Acumulador y conservador de agua caliente

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
UNIDAD DE NIVELACIÓN
CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014
PROYECTO NTEGRADOR DE SABERES

SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y
CONSERVACIÓN DE AGUA CALIENTE
1.- DATOS INFORMATIVOS

NOMBRES Y APELLIDOS:FELIX GUERRERO
BRAYAN CARDENAS
FAUSTO OROZCO
DANIEL MIGUEZ
ANDRES FRIAS
CRISTIAN JACOME
FECHA:

26 de Enero del 2014

RIOBAMBA–ECUADOR
1

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a nuestro señor, por
estar en cada instante de nuestras
vidas; al Ing. Diego Granda por
brindarnos su asesoramiento y todo
su apoyo experimental; a la Ing.
Ernesto Noboa por orientarnos en
cada momento; a la ESPOCH por
brindarnos la oportunidad de seguir
cada una de nuestras metas
propuestas, personas y amigos que de
alguna manera colaboraron con la
realización de este proyecto.

2

DEDICATORIA

Este proyecto está dedicado a
personas interesadas en investigar
nuevas formas de ahorrar energía y
también de mejorar la economía de
nuestro país para contribuir al
desarrollo de la humanidad. Por tal
motivo hemos investigado una
manera más de ahorrar un derivado
del petróleo la cual ayuda al medio
ambiente y al ecosistema del país.

3

ÍNDICE
CAPITULO I
1. PROBLEMA ........................................................................................................................ 1
1.1.TEMA ................................................................................................................................... 1
1.2.INTRODUCCION............................................................................................................... 1
1.3.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................... 1
1.4.FORMULACION DEL PROBLEMA ............................................................................. 1
1.5.JUSTIFICACION ................................................................................................................ 1
1.6.OBJETIVOS ........................................................................................................................ 1
1.6.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 1
1.6.2. OBJETIVO ESPECIFICO ........................................................................................... 1
1.7.HIPOTESIS .......................................................................................................................... 1
CAPITULO II
2. MARCO TEORICO ............................................................................................................ 1
2.1.DEFINICION ....................................................................................................................... 1
2.2.ACUMULADORES ........................................................................................................... 1
2.2.1. ACUMULADORES DIRECTOS............................................................................... 1
2.2.2. ACUMULADORES INDIRECTOS .......................................................................... 1
2.2.3. LEGIONELOSIS .......................................................................................................... 1
2.3.USO DE LA ENERGÍA ..................................................................................................... 1
2.3.1. ENERGÍAS UTILIZABLES ....................................................................................... 1
2.3.2. UTILIZACION DEL GAS (GLP) .............................................................................. 1
2.3.3. PODER CALORÍFICO ................................................................................................ 1
2.3.4. PODER COMBURÍVORO ......................................................................................... 1
2.4.TIPOS DE GASES .............................................................................................................. 1
2.4.1. GAS CIUDAD .............................................................................................................. 1
2.4.2. GAS NATURAL........................................................................................................... 1
2.4.3. GAS BUTANO ............................................................................................................. 1
2.4.4. GAS PROPANO ........................................................................................................... 1
2.5.AISLANTE TÉRMICO ...................................................................................................... 1
2.5.1. AISLANTE TÉRMICO USADO ............................................................................... 1
2.5.2. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES ...................................................... 1
2.5.3. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES ...................................................... 1
2.6.MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS .................................................................... 1
2.6.1. ALUMINIO ................................................................................................................... 1
4

2.6.2. CORCHO ....................................................................................................................... 1
2.6.3. ALGODÓN .................................................................................................................... 1
2.6.4. LINO ............................................................................................................................... 1
2.6.5. CÁÑAMO ...................................................................................................................... 1
2.6.6. VIRUTAS DE MADERA ........................................................................................... 1
2.6.7. FIBRA DE MADERA.................................................................................................. 1
2.6.8. LANA DE MADERA .................................................................................................. 1
2.6.9. ALGAS ........................................................................................................................... 1
2.6.10. LANA DE ROCA ......................................................................................................... 1
2.6.11. MANTA ......................................................................................................................... 1
2.6.12. PANELES RÍGIDOS ................................................................................................... 1
2.6.13. LANA DE VIDRIO ...................................................................................................... 1
2.6.14. LANA NATURAL DE OVEJA ................................................................................. 1
2.6.15. VIDRIO EXPANDIDO ............................................................................................... 1
2.6.16. FRAGMENTO DE POLI ESTIRENO EXPANDIDO ............................................ 1
2.6.17. ESPUMA DE POLIETILENO ................................................................................... 1
2.6.18. FILM ALVEOLAR DE POLIETILENO………………… .................................... 1
2.6.19. ESPUMA DE POLIURETANO…………………………...................................... 1
2.6.20. MUESTRA DE ESPUMA DE POLIURETANO DE ALTA DENSIDAD ......... 1
2.7.TANQUES……………………………………………………………… ................... 1
2.7.1. TIPOS DE RECIPIENTES………………………………………......................... 1
2.7.2. POR SU USO………………………………………… ........................................... 1
2.7.3. POR SU FORMA……………………………………………………… .............. 1
2.8.TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA……............... 1
2.8.1. TAPAPLANAS…………………………………… ................................................ 1
2.8.2. TAPAS TORIESFERICAS…………………………………………… ............... 1
2.8.3. TAPAS SEMIELIPTICAS……………………………… ...................................... 1
2.8.4. TAPAS SEMIESFERICAS………………………………………… ................... 1
2.8.5. TAPAS CONICAS…………………………………………… ............................. 1
2.8.6. TAPASTORICONICAS…………………………………...................................... 1
2.9.MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIÓN………………………… ........ 1
2.9.1. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS………………………… ................... 1
2.10.
CLASES DE MATERIALES…………………………………………… ..... 1
2.10.1. ACEROS AL CARBON .............................................................................................. 1
2.10.2. ACEROS DE BAJA ALEACION ............................................................................. 1
2.10.3. ACEROS DE ALTA ALEACION………………………….................................. 1
2.10.4. MATERIALES NO FERROSOS …………………………................................... 1
2.11.
PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA
SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIO………………………........... 1
2.11.1. PROPIEDADES MECANICAS………………………………… ........................ 1
5

2.11.2. PROPIEDADES FISICAS……………………........................................................ 1
2.12. CÁLCULO…………………………………. ................................................. 1
2.13.ALTURA Y VOLUMEN DEL TANQUE…………………………………........... 1
2.14.PRESION .......................................................................................................................... 1
2.15.PRESIÓN DE UN GAS……………………………………………… .................... 1
2.16.PROPIEDADES QUMICAS ......................................................................................... 1
2.17.DENSIDAD ...................................................................................................................... 1
2.18.SOLDABILIDAD ............................................................................................................ 1
2.19.ELEMENTOS DE UN TANQUE ................................................................................ 1
2.20.QUEMADORES .............................................................................................................. 1
2.20.1. GENERAL ........................................................................................................... 1
2.20.2. INYECTORES ..................................................................................................... 1
2.20.3. QUEMADOR PRINCIPAL................................................................................ 1
2.20.4. QUEMADOR PILOTO....................................................................................... 1
2.21.ELEMENTOS AUXILIARES ....................................................................................... 1
2.21.1. TERMOSTATO ................................................................................................... 1
2.22.ELEMENTOS DE SEGURIDAD ................................................................................. 1
2.22.1. VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA .................... 1
2.22.2. VÁLVULAS DE SEGURIDAD COMPLEMENTARIAS ............................ 1
2.22.3. GRIFO DE PURGA ............................................................................................ 1
2.22.4. NODO DE PROTECCION CATÓDICA ......................................................... 1
2.23.SISTEMA DE VENTILACIÓN ................................................................................... 1
2.23.1. INTERCEPTOR DE CONTRACORRIENTE ............................................... 1
2.23.2. CAÑERIA INTERNA ........................................................................................ 1
2.24. CONEXIONES DE AGUA Y GAS ............................................................................. 1
2.24.1. CUPLAS AISLANTES ...................................................................................... 1
2.24.2. AISLACION TÉRMICA .................................................................................... 1
2.24.3. REGULADOR DE PRESION DE GAS .......................................................... 1
2.24.4. TUVO DE BAJA DE AGUA ............................................................................. 1
2.25. TEMPERATURAS......................................................................................................... 1
2.25.1. MAXIMAS TEMPERATURAS ADMISIBLES ............................................ 1
2.25.2. RENDIMIENTO TERMICO ............................................................................. 1
2.25.3. TUVO DE BAJA DE AGUA ............................................................................. 1
2.25.4. CAPACIDAD DEL TANQUE ......................................................................... 1
2.26. MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................. 1
2.26.1. MATERIALES AISLANTES TERMICOS ..................................................... 1
2.26.2. LANA NATURAL DE OBEJA ......................................................................... 1
2.26.3. RECIPIENTES ..................................................................................................... 1
2.26.4. POR SU FORMA ............................................................................................... 1
2.26.5. TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA ....... 1
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2.26.6. TAPA TORISFERICAS ..................................................................................... 1
2.26.7. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESION ................................... 1
2.26.8. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS ..................................................... 1
2.26.9. ACEROS DE ALTA ALEACION .................................................................... 1
2.26.10.
QUEMADORES ........................................................................................ 1
2.26.11.
GENERAL .................................................................................................. 1
2.26.12.
ELEMENTOS AUSILIARES .................................................................. 1
2.26.13.
VALVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA .......... 1
2.26.14.
CONEXIONES DE AGUA Y GAS ........................................................ 1
2.26.15.
RENDIMINETO TERMICO ................................................................... 1
2.26.16.
TUVO DE BAJA DE AGUA ................................................................... 1
2.27. MARCO JURIDICO ...................................................................................................... 1

CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO………………………………… ....................................... 1
3.1. ENFOQUE METODOLOGICO .................................................................................... 1
3.1.1. TECNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR .................................................... 1
3.1.2. ASPECTOS METODOLOGICOS………………………………………........... 1
3.1.3. MATRIZ DEL PLAN DE TRABAJO ………………………………… ............ 1
3.1.4. TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS…………………… ........................ 1
3.2. TÉCNICA DE PROCESAMIENTO DE ANÁLISIS DE DATOS:……… ..................... 1
3.3. ESTUDIO DEL DIAGNOSTICO………………………… ............................................... 1
3.

CAPITULO VI
PROPUESTA DEL PROYECTO.......................................................................................... 1
4.1. ESTUDIO DIAGNOSTICO ........................................................................................... 1
4.2. FACTIBILIDAD…………………………………………… ..................................... 1
4.3. DISEÑO DE LA PROPUESTA …………………………… ............................................ 1
4.3.1. MATERIALES………………………………………… ................................................. 1
4.4. APLICACIÓN PRACTICA DE LA PROPUESTA ............................................................ 1
4.4.1. PROCEDIMINETO .............................................................................................................. 1
4.4.2. CALCULOS ........................................................................................................................... 1
4.

