Tema: dimensionado caudales intercambiador caldera acumulador ACS instalacion apoyo a solar

Hola buenos dias, estoy dimensionando los caudales de circulacion en primario y secundario para un intercambiador exterior de placas entre caldera estandar de gas y acumulador de ACS

Con la potencia de la caldera elijo un intercambiador exterior de placas de la misma potencia que la caldera y mi duda en cuanto a los caudales es la siguientes:

Los calculo con la formula Q=mCeInc(T), donde lo unico que no sabre es m, que es el caudal.

Como saltos de temperatura en primario y secundario intercambiador utilizaría los siguientes y quiero saber si os parecen correctos:

Salto termico secundario intercambiador (circuito intercambiador-caldera). Salto termico de 15º con temperatura impulsion caldera 80ºC a secundario intercambiador y temperatura retorno caldera 65ºC de secundario intercambiador. En calderas estandar entiendo que los saltos termicos estan entre 15 y 20º. Con esto, como se la potencia de la caldera ya podría saber el caudal que debe circular entre intercambiador y caldera.

Salto termico primario interambiador (circuito intercambiador-acumulador convencional ACS). Salto termico de 45º con temperatura impulsion a acumulador ACS 60ºC de primario intercambiador (ya que por normativa el ACS debe acumularse como minimo a dicha temperatura) y temperatura retorno a primario intercambiador desde acumulador, la temperatura de la red, 15ºC, me pongo en el peor de los casos y es que no este funcionando la instalacion solar y tengamos que elevar directamente la temperatura del agua de la red, no la temperatura precalentada del acumulador solar previo al acumulador de ACS. Con ese salto termico de 45ºC y la potencia del intercambiador ya puedo calcular el caudal entre el primario del intercambiador y el acumulador convencional ACS.

Muchas gracias por la ayuda por anticipado.

Hola:

http://www.cipriani.es/pdf/listaprecios.pdf

Eso te va a ayudar, mira las tablas.

Lo más fácil es coger o esas tablas, o un software de algún fabricante (Cipriani, Sedical, Suicalsa...) porque el cálculo de los intercambiadores es un poco complicado.

En cualquier caso, a los softwares también les tienes que meter datos, como por ejemplo temperaturas y caudales. Ten en cuenta que las calderas trabajan normalmente con un DT de 20ºC. Para el cálculo del secundario del intercambiador, si estamos trabajando con ACS, un DT de 30ºC es adecuado. Por tanto, como temperaturas de cálculo para meterlas en un software podemos tomar lo siguente:

Entrada primario 70ºC
Salida primario 50ºC

Entrada secundario 15ºC
Salida secundario 45ºC

Ahora, para calcular los caudales que circularán por el intercambiador, aplica la fórmula P (kW) = C (l/h) x DT (ºC) / 860 metiendo como datos la potencia de la caldera, y tendrás el caudal que circula por el primario del intercambiador.

Como por el secundario tienes un salto térmico diferente, utiliza de nuevo la fórmula, con el nuevo DT, y sacarás el caudal del secundario.

El software te dará el modelo de intercambiador, y ya solo te queda elegir bien las bombas.

Voy a poner un ejemplo numérico para que quede más claro:

Caldera de 100 kW.
Caudal de primario -> 100 = C x 20 / 860 -> C= 4.300 l/h
Caudal de secundario -> 100 = C x 30 / 860 -> C= 2.867 l/h
Aqui es donde dependes del programa/tabla del fabricante, pues solo él sabe las características de sus placas o elementos del intercambiador, y en función de ello podrás elegir el modelo.

Una cosa, que calculemos el secundario con temperatura de salida de 45ºC no quiere decir que no podamos tener temperaturas más altas. A medida que la temperatura de entrada al secundario aumente de los 15ºC, lo hará la de salida desde los 45ºC.

Espero haberme explicado.

Gracias por tu respuesta BRANN pero me quedan algunas dudas que paso a comentarte en mayusculas sobre tu respuesta

Hola:

http://www.cipriani.es/pdf/listaprecios.pdf

Eso te va a ayudar, mira las tablas.

Lo más fácil es coger o esas tablas, o un software de algún fabricante (Cipriani, Sedical, Suicalsa...) porque el cálculo de los intercambiadores es un poco complicado.

En cualquier caso, a los softwares también les tienes que meter datos, como por ejemplo temperaturas y caudales. Ten en cuenta que las calderas trabajan normalmente con un DT de 20ºC. Para el cálculo del secundario del intercambiador, si estamos trabajando con ACS, un DT de 30ºC es adecuado. Por tanto, como temperaturas de cálculo para meterlas en un software podemos tomar lo siguente:

Entrada primario 70ºC
Salida primario 50ºC

Entrada secundario 15ºC
Salida secundario 45ºC

SI, TENGO CLARO QUE LAS CALDERAS ESTANDAR TRABAJAN CON SALTOS TERMICOS EN PRIMARIO (CALDERA-INTERCAMBIADOR) DE ENTRE 15 Y 20ºC.

