c) Trazaremos dentro del diagrama la línea horizontal que marca el valor de nuestro saldo térmico (en nuestro caso 15ºC, es el salto térmico). La escala de los saltos térmicos esta en la parte derecha del diagrama. d) Uniendo el punto inicial de la instalación (flecha) con el cruce de las líneas del salto térmico (horizontal y vertical) de la carga total de la instalación, encontraremos la recta característica de la instalación. e) En el cruce de la línea característica de la instalación con los valores acumulados, obtendremos otros puntos, desde estos puntos trazaremos una recta horizontal, que al alcanzar la inclinada a 45º que existe a la izquierda del diagrama, nos dará la temperatura media del radiador, en la escala de la izquierda.
5. Columna: Temperatura ambiente Se colocara la temperatura de cada habitación
6. Columna: Salto térmico medio Es la diferencia entre la columna 4 y 5.
7. Columna: Factor de corrección Lo sacaremos de la escala de factor de corrección que se encuentra en la parte derecha del diagrama en vertical, entrando por los saltos térmicos medios.
8. Columna: Potencia de radiador corregida Se obtiene multiplicando la columna 2 por la 7.
Perdidas por válvula: La sacamos del libro de instalaciones Pág. 124
ELECCION DEL CIRCULADOR Los circuladotes se caracterizan por dos parámetros: 1- Caudal que son capaces de mover 2- Presión que son capaces de vencer para el caudal dado. Estos dos parámetros son inversamente proporcionales y vienen representados en la curva característica de la bomba, que debe ser facilitada por el fabricante. Otro dato que nos debe de facilitar el fabricante debe de ser el NPSH de la bomba. Presiones mbar mmca 100
A mayor presión menor caudal
80 60 40 20 1
2
3
4
5
6
Caudales (m³/h), l/m
CALCULO AGUA CALIENTE SANITARIA (A.C.S.) En el cálculo debemos garantizar un caudal de agua suficiente, temperatura adecuada, así como calidad higiénica, aspecto este a tener en cuenta, por las implicaciones que puede traer por contaminación de legiónela. Según RITE el ACS se realizara de acuerdo con la norma UNE 100030 , algunos aspectos de esta se puntualizan o se modifican en el real decreto 865 del ministerio de sanidad y consumo. Según este real decreto la temperatura mínima de preparación cuando exista un acumulador final debe de ser de 60ºC. En los sistemas centralizados deben de existir red de retorno, no pudiendo bajar la temperatura en esta red de 55ºC en el punto más desfavorable.
SISTEMAS INSTANTANEOS (calentadores a gas individuales) Estos sistemas se denominan por el caudal en litros minutos que son capaces de generar, deberemos de calcularlos con el aparato de mayor consumo, la formula para averiguar su potencia útil es: Pu = Ch2o x 60 x ∆t
Pu = potencia util en Kcal/h Ch2o = caudal de agua en l/min. ∆t = salto térmico para calentadores (normalmente 25ºC) SISTEMAS CENTRALIZADOS Es obligatorio hacerlos con acumulador de agua, depósitos acumuladores que nos permitan tener un volumen de agua acumulado que nos cubra la demanda de ACS en los momentos punta, ya que de no ser así la potencia del generador tendría que ser muy elevada.
MATERIALES UTILIZADOS En los sistemas de ACS deben de ser de unas características que resistan la acción en determinados momentos de desinfecciones químicas, por otra parte deben de soportar temperaturas superiores a 70ºC, ya que por normativa periódicamente ahí que elevar la temperatura de todo el circuito de distribución y acumulación hasta 70ºC, mantener esta temperatura un mínimo de 2 horas, con el fin de realizar una desinfección térmica (pasteurización) y de esta forma controlar la proliferación si existiera de legionela. Otro aspecto a tener en cuenta en estas instalaciones es la posibilidad de limpieza física de toda ella, por lo cual los acumuladores deben de tener según su tamaño boca de hombre, boca de cabeza o boca de mano, se recomienda que los intercambiadores sean de placas, por el mismo motivo anterior y por su elevado rendimiento.
