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• Diogo Romero

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SISTEMAS TÉRMICOS Y FLUÍDICOS

DISEÑO DEL SISTEMA DE SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE. Instructor: Ing. Arthur James PhD. Facultad de Ing. Mecánica Desarrollado por: Ing. Marcelo Coronado PhD.

DISEÑO DEL SISTEMA DE SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE • • • • • • • • •

GRADO DE CONSUMO DE AGUA CALIENTE. TEMPERATURAS REQUERIDAS. ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA CALIENTE. FUENTES DE ENERGÍA CALORÍFICA TIPOS DE CALENTADORES DE AGUA. TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACIÓN DE AGUA CALIENTE DIMENSIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE AC CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LA BOMBA DE RECIRCULACIÓN NORMAS Y REGLAMENTACIONES

GRADO DE CONSUMO DE AGUA CALIENTE.

Demanda probable de agua caliente para varios tipos de edificios

Tipos de Edificio Residencia Edificio de apartamentos; (N° de aptos): - 20 o menos - 50 - 75 - 100 - 200 o más Hospitales: - Con todos los servicios - En baños encamados Hoteles: - Con lavandería - Segunda clase - Tercera clase Restaurantes y cafeterías Lavanderías

Dotación diaria 32.7 Gal. (120 L)/persona 42.0 Gal. (159.5 L)/apt. 40.0 Gal. (151.6 L) /apt. 38.0 Gal. (144 L)/apt. 37.0 Gal. (140.2 L)/apt. 35.0Gal. (132.7 L)/apt. 32.7 Gal. (120 L)/cama 23.78 Gal. (90 L)/cama 32.7 Gal. (120 L)/persona 26.41 Gal. (100 L)/persona 21.13Gal. (80 L)/persona 2.64 Gal. (10 L)/comida 5.28 Gal. (20 L)/persona

GRADO DE CONSUMO DE AGUA CALIENTE.

Demanda probable de agua caliente para los artefactos sanitarios

Artefacto sanitario Lavamanos privado Lavamanos públicos Baño Tinas Lavadora Fregador Ducha Sanitaria Lavaplatos Factor de demanda Factor de capacidad de almacenamiento

Edif. de Clubs Gimnasios Hospitales Hotel Edif. de vivienda Escuela apart. oficinas Demanda de agua caliente sanitaria en lts/seg calculado a 60°C 8 8 8 8 8 8 8 8 15

23

30

23

45

23

--

300 75 80 38 20 55 0.30

550 75 100 75 40 200-600 0.30

850 110 ----0.40

300 75 100 75 40 -0.25

850 110 100 75 -200-600 0.25

------0.30

300 75 80 38 20 55 0.30

850 --38 -75-400 0.40

1.25

0.50

1.00

0.60

0.80

2.00

0.70

1.00

TEMPERATURAS REQUERIDAS

Temperaturas de utilización del agua caliente para las edificaciones Tipo de Edificación Residencia Hoteles (aseo humano) Hoteles (lavan. y cocina) Hospitales (aseo humano) Hospitales (aseo humano) Hospitales (lavan. y cocina) Gimnasios, colegios y clubes Lavanderías

Temperaturas en °F Calentador Mínima de servicio 140 128 140-150 130-140 180 180 140-150 130-140 180 180 140 125 140 125 180 160

ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA CALIENTE Unidades artefactos para el suministro de agua caliente

Artefacto sanitario Lavamanos Baño Bidet Fregador Tina de lavar Lavadora (8 lb)

Artefacto sanitario Lavamanos Baño Fregador Tina de lavar Lavadora (8 lb) Lavadora (16 lb)

USO PRIVADO Unidad artefacto Total Agua fría 1 0.75 2 1.50 1 0.75 2 1.50 2 1.50 2 1.50 USO PÚBLICO Unidad artefacto Total Agua fría 2 1.50 4 3 4 3 4 3 3 3 4 2.25

Agua caliente 0.75 1.50 0.75 1.50 1.50 1.50

Agua caliente 1.50 3 3 3 3 2.25

ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA CALIENTE

Gráfica de Hunter para la estimación de la demanda de agua caliente

ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA CALIENTE

Gráfica de Hunter para la estimación de la demanda de agua caliente

FUENTES DE ENERGÍA CALORÍFICA. 1.

