Calculo cargas termicas

1. CALEFACCION
Datos Básicos:
El ser humano, desde siempre, ha intentado protegerse del ambiente
adverso que sometía a su cuerpo a cambios de temperatura,
desequilibrando el balance térmico que la naturaleza le ha otorgado.
La temperatura interna del cuerpo humano es de 36°C
aproximadamente, mientras que la parte exterior de su piel es de 21°C. Si
la temperatura de su cuerpo o de cualquier cuerpo contiguo a la piel es
inferior a los 21°C, se tiene la sensación anímica de frío y al contrario
calor.
Generalmente, se considera que la finalidad de toda calefacción es
calentar en invierno el interior de un recinto cerrado, que se encuentra
habitado, mediante el aporte de calor, hasta alcanzar una temperatura
artificial que sea más elevada que la temperatura existente en el exterior
y así regular la perdida de calor del cuerpo humano durante épocas frías
del año.
Para las condiciones interiores de invierno por efecto de la aportación
de calor del sistema de calefacción, en cualquier local o habitación, se
recomienda:
 Que la temperatura resultante medida a 1,5 m del suelo en el
centro de los locales nunca sobrepase los 22°C ni sea infer4ior a
18°C.
 Que la temperatura a 1,8 m del suelo no sea superior en 2°C ni
inferior en 4°C a la temperatura resultante a nivel del suelo.
 Para las calefacciones del tipo “loza radiante”, la temperatura
superficial del suelo no exceda los 29°C en las zonas
normalmente ocupadas.
Para lograr esta atemperación del ambiente existen diversos sistemas
de calefacción que pueden clasificarse conforme a varios criterios:
a) Según el medio empleado, y considerando a los más clásicos y
suficientemente experimentados, pueden ser:
i. Calefacción por agua caliente.
ii. Calefacción por vapor.
iii. Calefacción por aire caliente.
iv. Calefacción eléctrica.
b) De acuerdo con el ámbito de utilización tendremos:
i. Calefacción unitaria: en las que cada elemento es un
generador de calor. Es decir, el aparato calefactor es, al

2. mismo tiempo, el productor del calor, distribuidor y
proyector.
ii. Calefacción individual: son aquellas instalaciones no
unitarias, en las que la producción de calor es
independiente para cada usuario.
iii. Calefacción centralizada: instalación en la que la producción
de calor se realiza centralmente, distribuyéndose a
diversos subsistemas o equipos terminales que actúan
sobre las condiciones ambientales de locales o zonas
diferentes.
iv. Calefacción colectiva: son aquellas instalaciones
centralizadas en las que la producción de calor sirve a un
conjunto de usuarios dentro de un mismo edificio.
v. Calefacción urbana: son aquellas en las que la producción
de calor es única para un conjunto de usuarios que
disfrutan de una misma red urbana. Como su nombre
indica, consiste en una amplia instalación de calor
centralizada, que por medio de una vasta red de tuberías de
largo alcance distribuye la energía calorífica para hacerla
llegar hasta el consumidor, que pueden ser vecinos de una
manzana de casas en una calle, por ejemplo:
c) Conforme al tipo de unidad terminal, entendiéndose por tal
equipo receptor de aire o agua que actúa sobre las condiciones
ambientales de una zona acondicionada:
i. Calefacción por radiadores.
ii. Calefacción por convectores.
iii. Calefacción por ventilo convectores.
iv. Calefacción por aerotermos.
v. Calefacción por suelo radiante.
d) Referidos a los combustibles que se pueden quemar:
i. Calefacción a carbón.
ii. Calefacción a gas licuado.
iii. Calefacción a gas natural.
iv. Calefacción a parafina.
v. Calefacción a petróleo.
vi. Calefacción a leña.
vii. Calefacción a biocombustibles.
Existen además los sistemas que usan dos combustibles (petróleo-gas;
gas-leña; etc.).