DATOS NECESARIOS PARA EFECTUAR EL CÁLCULO DE ACS Temperatura de entrada del agua de la red (Te) Esta temperatura suele estar comprendida entre 10 y 15ºC (el real decreto 865 nos indica, que en los depósitos acumuladores de agua fría (aljibe), la temperatura no debe sobrepasar los 20ºC).
Temperatura de preparación (Tp) La temperatura debe de ser de 60ºC
Temperatura de uso (Tu) Suele estar comprendida entre 38 a 45ºC, por si ahí que mezclar con agua fría.
Longitudes de la tubería de ida y retorno de ACS Se calculara por medio de los planos Debemos de calcular el agua que necesitamos acumular que depende de los consumos “C” , volumen deposito acumular “V” , potencia útil (Pu) necesaria en el secundaria del intercambiador para calentar el agua, potencia nominal (Pn) en el primario del intercambiador, diámetro de la tubería de
ida y diámetro de la tubería de retorno.
El método se basa en calcular un uso para todos los aparatos que tengamos, al que luego aplicaremos un factor de simultaneidad.
Formula para averiguar el volumen del acumulador V = C x (Tu – Te) / (Tp - Te) Formula para averiguar la potencia útil en el secundario del intercambiador Pu = V x (Tp – Te) / hp
EJEMPLO: Necesitamos preparar una instalación de ACS para las siguientes viviendas: Te = 15ºC Tu = 40ºC Tp = 60ºC Hp = 2 horas Volumen Simultaneidad Agua por acumulación Aparato ACS 2 lavabos 1 bañera 1 bidet 1 lavadero
10 x 2 150 10 600
2 lavabos 1 ducha 1 bañera 1 bidet 1 fregadero
20 50 150 10 20
5 viv. 2 per.
1 lavabo 1 ducha 1 bidet 1 fregadero
10 50 10 20
5 viv. 5 per.
2 lavabos 1 bañera 1 bidet 1 lavadero
20 150 10 500
4 viv. 6 per.
8 viv. 4 per.
780x4x0,75=2340
250x8x0,7=1400
80x5x0,7=280
680x5x0,7=2380
Caudal por aparato
0,2 0,3 0,1 0,2
0,2 0,2 0,3 0,1 0,2
0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,3 0,1 0,2
0,8 x 4 = 3,2 l/s
1 x 8 = 8 l/s
0,6 x 5 = 3 l/s
0,8 x 5 = 4 l/s
Los consumos de cada aparato lo sacaremos de la tabla de VOLUMEN DE AGUA CONSUMIDO POR APARATOS y la simultaneidad de la tabla superior. Por lo tanto: C = 2340 + 1400 + 280 + 2380 = 6400 V = 6400 x (40 – 15) / (60 – 15) = 3555 litros Pu = 3555 x (60 – 15) / 2 = 79998 El rendimiento de los intercambiadores de placas será el 90 % Rto = Pu / Pn Pn = 79998 / 0,9 = 88886,6 Kcal/h
DIAMETRO DE LA TUBERIA DE RETORNO Primeramente calcularemos el diámetro de cada tubería con la tabla de caudales por aparatos para el cálculo del agua caliente sanitaria. Abra tantos caudales como tipos de viviendas diferentes existan. Siendo la suma de estos caudales un caudal total al que aplicaremos un coeficiente de simultaneidad. Qt = 3,2 + 8 + 3 + 4 = 18,2 l/s Q = 18,2 x 0,2 (Kg de 22 viviendas) = 3,64 l/s El caudal de la tubería de retorno se supone que es el 10% del caudal de ida, ósea: 10 % de 3,64 l/s = 0,36 l/s
VASO DE EXPANSION Volumen de Agua
Contenido por metro de tubería
COBRE mm DIAMETRO 8 – 10 10 – 12 13 – 15 16 – 18 20 – 22 26 – 28 33 – 35 40 – 42
ACERO l/m CAPACIDAD 0,050 0,078 0,133 0,201 0,314 0,531 0,855 1,257
DENSIDAD 1/8” 1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 ¼” 1 ½” 2” 2 ½” 3” 4”
DN 6 8 10 15 20 25 32 40 50 65 80 90