CAPITULO V ................................................................................................................................... 1
5.1 CONCLUSIONES………………………………………………… .................................. 1
5.2. RECOMENDACIONES………………………………………………… ....................... 1
7

BIBLIOGRAFIA………………………………………………… ........................................... 1
ANEXOS…………………………………………………… .................................................... 1

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CAPÍTULO I
1. PROBLEMA
1.1

TEMA

SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y CONSERVACIÓN DE AGUA CALIENTE A GAS
DOMÉSTICO

1.2.INTRODUCCIÓN:
El presente proyecto trata de un sistema que acumula agua caliente con tan solo una
encendida de gas doméstico convertida en llama que calienta el agua, y la mantiene caliente
durante un largo lapso de tiempo, dando como resultado el ahorro de gas doméstico y a su
vez de dinero. Teniendo el principio de un calefón, nuestro sistema de acumulación
pretende no solo calentar el agua, sino también mantenerla almacenada, siendo un sistema
mucho más seguro y ahorrativo para todas las personas que llegasen a usar el acumulador
de agua.

1.3.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

El peligro que comúnmente se corre en el hogar o cualquier lugar con un sistema de
calefacción de agua, como un calefón o un sistema de calentamiento de agua a base de
electricidad o paneles solares es muy alto, ya que a pesar de que los sistemas de
calentamiento de agua corren por pruebas regulares de mantenimiento no son del todo
seguras; provocando así un posible accidente.
Los calentadores de agua mediante resistencias eléctricas su consumo es muy alto y
perjudica a la economía de la mayoría de gente además de esto provocan accidentes como
son los incendios o corto circuitos y este método tiene que estar fuera del alcance del agua
o rayos del sol porque con más facilidad ocurriría accidentes.
Los calefones tienen un sistema continuo y no de acumulación por lo tanto ocupa mayor
cantidad de combustible este método perjudica no solo la economía sino al medio ambiente
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como es un sistema continuo expulsa una gran cantidad de dióxido de carbono provocando
la destrucción de la capa de ozono.
Los calentadores a base de paneles solares este sistema es muy costoso es efectivo cuando
en nuestro país exista las cuatro estaciones del año este sistema es común en los países
altos en nuestro país se podría colocar lo malo es que no sabemos con exactitud cuando
son días soldados, nubloso y lluvioso pero es posible que caliente pero no tendrá todo el
día agua caliente solo será momentos en cambio con el acumulador de agua sí.
Nuestro proyecto es muy factible no dañara al medio ambiente se ahorra energía y mucho
dinero la instalación es sencilla se puede colocar en cualquier lugar de su casa sirve
también para un hotel, condominios, etc.

1.4.FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Sabiendo de la existencia de sistemas calentadores de agua para uso diario, realizando un
mantenimiento regular pero que a su vez no son del todo seguros ¿Usaría usted un sistema
calentador de agua, que a pesar del mantenimiento dado a la misma, puede ser propenso a
un fallo, causando accidentes letales e incluso, en algunos casos, la muerte?

1.5.JUSTIFICACIÓN
El presente proyecto está destinado a ayudar a todas las personas que desean un sistema de
agua caliente que funcione con eficacia y seguridad; pero a la vez que sea económico y
sumamente duradero. Logrando así la meta y el fin de nuestro proyecto; un sistema que
proporciona agua caliente para toda la casa, con tan solo un gasto de combustible cada 3
días, logrando así un ahorro de gas doméstico y por ende un ahorro considerable de dinero.
Este proyecto ayudara una mejor conservación del ambiente ya que no expulsa demasiado
dióxido de carbono y nos ayudara a mantener un ecosistema fuera de peligro que puede
provocar la muerte de los seres vivos.

1.6.OBJETIVOS:

1.6.1. OBJETIVO GENERAL:

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Implementar un sistema acumulador de agua con el propósito de conservar el mayor
tiempo posible de agua caliente en un tanque, asimilando la función de calefón, pero
disminuyendo los niveles de uso de gas.

1.6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Encontrar una forma adecuada para el ahorro de un 70 a 80 % de gas doméstico
ayudando totalmente a un ahorro de dinero.
Demostrar que el tanque de acumulación de agua caliente a gas es seguro y
eficiente.
Ayudar a las personas a disminuir el coste monetario para un sistema de agua
caliente, utilizado diariamente en los hogares.

1.7. HIPÓTESIS

Lograr un sistema de calefacción de agua, que a su vez la almacena durante un largo lapso
de tiempo, siendo un sistema totalmente seguro y eficaz, ayudando a las personas a
mantener un ahorro constante tanto de gas doméstico como de dinero, ayudando también al
medio ambiente.

CAPÍTULO II
2.

MARCO TEÓRICO
TANQUE ACUMULADOR Y CONSESRVADOR DE AGUA MEDIANTE GAS

1.1. DEFINICIÓN
Se denomina Acumulador de Agua al depósito acumulador con producción de agua caliente
sanitaria.
Depósito donde se acumula el agua que posteriormente se destina al consumo doméstico,
bien para grifos y ducha, bien para el sistema de calefacción. El acumulador suele ser
también calentador, ya que el sistema que acumula el agua se encuentra en su interior.

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Los acumuladores de agua caliente son un elemento clave en la instalación, ya que
permiten almacenar el agua calentada durante el día para ser consumida cuando convenga.
Gracias a ellos se puede disponer de agua caliente durante las 24h del día, y por eso tienen
que estar muy bien aislados.
Un acumulador está formado por un depósito con un serpentín en el interior, por el que
circula el fluido caliente que procede de los captadores solares y que cede el calor al agua
que lo rodea, y perfectamente aislado con espuma dura y polietileno.
Otra conformación de los acumuladores es el doble envolvente, un depósito dentro de otro.
En el interior se aloja el agua a calentar y por el exterior circula el fluido caliente
procedente de los captadores solares. De esta forma se obtiene una mayor superficie de
contacto.
Los acumuladores permiten integrar perfectamente la energía solar térmica a un sistema de
calefacción a gas o gas-oíl, siendo el elemento en el que confluyen los aportes energéticos
de los captadores y la caldera.
Para ello se utilizan acumuladores con doble serpentín, el inferior para el líquido
procedente de los captadores solares (a menor temperatura) y el superior para agua
procedente de la caldera (a mayor temperatura); o acumuladores de doble envolvente
estratificados, donde el depósito exterior está dividido por zonas a distinta temperatura, la
inferior para solar térmica y la superior para la caldera.

1.2. ACUMULADORES
En un depósito se calienta el agua mediante una caldera exterior, para tener, en cualquier
momento, suficiente cantidad para los usos previstos en la instalación. Este sistema, que se
llama centralizado, además puede preparar el agua para un solo usuario (una sola vivienda
o local) o para muchos usuarios (sistema colectivo). Si el depósito de acumulación y las
conducciones son de tamaño suficiente, pueden utilizar el servicio muchos puntos a la vez.
Desde el punto de vista energético, es mucho más eficiente que el siguiente. En el caso de
un solo usuario, también puede calentarse mediante una resistencia eléctrica situada dentro
del acumulador, aunque el calentamiento es lento dado la potencia que puede dar la
electricidad, por razones económicas.
Puede acumularse el agua a diversas temperaturas. Cuanto mayor sea, mayor cantidad de
calor se guarda en el acumulador. Como lo más corriente es usar el agua caliente mezclada
con fría, se puede conseguir la temperatura deseada manipulando los mandos de la grifería,
pero algunos usos requieren temperaturas superiores (lavadoras, lavavajillas) y se usa
directamente. Normalmente se acumula a una temperatura de 60 ºC (que de vez en cuando
conviene subir hasta 70 ºC para prevenir la Legionelosis). Cuando la distribución es con
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tuberías de acero galvanizado, no debe superarse la de 58 ºC, puesto que a mayores
temperaturas ataca la protección galvánica, destruyéndola, y empieza a corroerse el acero
sin protección. También, las aguas duras depositan las sales disueltas, en forma de
carbonatos insolubles cuando la temperatura supera los 60 ºC, y se depositan precisamente
en los elementos de calentamiento (intercambiadores, resistencias eléctricas), que están a
mayor temperatura que el agua; el problema es que estas sales depositadas son un eficaz
aislante térmico, con lo que reducen el rendimiento de estos dispositivos.
2.2.1

ACUMULADORES DIRECTOS

En muchos casos, como en pequeños hoteles, gimnasios, colegios, grandes viviendas
unifamiliares, se requiere facilidad de instalación y la posibilidad de abastecer grandes
demandas simultáneas. Es decir, demandan un aparato con gran capacidad, y que pueda ser
alimentado, incluso por una pequeña bombona de butano o propano.

2.2.2. ACUMULADORES INDIRECTOS
El complemento ideal para una caldera de calefacción, independientemente de si ésta
funciona con gas o gasóleo, o si es de montaje mural o de pie, es un depósito que permita al
sistema, la producción de agua caliente en suficientes cantidades como para abastecer
varios puntos de consumo.
La energía de la caldera será utilizada para calentar el agua depositada en el acumulador, y
sólo cuando esta demanda esté satisfecha, la caldera utilizará su potencia en el
calentamiento del circuito de calefacción.

2.2.3. LEGIONELOSIS
Un problema posible del uso del ACS es la Legionelosis. La bacteria legionela prolifera en
el agua con un cierto grado de suciedad (óxidos, que proceden de la instalación, y materia
orgánica, de la propia red) y entre las temperaturas de 20 y 50.55 °C, y llega al humano por
medio de aerosoles (agua pulverizada en aire), a través de la respiración. Es decir, una
situación que se da en la ducha casi siempre, por lo que en los distintos países hay
legislación o normativa para prevenirla.

2.3. USO DE LA ENERGÍA

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La preparación de ACS requiere bastante cantidad de energía y es uno de los mayores
consumos de la edificación residencial, suponiendo cantidades entre un 20% y un 40% del
total del consumo.
Por estas razones, entre otras cosas, es necesario que las conducciones y depósitos
acumuladores estén aislados térmicamente para minimizar las pérdidas de energía.

2.3.1. ENERGÍAS UTILIZABLES
Para la preparación por acumulación se pueden utilizar prácticamente todos los tipos de
energía: electricidad, gasóleo, gas natural, gases licuados de petróleo (GLP: butano y
propano), etc. Para la preparación se utilizan preferentemente los gases (natural canalizado
y los GLP) y, raramente, el gasóleo.
Cada vez más, debido a su menor impacto ambiental y al previsible agotamiento a medio
plazo de las reservas de combustibles fósiles como el petróleo (y, en la práctica, a las
nuevas normas nacionales que van obligando a que al menos una parte del ACS de las
nuevas edificaciones se obtenga a partir de energías renovables), el agua caliente sanitaria
se obtiene mediante la energía solar térmica, energía geotérmica o calores residuales, que
debe prepararse necesariamente por acumulación.

