Tema: Caudal en el primario

Buenos días.

Estoy haciendo el proyecto fin de carrera sobre la implantación de un sistema de energía solar térmica y fotovoltaica en una vivienda unifamiliar, de momento estoy con la parte de energía solar térmica y me he atascado en el cálculo de los caudales. Usando la búsqueda he encontrado dos métodos pero los resultados que me salen son muy diferentes...¿qué hago mal?.

La instalación consiste en un colector ROCA PS2, según las pruebas de homologación del fabricante obtengo--> Rango de flujo: 0,6-3,6 l/min-->36 l/h-216 l/h.
Tomo un valor intermedio de 126 l/hcolector.

Método 1--> D(cm) = 2,2 x C^0,35 = 2,2 x 0,126^0,35 = 1,065 cm. Por lo que tomaría una tubería con un diámetro interior de como mínimo 10,65 mm

Método 2--> Suponemos una velocidad teórica de 1,5 m/s. Aplicamos la fórmula de caudal =sección x velocidad

0,000035 m^3/s = ((Pi x D^2)/4) x 1,5 --> D = 5,45 mm


Por lo que tomaría una tubería con un diámetro interior de como mínimo 5,45 mm.

¿Qué método es el bueno?.¿Cúal elijo?.¿La tubería la tengo que elegir según la norma UNE 37.141-76 ó UNE - EN 1057?.

Bueno perdón por el tocho y gracias.

Un saludo

Pues yo estoy en lo mismo y también ando un poco atascado ahí, pero creo que en tu caso te dan valores diferentes porque has elegido un caudal al azar y desde luego el rango es amplio, no es lo mismo coger el valor mínimo que el máximo.
De todas formas fíjate bien porque dices que supones ese caudal por colector y a lo mejor (y digo a lo mejor) ese caudal corresponde a m2 de captador. ¿Puede ser eso?

Hola, es la primera vez que accedo al foro y espero poder ayudarte.

Respecto a la tuberia, has de elegirla segun UNE-EN 1.057.

Del tema de caudales y diametros de tuberia, te explico como hago yo los proyectos.

Previamente habras calculado con F-Chart el nº de paneles.

1.- Quien determina el caudal de la instalacion es el campo de colectores. Por tanto, has de conocer es dato del panel. El fabricante suele recomendar un caudal, que viene expresado en XX l/h/m2. ( Ojo que es por m2 de superficie de panel)

2.- Con ese valor, tienes que calcular el caudal total del campo de colectores (segun la disposicion que tengas).

3.- Con el Metodo 1 que mencionas obtienes el diametro en cm.

4.- A continuacion calculas las perdidas de carga de todos los componentes del primario para seleccionar la bomba.

5.- Calculas por ultimo la capacidad del vaso de expansion.

Respecto al Metodo 2 que comentas, la formula es correcta, pero teorica y no tiene en cuenta las perdidas de carga debido al movimiento del fluido.
Por ejemplo, segun UNE-EN 1.057, para una tuberia de 10 mm (diametro interior) y un caudal de 127l/h se tiene una velocidad de 0,45m/s.

Espero que te sirva.

Buf vaya lío...muchas gracias a los dos.

La verdad es que poder elegir entre rangos tan variados mosquea un poco. Los datos que da el fabricante de los colectores son éstos:





¿Qué caudal tomarías vosotros si tuvieséis que proyectar la instalación?. ¿Creéis que estos datos son por m^2 de colector o son por colector?. Estos datos lo he sacado del informe que realiza el CENER para homologar los colectores y están en la página web de ROCA, por eso dudo de si los datos del caudal son por m^2 de colector o por colector.

La verdad es que no creo que pueda ser tan complicado...vaya lío me estoy haciendo.

La instalación que estoy proyectando sería como ésta... y la calefacción ya está instalada. ¿Necesitaría conocer el caudal en el secundario para algo?. Es que no veo para que me puede servir dicho caudal.



Muchas gracias de nuevo...

Hola de nuevo,

Si te fijas bien en el ensayo de homologacion del CENER, para determinar la curva de rendimiento del panel utilizan 0,017 kg/s/m2 (aprox. 60 l/h/m2). Yo tomaria este.

Supongo que ya sabras que la calefaccion estandar (80º) no es viable con solar termica. Por tanto esa parte te da lo mismo.

Los caudales del secundario no los tienes que tener en cuenta, salvo que incorpores un sistema de retorno de consumo -tendras que calcular el caudal de la bomba-.