Kg/m CAPACIDAD 0,0363 0,0770 0,1410 0,2190 0,3976 0,6246 1,0694 1,4186 2,3157 3,8375 5,3068 8,9752
VASO DE EXPANSION ABIERTO El volumen total del vaso de expansión abierto será como mínimo el 6% del agua contenida en la instalación con lo cual:
Vt = 0,06 x V Vt = Volumen total del vaso de expansión abierto V = Volumen inicial de la instalación
VASO DE EXPANSION CERRADO CON MEMBRANA Vt = V x Ce x Cp V= volumen inicial de la instalación Ce = Coeficiente de expansión Cp = coeficiente depresión El coeficiente de expansión depende de la temperatura media del sistema y lo averiguaremos con la siguiente formula:
Ce = (3,24 x Tmedia²) + (102,13 x Tmedia) – (2708,3) / 1000000 Esta formula es valida para temperaturas del agua comprendidas entre 30ºC y 120ºC.
COEFICIENTE DEPRESION El coeficiente depresión lo averiguaremos con la siguiente formula:
Cp = Pm / Pm - Pmin Pm = Presión máxima del sistema Pmin = Presión mínima del sistema PRESION MAXIMA Se tomara de estas dos formulas la que nos de menor valor; las presiones siempre en bar.
Pm = Pvs + 0,65 Pm = (Pvs x 0,9) + 1 Pm = Presión máxima Pvs = Presión de tarado de la válvula de seguridad PRESION MINIMA Pmin = Pll + hg + 1 Pmin = Presión mínima Pll = presión de llenado de la instalación en el punto mas alto Hg = altura geométrica (en bar) que soporta el vaso DIAMETRO DE LA TUBERIA DE EXPANSION Es la tubería que une al vaso de expansión con el resto de la instalación. El diámetro interior de la tubería lo averiguaremos con la siguiente formula:
Ø = 15 + 1,5 √P Ø = diámetro interior en mm. P = potencia del generador en Kw; 1Kw = 860 Kcal/h.
EJEMPLO: Averiguar el volumen del vaso de expansión cerrado con membrana y el diámetro de tubería de expansión, con las siguientes características: Tubería de 20/22 15m. Tubería de 16/18 30m. Tubería de 13/15 20m. Elementos radiador 70 a 0,45 litros Intercambiador de la caldera 10 litros Potencia caldera 15750 Kcal/h (que al pasarlo a Kw seria 18,31 Kw) Presión tarada de la válvula de seguridad 3bar Presión de llenado 1bar Temperatura de ida 80 ºC Temperatura de retorno 60ºC Vt = V (inicial) x Ce x Cp V (inicial) = Tubería de 20/22 15m x 0,314(capacidad) Tubería de 16/18 30m x 0,201 Tubería de 13/15 20m x 0,133 Elementos radiador 70 x 0,45 litros Intercambiador de la caldera 10 litros
= 4,71 = 6,03 = 2,66 = 31,5 = 10
V (inicial) = 54,9 Ce = (3,24 x 4900) + (102,13 x 70) – 2708,3 / 1000000 = 0,02 Pm = 3 + 0,65 = 3,65 Pm = (3 x 0,9) +1 = 3,7 Se coge el de menor valor, ósea 3,65 Pmin = 1+ hg (no se pone en este caso por no haber) + 1 = 2 Cp = 3,65 / 3,65 – 2 = 2,21 Vt = V x Ce x Cp Vt = 54,9 x 0,02 x 2,21 = 2,42 litros Ø = 15 + 1,5 √18,31 = 21,4 ósea 20/22
CALCULO DEL CONDUCTO DE SALIDA DE HUMOS (CHIMENEAS) PARA CALDERAS DE TIRO NATURAL Es de gran importancia para el funcionamiento correcto del generador realizar el cálculo del conducto de salida de humos. La evacuación de los productos de la combustión se produce debido a la depresión que se genera a la salida de la caldera por la temperatura de los PDC (productos de la combustión), esta depresión se produce por dos factores: 1.- Densidad de los humos procedentes de la caldera, que es menor que la del aire que hay en la chimenea.
