Memoria de cálculo - bibing.us.esbibing.us.es/proyectos/abreproy/90077/fichero/MEMORIA+DE+CÁLCULO... · Memoria de cálculo Página 3 1. Introducción Este documento tiene como

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Memoria de

cálculo


Contenido 1. Introducción .............................................................................................................. 3

1.1 Datos de partida ................................................................................................. 3

2. Sistema de captación solar ........................................................................................ 3

2.1 Consumo de ACS en el edificio ......................................................................... 3

2.2 Demanda energética en el edifico ...................................................................... 4

2.3 Análisis de radiación incidente en la superficie ................................................. 5

2.4 Selección de modelo de captador ....................................................................... 9

2.5 Fracción de demanda cubierta y número de captadores necesario .................. 10

2.6 Pérdidas por inclinación, orientación y sombras. ............................................ 15

2.7 Distancia entre filas de captadores ................................................................... 16

3. Sistema de acumulación ......................................................................................... 16

4. Sistema hidráulico .................................................................................................. 17

4.1 Cálculo de caudal de sistema primario ............................................................ 17

4.2 Esquema de la instalación ................................................................................ 18

4.3 Dimensionado de tuberías ................................................................................ 18

4.4 Cálculo de pérdidas de carga en el circuito primario ....................................... 20

4.4.1 Pérdida de carga en captadores solares..................................................... 20

4.4.2 Pérdida de carga en interacumulador........................................................ 22

4.4.3 Pérdida de carga en red de tuberías .......................................................... 22

4.5 Selección de la bomba del circuito primario ................................................... 24

4.6 Dimensionado de vaso de expansión ............................................................... 25

5. Aislamiento térmico de la instalación .................................................................... 26

5.1 Aislamiento térmico de tuberías ...................................................................... 26

5.2 Aislamiento térmico de interacumulador ......................................................... 27

6. Anexos .................................................................................................................... 28

6.1 Propiedades de una mezcla de agua con glicol ................................................ 28


1. Introducción

Este documento tiene como objetivo el diseño de una instalación solar térmica de baja

temperatura para la producción de agua caliente sanitaria en un edificio de viviendas en

la ciudad de Huelva cumpliendo las directrices señaladas por el reglamento técnico

correspondiente. Para llevar a cabo lo anterior se realizará un estudio de la radiación

solar recibida en esta localización calculándose posteriormente la demanda de agua

caliente. Mediante ciertos modelos físicos se realizará un dimensionado de la instalación

con todos los elementos necesarios, así como su configuración básica y número de

elementos de captación a colocar.

1.1 Datos de partida

Antes de comenzar el dimensionamiento de la instalación se muestran en tabla 1.1 una

serie de datos iniciales necesarios para el cálculo de los distintos elementos.

Edificio Bloque de viviendas

Localización Huelva

Latitud 37º

Longitud 7º

Zona climática( según CTE) V

Ocupación máxima 96 personas Tabla 1.1 Datos de partida

2. Sistema de captación solar

2.1 Consumo de ACS en el edificio

Para la obtención de demanda unitaria de ACS se hace uso de los datos aportados por el

código técnico en la edificación, sección HE4.


Tabla 2.1 Demanda unitaria de ACS a 60ºC de temperatura de referencia (CTE HE4)

En este caso concreto se trata de una vivienda multifamiliar por lo que se toma un

consumo unitario de

siendo el consumo total de agua caliente sanitaria

de:

(2.1)

2.2 Demanda energética en el edifico

Se obtendrá la demanda energética a partir de la siguiente expresión:

(2.2)

Siendo:

: demanda de energía mensual

: consumo diario de agua en la vivienda

: densidad del agua, el rango de temperaturas no será tan elevado

como para que sea apreciable el cambio de densidad, por lo que se supondrá

constante e igual a

: calor específico del agua, se tomará constante e igual a

: temperatura de referencia del agua caliente. Se toma la especificada en el

código técnico en la edificación: 60ºC

: temperatura del agua de la red. Es la temperatura a la que se encuentra el

agua fría de la red de distribución de los sistemas de abastecimiento. La norma

UNE 94002 proporciona valores mensuales de esta temperatura para todas las

capitales de provincia.