2.3.2. UTILIZACION DEL GAS (GLP)
La combustión del gas tiene las ventajas de ser limpia, no genera residuos, ni hollín,
tampoco subproductos peligrosos para el ambiente. Por otro lado, los gases poseen una gran
capacidad calorífica.
El suministro del gas puede darse a través de una red de abastecimiento público, como en el
caso de gas natural.
También se puede obtener por suministro privado, para el butano y el propano. En estos
casos, las instalaciones interiores presentan características diferentes, aunque pueden
tratarse a un tiempo ya que en lo referente a materiales, condiciones de ejecución y
seguridad, son similares.
Las instalaciones de gas deben ser ejecutadas correctamente y según la normativa en vigor;
debe cuidarse los materiales empleados y sus uniones.

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Debe tenerse en cuenta que un escape de gas es muy peligroso, puede acarrear desgracias
por pérdidas de vidas humanas, destrucción del edificio y hasta de las construcciones
linderas...
2.3.3. PODER CALORÍFICO
El poder calorífico es la cantidad de calor que se obtiene de su combustión.
Se relaciona directamente con su densidad en condiciones normales, ya que cuanto más
denso es el gas, más hidrocarburo por metro cúbico contendrá, y mayor será el calor
obtenido por la combustión.
También influyen en el poder calorífico, las características químicas del gas:
En el caso del gas propano, a pesar de tener menor densidad que el gas butano, posee
mayor poder calorífico.
El gas natural tiene menos densidad que el butano y el propano, y su poder calorífico es
similar a éstos dos. Por el contrario, el gas ciudad posee un poder calorífico inferior a los
anteriores.

2.3.4. PODER COMBURÍVORO
El poder comburívoro indica la cantidad de aire que se requiere en la combustión del gas.
En comparación, los gases propano y butano necesitan mayor cantidad de aire que el gas
natural.
Esta información nos sirve para saber qué aportaciones de aire se necesitan en las salas de
calderas y qué superficie de ventilación requiere.

2.4. TIPOS DE GASES
2.4.1

GAS CIUDAD

El Gas Ciudad o manufacturado se obtiene de la mezcla de varios gases. El que se
encuentra en mayoría procede de la reducción del carbón de hulla en coke.
Posee un bajo poder calorífico y requiere de grandes factorías para su obtención.
Actualmente ya no se utiliza.

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2.4.2. GAS NATURAL
El Gas Natural se obtiene directamente de yacimientos naturales, casi siempre asociado a
los yacimientos petrolíferos.
Casi no necesita de manufactura, se transporta a través de gasoductos a lo largo de grandes
distancias.
El Gas Natural que se consume en España procede en su mayoría del norte de África y de
Siberia; se distribuye por las redes de abastecimiento público y su precio es muy
competitivo en relación al propano y al butano.
Esencialmente está compuesto de metano; es mucho más ligero que el aire.

2.4.2

GAS BUTANO

El Gas Butano se obtiene del refinado de petróleo crudo, por eso de lo denomina Gas
Licuado de Petróleo (G.L.P.).
Se distribuye en envases con un máximo de 15 kg.; sirven para el consumo de aparatos
individuales como cocinas o calentadores de agua. El gas butano, a temperaturas cercanas a
los 0ºC no llega a la presión suficiente de vapor como para vencer la presión atmosférica y
salir del envase.

2.4.3. GAS PROPANO
El Gas Propano también es un Gas Licuado de Petróleo. Se emplea en instalaciones
centralizadas, con un depósito exterior que es llenado por la compañía suministradora, o se
expende en botellas de 20 kg.
Este gas es más pesado que el aire y tiene mayor poder calorífico que el gas butano, sin
tener problemas con las bajas temperaturas.
En zonas donde no existe red de abastecimiento de gas natural, se utiliza el gas propano
envasado en depósitos comunales.

2.5. AISLANTE TÉRMICO

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2.5.1. AISLANTE TÉRMICO USADO EN UNA CABINA DE UN
BOEING 747-8.
Un aislante térmico es un material usado en la construcción y la industria y caracterizado
por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que
naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del
sistema que nos interesa (como una vivienda o una nevera).
Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite
por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de
vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza
mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción,
gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de
absorción.
El aire sí transmite calor por convección, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Por
esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de
inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas más o menos estancas.
Aunque en la mayoría de los casos el gas encerrado es aire común, en aislantes de poro
cerrado (formados por burbujas no comunicadas entre sí, como en el caso del poliuretano
proyectado), el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado.
También es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo está
muy poco extendido.

2.5.2. CUANTIFICACIÓN DE SUS PROPIEDADES
La cuantificación de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada material
reacciona de manera diferente ante las diferentes trasmisiones del calor: radiación,

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convección, conducción, calor latente/calor sensible... y también según la temperatura a la
que se encuentre.
Para comparar materiales y realizar cálculos se utiliza habitualmente el coeficiente de
conductividad térmica, que mide únicamente la conducción. Para que la comparación del
coeficiente de dos materiales sea correcta, este debe ser medido a la misma temperatura en
ambos.

2.6. MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS
Existen muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo
de la historia.
2.6.1. ALUMINIO
Las pérdidas térmicas pueden ser por cambio de estado (evaporación), por contacto
(o convección) o por radiación (que crece con la cuarta potencia de la diferencia de
temperaturas), logrando el aluminio reflejar, y así reducir, en un 97% las pérdidas por
radiación térmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el frío, para conservar
el calor interior), siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio.
Además el aluminio ofrece otra ventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedir
el paso de agua y aire, bloqueando así las pérdidas por convección.

2.6.2. CORCHO
Es el material empleado desde más antiguamente para aislar. Normalmente se usa en forma
de aglomerados, formando paneles. Habitualmente, estos paneles se fabrican a partir de
corcho triturado y hervido a altas temperaturas. En general, no es necesario añadir ningún
aglomerante para compactar los paneles.
Su contenido en agua es inferior al 8%, y está compuesto en un 45% por suberina. Estas
dos condiciones hacen que sea un producto imputrescible, al que no hay que tratar para
protegerlo de hongos o microorganismos, al contrario que la madera.
Otra ventaja respecto a otros materiales aislantes es la elevada inercia térmica que presenta.
Esta característica lo convierte en un material idóneo para sistemas de aislamiento térmico
por el exteriorS.A.T.E.
El 53% de la producción mundial de corcho se realiza en Portugal, y el 32% en España.
Densidad: 110 kg/m3 normal, 100-160 (en placa), 65-150 (del árbol)
18

Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K) (según EN 13170 - 0,04 a 0,055)
μ (resistividad al paso de vapor de agua) - 30 a 75 (del árbol), de 92 MN·s/g·m (en placa
aglomerada)
c (calor específico) de 1600 a 1800

2.6.3. ALGODÓN
Se trata de papel de una manta de algodón.
Densidad: 25-40 kg/m3 (lana soplada), 20-60 kg/m3 (lana en manta)
Coeficiente de conductividad térmica: 0,04 W/(m·K)
mu - 1 a 2 (?)
c (calor específico) aproximadamente 840 J/(kg·K)
Cáscaras de trigo, escanda
Densidad: 90 kg/m3 (prensado)
mu - 1 a 2
c (calor específico) aproximadamente - J/(kg·K)

2.6.4. LINO
Densidad: 40-50 kg/m3 (materia prima), 20-40 kg/m3 (en manta)
Coeficiente de conductividad térmica: 0,04-0,05 W/(m·K)
mu - 1 a 2

2.6.5. CÁÑAMO
Densidad: 150 kg/m3 (raspaduras), 20-40 kg/m3 (en manta)

19

mu - 1 a 2

2.6.6. VIRUTAS DE MADERA
Densidad: 70 kg/m3 (densidad aparente)
mu - 2
2.6.7. FIBRA DE MADERA
Densidad: 30-60 kg/m3 (soplado), 130-250 kg/m3 (en manta)
mu - 5 a 10
c (calor específico) aproximadamente 1600-2100 J/(kg·K)

2.6.8. LANA DE MADERA
Densidad: 350-600 kg/m3 (normal), 60-300 kg/m3 (múltiples capas)
mu - 2 a 5

2.6.9. ALGAS
Usado en tejados y paredes.
Densidad: 70-80 kg/m3
20

Mu c (calor específico) aproximadamente 2000 J/(kg·K)

2.6.10. PAJA
Densidad: 80 a 600 kg/m3
mu - 1 a 10 (prensado de 35 a 40)

2.6.11. HIERBA
Densidad: 25 a 65 kg/m3
mu - 1 a 2

2.6.12. LANA DE ROCA
La lana de roca es un material aislante térmico, incombustible e imputrescible. Este
material se diferencia de otros aislantes en que es un material resistente al fuego, con un
punto de fusión superior a los 1.200 °C.
Las principales aplicaciones son el aislamiento de cubierta, tanto inclinada como plana
(cubierta
europea
convencional,
con
lámina
impermeabilizante
auto
protegida), fachadas ventiladas, fachadas mono capa, fachadas por el interior, particiones
interiores, suelos acústicos y aislamiento de forjados. Cuando se tiene un techo de teja con
machihembrado, se utiliza un fieltro sin revestimiento o bien otro con un papel kraft en una
cara, lo que favorece la colocación. Además, se utiliza para la protección pasiva tanto
de estructuras, como de instalaciones y penetraciones.
La lana de roca se comercializa en paneles rígidos o semirrígidos, fieltros, mantas armadas
y coquillas. También es un excelente material para aislamiento acústico en construcción
liviana, para suelos, techos y paredes interiores.
21

Densidad: 30-160 kg/m3. Según EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.
Coeficiente de conductividad térmica: 0,034 a 0,041 W/ (m·K). Según EN 13162, 0,035 a
0,05
μ = 9 MN·s/g·m
2.6.13. MANTA
Se trata de fibras de lana de roca entrelazadas. Es adecuada para aislar elementos
constructivos horizontales, siempre que se coloque en la parte superior. En vertical necesita
de sujeción o grapas para evitar que acabe apelmazándose en la parte inferior del elemento
y en la parte inferior de un elemento horizontal descolgado. Suelen venir protegidas por
papel Kraft, papel embreado, o malla metálica ligera.
2.6.14. PANELES RÍGIDOS
Se trata de paneles aglomerados con alguna resina epoxídica, que da una cierta rigidez al
aislante. Sirve para elementos constructivos verticales y horizontales por la parte inferior, a
cambio de tener un coeficiente de conductividad ligeramente inferior al de la manta.

