Libro Auga y gas

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UNIDADE DIDÁCTICA 1: Principios físicos para instalacións de auga e gases combustibles.

• Ecuación de Bernouilli. • Leis dos gases perfectos. • Medidas de parámetros e instrumentos. • Instalacións e automatismos eléctricos elementais. • Representación gráfica normalizada de esquemas e planos de instalacións, equipos e

accesorios. UNIDADE DIDÁCTICA 2: Instalacións de auga .

• Representación gráfica normalizada de esquemas e planos de instalacións, equipos e accesorios.

• Graficos e ábacos. Interpretación e uso. • Identificación de componentes, esbozos. • Componentes emplegados nas instalacións de auga sanitaria: tubos, chaves de paso,

válvulas, depositos, billas, medidores de consumo, aparellos de consumo, accesorios… • Procedementos e técnicas empregados para protexe-las redes de tubos da oxidación e

corrosión. • Interpretación e uso de manuais e catálogos técnicos. • Componentes utilizados nas instalacións de auga contra incendio, rega etc. Bocas de

incendio, Hidrantes de incendio, aspersores… • Fases na montaxe das instalacións. Aprovisionamento de materiais. Planificación e

realización. • Esquemas dos diferentes bloques que compoñen unha instalación. • Cálculos necesarios para a configuración. • Motobombas hidraulicas; generalidades, tipos, caracteristicas, conexións. • Técnicas de aliñado de motobombas hidraulicas. • Elementos utilizados; Válvulas de presión, depositos… • Sistemas de regulación e control. • Especificacións de funcionamento do equipo. • Utiles e ferramentas necesarias para a realización da instalación. • Procedementos de montaxe de equipos e instalacións. • Probas, medidas, axustes de parámetros e instalacións. Equipos e elementos auxiliares.

Aparellos de comprobación e medida. • Medidas de seguridade no conexionado de equipos.

UNIDADE DIDÁCTICA 3: Instalacións de evacuación de augas .

• Representación gráfica normalizada de esquemas e planos de instalacións, equipos e accesorios.

• Sumideiros e sifons.

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• Esquemas dos diferentes bloques que compoñen unha instalación. • Cálculos necesarios para a configuración. • Componentes utilizados nas instalacións de evacuación: Botes sifonicos; baixantes;

manguetón, derivacións… • Interpretación e uso de manuais e catálogos técnicos. • Fases na montaxe das instalacións. Aprovisionamento de materiais. Planificación e

realización. • Medidas de higiene e seguridade na montaxe.

UNIDADE DIDÁCTICA 4: Instalacións de gases combustibles.

• Representación gráfica normalizada de esquemas e planos de instalacións, equipos e accesorios.

• Graficos e ábacos. Interpretación e uso. • Identificación de componentes, esbozos. • Interpretación e uso de manuais e catálogos técnicos. • Sistemas de regulación e control. • Funcionamento esquematizado dos diferentes bloques que conpoñen unha instalación

de gases combustibles. • Cálculo das instalacións e numero de bombonas. • Esquemas dos diferentes bloques que compoñen unha instalación. • Cálculos necesarios para a configuración. • Componentes utilizados nas instalacións de gases combustibles: bombonas,

reguladores, contadores, válvulas, inversores, filtros, limitadores, aparellos de consumo, canalizacións, accesorios…

• Especificacións de funcionamento do equipo. • Utiles e ferramentas necesarias para a realización da instalación. • Procedementos de montaxe de equipos e instalacións. • Probas, medidas, axustes de parámetros e instalacións. Equipos e elementos auxiliares.

Aparellos de comprobación e medida. • Seguridade e hixiene esixida nas instalacións de gases combustibles.

UNIDADE DIDÁCTICA 5: Avarias e mantemento en instalacións de auga e gases combustibles.

• Avarias: tipoloxia, caracteristicas, efectos, procedementos de localización. • Técnicas de proceso de montaxe e desmontaxe de conxuntos mecánicos. • Ferramentas para a desmontaxe/montaxe: tipoloxia, caracteristicas, normas de

utilización. • Plans de desenvolvemento de tarefas.

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• Plans de mantemento correctivo. • Plans de mantemento preventivo.

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UNIDADE DIDÁCTICA Nº 1 Principios físicos para instalacións de auga e gases combustibles.

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Si suponemos qu el fluido es perfecto,

no existen rozamientos y el valor de la energía en A es la misma que en B VA

2 pA VB2 pB

ZA + ------ + ------- = ZB + --------- + ----------- 2g dA 2g dB

Ahora bien, en un fluido real siempre existe una pérdida de carga por rozamiento del fluido mismo y contra las paredes, dando lugar a una perdida de energía ∆h que es la llamada PÉRDIDA DE CARGA VA

2 pA VB2 pB

∆h = ( ZA + ------ + ------- ) - ( ZB + --------- + ----------- ) 2g dA 2g dB

Salida de agua por orificios

Energía en A = Energía en B VA

2 pA VB2 pB

ZA + ------ + ------- = ZB + --------- + ----------- 2g dA 2g dB

La presión en A y en B es la atmosferica, luego pA

pB ------- = --------, la velocidad em A se considera nula dA dB

VB2

ZA - ZB = ------ ; ZA - ZB = h ; VB = gh2 2g

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Esta es la ecuación de Torricelli que da la salida de un líquido por un orificio.

