01 enero 2012

Diseño de sistemas de calefacción hidrónicos (3ª PARTE)



Ver 2ª PARTE

Calderas de agua caliente

Las calderas usadas en los sistemas de agua caliente están hechas con fundición o acero. Las calderas de fundición generalmente muestran una mayor resistencia a los efectos corrosivos del agua que el acero, aunque el grado de corrosión puede reducirse significativamente por el tratamiento químico del agua.

Gas (natural o propano), gas-oil, electricidad o combustibles sólidos se usan como fuente de energía para calentar el agua en las calderas. Las calderas multi-combustibles están diseñadas para poder conmutar entre dos tipos de combustibles.

Las calderas de vapor también pueden usarse en sistemas de calefacción de agua caliente, pero debe incorporarse un intercambiador al sistema para transferir el calor del vapor al agua caliente que fluye hacia las unidades de emisión de calor en las habitaciones.

Componentes de control

La operación eficiente y segura de un sistema de agua caliente requiere el uso de una variedad de tipos de control diferentes, que pueden ser divididos aproximadamente en controles de actuación del sistema (ej., el termostato de la habitación, controles del quemador, y controles de las bombas de circulación) o controles de seguridad (ej., controles de límites altos, válvulas de alivio de presión, y válvulas reductoras de presión).

Los controles de seguridad previenen daño al sistema cerrándolo cuando los niveles de presión y temperatura llegan a ser excesivos. El control de límites altos, o acuastato, es un ejemplo de tales controles. Es un dispositivo diseñado para operar en conjunción con las bombas de circulación y está localizado en la caldera de agua caliente. Si la presión o temperatura del agua caliente excede los límites de diseño del sistema, el sistema se parará hasta que la condición retorne a un nivel aceptable. Algunos relés acuastatos proporcionan control de multizona cuando se usan con un circulador separado y un relé para cada zona.

Dimensionado  de  tuberías

Las tuberías usadas en los sistemas de calefacción hidrónicas están hechas de cobre, acero, plástico, o goma. El tamaño de las tuberías o tubos depende de los siguientes factores:
  • Caudal del agua.
  • Pérdidas de fricción en la tubería.

El caudal de agua puede medirse en galones por minuto (gmp), y la pérdida de fricción constante se expresa en milésimas de pulgada por cada pie de longitud de tubería.

Tanques de expansión

Los tanques de expansión se instalan en sistemas de calefacción de agua para asimilar la expansión y contracción del agua cuando cambia la temperatura. El agua se expande cuando se eleva la temperatura, y el exceso de volumen de agua fluye al tanque de expansión.

Otra característica del tanque de expansión es que el punto de vaporización del agua puede incrementarse elevando el tanque. En otras palabras, incrementando la altura (diferencia en la elevación entre dos puntos en el cuerpo del fluido) aumenta la temperatura. Como resultado, el agua puede calentarse a una temperatura superior sin generar vapor, que, en último término, causa que los radiadores u otros dispositivos emisores de calor despidan más calor.

Se usan tanques de expansión tanto abiertos como cerrados para los sistemas de calefacción de agua caliente. Los tanques de expansión abiertos se usan en los sistemas de baja presión, y el tanque cerrado se usa en sistemas de alta presión. El aire en el tanque encima del agua forma un “cojín” que incrementa la presión. Cuando la temperatura del agua se eleva, el agua se expande y fluye al tanque, así se comprime el aire y se incrementa la presión.

Bombas de circulación (circuladores)

En sistemas de calefacción de agua forzados, las bombas de circulación (también a veces llamadas bombas circuladoras o impulsoras o “booster” se usan para forzar el agua caliente a través de tubos y tuberías. Estas bombas se localizan típicamente en la línea de retorno. La circulación de una o más bombas en un sistema hidrónico se controla por un relé de circulación.

Las bombas de circulación para sistemas de agua caliente están diseñadas y construidas para manejar un amplio rango de capacidades de bombeo.

Para seleccionar una bomba conveniente para un sistema de calefacción de agua caliente (es decir, se producirá máximo caudal sin sobrecargar el motor de la bomba), será necesario acoplar las características de operación de la bomba correctamente a los requerimientos del sistema de calefacción.

La localización correcta de una bomba es crucial para su operación exitosa. Los fabricantes de bombas darán información detallada en este punto. Las bombas de circulación con sellos mecánicos son muy comunes en sistemas de calefacción de agua caliente.

Bibliografía: AUDEL HVAC. Fundamentals. Volume I: Heating Systems, Furnaces and Boilers.
Palabras clave: forced-hot-water heating system
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