2.6.15. LANA DE VIDRIO
Cuando se tiene un techo de tejas con un machihembrado y se lo desea aislar con lana de
vidrio se debe usar un producto para tal fin, que es una lana de vidrio en paneles con mayor
densidad, hidrófugo e higroscópico. Cuando se tiene un techo de chapa, la línea de
producto que se debe utilizar es el trasdosado con una hoja de aluminio reforzado en una
cara para que actúe de resistencia mecánica, como barrera y como material refractivo.
Como en el caso anterior se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y coquillas
de aislamiento de tuberías.
Coeficiente de conductividad térmica lana vidrio: 0,032 W/(m·ºK) a 0,044 W/(m·ºK)

2.6.16. LANA NATURAL DE OVEJA
Es la versión natural y ecológica de los aislamientos lanosos. A diferencia de la lana de
roca o la lana de vidrio, la lana de oveja se obtiene de forma natural y no necesita de un
horneado de altas temperaturas. Es muy resistente y un potente regulador de humedad,
hecho que contribuye enormemente en el confort interior de los edificios. Apenas se utiliza
en construcción en comparación con las lanas de vidrio o roca.
22

Como en los casos anteriores se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y a
copos.
Coeficiente de conductividad térmica: 0,043 lana vidrio tipo I W/(m·ºK)1
Densidad: 20-80 kg/m³.2
Coeficiente de conductividad térmica: 0,040 a 0,045 W/(m·K)
Mu de 1 a 2
2.6.17. VIDRIO EXPANDIDO
Además de aislante es una barrera de vapor muy efectiva, lo que no suele ser normal en los
aislantes térmicos y le hace muy adecuado para aislar puentes térmicos en la construcción,
como pilares en muros de fachada. Está formado por vidrio, generalmente reciclado y sin
problemas de tratar el color, puesto que no importa el color del producto, que se hace una
espuma en caliente, dejando celdillas con gas encerrado, que actúan como aislante. Su
rigidez le hace más adecuado que otros aislantes para poder recubrirlo de yeso. Es poco
utilizado en la construcción. Es conocido también como Vidrio Celular y aún se fabrica
actualmente, 2013, en España bajo esta última denominación.
Densidad: 20 kg/m³.
Poli estireno expandido (EPS)
Artículo principal: Poli estireno expandido

23

2.6.18. FRAGMENTO DE POLI ESTIRENO EXPANDIDO.
El material de espuma de poli estireno es un aislante derivado del petróleo y del gas natural,
de los que se obtiene el polímero plástico estireno en forma de gránulos. Para construir un
bloque se incorpora en un recipiente metálico una cierta cantidad del material que tiene
relación con la densidad final del mismo y se inyecta vapor de agua que expande los
gránulos hasta formar el bloque. Este se corta en placas del espesor deseado para su
comercialización mediante un alambre metálico caliente.
Debido a su combustibilidad se le incorporan retar dantes de llama, y se le
denomina Difícilmente Inflamable.
Posee un buen comportamiento térmico en densidades que van de 12 kg/m3 a 30 kg/m3
Tiene un coeficiente de conductividad de 0,034 a 0,045 W/(m·K), que depende de la
densidad (por regla general, a mayor densidad menor coeficiente de conductividad)
Es fácilmente atacable por la radiación ultravioleta por lo cual se debe proteger de la luz del
sol
Posee una alta resistencia a la absorción de agua
No forma llama ya que al quemarse se sublima
2.6.19. ESPUMA DE POLIETILENO

Estructura química del polietileno, a veces representada sólo como (CH2-CH2)n.
La espuma de polietileno se caracteriza por ser económica, hidrófuga y fácil de colocar.
Con respecto a su rendimiento térmico se puede decir que es de carácter medio. Su
terminación es de color blanco o aluminio.

24

2.6.20. FILM ALVEOLAR DE POLIETILENO
De la misma manera, que la espuma de polietileno, como aislante térmico se utiliza
simplemente el plástico de burbujas recubierto con el papel de aluminio. Las ventajas que
tiene frente los otros aislantes son: espesor muy reducido (3-5 mm), instalación sencilla, su
coste muy reducido; además es no inflamable y reciclable. Éste film se utiliza en
construcción, y más habitualmente en equipos de aire acondicionado.
2.6.21. ESPUMA DE POLIURETANO

2.6.22. MUESTRA DE
DENSIDAD.

ESPUMA

DE

POLIURETANO

DE

ALTA

La espuma de poliuretano es conocida por ser un material aislante de muy buen
rendimiento. Tiene múltiples aplicaciones como aislante térmico tanto en construcción
como en sectores industriales. Destaca en toda la cadena del frío por su alta eficiencia
energética
2.7. TANQUES
2.7.1. TIPOS DE RECIPIENTES
Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de
procesos. Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o
convergen de algún proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los
diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:

25

2.7.2. POR SU USO:
Los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de procesos.
Los primeros nos sirven únicamente para almacenar fluidos a presión y de acuerdo con sus
servicios son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de día, tanques
acumuladores, etc.
2.7.3. POR SU FORMA:
Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros son horizontales
o verticales, y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la
temperatura de los fluidos según sea el caso.
Los esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan
para almacenar grandes volúmenes a altas presiones. Puesto que la forma esférica es la
forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma
más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo en la fabricación de estos es
mucho más cara a comparación de los recipientes cilíndricos.
Los tipos más comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometría
como:
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Recipientes Abiertos.
Tanques Abiertos.
Recipientes Cerrados.
Tanques cilíndricos verticales, fondo plano.
Recipientes cilíndricos horizontales y verticales con cabezas formadas.
Recipientes esféricos.

2.8. TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA
Los recipientes sometidos a presión pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o
cabezas. Cada una de estas es más recomendable a ciertas condiciones de operación y
costo monetario.
2.8.1. TAPAS PLANAS:
26

Se utilizan para recipientes sujetos a presión atmosférica, generalmente, aunque en algunos
casos se usan también en recipientes a presión. Su costo entre las tapas es el más bajo. Se
utilizan también como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones.
2.8.2. TAPAS TORIESFÉRICAS:
Son las de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan
grandes presiones manométricas, su característica principal es que el radio del abombado es
aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 m.
(11.8 - 236.22 pulgas.).

2.8.3. TAPASSEMIELIPTICAS:
Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa tories feérica es relativamente alto,
ya que las tapas semielípticas soportan mayores presiones que las tories feéricas. El proceso
de fabricación de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relación 2:1, su
costo es alto y en México se fabrican hasta un diámetro máximo de 3 m.

2.8.4. TAPASSEMIESFERICAS:
Utilizadas exclusivamente para soportar presiones críticas, como su nombre lo indica, su
silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay límite
dimensional para su fabricación.

27

2.8.5. TAPASCONICAS:
Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulación de sólidos y como
transiciones en cambios de diámetro de recipientes cilíndricos. Su uso es muy común en
torres fraccionadoras o de destilación, no hay límites en cuanto a dimensiones para su
fabricación y su única limitación consiste en que el ángulo de vértice no deberá de ser
calculado como tapa plana.

2.8.6. TAPASTORICONICAS:

A diferencia de las tapas cónicas, este tipo de tapas tienen en su diámetro, mayor radio de
transición que no deberá ser menor al 6% del diámetro mayor ó 3 veces el espesor. Tiene
las mismas restricciones que las cónicas a excepción de que en México no se pueden
fabricar con un diámetro mayor de 6 m.

2.9. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIÓN

2.9.1. ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS

Los aceros al carbón y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de
servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.
Los recipientes a presión pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las

28

Especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes
consideraciones:
3.
4.
5.
6.
7.

Los recipientes no contengan líquidos ó gases letales.
La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.
El espesor de la placa no exceda de 5/8"
El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.
El material no sea usado para calderas.

Uno de los aceros más usados en los propósitos generales en la construcción de recipientes
a presión es el SA-283 C.
Estos aceros tienen una buena ductilidad, fusión de soldadura y fácilmente maquinales. Este
es también uno de los aceros más económicos apropiados para recipientes a presión; sin
embargo, su uso es limitado a recipientes con espesores de placas que no excedan de 5/8"
para recipientes con un gran espesor de cascarón y presión de operación moderadas el acero
SA-285 C es muy usado. En el caso de presiones altas o diámetros largos de recipientes, un
acero de alta resistencia puede ser usado como el acero SA-212 B es conveniente para
semejantes aplicaciones y requiere un espesor de cascarón de solamente de 79% que el
requerido por el SA-285 C. Este acero es también fácilmente fabricado pero es más caro
que otros aceros.
El acero SA-283 no puede ser usado en aplicaciones con temperaturas sobre 650°F; el SA285 no puede ser usado en aplicaciones con temperaturas que excedan de 900°F, y el SA212 tiene muchos esfuerzos permisibles bajos en las temperaturas más altas, por lo que el
acero funciona para temperaturas entre 650 y 1000°F.
El acero SA-204, el cual contiene 0.4 a 0.6% de molibdeno es satisfactorio y tiene buenas
cualidades. Para temperaturas de servicio bajas (-50 a -150°F) un acero niquelado tal como
un SA-203 puede ser usado. Los esfuerzos permisibles para estos aceros no están
especificados por temperaturas bajas de -20°F. Normalmente el fabricante hace pruebas de
impacto para determinar la aplicación del acero y fracturas a bajas temperaturas.
En la etapa de diseño de recipientes a presión, la selección de los materiales de
construcción es de relevante importancia, para lo cual necesitamos definir una secuencia
lógica para la selección de estos.
Así pues realizaremos un breve análisis de la filosofía a que sigue la ASME, para
seleccionar sus materiales y por consiguiente para especificarlos como adecuados en la
construcción de los recipientes a presión.

29

2.10.CLASES DE MATERIALES

El código ASME indica la forma de suministro de los materiales más utilizados, lo cual va
implícitas en su especificación. A continuación se dan algunos ejemplos de materiales, su
especificación y forma de suministro.
Debido a la existencia de diferentes materiales disponibles en el mercado, en ocasiones no
resulta sencilla la tarea de seleccionar el material ya que deben considerarse varios aspectos
como costos, disponibilidad de material, requerimientos de procesos y operación, facilidad
de formato, etc.
Así pues es necesaria una explicación más amplia acerca del criterio de la selección de los
materiales que pueden aplicarse a los recipientes como:

2.10.1. ACEROS AL CARBÓN

Es el más disponible y económico de los aceros, recomendables para la mayoría de los
recipientes donde no existen altas presiones ni temperaturas.

2.10.2. ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

Como su nombre lo indica, estos aceros contienen bajos porcentajes de elementos de
aleación como níquel, cromo, etc. Y en general están fabricados para cumplir condiciones
de uso específico. Son un poco más costosos que los aceros al carbón. Por otra parte no se
considera que sean resistentes a la corrosión, pero tienen mejor comportamiento en
resistencia mecánica para rangos más altos de temperaturas respecto a los aceros al carbón.
En la tabla 1 se puede observar los aceros recomendados para los rangos de temperatura
más usuales.

2.10.3. ACEROS DE ALTA ALEACION

30

Comúnmente llamados aceros inoxidables. Su costo en general es mayor que para los dos
anteriores. El contenido de elementos de aleación es mayor, lo que ocasiona que tengan
alta resistencia a la corrosión.
2.10.4. MATERIALES NO FERROSOS

El propósito de utilizar este tipo de materiales es con el fin de manejar sustancias con alto
poder corrosivo para facilitar la limpieza en recipientes que procesan alimentos y proveen
tenacidad en la entalla en servicios a baja temperatura.

2.11.PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA
SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIO
2.11.1. PROPIEDADES MECANICAS.