Efecto venturi

Otra de las aplicaciones del teorema de Benoulli es aquel conducto que se encuentra en posición horizontal y sufre un estrechaniento y la altura geométrica de los puntos A (1) y B (2) es la misma por lo que ZA - ZB = 0 VA

2 pA VB2 pB

------ + ------- = --------- + ----------- 2g dA 2g dB

De lo que se deduce que si la presión en el punto A (1) es mayor que la presión en el punto B (2) obligatoriamente la velocidad en el punto B ha de ser mayor que la del punto A. APLICACIÓNS DO TEOREMA DE BERNOULLI

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3. Por una tubería horizontal de 20 mm de diâmetro interior circula un fluido com uma velocidad de 3 m/s.

a) Calcular el caudal em l/minuto b) Calcular la velocidad em outra sección de la misma línea de 10 mm de diâmetro c) Si el fluido es agua calcular la diferencia de presión en mm.c.a. si colocaramos dos tubos

pitot antes y después del estrechamiento 4. Una tubería horizontal de 20 mm de diámetro conduce agua con una velocidad de 1 m/s. La presión a la entrada es de 0,1 bar. En la salida hay un estrechameinto de 10 mm de diámetro. Si se desprecia el rozamiento, calcular la presión a la salida. Densidad del agua 1000 kg/m3

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GASES COMBUSTIBLES LEYES DE LOS GASES PERFECTOS Al objeto de explicar el comportamiento de todos los gases se desarrolló un modelo simplificado de gas que dió origen a la teoría de los gases perfectos, la cual, dentro de ciertos límites de presión y temperatura, explica satisfactoriamente el comportamiento de los gases reales. La teoría de los gases perfectos también presupone el movimiento caótico y desordenado de las moléculas salvo que entre ellas no se producen ningún tipo de interacción, es decir, entre las moléculas de los gases perfectos no se ejercen fuerzas de atracción ni de repulsión y sus choques son puntuales y perfectamente elásticos. LA PRESIÓN ABSOLUTA Y LA TEMPERATURA ABSOLUTA EN LOS GASES Para una determinada masa de un cuerpo en estado gaseoso las tres magnitudes Volumen-temperatura-presión están estrechamente ligadas. A fin de estudiar la influencia de la variación de una de estas magnitudes sobre la otra se necesitará que la tercera quede constante, lo que nos llevará a separar el estudio de las propiedades de los gases en tres partes, determinar las relaciones entre la presión absoluta (P), el volumen (V) y la temperatura absoluta (T), que son las ecuaciones de estado de los gases perfectos TRANSFORMACIONES A TEMPERATURA CONSTANTE: TRANSFORMACIONES ISOTÉRMICAS. LEY DE BOYLE-MARIOTTE. Supongamos que se disponen de dos recipientes cerrados A y B exactamente iguales e independientes y que cada uno contiene el mismo número de moléculas de un gas perfecto. Los dos recipientes se encuentran a la misma presión absoluta, por ejemplo, a 3 bar, y a la misma temperatura absoluta, 283 K (10ºC). El volumen de cada recipiente es 20 m3 (fig.2)

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Si comunicamos entre sí los dos recipientes, tal como se indican en la figura 3, tendremos un único recipiente con el doble de volumen (vA+vB = 40 m3) que contiene el doble número de choques que se producen por unidad de superficie es el mismo que el que tenía lugar en cada uno de los recipientes cuando estaban separados.

Si manteniendo la misma temperatura 283 K (10º), se pasa todo el gas al recipiente A, tendremos en la mitad de volumen (vA= 20 m 3) el doble de moléculas y como consecuencia de ello se producirán el doble de choques por unidad de superficie, es decir, la presión absoluta será el doble, 6 bar. Como consecuencia de estos estudios los físicos Boyle y Mariotte enunciaron la ley que lleva su nombre o de las transformaciones isotermicas que dice: si mantenemos constante la temperatura de una determinada masa de gas, cuando aumenta la presión se reduce el volumen, y por el contrario, cuando se disminuye la presión aumenta el volumen. Es decir. a temperatura constante el volumen varía en razón inversa a la presión absoluta. Es decir

1

2

2

1

vv

pp

= ó lo que es lo mismo 2211 vpvp =

donde p 1 es la presión inicial absoluta en bar v 1 es el volumen inicial p 2 es la presión absoluta final en bar v 2 es el volumen final Si comunicamos entre sí los dos recipientes, tal como se indican en la figura 3, tendremos un único recipiente con el doble de volumen (vA+vB = 40 m3) que contiene el doble número de choques que se producen por unidad de superficie es el mismo que el que tenía lugar en cada uno de los recipientes cuando estaban separados.

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Si manteniendo la misma temperatura 283 K (10º), se pasa todo el gas al recipiente A, tendremos en la mitad de volumen (vA= 20 m 3) el doble de moléculas y como consecuencia de ello se producirán el doble de choques por unidad de superficie, es decir, la presión absoluta será el doble, 6 bar. Como consecuencia de estos estudios los físicos Boyle y Mariotte enunciaron la ley que lleva su nombre o de las transformaciones isotermicas que dice: si mantenemos constante la temperatura de una determinada masa de gas, cuando aumenta la presión se reduce el volumen, y por el contrario, cuando se disminuye la presión aumenta el volumen. Es decir. a temperatura constante el volumen varía en razón inversa a la presión absoluta. Es decir

1

2

2

1

vv

pp

= ó lo que es lo mismo 2211 vpvp =

donde p 1 es la presión inicial absoluta en bar v 1 es el volumen inicial p 2 es la presión absoluta final en bar v 2 es el volumen final De la última formula se deduce que en cualquier instante de una transformación isotérmica se cumple que el producto de la presión absoluta del gas por el volumen que ocupa en dicho instante es constante. cteteconsvp ==× tan11 cteteconsvp ==× tan22 TRANSFORMACIONES A PRESIÓN CONSTANTE. TRANSFORMACIONES ISOBÁRICAS. 1ª LEY DE GAY-LUSSAC-CHARLES Se introduce una determinada masa de un gas ideal en un recipiente de volumen variable, tal como el representado en la figura, que consiste en un cilindro de paredes rígidas y un émbolo que cierra herméticamente y puede deslizar sin rozamiento por el interior del cilindro.

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El gas ideal encerrado en este recipiente se encuentra sometido a una presión absoluta constante como resultado de las pesas y de la presión atmosférica que actúa sobre el émbolo. Cuando se calienta el gas aumenta la velocidad de las moléculas y los choques entre ellas y debido a que se pueden alejar unas de otras, el gas se dilata empujando el émbolo hacia arriba por lo que aumenta su volumen a la vez que incrementa la temperatura absoluta.

