calculo_circulador

CÁLCULO DE LA BOMBA CIRCULADORA

Como ya sabes, para poner en movimiento el agua calentada en la caldera hasta los elementos emisores, es necesaria una bomba circuladora o circulador. Para ello debe vencer las perdidas de carga de la instalación y poder suministrar el caudal necesario para conseguir la potencia térmica en cada uno de los emisores de calor.

Fig. 1: Bomba de circulación o Circulador en una instalación de calefacción por radiadores bitubo y retorno invertido.

CALCULO DEL CAUDAL A MOVER POR EL CIRCULADOR Es importante que el circulador mueva la cantidad de agua necesaria, ya que como recordarás, un litro de agua al perder un grado de temperatura, pierde una kilocaloría de energía. Como ya sabes para determinar el caudal que debe mover el circulador, es necesario conocer la diferencia de temperaturas del primario entre ida y retorno, el salto térmico (diferencia entre la temperatura media del radiador y la del ambiente) y la potencia útil a transmitir en kcal/h. Una vez conocidos estos valores aplicarás la expresión: M =

Qt Pe ⋅ c p ⋅ ∆t

Donde: M: El caudal que debe mover la bomba. Qt: Potencia térmica útil que deberá transmitirse desde la caldera a los emisores de calor. Pe: Peso específico del agua que es igual a 1 Kg/l Cp, calor específico o capacidad calorífica del agua que es igual a 1 kcal/kg °C, ∆t : Diferencial térmico en °C, esto es la diferencia de temperaturas del primario entre ida y retorno. En ningún caso debemos propiciar una velocidad mayor de 2 m/seg., para evitar ruidos molestos por exceso de velocidad. También es importante que la bomba pueda vencer las pérdidas de carga del fluido portador al moverse en el interior de las tuberías. Para el cálculo de pérdidas de carga totales, tomaremos el tramo más desfavorable, el más alejado de la caldera: se determinarán las pérdidas de carga locales debidas a los tubos así como los accesorios, codos, llaves, emisores… 1

CÁLCULO DE LA PERDIDA DE CARGA Para determinar la pérdida de carga total en el circuito más desfavorable, debes tener en cuenta que los accesorios, codos, llaves, emisores… producen una caída de presión o pérdida de carga que podemos evaluarla como longitud de tubería recta equivalente conocida como longitud equivalente (Leq). En la tabla se muestran las longitudes equivalentes (Leq) en metros para distintos accesorios o elementos en la tubería, dependiendo del diámetro.

Tabla 1: Longitudes equivalentes (Leq) en metros para distintos accesorios dependiendo del diámetro. La suma de todas las longitudes equivalentes de cada accesorio más la longitud de la tubería recta, resultará la longitud efectiva del tramo considerado (expresada por longitudes equivalentes). EJEMPLO: Para una tubería de 1/2” con dos codos rectos, una llave esférica y tres tramos rectos en T tendremos, según la tabla 1, determina la longitud equivalente.

SOLUCCION:

Leq = 2 × 0,3 + 1,4 + 3 × 0,3 = 2,9 m de tubería de 1/2”.

Una vez conocida la longitud equivalente de accesorios, se sumará a la longitud real de tubería y obtendremos la longitud total efectiva del tramo, y calculará la caída de presión en el tramo considerado. 2

Para determinar la caída de presión en la tubería, utilizarás la tabla 2 en la cual se relaciona el tipo de material de la tubería y diámetro de la misma, obteniendo el coeficiente de rozamiento K1.

Tabla 2: Determinación del coeficiente de rozamiento K1. Si tienes en cuenta la longitud equivalente de los accesorios, calcularás la pérdida de carga total (Ht). Este parámetro contiene a las pérdidas de carga locales (Hl) y las pérdidas de carga en las paredes de la tubería (Hf). La expresión para determinar la pérdida de carga total (Ht) será: Ht = 1,2 ⋅ K1 ⋅ M2 ⋅ Leq Donde: Ht: Pérdida de carga total (mm.c.a.). 1,2: Coeficiente para compensar el envejecimiento de la tubería. K1: Coeficiente de rozamiento. M : Caudal que circula (l/min), caudal máximo del aparato de producción de ACS. Leq: Longitud de tubería más la longitud equivalente a los accesorios (m).

EJEMPLO: En una instalación de calefacción se quiere calcular la pérdida de carga en un tramo que dispone de unos accesorios con una longitud equivalente de 2,9 m en un tramo de tubería nueva de cobre de 10 metros de longitud con un diámetro de 1/2” por la que fluye un caudal de 2 l/min. SOLUCCION:

Debes acudir a la tabla 2 para obtener el valor del coeficiente de rozamiento K1. Como ves en la misma para una tubería de cobre de 1/2“ el valor es K1 = 0,53. Luego calculas la caída de presión empleando la expresión: Ht = 1,2 ⋅ K1 ⋅ M2 ⋅ Leq = 1,2 ⋅ 0,53 ⋅ 22 ⋅ (10 + 2,9) = 32,8 mmca

SELECCIÓN DE LA BOMBA CIRCULADORA La bomba circuladora viene definida por la llamada curva característica que representa la caída de presión que logra vencer en función del caudal que suministra. 3

Fig. : Curva característica de un circulador con tres velocidades. Como puedes ver en la curva característica, si a la bomba se le pide que aumentar su caudal, lo hará pero disminuirá la caída de presión que puede vencer. Si se quiere que la perdida de carga se mantenga constante, para aumentar el caudal se deberá aumentar la velocidad de giro del motor interno, de ahí que algunas bombas disponen de varias velocidades para facilitar el ajuste.

EJEMPLO: En una instalación de calefacción se dispone de una caldera cuya potencia es de 10755 kcal/h. Sabiendo que la diferencia de temperaturas entre la ida y el retorno es de 20 °C y que la pérdida de carga en el tramo más desfavorable es de 0,25 mca, determina si la bomba cuya característica se muestra en la siguiente figura es válida para dicha instalación.

SOLUCCION:

El caudal que debe mover la bomba, sabiendo que la potencia de la caldera es de 10755 Kcal/h, el calor específico del agua de 1 Kcal/kg ºC y el salto térmico de 20 ºC, debe ser igual o superior a: M =

Pt 10755 = = 540 l / h c p ⋅ ∆t 1 ⋅ 20

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Al ser la pérdida de carga máxima (H) que debe vencer la bomba de valor 0,25 mca, el punto se localizará según se muestra en la figura.

Luego la bomba circuladora suministrará perfectamente el caudal empleando para ello la velocidad más baja la (1), por lo que la bomba transmitirá sin ningún problema el calor de la caldera a los radiadores.

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