: número de días del mes correspondiente

Tabla 2.2 Temperatura agua de red en Huelva en ºC (UNE 94002)

A continuación se calculará la demanda energética para cada mes. Estos valores se

muestran en la tabla 2.3

Mes

Enero 31 2112 60 12 48 13136,30

Febrero 28 2112 60 12 48 11865,05

Marzo 31 2112 60 13 47 12862,63

Abril 30 2112 60 14 46 12182,86

Mayo 31 2112 60 16 44 12041,61

Junio 30 2112 60 18 42 11123,48

Julio 31 2112 60 20 40 10946,92

Agosto 31 2112 60 20 40 10946,92

Septiembre 30 2112 60 19 41 10858,64

Octubre 31 2112 60 17 43 11767,94

Noviembre 30 2112 60 14 46 12182,86

Diciembre 31 2112 60 12 48 13136,30 Tabla 2.3 Demanda energética mensual

2.3 Análisis de radiación incidente en la superficie

Se procederá en este apartado a la obtención de la energía radiante procedente del sol,

recibida por los captadores solares.

Los datos de irradiancia media mensual horizontal se muestran en la tabla 2.4,

habiéndose obtenidos de la norma UNE 94003

Tabla 2.4 Irradiación global diaria media mensual horizontal en MJ/m2 (UNE 94003)

Sin embargo en el caso de los captadores, al tratarse de superficies inclinadas, es

necesario aplicar un factor de corrección, que será obtenido mediante la aplicación de


un modelo físico concreto, este modelo se conoce como de Liu y Jordan modificado por

Klein.

El método de cálculo utilizado permite hallar la radiación media diaria mensual sobre

una superficie inclinada y orientada hacia el sur con ángulo acimutal 7º. El factor de

corrección queda expresado en la ecuación 2.3

(

) (

) (2.3)

: irradiación diaria media mensual difusa.

: irradiación diaria media mensual global.

: inclinación de la superficie respecto a la horizontal. Para máximo rendimiento

se suele tomar como 45º en España.

: factor función de una serie de parámetros relacionados con la posición del

sol.

Reflectividad del suelo

Se abordará en primer lugar el cálculo de la relación

Figura 2.1 Relación entre irradiación media mensual global y difusa ( Liu, Jordan, Klein)

La curva de la figura 2.1 se ajusta con la ecuación (2.4)

(2.4)

Como se observa en la figura 2.1, se debe conocer la insolación diaria extraterrestre.

La tabla 2.5 muestra los distintos valores de esta magnitud para las diferentes latitudes

en todos los meses del año. Conocidos tanto como es posible el cálculo de .

Para definir el factor de corrección es necesaria la utilización de una correlación

determinada, en este caso la determinada por Klein y Theilacker (1981) expresada en el

grupo de ecuaciones 2.5.


[ ]

[ ]

| | [ (

√

)]

| |

| |

| | [ (

√

)]

| |

| |

((

)

( )

)

Ecuación 2.5 Correlación de Klein y Theilacker

: latitud, en este caso 37º

: ángulo de acimut, en este caso 7º

: declinación solar. Se puede obtener mediante la expresión de Cooper:


(2.6)

: obtenido a partir de la siguiente expresión:

(2.7)

:ángulo de salida del sol en superficie inclinada

: ángulo de puesta de sol en superficie inclinada

Tabla 2.5 Insolación diaria extraterrestre según la latitud

Realizando las operaciones anteriores para los distintos meses del año y aplicando (2.8)

se obtienen los siguientes resultados

(2.8)


Mes

Declinación

Solar(º)

Enero 0,36 -20,08 1,67

Febrero 0,35 -13,03 1,44

Marzo 0,33 -2,04 1,17

Abril 0,32 9,05 0,98

Mayo 0,29 18,08 0,85

Junio 0,28 23,04 0,78

Julio 0,24 21,01 0,80

Agosto 0,24 13,03 0,92

Septiembre 0,28 1,10 1,13

Octubre 0,33 -9,08 1,35

Noviembre 0,36 -19,00 1,64

Diciembre 0,38 -23,01 1,77 Tabla 2.6 factor de corrección por superficie inclinada en cada mes

Mes Radiación media

mensual en superficie

horizontal(MJ/m2)

k Radiacion media sup

inclinada(MJ/m2)

Enero 8,5 1,67 14,20

Febrero 11,7 1,46 17,05

Marzo 15,5 1,17 18,12

Abril 19,9 0,96 19,04

Mayo 24 0,82 19,80

Junio 25,6 0,76 19,33

Julio 27,1 0,78 21,17

Agosto 24,8 0,90 22,29

Septiembre 19,4 1,11 21,46

Octubre 13,7 1,32 18,10

Noviembre 9,6 1,63 15,68

Diciembre 7,5 1,74 13,03

Tabla 2.7 Radiación sobre superficie inclinada

2.4 Selección de modelo de captador

Una vez conocida la energía radiante recibida por los paneles solares, es necesario

seleccionar el modelo del captador.