11 TTo

VVo

=

siendo Vo el volumen de una masa de gas a la temperatura to v 1 el volumen de una masa de gas a temperatura t 1 Lo que nos dice que a presión constante los volúmenes de una masa gaseosa son directamente proporcionales a sus temperaturas absolutas. TRANSFORMACIONES A VOLUMEN CONSTANTE: TRANSFORMACIONES ISÓCORAS. 2º LEY DE GAY-LUSSAC-CHARLES Al calentar una cierta masa de gas ideal contenida en un recinto herméticamente cerrado se comprueba que aumenta su temperatura, es decir, aumenta la velocidad de sus moléculas y por consiguiente el número e intensidad de choques entre ellas y con las

paredes del recipiente, como consecuencia de ello aumenta la presión

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absoluta del gas.

2

1

2

1

TT

pp

=

p1= presión absoluta inicial del gas p2= presión absoluta final T1= temperatura absoluta inicial T2= temperatura absoluta final ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES PERFECTOS La Ecuación de Estado o General de los Gases Perfectos determina el estado de una masa dada de un gas perfecto en función de sus tres variantes: presión absoluta (p), temperatura absoluta (T) y volumen (v), sin que en ella intervenga el camino seguido desde el estado inicial al final.

RcteT

vpT

vp==

×=

×2

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1

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o sea RTpv = Lo que nos dice, que para un mismo gas, el producto de la presión por el volumen dividido por la temperatura absoluta es una cantidad constate R. La constante R es distinta para cada gas y tiene un valor definido para cada uno de ellos, que se calcula para 1 kg. de gas cuando se conocen los tres valores correspondientes a p, v y T. ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES PERFECTOS La Ecuación de Estado o General de los Gases Perfectos determina el estado de una masa dada de un gas perfecto en función de sus tres variantes: presión absoluta (p), temperatura absoluta (T) y volumen (v), sin que en ella intervenga el camino seguido desde el estado inicial al final.

RcteT

vpT

vp==

×=

×2

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1

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o sea RTpv = Lo que nos dice, que para un mismo gas, el producto de la presión por el volumen dividido por la temperatura absoluta es una cantidad constate R. La constante R es distinta para cada gas y tiene un valor definido para cada uno de ellos, que se calcula para 1 kg. de gas cuando se conocen los tres valores correspondientes a p, v y T.

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Ejemplo 1.- Que presión tendrá un recipiente de 10 litros de aire a 30º si a 0º tiene una presión de 5 bar

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Simbología fontanería según el CTE HS

Simbología para instalaciones de fontanería

– hidrosanitario de Roca

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Simbología para instalaciones de fontanería – aparatos sanitarios

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SIMBOLOGÍA DE GAS

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UNIDADE DIDÁCTICA 2

• Componentes empregados nas instalacións de auga sanitaria: tubos, chaves de paso, válvulas, depósitos, billas, medidores de consumo.

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En la instalación de un fluxor debe de tenerse en cuenta el tiempo de cierre. Debe de ser

lento con el objeto de evitar los golpes de ariete . La regulación mediante tornillo de

regulación de caudal totalmente abierto que debe ser del orden de 13 litros. Accionado el

tornillo de regulación del caudal reduciendolo, debe conseguirse la completa limpieza del

inodoro con un mínimo gasto de agua. Cuando hayamos conseguido ajustarlo, el fluxor

continuará suministrando la cantidad de agua del punto de ajuste aún en el caso de que

se produzca una variación de la presión de red de suministro.

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Instalaciones de fluxores

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Procedementos e técnicas empregadas para proteger as redes de tubos da oxidación e a corrosión. Calcificación. Lexionella.

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Componentes utilizados nas instalacións de auga contra incêndios, rega, etc. Bocas de incêndio. Hidrantes de incêndio, aspersores.

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Cálculos necesarios para a configuración

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CTE

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Factor de simultaneidad viviendas iguales/fluxores

K= ( )11019

++

NN N= número de viviendas iguales/fluxores

Ejemplo

Hallar el caudal total simultáneo para un edificio de doce viviendas iguales, con un servicio sanitario por vivienda consistente en un cuarto de baño completo, un cuarto de baño con ducha y una cocina con galería, que disponen de los siguientes aparatos:

2 lavabos.

2 bidés.

2 inodoros con cisterna.

1 bañera.

1 ducha.

1 fregadero doméstico.

1 lavavajillas doméstico.

1 lavadora doméstica.

Cálculo del caudal parcial instalado por vivienda:

Q p i = (4 × 0,10) + (2 × 0,13) + (0,30) + (3 × 0,15) + (0,20) = 1,61 l/s

Cálculo del valor del coeficiente de simultaneidad total del inmueble:

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k = 0,31

Cálculo del caudal parcial simultáneo:

Qps = Qpi x k

Qps = 1,61 l/s × 0,31 = 0,5 l/s

Cálculo del valor del coeficiente de simultaneidad individual por vivienda:

Cálculo del caudal total simultáneo:

Qts = (Qps × núm. de viviendas) × K

Qts = (0,5 l/s × 12 ) × 0,23

Qts = 1,38 l/s = 4,96 m3/h

CTE HS4

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Ejemplo 2

Se trata de dimensionar una instalación destinada al suministro interior de agua para un

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edificio de doce viviendas, distribuidas en seis plantas con dos viviendas por planta.

Cada vivienda tiene una altura de techo a suelo de 2,80 m. El forjado correspondiente entre viviendas tiene una altura de 0,20 m. El servicio sanitario por vivienda consiste en un cuarto de baño completo, un cuarto de baño con ducha y una cocina con galería, que dispone de forma global de los siguientes aparatos:

2 lavabos.

2 bidés.

2 inodoros con cisterna.

1 bañera.

1 ducha.

1 fregadero doméstico.

1 lavavajillas doméstico.

1 lavadora doméstica.

La conducción correspondiente a la tubería de alimentación será de acero galvanizado, con un recorrido total de 18 m. La presión disponible en dicha red y en su conexión con la tubería de alimentación es de 3 bar.

