1. Este sitio usa cookies. Al continuar usando este sitio, estás aceptando nuestro uso de cookies. Más información.

Cálculo potencia caldera

Discusión en 'Ahorro de energía' iniciada por haveatheroy, 26/03/2012.

  1. haveatheroy

    haveatheroy Novel

    Hola,

    Se trata de una caldera para calefacción y ACS, de gas natural y ayudada por dos placas solares que cubren hasta el 60% de la demanda de ACS. He leído por el foro que para calcular la potencia de la caldera se hace como si no existiera ese apoyo adicional solar.

    En principio había pensado que tendría que sumar la demanda térmica de calefacción (9.89kW) con la demanda térmica del ACS. Y ahí viene mi duda. Resulta que el cype en uno de sus documentos generados, da una tabla de las demandas caloríficas de ACS para cada mes. Entonces pensé que debía coger el mes de mayor demanda, que es diciembre con 1118.5 MJul y pasarlo a kW, lo cual da como resultado 0.42kW, lo cual resulta ridículo, al lado del consumo de calefacción.

    Quería saber como calcula la potencia el Cype; si solo tiene en cuenta la calefacción o si le suma también esta cantidad ridícula del ACS. O si me he confundido yo en el paso a kW o en el planteamiento.


    Muchas gracias por todo. Un saludo.
     
  2. jamin

    jamin Sénior

    Lo que te ha pasado es que la potencia de 0.42KW seria de uso continuo, lo cual no es cierto. Una cosa es el consumo y otra es la potencia. Lo que deberías hacer es plantear la situación mas adversa de consumo puntual y que la caldera sea capaz de hacer frente a la misma. Como tiene apoyo solar habrá un acumulador, lo cual complica un poco los calculos si los quieres hacer sin simplificaciones. Un ejemplo de situación adversa seria con los 9.9KW de calefaccion en uso que este el lavaplatos y lavadora encendida y se duchen los X ocupantes de la vivienda en un tiempo reducido T la caldera debe de mantener la temperatura de salida de ACS en un valor fijado.

    Estos calculos dependen del volumen del acumulador y de la condición de "uso maximo"


    Un saludo
     
  3. ORG

    ORG Maestro

    Ni necesariamente tiene que haber acumulador por haber solar (puede ser un intercambiardor con la red de agua que hay que calentar) ni ese acumulador tiene nada que ver con la producción de ACS, dado que los dos sistemas tienen que estar separados.
    El error cometido es por haber pasado energía a potencia, dado que en el paso ha introducido una variable (el tiempo) y es ahí en el que reside el problema.
    Lo fácil es coger un caudal instantáneo, o uno mayor si se cree conveniente, y considerar el salto térmico que necesita (temperatura final de suministro menos la inicial) que multiplicado por la densidad del agua y el calor específico del agua (se supondría constante en ese rango) se obtiene la potencia necesaria. Hay que tener cuidado con las unidades que se usan para que el resultado sea "entendible"
    Si hay acumulación la cosa se complica, porque durante el proceso de consumo la potencia se puede disminuir contando que la energía acumulada es suficiente para compensar esa disminución. Por otro lado tiene también la ventaja que admite mejor caudales pico y otras cosas que ya se escapan un poco de tema. En tal caso hay que saber el tiempo de caudal pico, el caudal pico, el rango de temperaturas en el que puede oscilar el depósito, la temperatura de entrada y el tiempo de preparación. Con todo estos datos se llega a dos ecuaciones linealmente independientes (y tanto que son independientes, como que una es una ecuación exponencial y otra lineal) y dos incógnitas y con esto se saca.
    Otra solución es cascarle 5 kW de más por encima de la caldera y poer 50 litros por cada habitante que tiene la casa, puede salir algo sobredimensionada el sistema pero no suele fallar, y más si hay aporte de solar.
     
  4. haveatheroy

    haveatheroy Novel

    Lo primero gracias por vuestras respuestas.