Al considerar las propiedades mecánicas del material es deseable que tenga buena
resistencia a la tensión, alto nivel de cadencia, por cierto de alargamiento alto y mínima
reducción de área. Con estas propiedades principales se establecen los esfuerzos de diseño
para el material en cuestión.
2.11.2. PROPIEDADES FISICAS.

En este tipo de propiedades se buscará que el material deseado tenga coeficiente de
dilatación térmica.

2.12.CÁLCULO
El cálculo de esta instalación tiene dos partes, una térmica y otra hidráulica. En la parte que
corresponde al cálculo térmico se determinan el volumen de acumulación y la potencia
necesaria del generador. La parte hidráulica se ocupa del dimensionamiento de la red de
distribución.
Los métodos que se emplean en el cálculo hidráulico son idénticos a los que se utilizan para
el cálculo de la distribución del agua fría. Utilizando, como allí, los caudales instantáneos a
los que se les aplica el correspondiente coeficiente de simultaneidad, sólo que, al tratarse de
agua caliente, la densidad del agua varía, por lo que los ábacos y tablas que se utilizan para
la determinación de los diámetros y pérdidas de carga de las tuberías están confeccionados
31

para la temperatura del agua que corresponda (por ejemplo, 60 OC) Y no como en el agua
fría a la que se considera, normalmente, a una temperatura de cálculo de 10°C.
2.13.ALTURA Y VOLUMEN DEL TANQUE:
Área lateral del cilindro

Área del cilindro

Volumen del cilindro

2.14.PRESIÓN
La presión (símbolo p)1 2 es una magnitud física que mide como la proyección de la fuerza
en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se
aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional la
presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a
una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el
Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o
psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

DÓNDE:
, es la fuerza por unidad de superficie.
, es el vector normal a la superficie.
, es el área total de la superficie S.

Para calcular la presión en la salida del tanque aplicamos la ecuación fundamental de
la hidrostática que es:
P = Po + p.h.g

32

DÓNDE:
P = presión que queremos calcular.
Po = presión que existe por encima del líquido, en nuestro caso, la presión atmosférica (en
pascales, 101023 P.a.).
p = densidad del líquido que queremos medir, en este caso agua (1 g/ml).
h = altura del agua en el tanque
g= aceleración de la gravedad.

2.15.PRESIÓN DE UN GAS
En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado
macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las
paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las
propiedades microscópicas del gas:
Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad
aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan
con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística
intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza
neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.
La presión puede calcularse entonces como

(GAS IDEAL)

2.16.PROPIEDADES QUIMICAS.
La principal propiedad química que debemos considerar en el material que utilizaremos en
la fabricación de recipientes a presión es su resistencia a la corrosión. Este factor es de

33

muchísima importancia ya que un material mal seleccionado nos causará muchos
problemas, las consecuencias que se derivan de ello son:
Reposición del equipo corroído. Un material que no sea resistente al ataque corrosivo
puede corroerse en poco tiempo de servicio.
Sobre diseño en las dimensiones. Para materiales poco resistentes al ataque corrosivo
puede ser necesario dejar un excedente en los espesores dejando margen para la corrosión,
esto trae como consecuencia que los equipos resulten más pegados, de tal forma que
encarecen el diseño además de no ser siempre la mejor solución.
Mantenimiento preventivo. Para proteger los equipos del medio corrosivo es necesario usar
pinturas protectoras.
Paros debido a la corrosión de equipos. Un recipiente a presión que ha sido atacado por la
corrosión necesariamente debe ser retirado de operación, lo cual implica las pérdidas en la
producción.
Contaminación o pérdida del producto. Cuando los componentes de los recipientes a
presión se han llegado a producir perforaciones en las paredes metálicas, los productos de
la corrosión contaminan el producto, el cual en algunos casos es corrosivo.

2.17.DENSIDAD:
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad
de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre
la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

2.18.SOLDABILIDAD.

Los materiales usados para fabricar recipientes a presión deben tener buenas propiedades de
soldabilidad, dado que la mayoría de los componentes son de construcción soldada. Para el
34

caso en que se tengan que soldar materiales diferentes entre él, estos deberán ser
compatibles en lo que a soldabilidad se refiere. Un material, cuando más elementos
contenga, mayores precauciones deberán tomarse durante los procedimientos de soldadura,
de tal manera que se conserven las características que proporcionan los elementos de
aleación.

2.19.ELEMENTOS DE UN TANQUE

2.20.QUEMADORES
2.20.1. GENERAL

No se admitirá -en ningún caso- que el conducto interior de gases sea atravesado parcial o
totalmente por tornillos.
Los quemadores principales se construirán con metales resistentes a las temperaturas de
trabajo y a la corrosión. Se considerarán aptos para tal: acero inoxidable AISI 416 ó 430
con espesor mínimo de 0,3 mm., fundición de hierro, chapa de acero al carbono con espesor
mínimo de 0,7 mm. Y terminación superficial adecuada a las citadas condiciones de
trabajo.
Las salidas de llama se obtendrán por maquinado o poseerán terminación equivalente y
conservarán invariable su superficie de salida.
En caso de utilizarse algún dispositivo visor para la observación de llamas, sus
componentes deberán resistir eficazmente las condiciones de trabajo, sin que se verifique
35

corrosión y sin que se produzcan alteraciones que inutilicen parcial o totalmente su función.
Si se utilizara vidrio como componente, este deberá tener un espesor mínimo de 3,17 mm.
(IB”) y enmarcarse con metal.
Los registros de aire primario de los quemadores principales deben ser de chapa metálica
de un espesor mínimo de 0,65 mm. Si son de un espesor menor de 1,25 mm. Deberán
contar con „un refuerzo en forma de ángulo en todo su perímetro. El material debe ser
resistente a la corrosión o con un adecuado revestimiento para cumplir esta condici6n.
Los elementos de seguridad y los dispositivos de encendido deberán ser de metales con un
punto de fusi6n superiora 800°C. El cuerpo de los quemadores piloto, los soportes para
quemadores y los inyectores se construirán de un material inoxidable con un punto de
fusión superior a 550°C.
Cuando en el armado de los quemadores se utilice una junta, ésta no se podrá fijar con
ningún tipo de adhesivo. Para ello se utilizarán solamente tornillos, remaches o medios de
sujeción equivalentes que resistan eficazmente las condiciones de trabajo.
Se deberá contar con medios para facilitar la observación indirecta de la llama de los
quemadores principal y piloto, cuando no sean visibles para realizar las maniobras de ajuste
y de encendido de los quemadores.

2.20.2. INYECTORES

En todos los casos los inyectores serán cuidadosamente maquinados con su orificio
precisamente centrado e instalados de manera accesible para su limpieza y/o reemplazo.
Los inyectores correspondientes al quemador principal-serán de orificio de sección fija y
perfectamente calibrados en centésimas de milímetros, recomendándose el grabado de su
medida.
Serán de vinculación roscada y presentarán caras exteriores o forma equivalente que
permita el uso de llave fija para su grifo. Su material será latón, acero inoxidable o material
resistente a la corrosión y a las temperaturas de trabajo.
Los inyectores del quemador principal se montarán roscándolos a la porta inyector. Para
ello tendrán 35 filetes de rosca útil como mínimo.

36

2.20.3. QUEMADOR PRINCIPAL

Los quemadores estarán correctamente colocados y seguramente posicionados de modo que
no se tuerzan, resbalen o caigan de su posición durante el uso. Ello debe lograrse sin el
empleo de pernos, chavetas o tornillos dentro de la cámara de combusti6n.

2.20.4. QUEMADOR PILOTO

Los quemadores, pilotos y elementos sensores de seguridad o su conjunto serán de fácil
montaje y desmontaje forma unívoca, sin desconectar uniones roscadas del colector salvo
los del tipo desmontable. Esto debe poder hacerse sin el uso de herramientas especiales.
Si el piloto es de encendido manual deberá estar emplazado de modo tal que sea posible su
encendido con una cerilla de 30 mm. De longitud mantenida con la mano, sin que ello
enfraile riesgoalguno para el operador.
El encendido y las llamas del piloto deberán ser verificables mediante observación estando
o no el quemador en funcionamiento.
Los medios de ajuste del quemador piloto serán de fácil operación.

2.21.ELEMENTOS AUXILIARES
2.21.1. TERMOSTATO
Todo termo tanque deberá tener un termostato de marca y modelo aprobado por Gas del
Estado, o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.
Su ubicación será de fácil acceso para su operación, mantenimiento o eventual reemplazo.
Los termostatos deberán disponer de válvulas o dispositivo que permita operar
manualmente el corte total del gas.
Los termostatos deben funcionar normalmente en todas las presiones de gas especificadas
en esta norma.
Los termostatos que tengan sus diales graduados según una escala de temperatura estarán
perfectamente calibrados, de modo de cumplir con el ensayo
37

Se recomienda que los diales posean marcado en rojo el torque regula temperaturas
mayores a 60°C.

2.22.ELEMENTOS DE SEGURIDAD
2.22.1 VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA
Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de este tipo, Será de marca y
modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación Simultánea a la del artefacto. La
ubicación será accesible para su operación, recambio y limpieza.
El elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes que
afecten su funcionamiento. Esta válvula deberá actuar cortando el suministro total de gas al
quemador principal y piloto. El elemento sensible será de fácil montaje.
El diseño de la válvula de seguridad impedirá que el botón de empuje gatillo, palanca, etc.
pueda quedar accidentalmente en posición “abierto”.

2.22.2. VÁLVULAS DE SEGURIDAD COMPLEMENTARIAS
Todo termo tanque debe tener un sistema de seguridad contra excesos De-presión y/o de
temperatura del agua almacenada. Válvulas de seguridad de instalación obligatoria para
tanques menores o iguales a de capacidad:
3.
4.
5.
6.

Válvula de alivio por exceso de presión
Válvulas de seguridad de instalación obligatoria para tanques mayores a 200 1.de
capacidad:
Válvula de alivio por exceso de presión
Válvula o sistema de corte de gas por exceso de temperatura de instalación
independiente o complementaria
38

Las válvulas de seguridad serán de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá
aprobación simultánea a la del artefacto.
Las válvulas del tipo a) se ubicaran sobre la superficie superior del tanque o sobre la
cañería de agua fría, cerca del artefacto.
Las válvulas del tipo b) deberán operar cerrando el paso de gas a los incluyendo el piloto,
cuando la temperatura del agua almacenada a 50 mm. Del casquete superior del tanque
exceda los 98”C. (ver ensayo 4.8) La ubicación de cada válvula será visible y accesible
para su reemplazo y lo mantenimiento. Toda válvula o elemento sensor que actúe por
presión, deberá calibrarse al 120% de la presión de trabajo

2.22.3. GRIFO DE PURGA
Todos los calentadores de agua por acumulación deben tener un grifo de purga ha de
permitir drenar el agua del interior del artefacto en forma periódica.
El grifo de purga será fácilmente accesible. En caso que el artefacto sea para empotrar,
estar8 ubicado en el frente del mismo.
El grifo de purga estará desafiado para resistir una presión hidrostática igual a la del tanque.
Por ello se ensayará juntamente con Baste, según 4.11, y su material resistirá las
temperaturas y presiones de prueba.
La sección de pasaje en cualquier punto del grifo no deberá ser inferior a la correspondiente
a un í de 7 mm.