2.- Diferencia de cota (altura) entre la salida de la caldera y el final de la chimenea. Este efecto tiro se ve contrarrestado por los siguientes factores: a) Volumen de humos a través de la chimenea, al aumentar el caudal de los mismos aumentara la perdida por rozamiento en su recorrido. b) El factor anterior se vera incrementado cuanto mayor rugosidad interior tenga la chimenea. c) Sección de paso de la misma, a mayor sección menos perdida por rozamiento. d) Aislamiento de la misma, en una chimenea bien aislada los humos (PDC) no perderán temperatura por lo cual el tiro será constante en todo su recorrido. Lo que intenta cálculo de la chimenea es conseguir el equilibrio entre el tiro térmico de la misma y las perdidas por rozamiento.
DISEÑO DE LA CHIMENEA El diseño de la chimenea lo realizaremos según indica el RITE en base a la Norma 123001.
CALCULO DE LA CHIMENEA Para realizar el cálculo de la sección de la chimenea utilizaremos la formula de SANDER :
S = Pn / √Hr x K S = Sección transversal de la chimenea en cm² Pn = Potencia nominal del generador en Kcal/h Para combustibles líquidos y gaseosos 0,015 K = constante Para sólidos =0,030 Hr = Altura reducida expresada en m hr = hv – lh – (0,5 x n) – br hv = altura vertical de la chimenea en m Lh = longitud tramo horizontal en m n = numero de codos en su recorrido hr = resistencia del circuito de humos del generador en mmca Calderas en sobrepresión (tiro forzado) = Ø Calderas en depresión (tiro natural) entre 2 (otros materiales) y 4 (de ladrillo) mm EJEMPLO: Averiguar diámetro del conducto de salida de humos de un generador, potencia nominal 90 Kw, altura 16 m, tramo horizontal 1,75 m, numero de codos 3, utiliza combustible sólido y su hogar en depresión presenta una resistencia al paso de los humos de 2,5 mmca. 1Kw = 860 Kcal/h Pn = 90 Kw = 77400 Kcal/h Hr = 16 -1,75 (0,5x3) – 2,5 = 10,25 S = 77400 / √10,25 x 0,03 = 725,62 cm² S = π r² 725,62 = 3,1416 x r² r² = 725,62 / 3,1416 = 15,19 Ø = 15,19 x 2 = 31,8 cm.
PRODUCCION FRIGORIFICA CIRCUITO FRIGORIFICO DE COMPRESION MECANICA INFLUENCIA DE LA PRESION SOBRE LA TEMPERATURA DE EVAPORACION Dar menor presión para cambiar de estado un refrigerante, si quieres conseguir -5 °C en una presión de 5 bar. Mientras más fría lo quieras, mas presión hay que darle. El comportamiento termodinámico de cada sustancia (refrigerante) es propio y característico de la misma, aunque para todas las sustancias se verifica que la presión a la que se desarrolla un proceso que afecta a la temperatura de evaporación de la siguiente forma: A mayor presión, mayor temperatura de evaporación y viceversa A menor presión, menor temperatura de licuefacción y viceversa El paso del estado líquido al estado gaseoso se denomina vaporización, siendo preciso que la sustancia partiendo de la temperatura de evaporización, reciba el calor latente necesario para su evaporación total. Una vez evaporado la sustancia, si continuamos añadiendo calor aumentaremos la temperatura de este vapor, denominándose este calor añadido sobrecalentamiento, también utilizaremos este término para nombrar el aumento producido en la temperatura. El paso del estado gaseoso al líquido se denomina licuefacción, para conseguir este cambio de estado, partiendo de la sustancia gaseosa a licuefacción, debemos extraer el calor latente necesario para invertirla en liquido. Se denomina sub-enfriamiento, al calor robado a la sustancia liquida que se traduce en una disminución de su temperatura. No debemos olvidar que durante l os cambios de estado, la temperatura de la sustancia permanecerá constante, usando el calor aportado o cedido solo para el cambio de estado.