Los montantes se ejecutarán con tubería de polipropileno PP-R (PN-20), mientras que la instalación interior de las viviendas se realizará con polietileno reticulado PE-X.

El suministro se ejecutará mediante batería de contadores divisionarios. En la instalación se emplearán una válvula de retención (tipo clapeta) previa a la batería de contadores, así como válvulas y llaves de compuerta descendente en la instalación interior general y de compuerta rotativa o bola en el resto de tramos, con una válvula de paso en la entrada de cada vivienda, una válvula de retención.

Para el cálculo se estimará una velocidad máxima admisible de 1 m/s en el tramo correspondiente a la tubería de alimentación general y de 1,5 m/s para el resto de la instalación.

Los contadores que se instalarán sobre la batería serán del tipo velocimétrico, de chorro múltiple.

Cálculo del caudal parcial instalado por vivienda

Q p i = (4 × 0,10) + (2 × 0,13) + (0,30) + (3 × 0,15) + (0,20) = 1,61 l/s

Cálculo del valor del coeficiente de simultaneidad individual por vivienda.

k = 0,31

Cálculo del caudal total instalado (en todo el inmueble)

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Q p t = 1,61 × 12 = 19,32 l/s

Cálculo del caudal parcial simultáneo (por vivienda)

Q p s = Q p i × K

Qps = 1,61 l/s × 0,31 = 0,5 l/s

Cálculo del valor del coeficiente de simultaneidad total del inmueble.

Cálculo del caudal total simultáneo (en todo el inmueble)

Qts = (Qps × núm. de viviendas) × K

Qts = ( 0,5 l/s × 12 ) × 0,23

Qts = 1,38 l/s = 4,96 m3/h

Estimación de diámetros y pérdidas de carga en función de la relación caudal-velocidad

Concluiremos que:

Presión residual disponible:

De donde:

Pr = 30 m. c. a. – 17,8 m. c. a. – 3,65 m. c. a.

Pr = 8,55 m. c. a. = 0,85 bar

Es evidente que, en este caso, la presión residual disponible para la última planta de este inmueble es claramente insuficiente, por lo que se procederá al dimensionado de un grupo de presión.

Cálculo del grupo de presión

Caudal de la bomba

En función del caudal total simultáneo: 1,38 l/s − 4,96 m3/h.

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Se escogerá como valor de aproximación un caudal de 5 m3/h.

Cálculo del volumen del depósito auxiliar, previo a bomba.

En función de: V = Qts × t × 60

V= 1,38 × 20' × 60

V = 1656 l.

Cálculo de la presión mínima o de arranque

En función de: Pmin. = Ha + Hg + Δp + Pr

Pmin = ((2,80 x 6) + (0,20 x 5)) + 3,65 + 10 = 31,45 m.c.a

Cálculo de la presión máxima o de paro

En función de: Pmax. = Pmin. + 3 bar

Pmax. = 31,45 + 30 m.c.a = 61,45 m.c.a

Potencia eléctrica de la bomba

En función de:

(aplicando el incremento de seguridad) 0,78 + 20% = 0,936 CV = +/- 1 CV

En consecuencia y por aproximación a valores comerciales, escogeremos una bomba de 1 CV de potencia.

Resumen de referencia para instalación de tuberías y equipos complementarios

Una vez realizados todos los cálculos, se muestra una tabla con los diámetros de tuberías de referencia para dicha instalación:

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* El resto de derivaciones y tramos de enlace a la conexión con los puntos de consumo de los aparatos sanitarios y al igual que la casilla sombreada, son los que se reflejan en las tablas de referencia del Código técnico de la edificación.

Se adjunta una tabla que resume todos los datos referentes a la presente instalación.

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Se trata de dimensionar una instalación destinada al suministro interior de agua para un edificio de doce viviendas, distribuidas en seis plantas con dos viviendas por planta.

Cada vivienda tiene una altura de techo a suelo de 2,80 m. El forjado correspondiente entre viviendas tiene una altura de 0,20 m. El servicio sanitario por vivienda consiste en un cuarto de baño completo, un cuarto de baño con ducha y una cocina con galería, que dispone de forma global de los siguientes aparatos:

2 lavabos.

2 bidés.

2 inodoros con cisterna.

1 bañera.

1 ducha.

1 fregadero doméstico.

1 lavavajillas doméstico.

1 lavadora doméstica.

La conducción correspondiente a la tubería de alimentación será de acero galvanizado, con un recorrido total de 18 m. La presión disponible en dicha red y en su conexión con la tubería de alimentación es de 3 bar.

Los montantes se ejecutarán con tubería de polipropileno PP-R (PN-20), mientras que la instalación interior de las viviendas se realizará con polietileno reticulado PE-X.

El suministro se ejecutará mediante batería de contadores divisionarios. En la instalación se emplearán una válvula de retención (tipo clapeta) previa a la batería de contadores, así como válvulas y llaves de compuerta descendente en la instalación interior general y de compuerta rotativa o bola en el resto de tramos, con una válvula de paso en la entrada de cada vivienda, una válvula de retención.

Para el cálculo se estimará una velocidad máxima admisible de 1 m/s en el tramo correspondiente a la tubería de alimentación general y de 1,5 m/s para el resto de la instalación.

Los contadores que se instalarán sobre la batería serán del tipo velocimétrico, de chorro múltiple.

Cálculo del caudal parcial instalado por vivienda

Cálculo del caudal total instalado (en todo el inmueble) Cálculo del caudal parcial simultáneo(por vivienda)

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Cálculo del valor del coeficiente de simultaneidad total del inmueble.

Cálculo del caudal total simultáneo (en todo el inmueble)

Presión residual disponible si lãs perdidas de carga por rozamiento y accesorios es de 3,65 metros

Caudal de la bomba

Volumen del depósito auxiliar, previo a bomba.

