Cálculo de una instalación bitubo con retorno directo

 

La semana pasada os explicábamos cómo calcular una instalación bitubo. En esta ocasión, os enseñamos cómo calcular una instalación bitubo con retorno directo.

En la instalación de la vivienda de la figura se sitúan los radiadores según la potencia necesaria en cada una de las estancias a calefactar y se realiza la conexión de estos a la red de tuberías, enumerando los tramos por el radiador más alejado, tal y como se muestra en el plano de la figura que sigue.

Tal y como se ha comentado anteriormente, para las condiciones de diseño se fijan una velocidad máxima del agua de 1m/s y una pérdida de carga por metro de 30 mm.c.a.

Se pasa a calcular los caudales de los tramos y se asignan los diámetros correspondientes, verificando que la velocidad del agua y la pérdida de carga R, cumplan con la condición de diseño adoptada. Así por ejemplo, para el tramo 1-3, que trasiega 883 Kcal/h, se lee que para la tubería Multitubo Multicapa de 16*2 mm, le corresponde una pérdida de carga de 2,02 mm.c.a. y 0,11 m/s de velocidad, parámetros que resultan perfectamente aceptables.

En la tabla 6.1.2.3.1.1., se muestra la distribución de potencias caloríficas necesarias en cada tramo. Por ser la instalación de retorno directo, las dimensiones de las tuberías de ida y retorno por tramos son idénticas, puesto que los caudales en ambas coinciden. Cuando se diseña una instalación en retorno invertido deberán realizarse dos tablas de los tramos, una para la impulsión y otra para el retorno, ya que los caudales en este caso serán inversos.

 

Figura 6.1.2.3.1.1. Distribución bitubo con retorno directo

 

Para obtener dichos valores de velocidad y pérdida de carga basta con mirar en las tablas correspondientes del salto térmico y la temperatura media del agua, salto térmico de 20ºC y temperatura media del agua de 70ºC, con la que está trabajando la instalación, y se busca el caudal que circula y el diámetro elegido (ver tablas de pérdidas de carga tuberías multicapa Multitubo adjuntas en los anexos del manual técnico de Multitubo).

Tramo

1-3

Potencia (kcal/h)

883

Caudal (l/h)

44,15

Dc(mm)

3,95

D(mm)

12

v(m/s)

0,11

R (mm.c.a)

2,02

2-3

214

10,7

1,95

12

0,03

0,23

3-5

1097

54,85

4,4

12

0,13

3,14

4-5

144

7,2

1,6

12

0,02

0,09

5-9

1241

62,05

4,68

12

0,15

3,73

6-8

749

37,45

3,64

12

0,09

1,6

7-8

943

47,15

4,08

12

0,12

2,37

8-9

1692

84,6

5,47

12

0,21

6,37

9-11

2933

146,65

7,2

12

0,36

17,01

10-11

424

21,2

2,74

12

0,05

0,57

11-13

3357

167,85

7,7

12

0,41

21,71

12-13

703

35,15

3,53

12

0,09

1,47

13-15

4060

203

8,47

12

0,5

29,88

14-15

1605

80,25

5,33

12

0,2

5,92

15-16

5665

283,25

10,01

15,5

0,42

15,89

Tabla 6.1.2.3.1.1. Selección diámetros de tuberías Multitubo Multicapa

 

Multiplicando la pérdida de carga unitaria o pérdida de carga por metro (R) por la longitud (L) del tramo, se obtiene la pérdida de carga (ΔP CT ) correspondiente a la tubería de este tramo.

La pérdida de carga debida a los accesorios se calcula empleando cualquiera de los métodos anteriormente mencionados. Para este caso, se emplea la asignación de un porcentaje de un 20% a la pérdida de carga debida a la tubería. Sumando ambas, la pérdida de carga de la tubería ΔP CT y la del accesorio ΔPCAC , se obtiene la pérdida de carga total ΔPC del tramo.

Para obtener el circuito más desfavorable de la red de tubería, se parte de cada radiador y se suma la pérdida de carga de los tramos que nos llevan hasta la caldera o equipo de producción. A esta pérdida de carga se le llama ΔP ORG (mm.c.a)

Las pérdidas de carga se multiplican por dos, ya que en la instalación bitubo directa, la tubería de ida y de retorno tienen el mismo caudal y las mismas pérdidas de carga, de tal forma que los diámetros de una y la otra son exactamente iguales.

El desarrollo del cálculo que se ha comentado, junto con los diámetros elegidos en cada uno de los tramos de la instalación, se detallan en la tabla 6.1.2.3.1.2.

Según se muestra en la misma, el circuito más desfavorable es el que va desde la caldera hasta el radiador del dormitorio 3.

Conocida la potencia y el caudal total de la instalación se puede calcular la bomba de circulación si no viene incorporada en la propia caldera. Esta bomba tiene que ser capaz de suministrar caudal a toda la instalación y capaz de vencer las pérdidas de carga del circuito más desfavorable. Las pérdidas de carga del circuito más desfavorable serán la suma de pérdidas en las válvulas, en radiadores, calderas, etc., además de las pérdidas propias de la red de distribución de tuberías.

