Tecnología de los Servicios Auxiliares-Calefaccion - Raul Bernal

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Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
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Calefacción 
Fluidos para transmisión de calor 
Vapor: 
� Saturado. 
� Sobrecalentado. 
 
Líquidos: 
� Agua caliente a presión (sistemas hidrómicos). 
� Aceites minerales. 
� Aceites sintéticos. 
 
Calefacción por vapor saturado 
Ventajas 
a) Calor latente de vaporización alto, que cede al condensar en equipos. 
b) La materia prima principal es el agua, de fácil adquisición, bajo costo, etc. 
c) Cede la mayor parte de su calor a una temperatura fija, que es su temperatura de condensación. 
d) El vapor se distribuye uniformemente sobre la superficie de intercambio, eliminando puntos fríos (los 
líquidos deben ser guiados). 
Calefacción por agua caliente 
Ventajas 
a) Calor específico Cp elevado, es el mayor entre todas las sustancias conocidas, por lo que requiere un 
caudal menor que cualquier otra sustancia para transportar la misma cantidad de calor, menor sección 
de tubería. 
b) Los generadores de agua caliente son inexplosibles. 
c) Permite el tendido de líneas de suministro y retorno con cualquier inclinación. 
d) Tratamiento de agua de alimentación, sencillo y muy reducida reposición. 
e) No tiene pérdida de energía por vapor flash. 
Calefacción por aceite térmico 
Ventajas 
a) Pueden funcionar a bajas presiones con temperaturas muy elevadas, incluso atmosféricas. 
b) Debe tener resistencia a la degradación para las temperaturas a la cuales fueron especificados, para 
asegurar una larga vida y sistema limpios. 
c) Poseer baja viscosidad, para reducir pérdidas asociadas al bombeo (pérdidas por roce). 
d) Evita la formación de incrustaciones y corrosión. 
e) Permite el tendido de líneas de suministro y retorno con cualquier inclinación. 
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Calor específico 
Agua = 1 Cal/gºC 
Vapor de agua = 0,48 Cal/gºC 
Aceite térmico = 0,36 Cal/gºC 
 
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Número de Reynolds 
El principio de la turbulencia está determinado por un factor adimensional llamado Número de Reynolds. 
 
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Calefacción por fluidos líquidos 
La transmisión de calor se ha realizado 
principalmente por medio del vapor, representando 
machas ventajas su fácil manejo. 
Sin embargo, se ha desarrollado la técnica de 
transmitir el calor por medio de líquidos calientes, 
en especial agua de elevada temperatura y a 
presión. Para casos especiales, existe toda una 
gama de productos químicos, que permiten trabajar 
a determinadas temperaturas en las que no resulta 
cómoda la utilización del agua. 
El agua a 183ºC le corresponden 10 atm como 
presión de saturación; a 200ºC se llega a 16 atm, es 
decir que se está ya en presiones poco prácticas 
para el uso en aparatos industriales. Por lo tanto, 
arriba de 10/15 atm es ya preferible pensar en otros 
líquidos que pueden llegar a mayores temperaturas, 
con presiones relativamente bajas o inclusive a 
presión atmosférica. 
Los líquidos se calientan en una caldera o equipo 
apropiado, hasta la temperatura adecuada y se 
hacen circular por medio de una bomba que los 
envía a las distintas secciones consumidoras del 
calor. 
 
Se pueden clasificar según. 
a) La forma de transportar el calor: 
� Sistema por convección natural 
� Elevadas secciones de tuberías. 
� Pendiente en tuberías (2-3%). 
� Sistema forzado 
� Menores secciones de tuberías. 
� Consumo eléctrico añadido. 
b) La temperatura de trabajo: 
� Baja temperatura: T máx.:120ºC; P máx.: 2 bar. 
� Media temperatura: T máx<175ºC; P máx.: 10 bar. 
� Alta temperatura: T máx.>175ºC; P máx.: 20 bar. 
 
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Elementos que integran un sistema de calefacción por fluido 
líquido: 
� Calentador del fluido caloportador. 
� Sistemas de presurización. 
� Líneas de conexión. 
� Equipos. 
Calentador del fluido 
 
Caldera con doble serpentín, entrega aceite 
térmico a 300ºC. La ventaja de este sistema es 
que al prenderlo no necesita reposición de fluido. 
 
Sistemas de presurización 
Función 
� Absorber el incremento de volumen del fluido, fruto del incremento de la temperatura, el cual 
retornará cuando la temperatura disminuya. 
� Limitar la presión máxima de operación del sistema. 
� Asegurar la presión mínima, impidiendo el ingreso de aire, la cavitación de las bombas y la ebullición 
del fluido. 
� Eliminar (o disminuir todo lo posible) el contacto del fluido con el aire, para evitar la oxidación de los 
componentes de la instalación. 
 
Clasificación 
� Tanque elevado sobre el circuito. 
� Tanque de expansión con aire comprimido. 
� Tanque de expansión con nitrógeno. 
� Tanque de expansión con sello hidráulico. 
� Tanque de expansión con diafragma. 
 