V = Qts × t × 60

Qts en l/s t= 20 minutos

Cálculo de la presión mínima o de arranque

Pmin. = Ha + Hg + Δp + Pr Ha es cero al estar situada la bomba al lado del deposito

Cálculo de la presión máxima o de paro

Pmax. = Pmin. + 3 bar

Potencia eléctrica de la bomba

La potencia del motor se calcula con la fórmula:

P = g x Q x H /ŋ

Siendo:

• P = potencia en W. • g = aceleración de la gravedad = 9,81. • Q = Caudal en L/s. • H = Altura total en m (geométrica + pérdidas en tubería). • ŋ = Rendimiento de la bomba (0,5 – 0,7). Se escoge 0,6

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TUBERIAS DE POLIBUTILENO

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REFERENCIA PESO PIEZA

GRS DESCRIPCION

9.237.110.004 400,0 BOTE SIFÓNICO DE OCHO BOCAS CON CUATRO TAPONES

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U.D. 4 INSTALACIÓNS DE GASES COMBUSTIBLES

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DIAGRAMAS DE VAPORIZACIÓN DE GLP´S

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Ejemplo En un depósito de propano comercial, cunado hay consumo, el manómetro marca 4,9 bar y la temperatura ambiente es de +30º. Averiguar cuál es la temperatura de vaporización del fluido y a que presión máxima llegaría a estar el depósito si no hubiese consumo La presión manómetrica es de 4,9 bar lo que indica que la temperatura de evaporación es de 0º. La máxima temperatura que puede alcanzar el fluido (sin que haya evaporación, esto es consumo) será la del ambiente a 30º y su presión de vapor saturado es de 9,8 bar.

Equivalencias térmicas

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Equivalencias 1 MJ/kg = 239, 2 kcal/kg

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Según la norma UNE 60670-1:2005 el rango de presiones será el siguiente: MOP (bar) (Presión máxima de operación) 2 < MOP ≤ 5 Son las instalaciones de MPA que vienen de la red de MPB y alimentan a un armario de regulación MPB 0,1 < MOP ≤ 2 Son las instalaciones de MPA, que vienen de la red con presiones de 1000, 1500 o 4000 mm.c.d.a o las que están alimentadas desde un regulador MPB con salida a 55 mbar. MOP ≤ 0,1 Son las instalaciones de baja presión, que vienen de red en BP sin ningun tipo de regulador, o las que están alimentadas desde un regulador de abonado o de finca con salida a 22 mbar. MOP > 5 Alta presión Presión de distribución de un gas según el anterior RIGLO

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Regulador de presión fija Konsagas K-30 Este regulador lleva en su parte superior una palanca para abrir y cerrar el paso del gas. Está protegido contra el riesgo de rotura de su difragma por medio de una válvula de seguridad situada en la cámara de baja presión que se dispara dando salida al gas por la parte superior del regulador, cuando la presión en dicha cámara supera el valor de 120 mbar.

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PARTES DE UNA INSTALACIÓN DE GAS NATURAL

Instalación para armario de regulación situado en fachada o azotea con llave de acometida en vía pública

Instalación receptora en vivienda unifamiliar

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Instalación receptora con contadores centralizados

Instalación receptora con contadores en viviendas

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Ejemplo de instalación de gas natural en un edificio con contadores centralizados

EJEMPLOS DE ACOMETIDAS 2ª FAMILIA (G.N) Y 3ª FAMILIA (GLP)

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Ejemplo de instalación de butano domestica

DIMENSIONADO DE LAS INSTALACIONES RECEPTORAS DE GAS

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NORMA UNE 60670-4:2005

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Certificado común (fórmula equivalente)

=Pc ( ) ∑+×× PilSNPi

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CÁLCULO DEL DIAMETRO DE TUBERIAS EN INSTALACIONES DE GAS

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Para calcular la pérdida de carga en un tramo de la instalación se utiliza la fórmula de Renouard lineal para baja y media presión A hasta 100 mbar, y la fórmula de Renouard cuadrática para media presión A superior a 100 mbar, media presión B y alta presión.

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Donde: ∆P es la diferencia de presión entre el inicio y el final de un tramo de instalación en mbar dr es la densidad relativa del gas LE es la longitud equivalente del tramo en metros Q es el caudal en m3(s)/h D es el diámetro interior de la conducción en mm

P1 y P2 son las presiones absoluta ( la efectiva o relativa más la atmosférica) al inicio y al final de un tramo de instalación en bar dr es la densidad relativa del gas LE es la longitud equivalente del tramo en metros Q es el caudal en m3(s)/h D es el diámetro interior de la conducción en mm Se ha de tener en cuenta que anbas fórmulas son válidas siempre que: La velocidad del gas dentro de la conducción no supere los 20 m/s Para calcular la velocidad máxima del gas dentro de un tramo de la conducción se aplicará la siguiente fórmula:

Donde: V es la velocidad del gas en m/s Q es el caudal en m3(s)/h P es la presión absoluta al final del tramo en bar D es el diámetro interior de la conducción en mm. A continuación se incluyen tablas para la estimación directa del diámetro de una conducción a partir de la potencia térmica trasnportada para diferentes gases y presiones, con una pérdida de carga dada y que usualmente se considera:

• Entre le 5% y 10% de la presión manómetrica para conducciones en baja presión. • De hasta el 20% de la presión manométrica para conducciones en media presión

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TABLAS DE CÁLCULO RÁPIDO DE DIAMETRO DE TUBERÍAS

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CONDICIONES DE UBICACIÓN Y CONEXIÓN DE APARATOS A GAS

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ENTRADA DE AIRE PARA LA COMBUSTIÓN DE APARATOS A GAS DE CIRCUITO ABIERTO

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ANEXO U.D. 4 Instalaciones de Agua Caliente Sanitaria (ACS) Indice de Temas 1. Norma Básica: Reglamento de Instalaciones Técnicas de los Edificios (RITE), que

regula también calefacción y aire acondicionado. Además otras Instrucciones Técnicas (IT).

2. Sistemas de Producción de ACS 3. Organización de Esquemas de Distribución. 4. Componentes de las Instalaciones. 5. Generalidades sobre las Instalaciones, recomendaciones, materiales, problemática,

etc. 6. Dimensionado y cálculo. Objetivos del Estudio de las Instalaciones de ACS: • Llegar a todos los puntos de consumo con presión y caudal suficiente. • Economía entre los elementos empleados y la aptitud de la instalación.