DEFINICION DEL CICLO FIJO DE COMPRENSION MECANICA Se trata de un ciclo cerrado y estanco, donde una sustancia denominada refrigerante, sufre una serie de procesos termodinámicos, lo que nos permite ceder calor a un foco a temperatura mayor y extrayendo ese calor cedido de otro a temperatura inferior.
PROCESOS BASICOS DEL CICLO DE COMPRESION MECANICA El refrigerante gaseoso a baja presión y baja temperatura se ve sometido a un proceso de compresión utilizando una fuente de energía exterior. Al producirse esto, el refrigerante tiene un aumento de presión, lo que le produce a su vez un aumento de su temperatura al calor en estado gaseoso. También recibe un aporte de calor igual al equivalente térmico de la potencia mecánica del compresor, por lo tanto, a la salida del compresor el refrigerante se encuentra en estado gaseoso a alta presión y alta temperatura.
PROCESO DE CONDENSACION El refrigerante, por medio de un intercambiador, se pone en contacto térmico con un fluido auxiliar (agua o aire) que se encuentra a temperatura inferior, produciéndose la cesión de calor del refrigerante al fluido auxiliar, lo que tiene como resultado la condensación del mismo. Como la temperatura del refrigerante a la entrada de este proceso es mayor y la temperatura de condensación (para esa presión) primeramente cederá calor sensible hasta alcanzar la temperatura de condensación, para seguidamente ceder calor latente para condensar. Además conviene que el refrigerante a la salida del proceso este ligeramente sub-enfriado.
1ª Baja la Temperatura 2ª Condensa 3ª Sub-enfría, para asegurarse que ha hecho el cambio de estado perfectamente.
PROCESO DE EXPANSION El refrigerante liquido pasa a través de un orificio calibrado de diámetro muy pequeño, que actúa como limitador de caudal, produciendo una elevada perdida de carga puntual. La brusca caída de presión llamado expansión produce además una disminución de la temperatura del refrigerante al invadir la zona de saturación (mezcla liquido-gas) a la salida del proceso de expansión el refrigerante esta a temperatura de saturación, teniendo fase liquida mezclada con fase gaseosa en un 20% de gas aproximadamente, siendo baja su presión y su temperatura. Este proceso se realiza en el expansor.
PROCESO DE EVAPORACION El refrigerante en estado liquido con un porcentaje de gas del 20% aproximadamente, se ponen en contacto a través de un intercambiador con un medio auxiliar (aire ó agua) a temperatura mayor, produce la absorción de calor por parte del refrigerante hasta conseguir su completa evaporación. Incluso debe de realizarse el sobrecalentamiento del mismo unos grados centígrados. Por el contrario el medio auxiliar se enfría, siendo este proceso el que produce la acción de refrigeración. El refrigerante sale de este proceso en estado gaseoso sobrecalentado a baja presión y baja temperatura (entre 5 y 8°C) superior a la temperatura de evaporación.
