28 diciembre 2011

Diseño de sistemas de calefacción hidrónicos (2ª PARTE)

Sistemas de calefacción de agua caliente, retorno directo de dos tuberías
Ver 1ªPARTE

Sistema de retorno directo de dos tuberías

En un sistema de retorno directo de dos tuberías, el agua caliente retorna directamente a la caldera de cada unidad de emisión de calor. En otras palabras, el suministro y retorno de agua caliente son tuberías separadas. Las unidades de emisión de calor se conectan a las líneas de alimentación y retorno por ramales separados.
Cada unidad de emisión de calor representa el punto medio en un sistema de retorno directo de dos tuberías. La caldera completa el circuito.  La unidad de emisión de calor más lejana está localizada desde la caldera a la mayor longitud de la tubería del circuito. Aunque este factor causa problemas para equilibrar el suministro de agua entre los distintos circuitos, y el equilibrio puede alcanzarse de diferentes formas: (1) válvulas de equilibrio, (2) dimensionado de tuberías apropiado, o (3) usar un sistema de retorno inverso.

Sistema de retorno inverso de dos tuberías

Un sistema de retorno inverso de dos tuberías alcanza un equilibrio en el suministro de agua creando circuitos a los radiadores de aproximadamente igual longitud. En vez de permitir el suministro de retorno del agua directamente desde la caldera al radiador, la línea principal de retorno lleva el agua en la dirección opuesta para la distancia predeterminada antes de volver a la caldera. El primer radiador tiene la línea principal de suministro más corta pero la principal de retorno más larga. Para el radiador más lejano, ocurre lo contrario. Independientemente de la posición de un radiador en el sistema, la longitud total de la tubería dentro del circuito del que forma parte será esencialmente la misma que en cualquier otro circuito.
Sistema de calefacción de agua caliente de retorno inverso y dos tuberías


Combinación de sistemas de tuberías

A veces dos o tres disposiciones de tuberías diferentes serán combinadas en un sistema de calefacción simple. Por ejemplo, no es inusual encontrar un sistema de retorno inverso de dos tuberías combinado con un sistema de bucle serie. La combinación de sistemas de tuberías se encuentra usualmente en edificios comerciales o industriales.

Zonificación de un sistema de dos tuberías

Los problemas de equilibrado para sistemas de calefacción hidrónicos en grandes casas y edificios pueden resolverse dividiendo el sistema existente en dos o más zonas separadas independientemente controladas por sus propios termostatos. Esto puede llevarse a cabo instalando una válvula de dos posiciones en la línea de alimentación de agua caliente. La válvula es actuada por su propio termostato.
Zonificación de un sistema de calefacción de agua caliente forzado de dos vías. Termostáticamente actuadas las válvulas de zona se instalan en la línea de suministro de agua principal


Otras aplicaciones

Es posible usar la caldera de un sistema de calefacción hidrónico para suministrar calor para propósitos tales como fusión de nieve o hielo en zonas de paso, calefacción, piscina o calefacción de patios. Se crean circuitos separados para cada una de estas funciones y son controladas por sus propios termostatos. Están diseñadas para aprovechar el circuito de calefacción principal del que reciben la alimentación de agua caliente. Si las temperaturas de invierno permanecen por debajo del punto de congelación durante largos periodos de tiempo, el agua en un circuito de exterior debe protegerse con un aditivo anticongelante.

Sistemas de calefacción forzados de agua caliente

El agua como medio para transmitir calor a los radiadores y otras unidades de emisión de calor dan solamente calor sensible, al contrario que los sistemas de vapor, que calientan principalmente por el calor latente de la evaporación. El resultado es que la temperatura de las unidades de emisión de calor de un sistema de vapor son relativamente altas comparadas con el agua caliente. En los sistemas de agua caliente, no se despide calor latente; por lo que se necesita más superficie para obtener igual efecto calorífico.
Debido a que el agua caliente es más pesada que el vapor y no se eleva tan rápidamente, debe usarse algún medio para acelerar el caudal. Esto se hace incrementando la capacidad térmica de las unidades de emisión de calor, haciendo que aumente la respuesta a las condiciones de carga y permitiendo el uso de tuberías más pequeñas.
Numerosos métodos se han introducido para acelerar la circulación del agua caliente. El método más comúnmente usado se ha basado en las siguientes técnicas:
  • Usando radiadores con boquillas roscadas tanto en la porción superior como inferior de cada sección del radiador.
  • Introduciendo las altas presiones para ganar mayores diferencias de temperaturas.
  • Sobrecalentando una parte o toda el agua de circulación pasa a través de la caldera y condensa el vapor así formado mezclándolo con una porción del agua de circulación fría de la línea de retorno.
  • Introduciendo vapor o aire en el tubo de subida principal cerca de la parte superior del sistema.
  • Forzando por bombas.
  • Combinando bombas y boosters (bombas de impulsión) locales.

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