2.22.4. NODO DE PROTECCION CATÓDICA

El ánodo ser& provisto para proteger de la corrosión a toda la superficie interior del tanque
que se encuentre cubierta por el agua.
Será aprobado por Gas del Estado y su instalación será obligatoria. Su reposición se hará
según expresas indicaciones incluidas según el manual de instrucciones generales que el
fabricante adjunte al artefacto. Las dimensiones del ánodo se calcular8n en base al peso de
Mg. por área a proteger, tipo de material y tratamiento superficial del recipiente. En el caso
de un recipiente de acero galvanizado, el peso de Mg. requerido será de 5.50 gr. /m2 y en
recipientes de acero enlozado será de 248 gr.lm2. La longitud del ánodo será la del
recipiente con una tolerancia de 1 OO mm.

39

2.23. SISTEMA DE VENTILACIÓN
2.23.1. INTERCEPTOR DE CONTRACORRIENTE
Este dispositivo de uso obligatorio en todo el termo tanques.
Podrá ser del tipo desmontable (de ubicación no modificable) o fijo; cualquiera sea el tipo,
el cuello en la zona de vinculación con la cafería tendrá un diámetro normalizado que
permita alar conductos de dimensiones normales en plaza, mediante una pestañilla continua
de “altura útil” mínima de 12 mm. Y que responda al punto
Si el fabricante o importador optara por construir o importar equipos dotados de
dispositivos automáticos de obturación del conducto de evacuación de gases, para evitar
pérdidas de energía por disipación de calor, formulará a Gas del Estado la solicitud
correspondiente a efectos de establecerse las condiciones a cumplimentar, que entre otras
razones posibilitar8 su fácil desmontaje y a su vez estará dotado de elementos que impidan
el funcionamiento del quemador cuando se verifique algún grado de obturación. Además
cumplimentar8 adecuadas condiciones de confiabilidad y durabilidad ante usos intensivos.
Cualquier tipo de calentador deberá permitir el práctico y seguro a la del interceptar con el
conducto de ventilación, como asimismo su verificación artefacto, el fabricante tendrá en
cuenta este requisito, dando instrucciones para dejar el espacio correspondiente para esta
tarea.
Para la operación de retirar el deflector, podrá valerse de la flexibilidad de este elemento.

2.23.2. CAÑERIA INTERNA
No presentará curvas cerradas, arrugas o estrangulamientos y los bordes serán
cuidadosamente rebabados. Los canos metálicos semirrígidos no deben estar en contacto
con el material aislante, a menos que éste tenga reacción neutra. Las conexiones
responderán a las correspondientes normas de Gas del Estado.
Las uniones deberán ser del tipo metal-metal mediante roscas, obligatoriamente dentro de
la cámara de combustión y preferentemente fuera de ella. Ninguna conexión de gas estará
expuesta a condiciones que le provoquen corrosión, calcinación, etc.

2.24. CONEXIONES DE AGUA Y GAS

40

Las conexiones roscadas a las redes de suministro de agua y gas serán ejecutadas según
Norma IRAM 5063.
Las conexiones de entrada y salida agua deberán diferenciarse claramente por rótulos o
elementos similares. La entrada de agua fría se ubicará a la derecha y la salida de agua
caliente a la izquierda -mirando el artefacto de frente- si el diseño se corresponde con estas
ubicaciones.
Cuando el fabricante prevea la posibilidad de invertir las conexiones de agua, adjuntará las
correspondientes instrucciones.
2.24.1. CUPLAS AISLANTES
Las coplas aislantes de provisión opcional con el artefacto, serán de marca y modelo
aprobado por Gas del Estado, o tendrán aprobación simultánea a la del artefacto.
El fabricante indicará en el manual de instrucciones el montaje de dos Coplas aislantes; una
para la entrada de agua fría y otra para la cañería de salida de agua caliente.
Las coplas aislantes se instalarán lo más próximo que sea posible al artefacto. Para ello el
fabricante hará las indicaciones correspondientes en el manual de instrucciones.
2.24.2. AISLACION TÉRMICA
La aislación térmica será de un material que no contenga elementos que provoquen o
aceleren la corrosi6n de los metales.
La conductividad térmica del material aislante no ser8 superiora 0,040 W/m “C.
Deberá mantener sus propiedades aislantes a la temperatura de trabajo.
No deberá estar en contacto con los gases de combustión.
Deber estar convenientemente asegurado al tanque con medios resistentes a la temperatura
de trabajo

2.24.3. REGULADOR DE PRESIÓN DEL GAS

Si el artefacto cuenta con un regulador independiente, éste deber8 ser de marca y modelo
aprobado, o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.
El regulador de presión debe estar ubicado de tal manera que sea fácilmente accesible para
mantenimiento y/o reemplazo.

41

Aguas abajo del regulador, la cartería de gas debe tener una derivación cerrada con un
tapón roscado, a de facilitar la conexi6n de un manómetro (de un Diámetro interior no
menor de 3,17 mm.).
Los reguladores de gas tendrán un caudal nominal igual o superior al máximo caudal de gas
de los artefactos.

2.24.4. TUVO DE BAJADA DE AGUA
El tubo de bajada debe poseer un orificio anti sifón, dentro de los 150 mm. Desde el extre
mo superior del mismo. Su aboquillado o ejecución equivalente, asegurar& en forma
efectiva su posición.

2.25. TEMPERATURAS
La temperatura máxima de agua caliente en ningún caso excederá de 93°C.
Tampoco excederá en más de 15°C la máxima temperatura alcanzada al corte de
termostato.
2.25.1. MÁXIMAS TEMPERATURAS ADMISIBLES
(Sobre temperatura ambiente de 20°C)
En superficies exteriores: 75°C
En paredes, piso y cielorraso (zonas adyacentes): 35°C
En gases de combustión promedio: máxima 265°C y mínima 130°C
En volantes y/o perillas de controles de operación, drenaje y pulsadores o partes de
contacto: 20°C 27°C y 35”C, cuando el material de los mismos sea metálico, cerámico y
plástico, respectivamente.
En superficies superiores de los artefactos para instalar entre mesadas:
17°C y en superficies posteriores: 35°C.
Celsius a Fahrenheit (°C × 9/5) + 32 = °F
Fahrenheit a Celsius (°F - 32) x 5/9 = °C
Celsius a kelvin

K=°C+273
42

Celsius a Rankin e

R=°C+453

2.25.2. RENDIMIENTO TÉRMICO

En condiciones normales de presión y temperatura, el rendimiento térmico de w-calentador
de agua por acumulación no será inferior al 70%.
La eficiencia de diseño no será inferior al 60% en condiciones normales de presión y
temperatura -ver ensayo 4.5. Esta determinación se hará sobre un caudal constante de agua
de ll litros/min. Para artefactos mayores a los 70 Hits. De capacidad. Para artefactos
menores, dicho caudal será de 1/6 de la capacidad del tanque por cada minuto.
En ningún caso este caudal será inferior a 4 litros min.
La temperatura inicial del agua en el sector superior del tanque será de 67°C.
La temperatura mínima de referencia para el cálculo de rendimiento será de 49‟“C.

2.25.3. TUVO DE BAJADA DE AGUA

Los tubos de bajada no metálicos no deberán verificar deformaciones superiores a los 12
mm.Sobre su longitud y 38 mm. Respecto del eje sobre su extremo libre (flexión).
Asimismo no deben transmitir al agua olor y/o sabor ni perder su color.
2.26. CAPACIDAD DEL TANQUE
Las discrepancias admisibles para el máximo volumen de agua acumulado en el tanque no
excederán en +/-5% del valor nominal indicado en la placa del artefacto.
Dicho
determinado
diferencia de
tanque vacío
agua a 20°C.

volumen será
por
la
peso entre el
y lleno de

43

II.

I.
MARCO CONCEPTUAL

MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS
Existen muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo
de la historia.
ALUMINIO
Las pérdidas térmicas pueden ser por cambio de estado (evaporación), por contacto
(o convección) o por radiación (que crece con la cuarta potencia de la diferencia de
temperaturas), logrando el aluminio reflejar, y así reducir, en un 97% las pérdidas por
radiación térmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el frío, para conservar
el calor interior), siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio.
Además el aluminio ofrece otra ventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedir
el paso de agua y aire, bloqueando así las pérdidas por convección.
LANA NATURAL DE OVEJA
Es la versión natural y ecológica de los aislamientos lanosos. A diferencia de la lana de
roca o la lana de vidrio, la lana de oveja se obtiene de forma natural y no necesita de un
horneado de altas temperaturas. Es muy resistente y un potente regulador de humedad,
hecho que contribuye enormemente en el confort interior de los edificios. Apenas se utiliza
en construcción en comparación con las lanas de vidrio o roca.
Como en los casos anteriores se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y a
copos.
Coeficiente de conductividad térmica: 0,043 lana vidrio tipo I W/(m·ºK)1
Densidad: 20-80 kg/m³.2
44

Mu de 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 1000 J/(kg·K)

RECIPIENTES
Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de
procesos. Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o
convergen de algún proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los
diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:
POR SU FORMA:
Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros son horizontales
o verticales, y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la
temperatura de los fluidos según sea el caso.
Los esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan
para almacenar grandes volúmenes a altas presiones. Puesto que la forma esférica es la
forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma
más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo en la fabricación de estos es
mucho más cara a comparación de los recipientes cilíndricos.
Los tipos más comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometría
como:
3.
4.
5.

Recipientes Abiertos.
Tanques Abiertos.
Recipientes Cerrados.

TIPOS DE TAPAS DE RECIPIENTES BAJO PRESION INTERNA
Los recipientes sometidos a presión pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o
cabezas. Cada una de estas es más recomendable a ciertas condiciones de operación y
costo monetario
TAPAS TORIESFERICAS:
Son las de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan
grandes presiones manométricas, su característica principal es que el radio del abombado es
aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 m.
(11.8 - 236.22 pulgas.).
45

MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIÓN
ESPECIFICACIONES DE LOS ACEROS

Los aceros al carbón y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de
servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.
Los recipientes a presión pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las
especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes
consideraciones:
6.
7.
8.
9.
10.

Los recipientes no contengan líquidos ó gases letales.
La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.
El espesor de la placa no exceda de 5/8"
El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.
El material no sea usado para calderas.