CALCULO DE CARGA PARA AIRE ACONDICIONADO 1.- LUGAR, ACTIVIDAD Y DIMENSIONES Dimensiones: l x l x h
2.- HORA Y MES (a la que realiza el cálculo) Calculo si no se indica lo contrario se realizara para las 15 horas del mes de julio.
3.- CONDICIONES EXTERIORES E INTERIORES Condiciones exteriores:
Las calcularemos sacándolas de la UNE 10001/85, en nuestro caso están en la tabla 3.1 (Pág. 93 y 94 del libro azul). Condiciones de verano (temperatura seca (CBS) y húmeda (CBN)). El nivel percentil 1% lo usaremos para hospitales, clínicas, salas de ordenadores, etc. El nivel percentil 2,5% lo usaremos para edificios y espacios de especial consideración. El nivel percentil 5% lo usaremos para cualquier tipo de espacio climatizado.
Condiciones interiores: Las elige el proyectista y las marca la ITE 02.2. Tabla 1 (entre 23 y 25°C). Una vez fijadas las condiciones exteriores e interiores de calculo, se determinan en el diagrama psicrométrico las humedades relativa, especifica y de punto de roció. Finalmente se anotaran las diferencias de temperatura CBS y de contenido de humedad GR/KG.
4.- AIRE DE VENTILACION Es obligatorio por normativa, lo averiguaremos de la norma UNE 100011/91, esta norma nos da los valores en l/seg., necesarios tanto por número de personas del local como por m² del mismo.
Lo calcularemos y volcaremos a la hoja por las dos formas: Por persona: se anotaran el número de personas y se multiplicara por el valor que tomamos de la tabla 4.4 (Pág. 183 del libro azul), como nos dan los valores en l/seg. habrá que pasarlos a m³/h. Por superficie: se tomara el dato de superficie de la planta (l x l) y se multiplicara por el valor que tomamos de la misma tabla, como nos dan los valores en l/seg. habrá que pasarlos a m³/h. Finalmente se elegirá de los dos valores el mayor (el mas desfavorable).
5.- GANANCIA SOLAR CRISTAL Calcularemos las aportaciones de calor por superficies acristaladas exteriores, por radiación solar (no tiene nada que ver la temperatura).
Formula: QRC = qrc x S x F1 x F2 QRC = aportación totales de calor por radiación en superficies acristaladas exteriores) en Kcal/h. qrc = aportaciones unitarias en m².
Las aportaciones unitarias las encontraremos en la tabla 4.5 (Pág. 185 del libro azul), aportaciones solares a través de vidrios sencillos. En esta tabla entraremos de acuerdo al mes para el que realicemos el cálculo y las diferentes orientaciones de los cristales y las diferentes horas, entraremos por 40° latitud norte.
F1 (factor 1) = este factor es el factor por el tipo de marco de la ventana para: Marco metálico o sin marco su valor es 1,17 Marco aislado su valor es 1. F2 (factor 2) = es el factor debido al tipo de cristal y accesorios de la ventana. Sus valores los encontraremos en la tabla 4.6 (Pág. 186 libro azul) Lo calcularemos: Superficie: se calcula la superficie de cada cristal del local (separados por orientación) l x l. Ganancia solar: iremos a la tabla 4.5 (Pág. 185 del libro azul), iremos a la época que corresponda (si no se indica lo contrario seria el mes de julio), a continuación la orientación que corresponda al cristal elegido y por iremos a la hora marcada (si no se indica lo contrario seria las 15 horas).
Factor: volcaremos primero el valor del marco que corresponda (factor 1), se multiplicara por el valor del tipo de cristal y accesorios de ventana en la tabla 4.6 (Pág. 186 libro azul). Por lo tanto se multiplicaría por cada orientación, a la hora en que se estén realizando las cargas, los m² de cristal por su aportación solar y los coeficientes de corrección (tabla 4.6) y por factores totales de ganancia solar a través del vidrio (tabla 4.5) se obtienen las ganancias totales por este concepto.