    He de añadir que la caldera incorpora un depósito de 100L y que el sistema solar es un equipo termosifón, de dos placas que incorpora un depósito de 282L.

    Y ahora viene lo curioso del tema, imaginemos que no existen depósitos y por lo tanto apliquemos la operación dada por ORG:

    Ocupación= 6 personas; consumo litros/dia= 262l/dia

    Q= m*cp*(Tc-Tr)= 0.003*4.18*33= 0.42 kW

    Q=demanda energética para ACS
    m=flujo másico de agua= 262L/dia * 1kg/1L= (262kg/dia)*(1dia/86400s)= 0.003kg/s
    cp=4.18 kJ/(kg*ºC) calor específico
    Tc=temperatura de consumo=45ºC
    Tr=temperatura de red= 12ºC

    Como veis el resultado es el mismo que los 1118.5 MJul que me ha dado el Cype para el mes de Enero, pero pasado a potencia (0.42kW); de modo que ya sabemos que cálculo aplica el Cype para saber la energía necesaria mensual para ACS.

    Supongo que el error está en el paso de los 262 L/dia a caudal instantáneo 0.003 kg/s. Pero esque no se me ocurre mejor manera de calcular dicho caudal instantáneo.

    Teniendo en cuenta que en la vivienda unifamiliar hay 3 baños y una cocina con un total de : 3 bidés, 3Bañeras grandes, 3 lavabos, un fregadero, una lavadora y un lavavajillas.

    La situación mas adversa de consumo puntual podría ser: lavavajillas, lavadora encendida y se usen las 3 bañeras, el consumo en L/s sería: 0.1+0.15+(3*0.2)= 0.85 l/s

    Y aplicando la ecuación anterior: Q= 117kW WTF¿?¿?

    Es desmesurado, teniendo en cuenta que la caldera verificada por el Cype es de 21kW. A no ser que haya algún error en el cálculo claro. Me imagino que la única forma de justificarlo sea la dada por las dos ecuaciones independientes que comentas ORG. Pero no me aportas suficiente información para hallarlas. Me sería de gran ayuda que me ayudaras a calcularla, más teniendo en cuenta que todo esto lo hago para el proyecto de fin de carrera, sumamente importante para mi.

    Puedo aportar más datos de la caldera,

    Tiempo de caudal pico, el caudal pico, el rango de temperaturas en el que puede oscilar el depósito, la temperatura de entrada y el tiempo de preparación.

    De estos datos en el catálogo de la caldera lo más parecido que aparece es la temperatura operativa máxima= 90ºC, temperatura del agua máxima= 110ºC


    Muchisímas gracias por la ayuda


     
  5. jamin

    jamin Sénior

    Esa seria la potencia si el consumo fuera en continuo. Que no es la que buscas.


    Esta es la potencia necesaria si pusieras un calentador instantaneo. Que tampoco es lo que buscas.

    Debes de pensar un tiempo de este caudal maximo, ponle 10 min. entonces el calor que se consume es 117*600 debe de ser igual al que se puede sacar del deposito, integral de [temperatura de salida (que va bajando hasta el valor minimo que definas)menos la de entrada] *0.8l/s*4,18J/l mas la generada, Potencia*600.
    Tambien debes mirar si entre caudal pico y caudal pico el deposito vuelve a calentarse.

    Como bien dice ORG, en la mayoria de los casos:

    Un saludo
     
  6. antoni0

    antoni0 Maestro

    Yo cuando me dedicaba a la profesión libre, empleaba una ecuación muy sencilla:

    Lo que tenemos + lo que aportamos = lo que consumimos + lo que queda


    Lo que tenemos = calorías que hay = volumen tanque* diferencial temperatura (dentro- aporte) * calor específico
    Aportamos = incognita
    Consumimos = volumen consumido* diferencial temperatura (dentro- aporte) * calor específico
    Queda = volumen tanque* 40º temperatura mínima de consumo * calor específico
     
  7. haveatheroy

    haveatheroy Novel

    Otra solución es cascarle 5 kW de más por encima de la caldera y poer 50 litros por cada habitante que tiene la casa, puede salir algo sobredimensionada el sistema pero no suele fallar, y más si hay aporte de solar.