Muchas gracias Vicente. Tomaré el dato ese para calcular los diámetros de las tuberías y después empezaré (mañana...que hoy es domingo ) con las pérdidas en el circuito primario para calcular la potencia de la bomba.
A ver cuando puedo resolver una dudilla...jeje...anda que no me queda...

Un saludo.

La verdad es que esta consulta me está siendo de gran ayuda a mí también, pero a mí me siguen quedando dudas.

1- Parece ser que no hay una forma de calcular el caudal sino que la única forma de hacerlo es aplicar lo que dice el fabricante. En ese caso ¿Qué hay que hacer cuando el fabricante indica un rango de caudales tan amplio? Resulta evidente que no es lo mismo uno que otro.

2- Yo he elegido para mi proyecto un captador cuyo fabricante recomienda un caudal de 80 l/h, me parece que está un poco por encima de lo habitual. Según lo que yo he estudiado el caudal debe estar entre 50 y 75 l/h

3- Como bien decís, para dimensionar la bomba, hay que clacular la pérdida de carga de todo el circuito y ahí es donde yo croe que el curso de censolar se queda más corto. Sinceramente, no sé decir que partes ha de tener un circuito. Es evidente que las tuberías con sus curvas etc..., pero sé que hay válvulas anti-retorno, purgadores, etc... ¿Me podéis arrojar un poco de luz en este tema? Supongo que habrá una serie de elementos más o menos obligatorios o estándar y algunos que sólo habrá que ponerlos si se cumplen determinadas circunstancias. Os agradecería que me ayudaráis en esto.

Gracias

Hola

Yo siempre tomaria el caudal recomenado por fabricante

Los elementos que has de considerar para el calculo de perdidas son aquellos por los que circule fluido. Por tanto se excluyen vaso de expansion, valvula de seguridad, manometros...

Un metodo de calculo para las perdidas es el siguiente:
Cada elemento del circuito (codos, anti-retorno....) tiene asignado un equivalente en metros lineales de tubo en funcion del diametro. (Por ejemplo un codo a 90 con un tubo de 20 equivale a 0,63m de tubo). Calculas el equivalente en metros de todos los componentes y le aplicas la correspondiente perdida de carga como si fuera una tuberia.

Espero que te sirva

Muchas gracias Vicente, pero eso es precisamente lo que ya sabía, eso sí sale en el curso de censolar, con los equivalentes en mm de columna de agua de cada singularidad. Lo que yo no sé es qué elementos he de poner en el circuito, pero supongo que esa es una pregunta demasiado genérica, así que también me seviría si me decís algún libro o referencia de dónde encontrar esa información.

Gracias

No te comprendo cuando dices que "que elementos he de poner en el circuito"

No se si preguntas por los componentes en general de un primario o si preguntas por los que has de incluir en el calculo de perdidas. A esta ultima creo haberte contestado en el post anterior.

Yo he calculado las pérdidas que se producen por rozamiento, y las he multiplicado por los dos factores de corrección:el que depende de la temperatura y el de la proporción de mezcla anticongelante.
Ahora me falta calcular las pérdidas de los elementos singulares...pero no tengo ninguna tabla con equivalencias en mmCA,¿me podías decir dónde puedo obtener esa información?. Supongo que las pérdidas por elementos singulares serán aproximadas porque en realidad no se sabe cómo hará el instalador la instalación de las tuberías. Yo (según el esquema que puse en este post), voy a tomar para el cálculo: 4 válvulas, entrada y salida del acumulador y cogeré algún que otro codo...para no quedarme corto...¿así estaría bien o debo tomar más elementos?

Otra pregunta que no tiene nada que ver...y me hace dudar: según el esquema de arriba...¿puedo tener en el acumulador ACS a 60ºC?. Es que he leído que la normativa nueva exige acumular a 60ºC para evitar problemas de legionela... . Si yo he dimensionado los captadores solares para 45ºC, me imagino que el agua del acumulador podrá subir en algún momento a 60ºC pero si por lo que fuera no se llegase a esa temperatura ¿habría posibilidad que la caldera auxiliar le diese un calentón?...o ¿la caldera auxiliar simplemente funciona cuando demandamos ACS y la que sale del acumulador es inferior a 45ºC?
Bueno poquico a poco...los novatos vamos enterándonos de cosicas...

Saludos

El CTE no obliga a 60º en el acumulador. Puedes hacer los calculos y la instalacion a 45º sin problemas.

De hecho una instalacion con un acumulador a 45º produce mejores rendimientos de los colectores.

Esta prohibido el uso de energia convencional en el acumulador primario.