6.- GANANCIA SOLAR Y TRANSMISION EN MUROS Y CUBIERTAS En este apartado evaluaremos conjuntamente las ganancias de calor por transmisión (diferencia de temperatura) y por radiación.
Formula: QTRM = K x S [(Tex – Tin) + DE] QTRM = Aportaciones totales por transmisión y radiación en paramentos exterior, en Kcal/h. K = coeficiente de transmisión S = superficie en m² Tex – Tin = diferencia de temperatura DE = diferencia equivalente, es un factor que depende de la radiación solar y esta directamente relacionado con el peso del muro y con la hora solar. Este factor lo sacaremos de las tablas 4.7 y 4.8 (Pág. 187 libro azul). Lo calcularemos: Superficie: se calcula la superficie de cada muro del local (separados por orientación) l x l. Diferencia: se calcula la diferencia de temperatura (Tex – Tin) y se le suma la diferencia equivalente según sea por muros, tabla 4.7 (Pág. 187 libro azul) ó bien techos, tabla 4.8 (Pág. 187 libro azul), en la tabla iremos a las columnas de peso en Kg/m² y de época (si no se indica lo contrario seria las 15 horas del mes de julio). Coeficiente: se tomara el coeficiente de transmisión del paramento considerado (coeficiente K) y si no se nos da, se calcularía con la siguiente formula (Pág. 97 libro azul):
1/k = 1/he + e1 / λ1 + e2 / λ2 +…… en / λn + 1/hc + 1/hi hi = conductividad térmica superficial interior he = conductividad térmica superficial exterior hc = conductividad térmica superficial cuando existe cámara Sus unidades son Kcal/h m² ºC e1, e2 , en = espesores de las distintas capas Su unidad es metro. λ 1
, λ 2, λ n = conductividad térmica de los diferentes materiales
Por lo tanto para cada orientación, se multiplican los m² de superficie de muro o cubierta por la diferencia equivalente de temperatura corregida y por el coeficiente de transmisión del paramento considerado (coeficiente K).
7.- GANANCIA POR TRANSMISION EXCEPTO MURO Y CUBIERTAS Este apartado se calculara con la siguiente formula:
QT = K x S (Tex – Tin) Todos los cristales que se calcularon en GANANCIA SOLAR CRISTAL y todos los paramentos que puedan tener ganancia por diferencia de temperatura.
Lo calcularemos : Multiplicando los m² de cada elemento por su coeficiente de transmisión (K) y la diferencia de temperaturas a que esta sometido.
8.- CALOR INTERIOR SENSIBLE Aquí incluimos las aportaciones por calor sensible por persona, fuerza y alumbrado. Por persona, deben de utilizarse los valores de calor sensible. Por fuerza , están aquellas maquinas (ordenadores, motores, etc.) que disipan calor al ambiente. Por alumbrado , puede hacerse coincidir con el consumo eléctrico de las lámparas.
Lo calcularemos: Persona: se incluye el numero de personas y se multiplica por el calor sensible que obtendremos de la tabla 4.10 (Pág. 189 libro azul), dependiendo de la actividad. No olvidar que en esta tabla viene en vatios y lo debemos pasar a Kcal/h (valor x 0,86). Fuerza: multiplicaremos la potencia eléctrica (fuerza) por 1,5 y el resultado lo pondremos en Kcal/h. Alumbrado: para alumbrado incandescente multiplicaremos la potencia del local por 0,86 para pasarla en su caso a Kcal/h., aunque la potencia del local nos la pueden dar en w/m², en este caso habría que multiplicar la superficie del local en m² (l x l) por 0,86 para pasarla a Kcal/h. Para alumbrado fluorescente, halógeno, vapor de mercurio, etc. la potencia se multiplicaría por 1,5 y pasar a Kcal/h.
9.- SUB-TOTAL La suma de los puntos 5, 6, 7, y 8.