    No comprendo como hacer este cálculo.

    Tampoco fui capaz de hacer la integral, y el último cálculo propuesto por Antonio me da desmesurado.

    Me harías un gran favor si alguno de ustedes me arrojara una cifra para la potencia, ya que vosotros si entendeis los cálculos.

    Gracias por todo. Un saludo
     
  8. ORG

    ORG Maestro

    Lo malo de esta ecuación es que tienes dos incógnitas: lo que aportas y el volumen... salvo que vayas a piñón fijo con el volumen y si sale muy alta la potencia ver si se puede compensar poniendo algo más de volumen. El problema de esto, es que cuando tienes un hotel o un gran consumidor, te pueden salir potencias muy elevadas si no subes rápido el volumen y sino te puedes tiran haciendo tanteos un par de veces... ahora tendría tiempo para estar con la ecuación :( pero antes no. Yo sigo prefiriendo jugar con ese balance y con la potencia necesaria para el tiempo de preparación que haya disponible

    Imagina que tu caldera tiene para calefacción 25 kW, pues le sumas 5 kW para ACS, y ya tienes 30 kW de caldera
    Imagina que tienes 4 ocupantes en la vivienda: 4*50= 200 litros de acumulación
    y ala, ya tienes el resultado, no es técnico pero es la cuenta de la vieja que funciona, tienes en este caso un depósito claramente sobredimensionado pero... ACS van a tener
     
  9. haveatheroy

    haveatheroy Novel

    En el siguiente enlace encontré una forma de calcular la potencia de la caldera. El planteamiento es parecido al que da Antonio:

    http://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/temaVIII_fontaneria.pdf

    La formula es la nº 5, de la página 5.

    Aplicamos la fórmula para el acumulador de 100L:

    4,18 V (tp – 0,4 tu – 0,6 te) = 4,18 (tu – te) QMp x hp - P X hp

    te = temperatura de entrada del agua fría en el acumulador (ºC). 12ºC
    tp = temperatura de preparación (ºC). 50ºC
    tu = temperatura de utilización del ACS (ºC). 45ºC
    hp = duración de cada período que consideramos como punta (seg). 7200s
    QMp = caudal medio en los períodos punta (l/seg). 1/10*(120*6)L= 72L/h = 0.02 L/s
    P= la incógnita. Potencia.

    4.8*100*(50 - 0.4*45 - 0.6*12) == (4.18*(45 - 12)*0.02*7200) - (P*7200)

    P= 1.1 kW

    P*=1.4*P= 1.56 kW

    Con lo cual me da una potencia bastante pequeña, para un acumulador de 100L. No sé que opináis de este resultado, a mi me parece pequeño. Pero teniendo en cuenta que por la cuenta facil daría un acumulador de 300L y una potencia de 5KW a mayores. Pues no dista tanto.

    En todo caso el resultado sería 1.56kW de A.C.S. + 9.89 kW de calefacción= 11.45 kW totales para la caldera.

    - A mi me parece poco. Quizás el error este en el cálculo de QMp, utilicé la tabla de la página 6 del enlace. E hice lo equivalente al ejemplo del hotel en la página 7, pero para vivienda. Lo raro es la conversión de unidades que hace al principio del ejemplo. Donde los 9375 l/h deberían ser 9375 l/dia. Pero si así fuera daría un resultado absurdo.


    Por otro lado. Si aplico las fórmulas despejadas de P y V, obtengo los siguientes resultados:

    P=
    1.53 * 1.4= 2.14 kW
    V= 57 L

    Bueno, como lo veis vosotros?, os parece un resultado incongruente?, ¿que podría estar mal?. Agradezco mucho vuestra ayuda.