SISTEMAS DE PRODUCCION DE ACS. 1. Criterios de Clasificación

• En función del Número de Unidades atendidas ⇒ Unitarios (Calentador, Termo) ⇒ Individuales (Un solo propietario) ⇒ Centralizados (Todo un edificio)

• En función del Sistema empleado en la Producción ⇒ Instantánea (calentar en cada momento el caudal preciso) ⇒ Por Acumulación (almacenar en depósito una vez calentada)

• En función del tipo de Energía empleada ⇒ Combustible (sólido, líquido, gas) ⇒ Electricidad ⇒ Otras (Eólica, solar)

2. Características La propiedad de los generadores de calor dependerá del sistema empleado. A tener en cuenta la Potencia de las calderas individuales (sin simultaneidad) y la

de calderas centralizadas (estudio de horas punta, etc) La suma de las potencias en centralizada será menor que la suma de las potencias

en individuales. También se reducirá la suma de potencias en acumulación que en instantánea.

Ejemplo sobre diferencias de Potencias de generadores 27 l/m a 42ºC durante 10 minutos; calentador instantáneo, cada ducha a la vez (simult) Potencia del calentador 60 Kw. Depósito de 500 l acumulando a 55ºC, se necesita 15 Kw funcionando 30 minutos.

Instalaciones individuales, más pequeñas y con una red de tuberías muy pequeña y no compleja.

Instalaciones centralizadas, más grande y red más compleja, pero menores consumos.

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Red de retorno en centralizadas.

En segundas residencias (fin de semana) es ventajosa el ACS centralizada. Importante en centralizado los Reguladores de Temperatura.

Sistemas Individuales Sistemas Centralizados

1 Instantáneo Calentador a Gas (Regulador de Temperaturas)

A Gas 1 Instantáneos Intercambiador 2 Acumulación Eléctrico 2 Acumulación Interacumulador

3 Caldera Mixta ACS-Calefacción 3 Mixto Con Depósito

4 Bomba de Calor Caro para ACS 4 Caldera Mixta

Dos calderas inde-pendientes inter-comunicadas y sec-torizadas

3. Sistemas de Producción Individual (Potencias entre 11 y 33 Kw, Caudales entre 5 y 15 l/m a 40ºC)

Funcionamiento del calentador instantáneo

1-Quemadores 2-Válvulas del seguro de encendido 3-Válvula del dispositivo de seguridad de circulación del agua 't-Membrana 5-Bimetal 6-Piloto 7-Venturi 8-Serpentín 9-Primera cámara de gas 10-Segunda cámara de gas

8 agua caliente

gas

agua fria

1

Generalmente el funcionamiento instantáneo se logra gracias al efecto Venturi. El calentador dispone de una cámara dividida en dos partes por una membrana elástica. La semicámara superior está conectada a la conducción de agua fría en un punto de sección más reducida (7), y la semicámara inferior da directamente a la conducción. Al abrir cualquier grifo de la línea de agua caliente, el agua fría pasa por el estrechamiento (7), lo cual provoca una depresión en cámara superior. Esta depresión eleva la membrana y a través del vástago la válvula (3) permite el paso del gas a los quemadores. Al cerrar el grifo, se iguala la presión en ambas cámaras, lo cual obliga a que la membrana vuelva a la posición de equilibrio y se cierre el paso del gas al quemador Se aconseja 12 metros de distancia entre el último grifo servido y el calentador. Su principal ventaja es la sencillez y la economía. Su desventaja es en cuanto capacidad térmica y que no dispone de recirculación.

Calentador Acumulador de Gas

DEPÓSITO que envuelve una chimenea con cámara de combustión. El

depósito tiene doble chapa metálica con aislamiento térmico interior. Permite

Tempª de 55ºC con potencias de 7 a 35 Kw, y caudal acumulado de 100 a

250 litros. Permanente control de tempª por TERMOSTATO con medida

máxima y mínima.

El QUEMADOR se enciende cuando el termostato detecta tempª mínima y actúa sobre la válvula de gas abriéndola. Se permiten mayores distancias al punto de consumo más lejano. Permite circuitos de retorno.

Termo Acumulador Eléctrico RESISTENCIA ELÉC-TRICA calienta el agua. El TERMOS-TATO regula el encendido eléctrico. VÁLVULA DE SEGURI-DAD DE PRESIÓN Y TEMPERATURA, con grifo de vaciado.

Con ÁNODO DE SACRIFICIO para evitar la pila galvánica. Con capacidad de 50 a 200 litros. No precisa salida de humos. Instalación más sencilla. No necesita rejillas de aireación para la combustión . Necesidad de HIDROMEZCLADORES y aislamiento en tuberías por las altas temperaturas a que trabaja. Ver su ubicación de acuerdo con la Reglamentación de Aparatos de Baja Tensión.

GAS

ACS

AF ANODO Mn

TERMOS TATO

VALVULA DE GAS

ANODO DE Mn

TERMOSTATO

RESISTENCIA

RED ELECTRICA

VALVULA DE SEGURIDAD

DE PRESION Y TEMPERATURA

ACS

AF

2

4. Sistemas de Producción Centralizada

Requieren una sala de calderas (generador de calor) que origine un agua sobrecalentada entre 70 y 90ºC que circula por un circuito cuya finalidad es calentar la conducción de agua de consumo. ⇒ Circuito Primario: Alimentado por la caldera, cerrado y que oscila entre

70 y 90ºC, dispone de bombas de impulsión, depósito de expansión, By-pass a la entrada del Preparador, y termostato derivador para no entrar al preparador si este está aún a la temperatura apropiada.

⇒ Circuito Secundario: Con acometida desde el circuito de AF, Preparador, Puntos de consumo y circuito de retorno.

⇒ Sistema Centralizado Instantáneo El Preparador se denomina

INTERCAMBIADOR A. Intercambiador Tubular

B. Intercambiador de Placas

Sistema por Acumulación El Preparador se llama INTERACUMULADOR (Normal en edificios de viviendas).