10.- COEFICIENTE DE SEGURIDAD Tomaremos el 5 y el 10% del sub-total del punto 9.
11.- CALOR SENSIBLE EFECTIVO Es la suma de los puntos 9 y 10.
12.- CALOR LATENTE En primer lugar esta la debida a las persona, otras fuentes se aplicara a cualquier cosa que haga calor por vapor (cafeteras, secadores, lavaplatos, etc.)
Lo calcularemos: Se incluye el numero de personas y se multiplica por el calor latente que obtendremos de la tabla 4.10 (Pág. 189 libro azul), dependiendo de la actividad. No olvidar que en esta tabla viene en vatios y lo debemos pasar a Kcal/h (valor x 0,86).
13.- SUB-TOTAL La suma del punto 12.
14.- COEFICIENTE DE SEGURIDAD Tomaremos el 5 y el 10% del sub-total del punto 13.
15.- CALOR LATENTE FECTIVO Es la suma de los puntos 14 y 13.
16.- CALOR TOTAL Es la suma de los puntos 11 y 15.
17.- CALOR AIRE EXTERIOR Calor aportado aire de ventilación del punto 4, que lo calcularemos por diferencia de temperatura seca y por diferencia de humedad específica en gr/kg., datos que están.
Lo calcularemos: Sensible: se incluye el resultado obtenido en el punto 4 y se multiplica por la diferencia de temperatura seca del punto 3 y por 0,3.
Latente: se incluye el resultado obtenido en el punto 4 y se multiplica por la diferencia de temperatura de humedad específica (en gr/kg.) del punto 3 y por 0,7.
18.- CALOR TOTAL DEL LOCAL Es la suma de los puntos 16 y 17.
CALCULO DE CONDUCTOS DE BAJA VELOCIDAD ROZAMIENTO CONSTANTE El calculo de conductos de distribución de aire, tiene la finalidad de determinar las dimensiones que debemos utilizar en los mismos, para proporcionar a cada zona el caudal de aire necesario. Lo haremos ayudados por la hoja de cálculo. Comenzaremos conociendo las cargas térmicas necesarias para cada zona ó local. Con las cargas totales elegiremos por catalogo del fabricante una maquinaria que nos de la potencia frigorífica necesaria. Con lo cual, el fabricante nos facilitara el dato del caudal en m³/h que nos da la maquina.
VELOCIDADES EN LOS CONDUCTOS Conductos de impulsión:
Las cargas que tenemos en A son 2000 frg/h, local B 1000 frg/h, la climatizadora nos da un caudal de 1000 m³/h de aire y 3000 frg/h.
Columna nº 1 El tramo correspondiente, CL-A, A-D1, A-D2
Columna nº 2 Caudal del climatizador, 1000 m³ (el total), en los siguientes tramos haríamos un reparto Si 3000 frg/h son 1000 m³/h, 2000 frg/h serán 666,66, para el siguiente seria 3000 frg/h son 1000 m³/h, 1000 frg/h serán 333,33.
Columna nº 3 (porcentaje del caudal inicial) Será tanto por ciento del caudal inicial. Dividiremos el caudal que pasa por cada tramo, por el caudal total y lo multiplicaremos por 100. Siendo el primer tramo (1000/1000) x100, 2º tramos (666/1000) x100, 3º tramos (333/1000) x100.
Columna nº 4 (porcentaje del área inicial) Tanto por ciento del área inicial. Debemos averiguar con la siguiente formula:
Área inicial (m²) = (m³/h) / (m/s) x3600
Para el primer tramo será el 100% del área inicial, para los siguientes tramos se mirara en la tabla 4.19 (Pág. 239 del libro azul), donde vemos que a la izquierda están los tantos % de los caudales iniciales y a la derecha los tantos % de las áreas iniciales. Buscaremos el tanto % del caudal inicial y a la derecha de él encontramos el tanto % del área inicial. Si no nos viene el área inicial, elegiremos la superior.