3. Condiciones que debe cumplir la Calefacción
1. Es evidente que uno de los principios fundamentales que debe
cumplir un recinto calefaccionado es su uniformidad, es decir,
mantener en cualquier sentido, tanto horizontal como vertical, la
temperatura ambiente que, durante el tiempo que la calefacción está
en servicio, debe ser aproximadamente de:
18 °C Para personas con gran actividad o con aporte de calor:
cuartos de juegos para niños y, también, dormitorios, cocinas
y habitaciones análogas.
20 °C Para individuos con actividad moderada: oficinas, salón
comedor y dependencias similares.
21 °C Para personas en reposo: viviendas, hospitales, cuartos de
baño y recintos afines.
Para los tres casos mencionados la variación admisible es de ± 1 °C, y
debe tenerse presente que con cada grado celsius que aumenta la
temperatura, el consumo se incrementa un 5%.
2. Para un ahorro energético, conviene disponer de aislamiento térmico
en paredes y techos, doble acristalamiento en las ventanas y colocar
burletes allí donde el calor pueda fugarse. Los radiadores se situarán
debajo de las ventanas y las cortinas no tienen que taparlos.
3. Obviamente, la calefacción ha de ser regulable, o sea, la temperatura
sensitiva es obligado que pueda regularse y variarse entre unos
límites prefijados de antemano. Sin embargo, se atenderá
preferentemente a conseguir una rápida respuesta y muy
especialmente a que el habitáculo se caliente en un tiempo mínimo,
considerando que, en general, una temperatura de 20 °C es suficiente
para encontrarse en un estado confortable.
4. No contaminará el ambiente. Es decir, el aire ambiente en ningún caso
empeorará bajo los efectos de la calefacción. Por consiguiente, no
producirá polvo, gases tóxicos o vapores ni ocasionar ruidos molestos
o corrientes de aire, ni, por supuesto, consumir oxígeno.

4. Es necesario, para que un ambiente sea confortable en invierno, que la
velocidad del aire, su humedad relativa y su contenido de oxígeno y
anhídrido carbónico se mantengan dentro de los límites siguientes:
La velocidad del aire en la zona de ocupación estará comprendida
entre 0,1 y 0,2 m/s.
La humedad relativa entre el 40 y 60%.
La concentración en volumen de anhídrido carbónico en el aire será
siempre inferior al 0,007%.
Y la cantidad de oxígeno necesaria para un hombre en reposo es del
orden de 20 a 25 l/h. Para las diversas actividades que se realizan en
una vivienda, la cantidad de oxígeno necesaria no supera nunca los 50
l/h.
5. La calefacción tiene que resultar económica, tanto en lo que se refiere
a su instalación como a su mantenimiento. La velocidad del aire en la
zona de ocupación estará revisión periódica del sistema de calefacción
ahorra energía.
6. Por último, se estudiará de tal manera que facilite la repartición de
gastos entre los diferentes usuarios.
Instalaciones Monotubulares y Bitubulares
Dentro de la distribución del agua caliente a los radiadores pueden
distinguirse dos conceptos o maneras de realizarla.
 Sistema Monotubular.
 Sistema Bitubular.
En el sistema monotubular todo el conjunto, tuberías y radiadores, está
empalmado mediante una única de distribución del agua caliente,
formando un circuito cerrado de manera que el agua que circula por el
circuito pasa por todos los radiadores, y, por consiguiente, la temperatura
del agua va disminuyendo a medida que se acerca hacia el último
radiador del anillo. En este sistema, el salto térmico previsto no
sobrepasa los 10 °C para evitar enfriamientos desmesurados que haga