El captador seleccionado es el modelo T25PS, fabricado por Termicol, sus

características principales se muestran en la tabla 2.8.


Modelo T25PS

Área del captador

Caudal de ensayo

Factor de pérdidas

Factor de ganancias

Tabla 2.8 Parámetros característicos del captador seleccionado

2.5 Fracción de demanda cubierta y número de captadores

necesario

En primer lugar es necesario conocer el porcentaje de demanda de energía mínimo que

es necesario cubrir en la instalación. En la tabla 2.10 se muestra un mapa de zonas

climáticas homogéneas. Huelva se encuentra en la zona V.

Figura 2.2 Zonas climáticas en España

El CTE establece para cada zona climática una fracción de demanda cubierta diferente


Tabla 2.9 Contribución solar mínima para distintas zonas climáticas según el consumo de ACS

La tabla 2.9 asigna para la instalación en cuestión, una fracción mínima de demanda

cubierta del 70%.

Va a realizarse a continuación una estimación del número de captadores a colocar para

satisfacer esta fracción, para lo anterior se empleará el método F-chart, el cuál a partir

de un caso base, aplicando una serie de correcciones permite el cálculo de la cobertura

solar mediante una función F dependiente de dos parámetros adimensionales X e Y.

Figura 2.3 Curvas f para sistemas con colectores de líquido (Universidad de Sevilla)

Las gráficas f se pueden ajustar con la expresión (2.9)

(2.9)


Previamente a la obtención de X e Y, es necesaria la aplicación de una serie de factores

de corrección por los distintos elementos de la instalación.

El coeficiente de ganancia aplicándole los factores de corrección se obtiene la

ecuación (2.10)

(2.10)

ya que los colectores van a colocarse en paralelo.

Valor típico en intercambiadores de calor.

Al coeficiente de pérdidas se le aplican los siguientes factores, como se observa

en (2.11)

(2.11)

En cuanto a los factores adimensionales X e Y, también es necesario aplicarles una serie

de correcciones.

(2.12)

: Área total de captación.

: número de segundos en un mes.

: Temperatura ambiente media. Este dato se consulta en la norma UNE

correspondiente.

(2.13)

(2.14)

: Temperatura de preparación de agua caliente, se va a tomar igual a la

de referencia:

(2.15)

: Capacidad de almacenamiento por metro cuadrado de superficie, se va a

tomar en este caso

.


Tabla 2.10 Temperatura ambiente media (UNE 94003)

(2.16)

: radiación diaria media mensual sobre la superficie de captación.( Tabla 2.7)

Una vez calculados los parámetros adimensionales X e Y, se obtiene la cobertura solar

mediante las curvas f, expresada en la ecuación (2.9)

Mes

k

Enero 8,5 1,67 14,20 0,024 0,15 1,17 1,14

Febrero 11,7 1,46 17,05 0,028 0,15 1,17 1,14

Marzo 15,5 1,17 18,12 0,031 0,16 1,17 1,16

Abril 19,9 0,96 19,04 0,033 0,16 1,17 1,18

Mayo 24 0,82 19,79 0,036 0,17 1,17 1,23

Junio 25,6 0,76 19,33 0,037 0,18 1,17 1,29

Julio 27,1 0,78 21,17 0,042 0,19 1,17 1,35

Agosto 24,8 0,90 22,29 0,045 0,18 1,17 1,35

Septiembre 19,4 1,11 21,46 0,042 0,18 1,17 1,32

Octubre 13,7 1,32 18,10 0,034 0,17 1,17 1,27

Noviembre 9,6 1,63 15,68 0,027 0,16 1,17 1,19

Diciembre 7,5 1,74 13,04 0,022 0,15 1,17 1,14 Tabla 2.11 Cálculo de factores adimensionales en método f-chart


Sabiendo que el área total de los captadores es la individual de cada captador

multiplicada por el número de captadores, se realizará un estudio paramétrico de la

cantidad de captadores necesaria para cubrir la demanda mínima, en este caso del 70 %.