LO QUE NO TENGO TAN CLARO ES QUE EL SALTO EN EL SECUNDARIO (INTERCAMBIADOR-DEPOSITO ACS) VA LA HORA DE DIMENSIONAR EL INTERCAMBIADOR DEBA SER SOLO DE 30ºC. SI EL AGUA DE CONSUMO ACUMULADA EN EL DEPOSITO CONVENCIONAL DEBE ESTAR A 60ºc POR NORMATIVA ENTIENDO QUE HE DE PONERME EN EL PEOR DE LOS CASOS Y ES QUE PUEDA LLEGAR A TENER UN SALTO TERMICO DE UNOS 45º (SI QUIERO CALENTAR EL AGUA FRIA DE LA RED HASTA ESOS 60ºC) NO DEBERÍA DIMENSIONAR POR TANTO EL CAUDAL DEL SECUNDARIO DEL INTERCAMBIADOR CON UN SALTO TERMICO MAS GRADE DE ESOS 30ºc QUE TU PLANTEAS... NO SE MINIMO 40º

Ahora, para calcular los caudales que circularán por el intercambiador, aplica la fórmula P (kW) = C (l/h) x DT (ºC) / 860 metiendo como datos la potencia de la caldera, y tendrás el caudal que circula por el primario del intercambiador.

Como por el secundario tienes un salto térmico diferente, utiliza de nuevo la fórmula, con el nuevo DT, y sacarás el caudal del secundario.

El software te dará el modelo de intercambiador, y ya solo te queda elegir bien las bombas.

Voy a poner un ejemplo numérico para que quede más claro:

Caldera de 100 kW.
Caudal de primario -> 100 = C x 20 / 860 -> C= 4.300 l/h
Caudal de secundario -> 100 = C x 30 / 860 -> C= 2.867 l/h
Aqui es donde dependes del programa/tabla del fabricante, pues solo él sabe las características de sus placas o elementos del intercambiador, y en función de ello podrás elegir el modelo.

Una cosa, que calculemos el secundario con temperatura de salida de 45ºC no quiere decir que no podamos tener temperaturas más altas. A medida que la temperatura de entrada al secundario aumente de los 15ºC, lo hará la de salida desde los 45ºC.
AQUI ES A LO QUE ME REFIERO CON MI COMENTARIO DE ANTES... ESTA CLARO QUE SI EL AGUA EN EL DEPOSITO LA TENEMOS A 15ºc NUNCA LLEGAREMOS A LOS 60º A CALENTARLA CON EL EJEMPLO QUE HAS PUESTO CON UN CAUDAL DE 2867 L/H YA QUE CON ESE CAUDAL SOLO CONSEGUIREMOS SUBIR HASTA 45ºc, SALTO TERMICO DE 30º

Espero haberme explicado.

Jeje, veo que no he conseguido explicarme del todo bien... Para dimensionar un intercambiador de placas hay que tomar unas temperaturas de calculo. Esto sin embargo no quiere decir que siempre vayamos a tener esas temperaturas. Se trata de un sistema que no es estatico. Lo que tu planteas es verdad si estuvieramos calentando el agua al paso en el secundario como en un calentador instantaneo de una vivienda. El truco es que en nuestro sistema el secundario es un acumulador y por tanto su temperatura no es estatica. Imagina queno hay consumo y no entra agua de red en el. La temperatura de entrada al secundario sera 15 al principio, pero a medida que se caliente el agua del acumulador, la temperatura de entrada al secundario sera mayor y asi poco a poco hasta alcanzar los 60°C o mas.

gracias de nuevo Brann... ya entiendo.... al ser un proceso dinamico unicamente en momentos puntuales puedes tener ese salto termico de 45º que sera cuando toda el agua del deposito este fria y quieras calentar hasta 60º además como tu dices rara vez se producirá esto ya que el agua en la mayoria de las ocasiones vendrá precalentada del acumulador solar y si este no es el caso pues simplemente por recirculacion en el intercambiador por intercambio con la caldera se irá haciendo cada vez mas pequeño el salto termico entre el agua a la entrada del deposito procedente del intercambiador y el agua de la parte mas arriba saliendo del depósito hacia el intercambiador.

Dimensionare entonces el secundario para un salto termico de 30º (aunque veo mas claro que por ejemplo en lugar de razon de temperaturas 45ºC-15ºC sea más habitual por ejemplo hacerlo a razon 60ºC-30ºC... bueno en el fondo es lo mismo al final es el mismo salto termico).
Y en primario de caldera por ejemplo dimensionare con un salto de 15 o 20º (80-65º u 85-65º por ejemplo).
Muchas gracias de nuevo

Hola Guanabacoa, las temperaturas de diseño suelen ser esas porque las calderas de agua caliente trabajan por lo general con 70ºC en la impulsión y 50ºC en el retorno. Si tomas por ejemplo 60-40 para la caldera, tendrías menos pérdidas térmicas, pero ya tienes peligro de condensaciones en el interior de la caldera al estar el retorno muy frío. Si tomas 80-60 te va a funcionar bien, pero aumentarás las pérdidas térmicas en el cuerpo de la caldera.

Entonces, si tomas 70-50 en caldera, para diseñar el intercambiador no puedes tomar más de 45ºC en la salida del secundario, pues el máximo teórico sería 50ºC y con ese valor te saldría un intercambiador con infinitas placas (CORRIJO, PUEDES TOMAR UNA TEMPERATURA CUALQUIERA DE SALIDA DE SECUNDARIO, PERO MENOR DE 70ºC. CUANTO MÍS CERCA ESTÉ A ESOS 70ºC, MENOR SERÍ EL CAUDAL DE SECUNDARIO, LO QUE TAMPOCO ES DESEABLE).

Para terminar, se toma 15ºC en la entrada del secundario por ser un valor típico de la temperatura del agua de red, pero puedes tomar 10ºC o 5ºC si quieres, aunque verás como aumenta el área de transferencia (nº de placas) necesaria.

gracias de nuevo brann por tomarte tantas molestias en aclararme todo claro.....

saludos