5. necesario aumentar las superficies emisoras de calor de los radiadores
más alejados que integran la instalación.
La red de circulación monotubular, aunque es sencilla y económica, no es
aconsejable debido a que no se puede regular la emisión de calorífica de
cada elemento actuando sobre el caudal de agua de entrada, añadiendo el
trastorno que ocasiona una avería en uno de los radiadores al tener que
interrumpir el servicio, dejando cortado el suministro de calefacción.
Los sistemas bitubulares se caracterizan por la existencia de dos tubos o
tubería doble, una de ida y otra de retorno, montadas en paralelo,
estableciéndose el retorno directo o invertido según circule el agua en la
misma dirección o a la inversa, siendo esta última la solución más
correcta. Con dicha disposición se asegura que el agua entre en los
radiadores a la misma temperatura, estando el salto térmico entre 15 °C y
20 °C.
Componentes de una Instalación
Básicamente, una instalación de calefacción se compone de:
 Caldera de Calefacción.
 Quemador de Combustible.
 Estanque de Expansión.
 Bomba de Circulación.
 Radiadores.
 Tuberías.
 Termostatos Ambientales.
 Purgadores.
La Caldera de Calefacción es el componente principal en una instalación
de calefacción. En ella, el calor producido al quemarse un combustible se
transfiere al fluido contenido en la caldera, que es, normalmente, agua,
pasando entonces a llamarse calderas de agua caliente.
La combustión que se genera en una caldera es la reacción que se origina
al estar presente un combustible, el oxígeno que contiene el aire y una
llama, dando lugar a un desprendimiento de calor.
El aire que se precisa para la combustión se introduce en la cámara de
combustión de modo natural, bien sea mediante el tiro de la chimenea
(calderas funcionando combustibles sólidos), o tiro forzado, por

6. intermedio de un ventilador que lleva incorporado el quemador
mecánico.
El Quemador tiene como función mezclar el combustible con el aire y
mediante una llama quemar la mezcla.
El Estanque de Expansión es un depósito que tiene como función retener
el exceso de volumen que resulta cuando el agua sobrepasa su
calentamiento normal, experimentando una importante dilatación,
teniendo una capacidad mínima del 6% del volumen total de agua
contenida en la instalación. Y pueden ser abiertos o cerrados.
Los abiertos se situará, cuando menos, a un metro sobre el radiador más
alto, y estará conectado siempre al punto de más baja presión del sistema
o punto neutro de la instalación, es decir, a la aspiración de la bomba.
La función de la Bomba de Circulación en una instalación de agua caliente
consiste en vencer las resistencias que presenta el circuito al tránsito del
agua por su interior haciéndola más movible. Se emplean exclusivamente
bombas centrifugas con accionamiento por motor eléctrico.
Si se dimensionan tuberías con diámetros pequeños, la red es de menor
costo, pero las pérdidas de presión por rozamiento alcanzan cifras muy
altas, repercutiendo en las características de la bomba que deberá dar una
presión más elevada. Por el contrario, con tubería de diámetros amplios,
la velocidad de circulación es menor y las pérdidas disminuyen, pero el
precio que se paga por su adquisición aumenta, aunque la bomba tenga
características menores. Es, por así decirlo, obligado buscar un equilibrio
de costes entre todos los componentes que integran una instalación.
Los Radiadores tienen el cometido de poner en comunicación el circuito
de agua caliente con los ambientes a calefaccionar, es decir, emiten su
calor al ambiente aumentando su temperatura.
Las Tuberías son las encargadas de trasladar el caudal de agua a través
del circuito.

7. El Termostatos Ambientales es un interruptor que da paso o corta la
corriente eléctrica, dependiendo de la temperatura a la que se haya
ajustado. En las calderas de calefacción, el termostato es ajustable y
arranca o para el quemador para regular la temperatura del agua de la
caldera.
En el interior de la vivienda se encuentra el termostato de ambiente que
actúa sobre la bomba de circulación del circuito de calefacción. Este
termostato se suele montar en el comedor. Cuando la temperatura en el
comedor alcanza el valor ajustado en el termostato, se desconecta la
bomba del circuito de calefacción.
El Purgador. En el circuito de calefacción puede entrar aire a causa de una
falta de presión de agua. Los purgadores permiten sacar el aire del
circuito de calefacción, al aumentar la presión del agua del circuito. La
caldera de calefacción y cada radiador disponen de purgadores, además
puede haber montados purgadores en los puntos altos del circuito de
calefacción en los que el aire tiene tendencia a acumularse.
Los purgadores automáticos dejan salir el aire de forma automática, es
decir, sin necesidad de manipularlos, mientras que los en los no
automáticos (normales) hay que desenroscar un tornillo, dejar salir el
aire, y volver a apretar el tornillo al comenzar a salir agua.