El estudio paramétrico, cuyo resultado se expresa en la figura 2.14 que para un número

de captadores de 18, se obtiene una fracción de demanda cubierta del 70%, se tomará

entonces este valor como parámetro de diseño.

Figura 2.4 Curva demanda-área

La tabla 2.13 recoge la fracción solar en los distintos meses del año junto a otros

resultados.

Mes Demanda

energía (MJ)

Aporte solar

(MJ)

fracción solar Energía de

apoyo(MJ)

Enero 13136,30 6809,86 0,52 6326,44

Febrero 11865,05 7544,98 0,64 4320,06

Marzo 12862,63 8791,61 0,68 4071,02

Abril 12182,86 8860,60 0,73 3322,27

Mayo 12041,61 9240,73 0,77 2800,88

Junio 11123,48 8552,85 0,77 2570,64

Julio 10946,92 9258,90 0,85 1688,015

Agosto 10946,92 9643,14 0,88 1303,78

Septiembre 10858,64 9179,89 0,85 1678,75

Octubre 11767,94 8389,36 0,71 3378,57

Noviembre 12182,86 7251,24 0,59 4931,62

Diciembre 13136,30 6167,49 0,47 6968,81

Tabla 2.13 Resultados de cobertura solar

El promedio de cobertura solar es del 70,43% por lo que se cumplen los límites

marcados por el CTE.


2.6 Pérdidas por inclinación, orientación y sombras.

En este apartado se determinarán las pérdidas por inclinación, orientación y sombras. Se

comprobará además que no superan los límites marcados por el CTE.

Ángulo de inclinación:

Ángulo de acimut:

Latitud: 37º

Pérdidas por orientación e inclinación

Las pérdidas por orientación e inclinación no pueden superar el 10%, según marca el

CTE.

Se comenzará calculando el rango de valores para la inclinación, para ello se utiliza el

gráfico de la figura 2.5. Para orientación sur, en la zona de 90-95% de energía respecto

al máximo se comprueba el corte de las curvas de misma inclinación con esta zona,

obteniéndose una inclinación máxima de 60º y una mínima de 5º,referidos a una latitud

de 41º.

Para referirlos a la latitud correspondiente a lo localización del edificio de este

documento es necesario aplicar un determinado factor de corrección.

Figura 2.5 Porcentaje de energía respecto al máximo como consecuencia de las pérdidas por

orientación e inclinación (CTE)


Como verificación del porcentaje de pérdidas para una inclinación entre 15º y 90º, el

CTE propone la expresión (2.16)

( ( ) )

(2.16)

Pérdidas por sombras

Los captadores se sitúan en la cubierta y no existen edificios cercanos que proyecten

sombras sobre estos elementos.

2.7 Distancia entre filas de captadores

En el esquema de la figura 2.6 se muestra la distancia d que debe existir entre cada fila

de captadores para que no exista interferencia entre ellos.

Figura 2.6 Distancia mínima entre filas de colectores (IDAE)

El Instituto para la diversificación y ahorro de la energía (IDAE) proporciona una

expresión para el cálculo de la separación entre filas de captadores.

(2.17)

Para obtener h se emplea una sencilla relación trigonométrica, en función de las

dimensiones del captador y la inclinación. Finalmente la distancia de los captadores

obtenida es:

3. Sistema de acumulación

A continuación se dimensionará el volumen del sistema de acumulación. Tal como se

mencionó en el apartado 2.5, se ha seleccionado una capacidad de almacenamiento de


como parámetro de diseño, sabiendo que se colocarán 18 captadores de un área

aproximada de 2,4 m2, el depósito de almacenamiento contará con un volumen de 2500

l. En este momento es posible analizar algunos números índice de la instalación. El

CTE establece que la relación consumo de ACS/superficie de captación debe situarse

entre 50 y 180

. Por otro lado, se estable una relación volumen de

acumulación/consumo de en un intervalo entre 0,8 y 1,2. Los resultados se muestran en

la tabla 3.1

Tabla 3.1 Números índice

4. Sistema hidráulico

4.1 Cálculo de caudal de sistema primario

Para comenzar el diseño es necesario conocer el caudal de fluido circulante. El

fluido utilizado en esta instalación será una solución de agua y propilenglicol.