Vapor de agua: Se obtiene de una caldera, el vapor de agua se hace pasar por un intercambiador de calor (serpentín),

2.

Energía eléctrica:

Esta se emplea para alimentar las

resistencias eléctricas , 3.

Gas licuado: La transferencia de calor entre los gases calientes

de la combustión y el agua utilizada para el servicio. 4.

Energía Solar: El calor del sol es recolectado por colectores,

MÉTODOS DE CALENTAMIENTO PARA EL AGUA. MÉTODO DE CALENTAMIENTO DIRECTO Este método consiste en calentar el agua por contacto directo con una superficie expuesta a las altas temperaturas

MÉTODO DE CALENTAMIENTO INDIRECTO: Consiste en calentar un agente secundario (vapor de agua o agua caliente), el cual al pasar por un intercambiador de calor (serpentín) y transfiere el calor al agua

TIPOS DE CALENTADORES DE AGUA

En base al método de calentamiento y el tipo de energía calorífica los aparatos de producción de agua caliente se clasifican en: CALENTADOR ELÉCTRICO

Calentador instantáneo Acumulador de agua caliente eléctrico( termotanque eléctrico): CALENTADOR DE AGUA A GAS

Calentador instantáneo Acumulador de agua caliente a gas (Termotanque a gas)

TIPOS DE SISTEMAS DE GENERACIÓN DE AGUA CALIENTE

Sistema individual (local)

Sistema centralizado de agua caliente

DIMENSIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES CENTRALIZADAS

Los circuitos de recirculación: • La línea de suministro, • La línea de retorno • Los ramales de distribución

Sistema de recirculación de agua caliente horizontal

DIMENSIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES CENTRALIZADAS Aplicaciones domésticas: • Temperatura de suministro del agua caliente es de 160 °F • Diferencia de temperatura entre la entrada de agua a la fuente y la salida de ésta será de 10 °F. • Distancia máxima de los artefactos sanitarios será de 6 metros con respecto a al circuito

Sistema de recirculación de agua caliente vertical

EL CAUDAL DE RECIRCULACIÓN

Calculado en base a:

QC  M .C P .TE  TS 

Caudal de recirculación

QREC . 

M

H O 2

QC = Flujo de calor en Btu/h M = Flujo másico en lbm/h CP = 1 TE = Temperatura de entrada en °F TS = Temperatura de Salida en °F

QREC. = Caudal de recirculación en ltr/s M = Flujo másico en lbm/h ρ H2O= Densidad absoluta; 2.204 lbm/l

PÉRDIDAS DE CALOR PARA LAS TUBERÍAS DE SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE

Diámetro Nominal en pulg. ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 3 4

Sin aislamiento Aislado Tubo de acero Tubo de latón Tubo de cobre Todo los tipos galvanizado o de cobre para agua, tipo de tuberías L Btu hora. pie  a 140 °F la temperatura del agua caliente y a 70 °F el aire. 35 26 19 15 43 32 26 17 53 38 32 19 65 46 39 21 73 53 46 24 91 65 58 29 108 75 68 32 130 90 81 38 163 113 103 46

Diseño de los sistemas de recirculación Para el diseño de estos sistemas es necesario determinar las pérdidas por fricción para cada ramal del sistema, el cual se puede calcular con las tablas de Hazen-Willian utilizadas en agua potable El objetivo principal del diseño de los sistemas de recirculación es el balance térmico e hidráulico del sistema. Este ultimo se logra cuando las pérdidas por fricción de cada ramal se aproximen, con una diferencia menor o igual a un 2%.

CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LA BOMBA DE RECIRCULACIÓN • Caudal considerando una caída de temperatura máxima de 10 ºF . • Energía necesaria para compensar únicamente la pérdida de carga del circuito de retorno.

NORMAS Y REGLAMENTOS

Gracias