ACEROS DE ALTA ALEACIÓN
Comúnmente llamados aceros inoxidables. Su costo en general es mayor que para los dos
anteriores. El contenido de elementos de aleación es mayor, lo que ocasiona que tengan
alta resistencia a la corrosión.
QUEMADORES
GENERAL
No se admitirá -en ningún caso- que el conducto interior de gases sea atravesado parcial o
totalmente por tornillos.
Los quemadores principales se construirán con metales resistentes a las temperaturas de
trabajo y a la corrosión. Se considerarán aptos para tal: acero inoxidable AISI 416 ó 430
con espesor mínimo de 0,3 mm., fundición de hierro, chapa de acero al carbono con espesor
mínimo de 0,7 mm. Y terminación superficial adecuada a las citadas condiciones de
trabajo.
46

ELEMENTOS AUXILIARES
VÁLVULA DE CORTE DE GAS POR FALTA DE LLAMA
Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de este tipo, será de marca y
modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación simultánea a la del artefacto.
La ubicación será accesible para su operación, recambio y limpieza.
El elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes que
afecten su funcionamiento.
Esta válvula deberá actuar cortando el suministro total de gas al quemador principal y
piloto. El elemento sensible será de fácil montaje.
El diseño de la válvula de seguridad impedirá que el botón de empuje gatillo, palanca, etc.
pueda quedar accidentalmente en posición “abierto”.

CONEXIONES DE AGUA Y GAS
Las conexiones roscadas a las redes de suministro de agua y gas serán ejecutadas según
Norma IRAM 5063.
Las conexiones de entrada y salida agua deberán diferenciarse claramente por rótulos o
elementos similares. La entrada de agua fría se ubicará a la derecha y la salida de agua
caliente a la izquierda -mirando el artefacto de frente- si el diseño se corresponde con estas
ubicaciones.
Cuando el fabricante prevea la posibilidad de invertir las conexiones de agua, adjuntará las
correspondientes instrucciones.

RENDIMIENTO TÉRMICO
TUVO DE BAJADA DE AGUA
Los tubos de bajada no metálicos no deberán verificar deformaciones superiores a los 12
mm. sobre su longitud y 38 mm. Respecto del eje sobre su extremo libre (flexión).
Asimismo no deben transmitir al agua olor y/o sabor ni perder su color.

III.

MARCO JURÍDICO

47

En nuestro siguiente proyecto se sustentara legalmente en la constitución del Ecuador
mediante los siguientes artículos los cuales están en el Capítulo segundo Derechos del
buen vivir en la Sección segunda que es la de Ambiente sano.

Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y
ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak kawsay.
Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los
ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la prevención
del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales degradados.
Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías
ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La
soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará
el derecho al agua.
Se prohíbe el desarrollo, producción, tenencia, comercialización, importación, transporte,
almacenamiento y uso de armas químicas, biológicas y nucleares, de contaminantes
orgánicos persistentes altamente tóxicos, agroquímicos internacionalmente prohibidos, y las
tecnologías y agentes biológicos experimentales nocivos y organismos genéticamente
modificados perjudiciales para la salud humana o que atenten contra la soberanía
alimentaria o los ecosistemas, así como la introducción de residuos nucleares y desechos
tóxicos al territorio nacional.

48

CAPÍTULO III
3.

MARCO METODOLÓGICO
3.1.ENFOQUE METODOLIGICO
3.1.1. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS A EMPLEAR

FASE

TÉCNICA

INSTRUMENTOS

PRODUCTO

TIEMPO

DIAGNÓSTICO

Investigación e
indagación de
información

Libros, internet, páginas
web, foros

Obtención de
información necesaria y
confiable

2 semanas

Recopilación de datos,
entrevista, encuesta

Encuestas, Cámara de
video

Conocimiento que ayude
a la realización proyecto

Materiales para la
fabricación de prototipo

Calentador de agua a
base de gas

PLAN DE PROYECTO

RESULTADOS

49

4 semanas

4 semanas

3.1.2. ASPECTOS METODOLOGICOS

ACTIVIDADES A
REALIZAR

INFORMACIÓN A
OBTENER

MEDIOS DE
REGISTRO DE
INFORMACIÓN

RECURSOS

FECHAS DE INICIO Y
CULMINACIÓN

Reunión De Grupo

Habilidades y
destrezas de cada
integrante

Diálogo, conversación
mutua.

Casa de un integrante

15-10-2013/15-10-2013

Investigación De Datos
Acerca Del
Acumulador De Agua
Caliente

Datos e información
para una correcta
realización de
proyecto

Videos, archivos,
gráficos o diseño

Internet, páginas web,
libros

Recopilación de datos
obtenidos por cada
integrante

Distinta información
para una buena
realización de
proyecto

Archivos, videos,
documentos,
borradores.

Archivos obtenidos
por cada integrante e
investigación.

Selección de mejores
documentos e
investigaciones

Mejores documentos
y confiabilidad de los
mismos
Opiniones de
Ciudadanos e
información,
trabajadores,
empresas.

Documentos, archivos
y videos

Archivos obtenidos
por cada integrante

Hojas, folletos

Encuesta, banco de
preguntas.

Realización de
encuestas a distintos
padres de familia

50

22-10-2013/26-10-2013

28-10-2013/30-10-2013

1-11-2013/03-11-2013

04-11-2013/10-11-2013

Entrevistas

Opiniones y datos
importantes

Recopilación de los
Fiabilidad de la
mejores datos
información obtenida
obtenidos y entrevistas
anteriormente

Videos, grabaciones
de voz

Cámara de video.
Radio.

14-11-2013/16-11-2013

Hojas, videos y
archivos en Word

Archivos y videos
obtenidos
anteriormente

19-11-2013/20-11-2013

Todos los datos e

2-12-2013/2-12-2013

Reunión con tutora

Punto de vista y
aprobación de datos
obtenidos

Hojas, videos,
archivos, grabaciones,
encuestas. Diseños.

Consultas a
especialistas

Información adicional
usada para la
construcción

Diálogo, archivos,
gráficos
Documentos.

Materiales y
herramientas
suficientes

Tiendas, ferreterías y
otros lugares de venta
de herramientas

Dinero

Realización y
construcción del
acumulador de agua
caliente

Correcto
funcionamiento del
acumulador

Información, hojas,
archivos, videos
confiables

Materiales,
herramientas, datos,
videos

Soldar las tubería se
entrada y salida de
agua en el tanque.

Colocar
correctamente en el
tanque.

Ferreterías, técnico,
taller.

Materiales y soldadora
tubería.

Adquisición de
materiales y
herramientas para la
realización del
prototipo

Archivos obtenidos
con anterioridad y
apuntes

4-12-2013/7-12-2013

11-12-2013/16-12-2013

18-12-2013/24-01-2014

51

02-01-2014/05-01-2014

Lugar de venta del
aislante térmico.

Guantes, tijeras,
mandil, mascarilla.

Construcción de su
base para ser
estabilidad

Cubrir
completamente el
tanque.
Soldar patas
delanteras y traseras
para que su peso sea
equilibrado.

Taller, técnico,
soldadora.

Suelda, casco ,
guantes,

Colocar el circuito de
gas
Y pintada del tanque

Adecuada nivelación
para el gas pintura no
corrosiva.

Taller, soplete,
quemadores en
funcionamiento.

Rellenar al tanque con
el aislante térmico.

08-01-2014/10-01-2014

12-01-2014/14-01-2014

15-01-2014/17-01-2014
Gas, pintura, válvula,
encendido.

3.1.3. MATRIZ DEL PLAN DE TRABAJO

FASE /ACTIVIDAD 1: DIAGNÓSTICO

COMPETENCIA A DESARROLLAR: LA INVESTIGACIÓN
ESTRATEGIA DE
APRENDIZAJE

EJES
ACTIVIDAD/TAREA TRANSVERSALES

RECURSOS

RESPONSABLES

TIEMPO Y
FECHAS

Bryan Cárdenas

2 HORAS
15-10-2013/1510-2013
16 HORAS
22-10-2013/2610-2013

Diálogo

Reunión de grupo

Lenguaje y
comunicación

Casa de un
integrante

Investigación de
información

Investigación de datos
acerca del acumulador
de agua caliente

Introducción a la
comunicación
científica

Internet,
páginas web,
libros

Bryan Cárdenas

52

Realización y
aplicación de
encuestas

Realización de
encuestas a distintos
padres de familia

Aplicación de las
entrevistas

Entrevistas

Indagación y
consulta

Consultas a
especialistas

Lenguaje y
comunicación
Lenguaje y
comunicación

Introducción a la
comunicación
científica

Encuestas

Bryan Cárdenas

18 HORAS
04-11-2013/1011-2013

Cámara de
video

Bryan Cárdenas

4 HORAS
14-11-2013/1711-2013

Archivos
obtenidos con
anterioridad y
apuntes

Bryan Cárdenas

12 HORAS
4-12-2013/7-122013

FASE /ACTIVIDAD 2: PLAN DE PROYECTO

COMPETENCIA A DESARROLLAR: APLICACIÓN DE ENCUESTAS

ESTRATEGIA DE
APRENDIZAJE

EJES

RECURSOS

Investigación en
páginas web y libros

obtenidos por cada
integrante

Computación y
Introducción a la
comunicación
científica

Archivos
obtenidos por
cada integrante

e información

Selección de mejores
documentos e
investigaciones

Introducción a la
comunicación
científica

RESPONSABLES

Archivos
obtenidos por
cada integrante

Fausto Orozco

Fausto Orozco

53

TIEMPO Y
FECHAS

6 HORAS
1-11-2013/03-112013
5 HORAS
28-10-2013/3010-2013

Selección de

Recopilación de los
mejores datos
obtenidos y entrevistas

Introducción a la
comunicación
científica y lenguaje
y comunicación

Archivos y
videos
obtenidos
anteriormente

Consulta

Reunión con tutora

Introducción a la
comunicación
científica

Todos los datos
e información
obtenida

Fausto Orozco

Fausto Orozco

5 HORAS
1-11-2013/03-112013

1 HORA
2-12-2013/2-122013

FASE /ACTIVIDAD 3: RESULTADOS
COMPETENCIA A DESARROLLAR: APLICACIÓN DE CONOCIMIENTO
ESTRATEGIA DE
APRENDIZAJE

Selección de
materiales adecuados
para la realización del
proyecto
Aplicación de
conocimiento
obtenido

EJES

Adquisición de
materiales y
herramientas para la
realización del
prototipo
Realización y
construcción del
acumulador de agua
caliente

RECURSOS

Laboratorio

Materiales,
herramientas,
datos, videos

TIEMPO Y
FECHAS

Félix Guerreo

11 HORAS
11-12-2013/1612-2013

Dinero

Introducción a la
comunicación
científica

RESPONSABLES

Félix Guerreo

54

40 HORAS
18-12-2013/2401-2014

3.1.4. TIEMPO ESTIMADO DEL PROYECTO

MATRIZ DE CONTROL DEL PROYECTO: SISTEMA DE ACUMULACIÓN DE AGUA CALIENTE

FASE/ACTIVIDAD

PROGRAMACIÓN SEMANAL

DESCRIPCIÓN
1

1 Diagnóstico

2 Plan de proyecto

3 Resultados

ELABORADO POR:

Realizaremos la
investigación e
indagación de
información
necesaria para la
realización del
proyecto
Realizaremos
encuestas y
entrevistas para
saber opiniones
de las personas y
adquirir
información

2

3

4

5

6

7

8

RESPONSABLE
9

TIEMPO Y
FECHA

10
15horas

x

x

Bryan Cárdenas

15-102013/2910-2013

20 horas
x

x

X

Fausto Orozco

x

x

x

4-112013/6-122013

Félix Guerrero

Construiremos el
acumulador de
agua caliente a
base de gas

X

30 horas
9-122013/2301-2014

x

FIRMA:

FECHA:
55

3.2.TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS
ENCUESTA: Es un estudio observacional en el cual el investigador busca recaudar datos
por medio de un cuestionario pre diseñado, y no modificar el entorno ni controlar el
proceso que está en observación (como sí lo hace en un experimento). Los datos se
obtienen a partir de realizar un conjunto de preguntas normalizadas dirigidas a una muestra
representativa o al conjunto total de la población estadística en estudio, formada a menudo
por personas, empresas o entes institucionales, con el fin de conocer estados de opinión,
características o hechos específicos. El investigador debe seleccionar las preguntas más
convenientes, de acuerdo con la naturaleza de la investigación.