Vicente, la respuesta te la da Yaz en el siguiente post: lo que yo no sé es qué elementos tendrá la instalación: válvulas antiretorno, purgadores, etc... Sabiendo por donde vas a llevar el circuito desde luego que sabes los metros de tubería y los codos, pero yo no sé si hay que poner una válvula aquí o allá ¿entiendeslo que te quiero decir?

Yaz, vienes a preguntar lo mismo que yo: que qué elementos son necesarios. Existe una fórmula aproximada en función del tamaño de la instalación que te dice de manera aproximada la pérdida de carga que tendrá. No es nada científico, creo que simplemente es por la experiencia, ya sabes, "normalmente la pérdida de carga en una instalación tal es un % debido a las tuberías y el restante debido a las singularidades". Si te interesa saberlo lo puedo mirar, ahora hablo de memoria.
En cuanto a las tablas que pides... es que no sé cómo hacéis ara poner aquí imágenes, por el mismo motivo no puedo ver la instalación que has adjuntado ni las tablas, las veo muy pequeñas y no sé como acceder a ellas. Si me lo dices... intento ayudarte.

Es normal que no podáis ver las imágenes porque me pasé de empequeñecerlas. A ver si ahora se ven mejor:



Para poner la imagen muy sencillo. Te abres una nueva ventana del navegador (en una estás en el cuadro de escribir el mensaje(1) y en la otra en www.imageshack.us(2)). Cuando quieras poner una imagen te vas a 2, y donde pone examinar clicas y buscas la imagen que quieras poner. Una vez que la tienes ahí, le das a host it (si quieres antes la puedes redimensionar), yo esta vez la he redimensionado para monitor de 15". Esperas hasta que se cargue la imagen y cuando se cargue verás que en 2 tienes otra pantalla con un montón de direcciónes. Te pones encima de la que pone hotlink for forums(1), botón derecho copiar...te vas a la otra ventana del navegador 1, y donde quieras que salga la imagen, botón derecho pegar...y ya está.

Un saludo

He tomado para calcular las pérdidas por cargas singulares lo siguiente:

unid Le total

Curva 90º 11 1.5 16.5
Entrada dep 1 1.5 1.5
Salida dep 1 1 1
Llave cierre 2 1 2
Válv.zona 2 1 2
Deriv T 4 2.2 8.8
---------------------------------------------------------------
31.8 m de longitud equivalente

Estimo una longitud del circuito de 20m por lo cual para calcular las pérdidas tengo que:

6.60mmCA/m x (20+31.8) = 341.8 mmCA

Ahora me entra otra duda:¿tengo que considerar las caídas de presión que se producen en el colector y en el intercambiador como pérdidas y sumárselas a 341.8 mmCA?

:roll: Saludos

ver, de todo lo que estoy viendo y consultando llego a una conclusión: a no ser que se trate ed instalaciones muy grandes, el diámetro de las tuberías suele estar comprendido entre 20 y 40 mm y cualquier procedimiento de cálculo que se utilice tiene errores y es siempre aproximado. Así hay dos tablas diferentes, una que te da el factor K para cada singularidad y otro que te da directamente la longitud equivalente en mmca. Ambas son aproximaciones, valores recomendados por defecto a no ser que el fabricante te de los valores exactos para sus piezas. Por otr lado me he dado cuenta que los pequeños errores no influyen y que el margen de error sin que afecte al resultado es grande.

Tú has puesto los valores de la longitud equivalente pero creo que te has equivocado en el primero, en la curva de 90 según la tabla que tengo yo la Le debería ser 0.4, pero es que en esa tabla diferencia entre curva de 90 y codo de 90 que sí tiene una Le de 1.5 que es la que tú has puesto. Mi falta de experiencia hace que no sepa la diferencia entre una curva de 90 y un codo de 90, así que si tú la sabes mira bien cual es la que quieres y además cuéntame cual es esa diferencia.

En mi tabla no salen Salida dep, Llave de cierre y Válvula de zona, por lo que no te puedo decir.

Por otro lado, sí debes sumar la pérdida de carga producida por los propios captadores (de hecho es lo más complicado porque depende de cómo estén conectados) y de la bomba.

Y para acabar, hay un par de reglas: si el resultado total te da una pérdida superior a 7 m de ca o si tienes una pérdida superior a 40 mm ca/m, entonces debes rediseñar la instalación para reducir esa pérdida, o normal es pasar a un diámetro de tubería mayor.