    Un saludo
     
  10. haveatheroy

    haveatheroy Novel

    Y bueno, también he intentado aplicar la ecuación de Antonio tal cual la ha dado él. Es evidente que no supe aplicarla, porque el resultado me sale disparatado. Lo pondré a continuación, así me podréis comentar que hago mal:



    Lo que tenemos + lo que aportamos = lo que consumimos + lo que queda


    Lo que tenemos = calorías que hay = volumen tanque* diferencial temperatura (dentro- aporte) * calor específico
    Aportamos = incognita
    Consumimos = volumen consumido* diferencial temperatura (dentro- aporte) * calor específico
    Queda = volumen tanque* 40º temperatura mínima de consumo * calor específico



    100L * (50-13) ºC* 4.18 kJ/kg ºC + P = 720 L * (50-13) * 4.18 kJ/kg ºC + 100*45*4.18 kJ/kg ºC

    P= 96140 kW

    El error debe estar en que no sé que debo poner en Volumen consumido. Yo le he puesto el gasto diario teniendo en cuenta que 120L/persona*6personas= 720, pero es evidente que no lo correcto. Que cifra en Litros debería poner ¿?



    Se me está complicando un poco lo de la caldera ya e... XD
     
  11. ORG

    ORG Maestro

    Desde mi punto de vista tienes varios fallos:

    1. Para que puedas sumar todo tienes que tener las mismas unidades, y si analizas las unidades término a término tienes LkJ/kg+(incógnita aunque luego lo pones en kW)= LkJ/kg+LkJ/ºC Está bien que el lkJ/kg lo puedes transformar fácil en kJ multiplicando por la densidad, pero es que... tienes kJ, que es energía... y tú quieres potencia, que es energía entre tiempo... en qué término aparece el tiempo???
    2. Por otro lado tienes que lo que consumes no sale siempre a la misma temperatura... porque sino tendrías una producción instantánea y para eso no quieres volumen de acumulación, por tanto la temperatura que sale no es una temperatura es un diferencial de temperatura respecto al tiempo.... vamos, que ese balance se transforma (si se quiere hacer correctamente) en un balance de energía que sería una ecuación diferencial (se resuelve fácil) aunque en una ingeniería en la que trabajé hace mucho tiempo trabajaban con temperaturas medias y otras modificaciones y obtenían un resultado aceptable
    3. Por otro lado, la ecuación de Antoni0 te dará dos diferenciales de temperatura los cuales te puede llevar a equívocos, dado que como ya dije antes, la temperatura interior no es constante, sino que varía... si lo fuera, tendrías generación instantánea... pero tienes que reorganizarla y realmente es una sola incógnita.

    Edito: Releí el post y veo que Antoni0 explica el balance e introduce mal las unidades, no se puede sumar energía y potencia e igualarlas a energía, en todos los términos tiene que aparecer el tiempo, para que haya potencia y se pueda sumar...
    Por otro lado, el enlace que mandas, adolece de sobredimensionamiento del depósito normalmente, en casos de viviendas el tiempo de generación es muy amplio, pero en otros puede haber problemas y en algunos casos más que se puede ver por la red, de caldera y depósito
     
  12. antoni0

    antoni0 Maestro

    Ahora no tengo a mano, pero en su día escribí un artículo en una revista (El instalador) sobre este tema. Ya os lo buscaré. En el artículo puse un ábaco para predimensionar rápidamente.

    Efectivamente esta ecuación hay que ponerla con el tiempo, analizando el periodo de consumo punta, y el periodo de recuperación que existe entre dos puntas consecutivas. No es lo mismo la recuperación en un edificio de viviendas que en un hotel o en un cuartel.

    Para hacerlo bien hay que analizar varios periodos.

    Pero la ecuación es la de equilibrio energético, es decir se cumple siempre. Y efectivamente hay varias incógnitas. Puedes optar si la norma te lo permite por el calentamiento instantáneo, que te dará mucha potencia de caldera, o puedes optar por un acumuludaor muy grande, que es el sistema que optaba las antiguas ITIC, o por uno intermedio.
     