Tramo R (mmca) L(m) Pct (mmca) Pcac (mmca) Pc (mmca) Radiador

P ORG

(mmca)

1-3

2,02

5,15

10,38

2,08

12,46

DORMITORIO 1

540,17

2-3

0,23

2,75

0,63

0,13

0,76

BAÑO 1

516,77

3-5

3,14

1,23

3,86

0,77

4,63

   

4-5

0,09

1,36

0,12

0,02

0,15

BAÑO 2

506,29

5-9

3,73

1,2

4,48

0,9

5,37

   

6-8

1,6

1,48

2,37

0,47

2,85

DORMITORIO 3

557,2

7-8

2,37

0,85

2,02

0,4

2,42

DORMITORIO 2

556,34

8-9

6,37

3,68

23,44

4,69

28,13

   

9-11

17,01

2,83

48,14

9,63

57,77

   

10-11

0,57

2,29

1,31

0,26

1,57

RECIBIDOR

382,85

11-13

21,71

3,77

81,85

16,37

98,22

   

12-13

1,47

1,27

1,87

0,37

2,24

COCINA

187,76

13-15

29,88

0,87

26

5,2

31,19

   

14-15

5,92

4,65

27,53

5,51

33,03

SALÓN

186,96

15-16

15,89

3,17

50,37

10,07

60,45

   

Tabla 6.1.2.3.1.2. Determinación pérdidas de carga en la instalación

 

Se deduce que las pérdidas de carga debidas al rozamiento en las tuberías de impulsión y retorno del circuito caldera-radiador (dormitorio 3) junto con las debidas a los accesorios de ese circuito, son:

ΔP ORG =2 x (ΔP C15-16  +ΔP C13-15  +ΔP C11-13  +ΔP C9-11  +ΔP C8-9 +ΔP C6-8 )=2 x 278,6=557,2 mm.c.a.

La caída de presión que debe vencer la bomba será:

ΔP BOMBA = ΔP ORG + ΔP CAL , donde ΔP CAL viene definida por el fabricante de la misma. Por tanto,

ΔP BOMBA = 557,2 mm.c.a. (sin considerar ΔP CAL).

 

Por último, necesitamos conocer el caudal que debe suministrar la bomba. Conociendo la potencia de la caldera instalada, se puede calcular el caudal necesario para la instalación mediante la siguiente expresión:

Q= P CAL / 3600 x ΔTCIRCUITO

donde:

Q : caudal (l/s).

P CAL : potencia caldera (Kcal/h).

ΔT CIRCUITO: salto térmico del circuito de calefacción (ºC).

Para una caldera con la potencia necesaria para satisfacer la demanda térmica total de calefacción de la vivienda (5665 Kcal/h), y considerando entre un 12-15% más (800 Kcal/h aproximadamente), para compensar las pérdidas de calor que pueda haber en la red de distribución de tuberías, si se considera un salto térmico del circuito de 20ºC, se tiene que:

Q= P CAL / 3600 x ΔT CIRCUITO = (5665+ 800)/3600×20 = 0.09 l/s

La bomba que se precisa tiene que tener las características descritas, siendo capaz de suministrar un caudal de 0.09 litros por segundo con una sobrepresión de 0,56 metros de columna de agua.

En las páginas siguientes se detallan los diferentes despieces de material con los diversos sistemas de Multitubo que son necesarios para el diseño y la ejecución de la instalación.

  • Despiece de materiales con Sistema Multicapa MM (multimordaza) en latón o PPSU:

 

a) Tubería multicapa PERT/AL/PERT con preaislado: 16*2,00 mm y 20*2,25 mm.

b) Racor móvil multimordaza 20*2,25-3/4”.

c ) Curva de conexión a radiador 16*2,00 o codo de conexión a radiador 16*2,00.

d) Te reducida multimordaza en latón o PPSU 20*2,25-16*2,00-16*2,00.

e ) Te igual multimordaza en latón o PPSU 16*2,00.

f ) Central calefacción/refrigeración 6 zonas, 230 V.

g) Termostato ambiente calefacción, 230V.

 

Al igual que en el caso de las instalaciones sanitarias, si lo que prima al instalador es la rapidez del montaje, se puede recurrir al sistema Multitubo PROtec, que es el más rápido y seguro en conexión con tubería multicapa Multitubo, no requiere herramientas y es también perfectamente empotrable por su propio diseño tan compacto.

  • El listado de materiales para la instalación de calefacción de retorno directo con el Sistema Multitubo PROtec (accesorios con cuerpo de latón o PPSU) es:

a) Tubería multicapa PERT/AL/PERT con preaislado: 16*2,00 mm y 20*2,25 mm.

b) Racor móvil 20*2,25-3/4”.

c) Curva de conexión a radiador 16*2,00 o codo de conexión a radiador 16*2,00.

d) Te reducida en latón o PPSU 20*2,25-16*2,00-16*2,00.

e) Te igual en latón o PPSU 16*2,00.

f ) Central calefacción/refrigeración 6 zonas, 230 V.

g) Termostato ambiente calefacción, 230V.