Bueno...poco a poco hay que ir haciendo cuentas...he encontrado las tablas de las longitudes equivalentes de las singularidades.
Yo tampoco tengo experiencia, de hecho, es el primer proyecto que hago en mi vida...; la diferencia entre un codo y una curva no la se..., pero he tomado el que tiene la longitud equivalente mayor para sobredimensionar un poco porque tampoco estoy muy seguro con lo que hago.

Resumiendo...para dimensionar la bomba hace falta tener en cuenta:

-pérdidas de carga del circuito principal (rozamiento + singularidades)
-pérdidas de carga del colector
-pérdidas de carga en el intercambiador (este no lo he encontrado por ningún catálogo y he puesta 200 mm.c.a.
-pérdidas de carga en la bomba.

Vaya día más productivo...estoy aprendiendo gracias al foro un montón de cosas...

Las tres reglas sí que las sabía:

La pérdida de carga por metro lineal de tubo no puede superar los 40 mmca

La velocidad de circulación del fluido ha de ser inferior a 1.5 m/s

La pérdida total de carga en el circuito principal no ha de superar los 7000mmca

Saludos

Hola, ya he hecho yo mis deberes... en parte jeje

Yo tengo 2 colectores para los que el fabricante aconseja un caudal de 80 l/h·m2 y miden 2 m2, por tanto:

C=2 x 2 x 80 = 320 l/h·m2

Aplicando la famosa fórmula para el cálculo de tuberías me da un diámetro de 14,7 mm aproximadamente.
Primer mosqueo, basándome en ese radio y el caudal obtengo una velocidad inferior a los 0,5 m/s.... ¿No es demasiado bajo o cuándo hablan de 1,5 es el tope y 0,5 entra dentro de lo normal?

Suponiendo que esto está bien, ahora viene mi gran problema, he de calcular las pérdidas de carga, pero no sé qué elementos ha de tener el circuito.
Yaz, ¿en qué te has basado para hacer un circuito como el que nos has enviado? Y otra cosa... ¿Lo has dibujado tú? ¿Tienes algún programa para hacer estas cosas? Te agradecería me lo dijeras.

Gracias

Hola Zoser.

He calculado tu velocidad, tomando el diámetro de 14.7 mm, y me da 0.53 m/s, que según lo que has puesto está dentro de lo razonable.
En principio (y a no ser que nadie diga lo contrario) no me preocupo de la velocidad porque la única recomendación que he leído es que debe ser inferior a 1.5 m/s. A mí gráficamente me da 0.13 m/s y analíticamente obtengo 0.22 m/s...

Los esquemas los he obtenido de www.baxi-roca.com., vas a energías renovables-colectores solares planos-colector ps2 y verás que pone esquemas...le clicas y verás un montón de disposiciones diferentes. Además en la página tienes un software de cálculo on line WICA con el que te puedes hacer una idea del predimensionamiento,precios...etc.

Un saludo.

Gracias Yaz.

En cuanto a mi gran problema de los elementos que hay que incluir en la instalación, creo que ya lo tengo solucionado. Había dicho que en el curso de Censolar eso no se trataba apenas y me equivoqué. He estado repasando y he visto que hay un tema en el que explican los diferentes elementos y para que sirven. Fui yo el que entre colectores, acumuladores, intercambiadores... no le dio apenas importancia... ya ves.
Bueno, creo que está resuelto.

Gracias de nuevo

Con respecto al cálculo de la pérdida de carga en las singularidades me he dado cuenta ahora que lo estoy haciendo yo de otra cosa ¿Has tenido en cuenta que el líquido del primario no es agua? Seguramente utilizarás una solución de glicol y entonces hay que multiplicar por un factor de corrección para la pérdida de carga debido a que la densidad no es la misma que la del agua.
Si no lo has hecho te lo aviso y si lo has hecho acláramelo por favor porque yo ya estoy muy espeso y no sé encontrar ese factor.

Gracias

Yaz, ya me he desespesado...jejeje, ya he encontrado como calcular ese factor. He de decirte que se puede despreciar a no ser que tengas una concentración de glicol grande (del 40% para arriba).
Hay unas tablas en las que encuentras la viscosidad de las disoluciones a cada temperatura, incluyendo la del agua. Lo que hay que hacer es el cociente entre la viscosidad de la solución dividida por la del agua y sacar la reaíz cuarta. El resultado se aproxima tanto a la unidad que a no ser que haya un porcentaje alto de glicol se puede despreciar.
A lo mejor ya sabía todo esto pero por lo menos evito que me contestes para ayudarme tú a mí

Saludos

Borrado por el moderador. No me parece justificado hacer saltar la conversación a un hilo con la misma temática en otro foro distinto. Os ruego respeto a las normas del foro.

Saludos.