Se parte de los siguientes datos:

Para el cálculo de las propiedades del fluido utilizado se utilizan una serie de

diagramas contenidos en los anexos. Como temperatura se va a tomar la mínima

histórica en Huelva (6ºC) a la que se restarán 5ºC por seguridad, por lo que se

evaluarán las propiedades del fluido a -11ºC. Se ha optado por tomar un 30 % de

proporción en peso de glicol, elección tomada en base al gráfico contenido en los

anexos.


Para transferir la misma energía que con agua pura, se deduce la expresión (4.1)

(4.1)

Tomando como caudal de fluido el utilizado en el ensayo del captador:

y con las densidades de agua y fluido, se obtiene finalmente un caudal

volumétrico de la mezcla de:

4.2 Esquema de la instalación

Los captadores se colocarán de modo que el sistema quede lo más equilibrado posible,

se ha seleccionado para ello una configuración de retorno invertido, tal como se muestra

en la figura 4.2.

4.3 Dimensionado de tuberías

Es preciso a continuación calcular el diámetro de las tuberías de la instalación, como

criterios de selección se utilizarán aquellos especificados en el pliego de condiciones

técnicas del IDAE:

La velocidad de circulación del fluido debe ser inferior a 2 m/s cuando estén

situadas en locales habitados, e inferior a 3 m/s cuando se trate de zonas

exteriores. En este caso al colocarse la instalación en la cubierta del edificio

El dimensionado de tuberías deberá realizarse de modo que las pérdidas de carga

por metro lineal no superen los cuando se trate de agua. Si se tiene

una mezcla de agua y anticongelante, se utiliza un factor corrector de 1,3. En

este caso se tiene agua con anticongelante de modo que:


Una vez que se conocen los criterios a utilizar, el siguiente paso es dividir en tramos la

instalación (marcados por puntos verdes en la figura 4.1).

Para estimar la pérdida de carga en cada tramo se utiliza la fórmula de Flamant para

agua circulando por tuberías de cobre, a la que se le aplica el factor corrector por usar

anticongelante.

Siendo Q el caudal de fluido en l/h y D, el diámetro interior de la tubería en mm.

Se selecciona entre los distintos diámetros de tubería normalizados, el adecuado que

cumpla los requisitos especificados al inicio de este apartado, realizando previamente un

balance del caudal circulante en cada tramo. Esto último se ha expresado en forma de

fracción de caudal respecto al total según el número de captadores existentes aguas

abajo.

tramo fracción

caudal

Q(m3/s) Dint(m) v(m/s) Apa/m(mm c.a/m)

1 1 8,98E-04 0,038 0,79 2,13E+01

2 0,5 4,49E-04 0,033 0,52 1,24E+01

3 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

4 0,33 2,99E-04 0,026 0,56 1,89E+01

5 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

6 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

7 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

8 0,5 4,49E-04 0,033 0,52 1,24E+01

9 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

10 0,33 2,99E-04 0,033 0,35 6,10E+00

11 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

12 0,17 1,50E-04 0,026 0,28 5,63E+00

13 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

14 1 8,98E-04 0,038 0,79 2,13E+01

15 0,67 5,99E-04 0,033 0,70 2,05E+01

16 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

17 0,33 2,99E-04 0,033 0,35 6,10E+00

18 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

19 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

20 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

21 0,5 4,49E-04 0,033 0,52 1,24E+01

22 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

23 0,33 2,99E-04 0,033 0,35 6,10E+00

24 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01


25 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01

26 0,17 1,50E-04 0,02 0,48 1,96E+01 Tabla 4.1 Diámetro de cada tramo de tubería y pérdida de carga por unidad de longitud

4.4 Cálculo de pérdidas de carga en el circuito primario

Para la selección de la bomba del circuito primario es fundamental el cálculo de las

pérdidas de carga en cada elemento del circuito, que serán analizados uno a uno en los

subapartados siguientes.

4.4.1 Pérdida de carga en captadores solares

La caída de presión en cada colector es posible calcularla a partir de los datos aportados

por el fabricante para el modelo seleccionado.