  13. carsanor

    carsanor VIP

    ¿No es mucho considerar que funcionan a la vez lavavajillas, lavadora y las tres bañeras?
     
  14. ORG

    ORG Maestro

    Pero si es que la energía ya la tenía el que inició el post, el problema es que no vas por ahí y dices: deme una caldera de 200 kJ... porque es que esa energía me la puede dar un mechero como me la puede dar una caldera industrial... el quiz está en el tiempo que tarda en dármela....
    Al final la cuenta de la vieja es lo que le va a venir mejor :D

    pues depende... qué otras cosas hay en la vivienda? Muchas veces si aplicas los caudales simultáneos que manda la norma ISO, resulta que tienes mitad de los grifos de la vivienda abiertos. Y si para caudales simultáneos para el diseño de la red tienes que usar un caudal tan elevado, en qué te puedes basar para rebajarlo? bueno, siempre queda la justificación de uno mismo...
     
  15. carsanor

    carsanor VIP


    A ver si al final va a salir una potencia mas alta que la que es capaz de suministrar la acometida.
     
  16. ORG

    ORG Maestro

    Para que no haya gas suficiente para darte alimentación? si eres industria, no hay ese problema porque ya te suministran en alta presión (y mejor para ti porque ya parte tienes una microgeneración aunque sea para un poco de iluminación) y si es zona residencial puede ser que te suministren en baja presión y por tanto es porque es una zona vieja y si haces una pedazo vivienda es porque para ello has tenido que hacerte con otras viviendas y por tanto su reserva te dará la potencia para ti, y si es nueva la zona, te suministrarán en una presión mayor y por tanto gas... tienes! y sino, siempre queda que te hagan un pequeño depósito compensador de suministro (ya hace tiempo que no los veo hacer...) para que en los arranques tengas una reserva para suministrarte.
    en gas, a diferencia de lo que puede pasar en electricidad, no hay tantos problemas... y si los hay es para cargarse a alguien!

    De todos modos, para tener 3 bañeras y todo eso que se decía, la vivienda ya tiene que ser grandecita de verdad... pero por ejemplo, qué coeficiente le metes a un hotel? sé de hoteles que son "normales" y las duchas son más escalonadas... pero como sean de convenciones, o de viajes programados, a las 7:30 de la mañana ya puedes tener agua para todos o sino.... y una buena acometida! Y en una vivienda es igual... lo normal es que si sabes el perfil del usuario lo hagas según sus necesidades, y sino... pues te agarras a lo del caudal simultáneo!
     
  17. carsanor

    carsanor VIP

    Me refería a la acometida de agua de la vivienda, ... Irónicamente, je je.
     
  18. PAUSE

    PAUSE Gran experto

    De todas formas hay algo que no me cuadra en el post.

    Al inicio se comenta que la demanda de calefaccion es de 9,89 kW, mientras que la caldera que Cype dimensiona es de 21 kW... me parece demasiada diferencia...
     
  19. haveatheroy

    haveatheroy Novel


    En realidad la caldera la seleccioné yo. Cype solo comprueba que cumple la potencia. Por lo tanto siempre q sea superior Cype la dará por buena.

    Pero claro, la caldera es modulante entre 3 y 21 kW. Por lo tanto va a dar los 9.89 kW sin problemas y los 3 de ACS.

    Vosotros creeis que debería escoger una caldera que alcance menos potencia??, aún siendo modulante??, por razones de costes??
     
  20. PAUSE

    PAUSE Gran experto

    Personalmente considero que las calderas tiene que tener la potencia que se calcule, no sobredimensionaralas sin motivo aparente (bastantes precauciones y factores de corrección tenemos ya en el calculo)

    Además la "modulación" en las calederas no se aplica para que las sobredimensionemos, sino para poder ahorra energía. De poco te sirve tener una caldera de 21kW que en el caso más desfavorable trabaje al 60% de carga, lo interesante es que trabaje al 95% en las noches más frias y que sea capaz de modular y ahorar enerhía en el resto de circunstancias.
     

Compartir esta página