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
ENCUESTA HACIA LA CIUDADANÍA

1. ¿CREE QUE EL CALENTADOR DE AGUA AYUDARÍA AL MEDIO
AMBIENTE?
SI
NO
2. ¿CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE
CALENTADOR?
SI
NO
3. ¿CONOCE O HA ESCUCHADO SOBRE EL ACUMULADOR DE AGUA
CALIENTE?
SI
NO
4. ¿CREE QUE YA SE HA IMPLEMENTADO ESTE APARATO EN EL
ECUADOR?
SI
56

NO
5. ¿PIENSA QUE MEJORARÍAMOS NUESTRO ESTILO DE VIDA CON EL
AHORRO DE ENERGÍA QUE NOS BRINDA ESTE CALENTADOR?
SI
NO
6. ¿SUELE TOMAR ALGUNA ALTERNATIVA O MEDIDA PARA AHORRAR
ENERGÍA ELÉCTRICA?
SI
NO

7. ¿LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN?
SI
NO
8. ¿QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED?
SI
NO
9. ¿SEBE CUANTO ECONÓMICAMENTE CUESTA CALENTAR EL AGUA
ELÉCTRICAMENTE O A GAS?
SI
NO
10. ¿CREE QUE ES BUENO AHORRAR ENERGÍA O AGUA?
SI
NO

57

3.3.

TÉCNICA DE PROCESAMIENTO DE ANÁLISIS DE DATOS

La siguiente encuesta fue aplicada a personas que se encuentran situadas o viven en las
afueras de la universidad de las siguientes 20 personas que les encuestamos las cuales
fueron trabajadores, estudiantes, amas de casa, empresarios, administradores de hoteles lo
que contestaron fue lo siguiente:

1. CREE QUE EL CALENTADOR DE AGUA AYUDARÍA AL MEDIO
AMBIENTE
De 20 personas encuestadas 14 respondieron que cree que el calentador de agua ayudaría
mucho al medio ambiente que representa el 68% y 6 personas respondieron que no ayudaría
mucho ya que existen muchos más contaminantes en la tierra que representa un 32%

ACUMULADOR DE AGUA CALIENTE
SI

NO

32%

68%

58

2. CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE
CALENTADOR
De 20 personas encuestadas 11 respondieron que no ayudaría ya que tienen muchos gastos
aparte de la electricidad o el gas representan el 54% y 9 personas respondieron que si
ayudaría mucho ya que en lo que más se gasta es en lo que ayuda el acumulador de agua
caliente

SI

NO

46%

54%

59

3. CONOCE O HA ESCUCHADO SOBRE EL ACUMULADOR DE AGUA
CALIENTE
De 20 personas encuestadas 16 respondieron que no ha oído escuchar acerca del
acumulador de agua representan el 77% y 4 personas respondieron que si han escuchado
sobre el acumulador de agua caliente.

SI

NO

23%

77%

60

4. CREE QUE YA SE HA IMPLEMENTADO ESTE APARATO EN EL
ECUADOR

De 20 personas encuestadas 18 respondieron que no se han implementado estos artículos en
las casas ni modernas ni antiguas que representan el 86% y 2 personas respondieron que si
ha oído hablar del artículo.

SI

NO

14%

86%

61

5. PIENSA QUE MEJORARÍAMOS NUESTRO ESTILO DE VIDA CON EL
AHORRO DE ENERGÍA QUE NOS BRINDA ESTE CALENTADOR

De 20 personas encuestadas 19 respondieron que si mejoraríamos ya que ahorraríamos más
y también nos ayudaría económicamente que representan el 97% y 1 personas respondió
que no mejoraríamos en nuestro estilo de vida ya que si las personas quisieran ahorrar ya lo
hubiesen hecho.

SI

NO

3%

97%

62

6. SUELE TOMAR ALGUNA ALTERNATIVA O MEDIDA PARA AHORRAR
ENERGÍA ELÉCTRICA

De 20 personas encuestadas 15 respondieron no toman en cuenta el ahorro de
energía mediante las diferentes alternativas que existen y representan el 78% y 5
personas respondieron si han hecho alguna vez el intento de ahorrar mas o menos un
poco de energía.

SI

NO

22%

78%

63

7. LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN

De 20 personas encuestadas 20 respondieron que si ayudaría el acumulador de agua al
medio ambiente ya que gastaríamos menos gas y así los recursos de donde se sacan el gas
que no son renovables se quedarían en su interior.


SI
NO

64

8. QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED

De 20 personas encuestadas 19 personas respondieron que si es muy importante ya que
disminuirían los diferentes gastos que ay en la casa y que representan un 98% y 1 persona
respondió que representa el 2%

SI

NO

2%

98%

65

9. SEBE CUANTO ECONÓMICAMENTE CUESTA CALENTAR EL AGUA
ELÉCTRICAMENTE O A GAS

De 20 personas encuestadas 19 respondieron que no conocen el costo de calentar el agua
con corriente eléctrica o con gas 95% y 1 persona respondió que si conoce cuanto más o
menos cuesta el calentar agua

SI

NO

5%

95%

66

10. CREE QUE ES BUENO AHORRAR ENERGÍA O AGUA

De 20 personas encuestadas 20 respondieron que si es bueno ahorrar energía ya que así
mejoraremos económicamente en todo nuestro país.

SI

NO

0%

100%

67

CAPITULO IV
4.

PROPUESTA DEL PROYECTO

4.1.ESTUDIO DEL DIAGNOSTICO
¿LE IMPORTA EL MEDIO AMBIENTE O LA CONTAMINACIÓN?
En el diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que un 60% de las personas
encuestasdas nos dijeron que es muy importante para nuestro proyecto ya que el
acumulador no contamina el aire porque se conserva el agua en cambio los calefones o
otros sistemas contaminan con dióxido de carbono y eso perjudica mucho al ambiente
tenemos que hacer todo lo posible por no contaminar el medio ambiente nuestro proyecto
va hacer muy factible y no es un contaminante los gastos serán mínimas para su
construcción ,el consumo de combustible será reducido y los beneficio serán múltiples.
¿QUE TAN IMPORTANTE ES AHORRAR ENERGÍA, AGUA, PARA USTED?
En el diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que el 98% de las personas
encuestadas dijeron que la importancia del ahorro de la energía es sumamente importante
por lo que la mayoría de personas tienen el calentamiento mediante resistencias eléctricas
esto es uno de los más usados a nivel mundial pero este sistema produce un serio gasto de
energía y económico pero en nuestro proyecto no se gasta mucha energía por lo tanto es
un buen ahorrador de energía y también de su bolsillo también ahorra mucho el agua ya que
el sistema de acumulación trata de almacenar una gran cantidad de agua y no son como los
demás sistemas que son continuos y no se puede almacenar el agua y el combustible o
energía esta en constate uso.

¿CREE QUE ES UNA SOLUCIÓN A LA ECONOMÍA ESTE TANQUE
CALENTADOR?
En el estudio diagnóstico de nuestra encuesta hemos concluido que el 74% de las personas
encuestadas respondió que este sistema de acumulación es más factible que otros sistemas
en lugares que sea su economía baja este tanque calentador sería la solución ya que el
consumo de combustible es mínimo este sistema de acumulación no produce mucho
exceso de dióxido de carbono en países más grandes se emplea este tanque por su ahorro de
energía y de agua pero en nuestro país se puede implementar ya que es un producto bien
factible para satisfacer las necesidades del hombre.

68

4.2.FACTIBILIDAD
En el mercado se consigue todo tipo de materiales para realizar este proyecto ya que para su
construcción es solo la iniciativa de cada persona como quiere que se realice el sistema de
acumulación.
La realización de este proyecto es en su mayoría de acero o de aluminio las propiedades del
acero son resistibles soporta a altas temperaturas por lo tanto al tanque se le puede colocar
en cualquier sitio de la casa pero lo más recomendable es en la parte de afuera y para tener
una mejor seguridad se le puede colocar un detector de fugas de gas.
El sistema de acumulación de agua caliente en su interior esta con aislante térmico puede
ser lana de vidrio, espuma Flex, vidrio partido, etc. Un aislante térmico es un material
usado en la construcción y la industria y caracterizado por su alta resistencia térmica.
Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a
igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistema que nos interesa
eso es más factible este tanque es como un termo que quiere decir un tanque dentro taque la
temperatura en que se encuentra el agua será controlada mediante un termostato. Todo
termo tanque deberá tener un termostato de marca y modelo aprobado por Gas del Estado, o
tendrá aprobación simultánea a la del artefacto. Su ubicación será de fácil acceso para su
operación, mantenimiento o eventual reemplazo. Los termostatos deberán disponer de
válvulas o dispositivo que permita operar manualmente el corte total del gas. Los
termostatos deben funcionar normalmente en todas las presiones de gas especificadas en
esta norma. Los termostatos que tengan sus diales graduados según una escala de
temperatura estarán perfectamente calibrados, de modo de cumplir con el ensayo.
El calentamiento se efectuara mediante quemadores este instrumentó es el que permite que
circule tranquilamente el gas por el interior de él. Los quemadores estarán correctamente
colocados y seguramente posicionados de modo que no se tuerzan, resbalen o caigan de su
posición durante el uso. Ello debe lograrse sin el empleo de pernos, chavetas o tornillos
dentro de la cámara de combustión.
Los quemadores, pilotos y elementos sensores de seguridad o su conjunto serán de fácil
montaje y desmontaje forma unívoca, sin desconectar uniones roscadas del colector salvo
los del tipo desmontable. Esto debe poder hacerse sin el uso de herramientas especiales.
En las medidas de seguridad de este tanque se le colocara en su interior una válvula de
corte de gas por falta de llama. Todo calentador de agua deberá contar con una válvula de
este tipo, Será de marca y modelo aprobado por Gas del Estado o tendrá aprobación
simultánea a la del artefacto. La ubicación será accesible para su operación, recambio y
limpieza el elemento sensible estará protegido de posibles desprendimientos incandescentes
69

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