ACS

AF

90ºC

70ºC

VALVULA SEGURIDAD

CIRCUITO PRIMARIO

ACS

AF

90ºC

70ºC

CIRCUITO PRIMARIO

PLACAS

10ºC

50ºC

90ºC

70ºC

AF

ACS

RETORNO

3

Sistema Mixto

Temperaturas Deptº Acumulación: Minimo de 55ºC Circulación en tuberías: 50ºC (RITE) Consumo: 40ºC

5. La Regulación de Temperaturas

El RITE obliga a la regulación de temperaturas en sistemas centralizados. Atención a la Bacteria culpable de la Legionela actúa entre 20-40ºC, por tanto AF<20º y ACS>40ºC.

Regulación de Temperaturas en circuito primario Dispone de Depó-sito de expansión en la caldera; aislante térmico en circuito pri-mario; válvula de tres vías co-nectada a un --

Termostato que controla los 50ºC del depósito, si desciende deja pasar el agua al intercambiador. (*) El depósito de expansión de la caldera contiene tres elementos:

aire, membrana y agua. Puede ser cerrado (se encuentra junto a la caldera) o abierto (en contacto con la atmósfera, con conducción hasta cubierta).

(**) La Bomba del circuito primario sirve para mantener las temperaturas.

Regulación de Temperaturas en Circuito Secundario

ACS 50ºC

AF 10ºC

RETORNO

CALDERA

90ºC

70ºC

ACUMULADOR

C 70ºC

90ºC

10ºC

50ºC

(*)

(**)

C

80ºC 90ºC

70ºC

50ºC

4

Ventajas e inconvenientes de este último sistema:

⇒ Con regulación en Secundario no ocupa espacio en sala de calderas.

⇒ Con regulación en Secundario no necesita un depósito de regulación grande.

⇒ Con regulación en Secundario mayores problemas de cal y corrosión.

⇒ Con regulación en Secundario peor respuesta instantánea, pues en momentos punta existen saltos térmicos mayores.

6. Caldera Mixta

A. Sistema Individual ⇒ Prioritario el uso de ACS sobre

la calefacción. ⇒ Bomba de agua para la

Calefacción. ⇒ Regulador de Tempe-ratura en

calefacción ⇒ Vaso de expansión en

calefacción ⇒ Existe otro modelo que se

observa a continua-ción.

GAS

Calefacci

AC

AF

5

Esquema de caldera mixta de gas

6

Esquema exterior de caldera mixta individual

B. Sistema Centralizado

220 Volts

GA

GA

A

C1 C2

AF

AC

GA

CALEFACCION

CALEFACCION

7

5. Bomba de Calor

El circuito consta de un depósito acumulador de ACS calentado por un primario que funciona de la siguiente forma:

El líquido que circula es un gas refrigerante que se licúa por aumento de presión mediante un compresor.

Al licuarse desprende calor y calienta el agua del acumulador, en el condensador.

Después pasa por la Válvula de expansión y se convierte en gas originando que en el evaporador absorba calor del aire y con un ventilador envíe ese aire frío al local que se desea refrigerar.

Al finalizar de nuevo se inicia el ciclo.

K

ACS 55º C

AF 10º C

Cede calor

Absorbe calor del aire

EVAPORAD

CONDENSADVALVULA

DE EXPANSIO

COMPRESO

8

ESQUEMAS DE DISTRIBUCION

Suministro de ACS mediante calentadores Individuales de Gas

Suministro Centralizado de ACS por Calderas de Gas.

Grupo de

Calentador

Grupo de C

C

9

ESQUEMA DE PRODUCCION DE AGUA CALIENTE SANITARIA CENTRALIZADA

10

Generalidades sobre el Agua Caliente Sanitaria ♦ Los MONTANTES no deben servir a más de 10 plantas ♦ En su arranque los montantes deberán llevar LLAVES DE VACIADO. ♦ En la parte final de cada montante se deberá introducir un PURGADOR. ♦ La TOMA DE AGUA FRIA para confeccionar ACS se deberá realizar tras el

Grupo de Presión. ♦ Existe la obligatoriedad de establecer una RED DE RETORNO en las

instalaciones Centralizadas. ♦ Debe seguir imperando la norma de los 4 cms como DISTANCIA MINIMA

ENTRE TUBERÍAS de ACS y AF. ♦ Se deberá tener en cuenta la separación respecto a los CUADROS

ELECTRICOS. ♦ Las PENDIENTES hacia purgadores y/o llaves de vaciado han de ser del

0’2%. ♦ Deberán colocarse DILATADORES en tramos generales a no menos de 25

mts. ♦ La DISTANCIA MAXIMA en instalaciones de gas individuales a los puntos

de consumo no deberá superar los 12 mts. ♦ Se deberán AISLAR los tramos de tubería que instalados en locales no

calefactados. ♦ El grosor de los AISLANTES dependen del diámetro de las tuberías. ♦ Los ACUMULADORES deberán disponer de aislantes en la producción

centralizada. ♦ La Temperatura mínima de ACUMULACION será de 60ºC. ♦ La Temperatura mínima de DISTRIBUCION será de 50ºC. ♦ En el lugar de arranque de la conducción de ACS deberá colocarse una

VALVULA ANTIRRETORNO. ♦ Se deberá tener en cuenta lo dispuesto en los reglamentos de Gas y

Electricidad para la instalación de los TERMOS eléctricos individuales y para los calentadores individuales de GAS.

♦ El RIGLO regula las distancias mínimas de los aparatos de cocina con los aparatos individuales de calefacción a gas.

♦ Deberán colocarse REJILLAS en los cuartos donde haya calentadores de gas tanto individuales como centralizados.

♦ En el tema de CORROSION y de DEPOSITOS DE CAL valen las mismas recomentaciones que en AF (Descalcificadores y Anodos de sacrificio).

♦ Se mantiene la necesidad de colocación de PASATUBOS sellados para atravesar los forjados y muros.

