CALCULO DE CALDERA

CALCULO DE CALDERAS Facultad de Arquitectura urbanismo y Artes Arq. Manuel Namoc Daz Tecnologa IIICALCULO DE CALDERA SE UTILIZAN LOS SIGUIENTES CONCEPTOS NOMENCLATURA UNIDADES. .te= temperatura de entrada del agua fra en el en el acumulador. (c) .tp= temperatura de preparacin.(c) .tu= temperatura de utilizacin de ACS(c)NOMENCLATURAS

.G= gasto diario de ACS del Ed (l) .QMp=caudal medio en los periodos punta(l/s) QMv=caudal medio en los periodos valle (l/s) --------------- .hp=duracin de cada periodo que se considera como punta(seg) .hv=duracin de cada periodo que consideramos como valle (seg) ----------------- .H=tiempo del da en que se considera el funcionamiento de la caldera(seg) .HP=tiempo total de periodos punta(seg) . Hv=tiempo total de periodos valle(=H-HP),(seg) ------------------- .C=energa de la caldera consumida en un cierto periodo(K caloras) .J=energa de la caldera consumida en cierto periodo(K julios) .P=potencia til de la caldera(KW) .V=Volumen del acumulador(ls) OBTENCION DE DATOS PREVIOSA) Caudales. QMp caudal medio de los periodos punta.Se obtiene como dato del tipo de Ed QMv caudal medio de los periodos valleSi el gasto diario de los periodos punta es QMp xHp y el total del da es G, el gasto en los periodos valle ser G-QMpxHp.Entonces el caudal de los periodos valle ser. G-QMpxHp Qm. =------------------ H-Hp OBTENCION DE DATOS PREVIOSB) Computo de energas en un ciclo-Preparacin Consumo- Energas de preparacin.Hallemos en K( julios) la energa de preparacin,Que ser la que se necesitara para llevar la temperatura de acumulacin hasta tp.Desglosando dicha energa en j en dos partes:JA y JB. JA.- Energa que hay que suministrar para que el agua del acumulador alcance la tu.Al tratarse de un sistema de acumulacin en cualquier momento el h20 a calentar esta compuesta por un % de h20 nueva y otro de h20 que ha sido calentada. En la experiencia se establece dichos % en 60- 40 as pues. JA= 4.18 x 0.6V (tu-te)siendo V el acumulador en lts.

JB.Energia que hay que suministraPara que el h20 del acumulador suba de tu a tp. JB= 4.18 V (tp-tu)Total energa de preparacin:JA+JB=4.18V (tp-0.4tu-0.6te) [1]Energa de consumo= expresada en K julios.Energa consumida en un periodo punta. 4.18 (tu-te) QMp x HpEnerga consumida en periodos valle: G-QMpxHp 4.18 (tu-te) QMv x hv=4.18( tu-te )----------------- x hv H-Hp

SUPERAVITS Y DEFICITS DE ENERGIAHiptesis optima, que se plantea que la caldera de potencia tiene un funcionamiento ininterrumpido y que, por lo tanto, en los periodos valle producir el siguiente supervit de energa. G-QMp x Hp P x hv-4.18(tu-te )-------------- x hv [2] H-HpLlamada energa de acumulacin.Por su parte en los periodos de acumulacin se producir el siguiente dficit de energa. 4.18 (tu-te) QMp x Hp-P x hp [3] PLANTEAMIENTO Y SOLUCION

Con los datos anteriores basta expresar numricamente los principios en que se basa el funcionamiento del binomio caldera-acumulador para obtener tanto P como V con el Max. Ahorro energtico.El primer principio dice as: Igualando, [1] y [2] tendremos. G-QMp x Hp 4.18V(tp-0.4tu 0.6te)=P x hv-4.18(tu-te)----------xhv[4] H-Hp

El segundo principio puede enunciarse de la siguiente manera:Tal cantidad de energa de acumulacin debe compensar el dficit de energa que se produzca en los periodos punta. Igualando, [1] Y [3] tenemos.4.18V(tp-0.4tu-0.6te)=4.18(tu-te)QMp xhp-Pxhp[5]Despejando P y V de [4] y[5] obtenemos:

tu-te hvP(en Kw)=4.18-------{hpQMp+(G-QMpHp)-------} hv+hp H-Hp

G-QMpHp QMp - -------------- hv x hp H-Hp . V(en L)=-----------(tu-te)--------------------- hv+hp tp-0.4tu-0.6te Formulas que nos dan la potencia til o aprovechada de la caldera y el volumen del acumulador, sobre lo que hay que hacer las siguientes consideraciones:1.Establecida una cierta demanda media punta QMp,a mayor potencia P de la caldera corresponder menor capacidad V del acumulador, y recprocamente.2.-Durante el ciclo de produccion-acumulacion se calcula en un 15% las perdidas de calor por difusin en la caldera y circuito primario, mientras que la perdida puede estimarse en un 10% con respecto al acumulador, lo que hace un 25% de la produccin, igualmente dada las distorsiones de consumo de algn periodo punta respecto a los promedios previstos, se hace aconsejable aumentar P en otro 15% con lo que, junto con lo anterior quedara que P(potencia a instalar)=1.4PPARA RECORDAR

Unidades de potencia. 1 kw =1K julio/seg 1 kw = 860 k caloras /hora Unidades de trabajo o energa 1 K calora= 4.18 k julios CUADRO PARA CALCULO DE P y V.referido a distintos edificiosTipo de EDNecesidades de ACSDemanda punta horariaHv(horas)Hp(horas)Hv(horas)Hp(horas)H(horas)vivienda60-120 l por persona da1/10 G4212618hoteles75-150 l por persona da1/8 G4212618hospitales150 l por persona da1/8 G4212618oficinas7.5 l persona y da1/4 G418210Fabricas e internados20 l por persona y da1/3 G31628Restaurante de dos turnos7 l por comida1/6 G428412Lavanderas(tu=80)Normales 30-50 l/k Hospitales 60-80 l/kRopa.G10 AL CUADRO ANTERIOR SE AADE LO SIGUIENTE. Se estimara te entre 9 y 12,segn regiones.. Se acotara ( tp) y( tu), dentro de las normas, no bajando ( tu) de 45 por el riesgo de llegar con menos de 42(temperatura min de utilizacin)al punto mas alejado.. Las cocinas colectivas y lavanderas demandan h20 a mayor temperatura(tu=70 a 80)por lo que se utilizan equipos diferentes ACS.o recurrir a un pos calentamiento.

EJEMPLO DE CALCULOCALDERA Y ACUMULADOR

Hotel de 500 camas. Caldera + acumulador para bao de huspedes.G= 500 x 150 l = 75000 l ACS.G= gasto diario.QMp= (1/8)x 75000= 9.375 l/h= 2.60 l/seg.QMp=caudal medio en periodos punta.hv= 4 horas= 14.000 seg te= 10hv= duracin de cada periodo que consideramos como valle.hp=2 horas= 7.200 seg tp= 56hp= duracin de cada periodo que consideramos como punta.Hp=6 horas= 21.600 seg tu= 48Hp= tiempo total de periodos punta.H=18 horas= 64.800 seg H= tiempo del da en que se considera el funcionamiento de caldera.

EJEMPLO DE CALCULO APLICADO A HOTEL 500 camas ( C y A)G=500x150=75.000l ACS.QMp=(1/8)x75.000=9.375l/h=2.60l/sHv=4 horas=14.000seg te=10CHp=2 horas=7.200seg tp=56CHp=6 horas=21.600seg tu=48CH=18 horas=64.800segREMPLAZANDO PARA EL CALCULO 48-10 14.400P=4.18------------ {7.200x2.60+(75.000-2.60x21.600) --------------------}=183,84 Kw 14.400+7200 64.800-21.600 P=(potencia a instalar)=1.4 x 183.84=257,38Kw =221.347 K cal/h.

75000-2.60 x 21600 2.60 - ---------------------------- 14400 x 7200 64.800- 21.600 V= ------------------------ (48-10)-----------------------------------------=12.792l 14.400+7200 56-0.4 x 48 -06 x 10RECOMENDACIONESEn instalaciones centralizadas, en general, se debe limitar la temperatura de almacenamiento a 58C debiendo distribuirse a una temperatura mxima de 50C medidos a la salida del deposito acumulador.Por encima de 50 kw hay que instalar dos calderas.PROCEDIMIENTO GENERAL

Sistemas centralizados la tp. es la temperatura mxima que alcanza el h20 en el acumulador.Siempre es mayor que la tu.(salida hacia distribucin) debido a que al consumo se mezcla en la caldera con h20 fra de la red a una te. Llamado too sistema por mezcla PROCEDIMIENTO GENERALLa base del funcionamiento de los sistemas centralizados consiste en que los periodos valle se vaya preparando h20 caliente, de modo que pueda satisfacer las necesidades de los periodos punta.