Figura 4.2 Curva característica del captador


Figura 4.2 Esquema de la distribución de captadores en circuito primario

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

15

13

14

16

17

18 20 22 26 24

21 19 25 23

Fluido frío: tramos 1-13

Fluido caliente: tramos 14-26

Válvula de corte

Válvula de seguridad

Purgador de aire


4.4.2 Pérdida de carga en interacumulador

Para el modelo seleccionado (MXV 2500 SSB, Lapesa) el fabricante proporciona una

curva que permite el cálculo de la pérdida de carga a partir del caudal volumétrico. Ésta

se expresa en la figura 4.1.

Figura 4.3 Pérdida de carga en interacumulador

Con un caudal volumétrico de 3,23 m3/h, según la figura 4.3 se tienen unas pérdidas de

carga de:

4.4.3 Pérdida de carga en red de tuberías

Mediante el esquema de la instalación que se muestra en la figura 4.1, y utilizando las

pérdidas de carga unitarias, falta calcular la longitud de cada tramo de tubería. Los

accesorios también presentan caídas de presión, esto se resolverá mediante el método de

las longitudes equivalentes, que consiste en tratar a los accesorios como tramos

adicionales de tubería con una determinada longitud para calcular la pérdida de presión

en ese elemento. En la tabla 4.2 se muestran las longitudes equivalentes de distintos

accesorios.


Tabla 4.2 Longitudes equivalentes de distintos accesorios

La tabla 4.3 muestra las longitudes totales de cada tramo con su pérdida de carga

correspondiente.

tramo Longitud

tubería(m)

Leq(m) Longitud

total

Apa/m(mm

c.a/m)

AP_total(mm.ca)

1 1,36 0 1,36 2,13E+01 2,90E+01

2 1,66 5 6,66 1,24E+01 8,28E+01

3 0,35 3,27 3,62 1,96E+01 7,08E+01

4 5,93 1 6,93 1,89E+01 1,31E+02

5 0,43 0,77 1,20 1,96E+01 2,34E+01

6 5,64 0,7 6,34 1,96E+01 1,24E+02

7 0,47 0,87 1,34 1,96E+01 2,63E+01

8 4,10 4,8 8,90 1,24E+01 1,10E+02

9 0,50 3,77 4,27 1,96E+01 8,35E+01

10 5,35 0,4 5,75 6,10E+00 3,51E+01

11 0,44 3,77 4,21 1,96E+01 8,25E+01

12 5,84 1 6,84 5,63E+00 3,85E+01

13 0,25 0,87 1,12 1,96E+01 2,19E+01

14 1,06 5 6,06 2,13E+01 1,29E+02

15 5,22 0,4 5,62 2,05E+01 1,15E+02

16 0,71 3,2 3,91 1,96E+01 7,64E+01

17 5,64 0,95 6,59 6,10E+00 4,02E+01

18 0,64 3,2 3,84 1,96E+01 7,51E+01

19 5,44 0,72 6,16 1,96E+01 1,21E+02

20 0,43 3,2 3,63 1,96E+01 7,10E+01

21 0,27 0,95 1,22 1,24E+01 1,51E+01

22 0,58 3,2 3,78 1,96E+01 7,38E+01

23 5,53 0,4 5,93 6,10E+00 3,62E+01

24 0,66 3,2 3,86 1,96E+01 7,56E+01

25 5,44 0,6 6,04 1,96E+01 1,18E+02

26 0,71 3,2 3,91 1,96E+01 7,66E+01

Tabla 4.3 Pérdida de carga total en cada tramo


Para dimensionar la bomba es necesario conocer la rama que provoca mayor

desequilibrio, es decir, la que posee una pérdida de carga mayor. La suma de tramos que

provoca el mayor desequilibrio es la expresada en la ecuación (4.3)

(4.3)

4.5 Selección de la bomba del circuito primario

En primer lugar se va a definir la mayor pérdida de presión en el circuito a partir de los

cálculos del apartado anterior

(4.4)

Para la bomba seleccionada (Wilo-Star-ZD 25/6) el fabricante ofrece una curva

característica para la altura manométrica (la pérdida de carga calculada anteriormente)

y el caudal de fluido, que se recuerdan en la tabla 4.4:

Altura manométrica(m) 2,68

Caudal del circuito primario(m3/h) 3,23

Tabla 4.4 Datos para curva característica de bomba

Figura 4.4 Curva característica de bomba


Se comprueba en la figura 4.4 que la bomba Star-ZD 25/6 está en el rango óptimo de

funcionamiento.