 
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Tanque elevado sobre el circuito 
Es el más económico, pero no es aplicable cuando la presión de trabajo del sistema es elevada. 
 
 
 
Tanque de expansión con aire comprimido/nitrógeno 
 
Llamados también tanques hidroneumáticos son 
recipientes cerrados donde se acumula agua 
bajo presión. Este almacenamiento da la 
posibilidad de disponer de una cantidad 
limitada de agua para distintos usos además 
aprovechar la fácil compresión del aire para 
absorber los picos oscilatorios de presión, 
facilitando la lectura de los controles 
(presostatos, transductores de presión, 
manómetros, etc.). Al ingresar el agua a presión 
dentro del tanque el aire confinado dentro se va 
comprimiendo dándoles lugar al líquido, esto se 
debe a que el aire por ser un gas tiene sus 
moléculas mas separadas y por ello tiende a 
comprimirse mucho más fácilmente que el agua. 
 
Hay varios diseños de tanque pero el principio 
básico es bastante simple: hay aire presurizado 
en la parte superior del tanque y un depósito de 
agua en la parte inferior. Como la bomba de 
agua llena el depósito con agua, se comprime el 
aire en la parte superior. Cuando la presión 
llega a un determinado valor, un interruptor 
apaga la bomba. Entonces, como se utiliza el 
agua, el aire comprimido empuja al agua fuera 
del tanque. Cuando la presión se reduce a otro 
valor menor, la bomba se vuelve a encender y e 
ciclo se repite. 
 
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Tanque de expansión con sello hidráulico 
Es el más económico, pero no es aplicable cuando la presión de trabajo del sistema es elevada. 
 
1. Salida de fluido del generador 
2. Entrada de fluido al generador. 
3. Retorno de fluido desde los 
consumos. 
5. Tanque de desgasificación. 
8. Tanque de expansión. 
9. Venteo a los 4 vientos (Ø 3”). 
10. Rebalse. 
11. Nivel de llenado de la instalación. 
14. Purga. 
15. Entrada de fluido a la bomba. 
16. Bomba de fluido térmico. 
22. Serpentín. 
26. Ventilador aire de combustión. 
34. Quemador. 
35. Conexión a chimenea. 
44. Tanque sello calorífico. 
54. Flexible anti-vibratorio. 
55. Toma para llenado de instalación. 
56. Válvula de retención a disco. 
57. Protección metálica (seguridad). 
 
 
Tanque de expansión con diafragma 
Consiste en un depósito metálico dividido en el interior en dos zonas a través de una membrana elástica 
impermeable. 
Una zona está en contacto con el circuito primario de calefaccióny por tanto llena de agua y una segunda 
zona llena de un fluido diferente: aire o gas inerte a la presión de trabajo. 
 
 
 
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Al aumentar la temperatura del líquido caloportador también aumenta su presión y el líquido se expande 
en el vaso desplazando la membrana elástica hacia la parte inferior, disminuyendo así el volumen por el 
gas. 
Si el proceso que ocurre es el contrario, o sea, que en vez de aumentar la temperatura esta disminuye, la 
presión también disminuirá, desplazándose la membrana hacia la parte superior, aumentando así el 
volumen ocupado por el gas. 
 
 
Líneas de conexión de los equipos 
La distribución del calor se realiza por un circuito cerrado formado por tuberías de acero, cobre y 
polietileno reticulado, una especie de plástico que aguanta el calor. La tubería de la ida conduce el agua 
caliente a los diferentes emisores (radiadores), y la de retorno lleva el agua enfriada de vuelta a la caldera 
para aprovechar el calor residual. 
 
Tipos de instalaciones de calefacción: 
� Sistema monotubular. 
� Sistema bitubular de retorno directo. 
� Sistema bitubular de retorno invertido. 
� Sistema con colector. 
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Sistema monotubular 
Los radiadores están en serie por lo que los últimos estarán más fríos y deberán de ser más grandes. En 
este tipo de instalación el montaje es más barato porque se usan menos metros de tuberías. Ya está en 
desuso. 
 
� Conexión en serie de los equipo. 
� Coste reducido. 
� Equilibrado complejo. 
� Bajo rendimiento. 
 
 
Sistema bitubular con retorno directo 
� Conexión en paralelo de los equipos. 
� Requiere equilibrado hidráulico. 
� Rendimiento en función del equilibrado. 
� Instalación muy empleada. 
 
Sistema bitubular con retorno compensado 
� Conexión en paralelo de los equipos. 
� Instalación auto-equilibrada. 
� Rendimiento excelente. 
� Instalación poco empleada en pequeñas instalaciones. 
� Mayor complejidad. 
 
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Sistema bitubular vertical 
Con retorno directo 
 
Con retorno compensado 
 
 
Sistema con colector 
� Colectores de distribución. 
� Ida y retorno desde colector hasta cada equipo. 
� Perfecta distribución del rendimiento calorífico. 
� Coste elevado. 
 
 
 
Bibliografía: 
Combustión y Generación de Vapor – Terroguitar-Weiss. 
http://www.blgonline.com.ar 
http://es.flexconind.com 
http://www.datuopinion.com 
http://www.saincal.com 
http://www.areatecnologia.com