♦ Se deben de colocar LLAVES DE PASO en cuartos húmedos, entradas a vivienda y en torno a los dispositivos.

♦ Los CONTADORES deben centralizarse por planta, en el exterior de las viviendas.

♦ Se deberá buscar la instalación MAS CORTA desde el acumulador a cada punto de consumo.

♦ Se mantiene la recomendación de HOMOGENEIDAD en los materiales.

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Componentes de la Instalación de ACS

Tuberías de Cobre preferentemente

Distribuidores (Horizontales hasta montantes) Montantes (Verticales) Derivaciones (Horizontales tras los montantes) Retorno (vuelta al acumulador)

Accesorios (sirven los de AF) Generadores de calor Preparadores Contadores Válvulas y llaves Circuladores (Bombas) Grifería y aparatos Reguladores de Temperatura

DIMENSIONADO

Conceptos Fundamentales

Potencia Térmica ⇒ Se expresa en Kcal/h., y se define como la potencia calorífica que

transporta un fluído. ⇒ Para su cálculo se emplea la siguiente relación: P=ϱ.Ce.Q.∆t siendo ϱ:

densidad del fluído (en Kg/l), Ce: Calor específico (en Kcal/kgºC), Q: Caudal del fluído (en l/h), ∆t: Salto térmico (en ºC). En el caso del agua la relación queda como sigue: P= Q.∆t Ejemplo: ¿Qué potencia deberá tener una caldera para calentar un caudal de 4000 l/h, con una variación de temperatura de entre 80 y 70 ºC?

P=Q. ∆t = 4000. 10=40000 Kcal/h

Las Calderas disponen de potencias nominales y potencias útiles, su relación es el Rendimiento (R), según la siguiente fórmula:

Potencia útil (la de cálculo)

Rendimiento = x 100 Potencia Nominal

C

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Cantidad de Calor

Cantidad de Calor de un fluído (según su volumen) es el número de Kcal conseguido para elevar la temperatura de un determinado volumen una cierta cantidad de grados. Se expresa según la fórmula: C=ϱ.Ce.V.∆t, que en el caso del agua queda como sigue:

C= V.∆t Ejemplo: ¿Qué cantidad de calor se deberá aportar a un acumulador para conseguir que caliente 500 litros de agua desde 10 a 55ºC?

C = V .∆t = 500 . 45 = 22500 Kcal

Mezcla de Agua Sean los depósitos 1 y 2 con volúmenes diferentes y con temperaturas diferentes, ¿cuál será el Volúmen mezcla y la temperatura mezcla del conjunto?

C=V.t = V₁t₁+V₂t₂ siendo V= V₁+ V₂ por tanto:

V₁t₁+V₂t₂ t =

V

Volumen equivalente Conociendo que un cierto volumen V₁ se encuentra a la temperatura t₁, cuál deberá ser el volumen de agua equivalente para que se encuentre a la temperatura t₂, teniendo en cuenta que se realizará por mezcla con AF a temperatura t₀?

V₁(t₁-t₀) = V₂(t₂- t₀) Ejemplo: Se quiere regular la temperatura del circuito secundario de una instalación de ACS centralizada por mezcla con agua fría. ¿Cuál será el volumen equivalente para una acumulación de 100 lts de agua a 50ªc y con mezcla solo la necesito a 60ºC? V₁(t₁-t₀) = V₂(t₂- t₀) es decir 100 ( 50-10) = Ve (60-10) de donde: . 4000

Ve = = 80 lts. 50

V1

V2

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Guía para el dimensionado 1º) Temperaturas para cada tramo

Tf Temperatura del AF: 10ºC Tu Temperatura de uso: 40ºC Ta Temperatura del Acumulador

⇒ Con regulación de Tª en primario: 45-60ºC ⇒ Con regulación de Tª en secundario: 70-80ºC

2º) Establecer consumos de ACS

Establecer caudales instantáneos por tramo según tablas. Establecer caudales en litros por aparatos y uso. Según tipo de

viviendas (interviene el tiempo): Lujo: 1 Bañera (150 lts) + 1 Fregadera (40 lts) + 2

Lavabos (20 lts); recuperación en 1 hora. Normal: 1 Bañera (150 lts) + 1 Fregadera (40 lts);

recuperación 1 hora y media. Económica. 1 Bañera (150 lts); recuperación en 2 horas.

Consumo previsible = nº viviendas x Volumen vivienda x Coeficiente de simultaneidad.

3º) Cálculo del Volumen equivalente en Acumulador

Regulación en circuito primario: Tu – Tf

Va = Vu . Ta – Tf

Regulación en circuito secundario: Tu – Tf

Va = Vu . Ta – Tf

y además Mezcla de agua fría Va . Ta + (Vu – Va). Tf = Vu . Tu

4º) Potencia de la Caldera

Va . (Ta – Tf)

Potencia útil (P) = t

Va Ta

Vu Tu

Tf

Va Ta

Vu Tu

Tf

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Siendo t = tiempo punta

Sabiendo que la P útil = P nominal x Rendimiento

5º) Red de Retorno

Se calcula que en el retorno circula el 10% del caudal de salida del acumulador. Puede tener el mismo calibre que los montantes de ACS; si bien puede determinarse también según la siguiente tabla:

Calibre en pulgadas

Caudal en litros / hora

1/2 140 ¾3/4 300

1 600 1 ¼y ¼1/4 1100

1 y 1/2 1800 2 3300

La circulación es forzada a través de una bomba circuladora. Sabiendo las pérdidas del tramo más desfavorable de ida de ACS se puede determinar una bomba que solvente dichas pérdidas.

6º) Circuito Primario

El agua sobre calentada del circuito primario que suele circular entre 70 y 90ºC tiene un peso específico de 0’9 y un Calor específico Ce de 1. Por tanto el caudal del circuito primario será igual a:

P Q = = (litros / hora) convirtiéndolo en lts/seg

ρ Ce ΔTª se puede entrar en tablas y para una velocidad máxima de 0’8 m/s se obtendrá el calibre comercial de este circuito.

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