4.6 Dimensionado de vaso de expansión

Para la correcta elección de este elemento de la instalación es preciso calcular el

volumen necesario, para ello se recurre a la norma UNE 100.155 Diseño y cálculo de

sistemas de expansión.

El volumen mínimo de un vaso de expansión se calcula según la expresión (4.5)

(4.5)

es el volumen total encerrado en los elementos del circuito primario. En este caso

tuberías y captadores y serpentines del interacumulador.

(4.6)

El volumen en el interior de cada captador viene indicado en el catálogo del fabricante,

en cuanto al correspondiente al interior de las tuberías, se calcula tramo a tramo y se

suma. Respecto al interacumulador, el catálogo del fabricante también indica el

volumen de fluido contenido en los serpentines.

representa el coeficiente de expansión del fluido. La norma UNE proporciona una

fórmula empírica para su obtención a la que habrá que aplicarle un factor corrector por

ser una mezcla con refrigerante.

(4.7)

Para temperaturas comprendidas entre 30ºC y 120ºC se aplica la ecuación (4.8)

(4.8)

El factor corrector para una mezcla agua-propilenglicol entre el 20% y el 50% de

concentración en peso de este último se estima mediante la ecuación (4.9)

(4.9)

Para una temperatura en el interior de los tubos de 90ºC se tiene:


representa al coeficiente de presión. En el caso de un vaso de expansión cerrado con

diafragma, se aplica la expresión (4.10)

(4.10)

:presión máxima de funcionamiento. Ésta será ligeramente menor que la

presión de tarado de la válvula de seguridad, que tiene un valor entre 6 y 10 bar,

tomando 6 bar:

: se corresponde con la presión estática resultante de la diferencia entre el

punto más elevado de la instalación y la situación del vaso de expansión. En cualquier

caso debe tomarse una presión mínima con un margen de seguridad de 0,5 bar para

temperaturas superiores a 90ºC

En esta instalación todos los puntos se sitúan a la misma cota así que la presión mínima

es

Finalmente tiene un valor de

Recurriendo a la expresión (4.5) con los datos anteriores se tiene:

La norma UNE 100.155 establece que este volumen ha de ser como mínimo un 6% del

volumen total de agua de la instalación siendo este último de por lo que se

cumple esta condición.

Se selecciona como volumen de expansión el disponible inmediatamente superior al

calculado, en este caso .

5. Aislamiento térmico de la instalación

5.1 Aislamiento térmico de tuberías

Para seleccionar el espesor de aislante que debe recubrir las tuberías es

preciso acudir al reglamento de instalaciones térmicas en la edificación


(RITE) que establece un espesor de aislamiento determinado para cada rango

de diámetro de tubería, respecto a una conductividad térmica de referencia

de a 20ºC. En este caso se utilizará espuma elastomérica con

una conductividad de , de modo que se aplicará el siguiente

factor corrector.

Figura 1 Factor corrector de espesor de aislante

Tabla 3 Espesor de aislante en milímetros para diferentes diámetros de tuberías

La tabla anterior es aplicable en el caso de elementos colocados en interior. Al estar la

instalación colocada en el exterior, el espesor de aislante se verá incrementado como

mínimo en 10 mm para fluidos calientes.

Para de temperatura del fluido circulante, los tramos con diámetros de 22 mm y

28 mm llevarán una capa de aislante de espesor 35 mm, mientras que los tramos de 35

mm y 40 mm de diámetro la llevarán de 40 mm.

5.2 Aislamiento térmico de interacumulador

El interacumulador seleccionado lleva incorporado un aislamiento térmico con

espuma rígida de poliuretano de 80 mm de grosor.


6. Anexos

6.1 Propiedades de una mezcla de agua con glicol

Figura 6.1 Porcentaje en peso de glicol en función de la temperatura


Figura 6.2 Densidad de una solución de glicol para distintas temperaturas

Figura 6.3 Viscosidad de una solución de glicol para distintas temperaturas


Figura 6.4 Calor especcífico de una solución de glicol para distintas temperaturas

Figura 6.5 Conductividad térmica de una solución de glicol para distintas temperaturas

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