Bombas manual
- 1. Teoría y práctica de bombas y tuberías Diseño de un ambiente interior cómodo y eficiente
- 2. Introducción Para los propietarios y administradores de inmuebles, la comodidad de los inquilinos no es su única preocupación. La economía a largo plazo y los aspectos medioambien- tales también son importantes. Y si usted es instalador, constructor o ingeniería, seguramente su cliente confiará en usted para que tenga en cuenta dichos aspectos de manera responsable. La intención de la presente guía es responder a algunas preguntas fundamenta- les sobre sistemas de circulación y distribución de calor, desde la teoría básica de las bombas y conservación de energía hasta el diseño y elección de la bomba adecuada. Nuestro principal objetivo es proporcionar información general sobre los sistemas de calefacción convencionales, pero también quisiéramos tocar otros temas como calefac- ción por suelo radiante, sistemas de paneles solares y sistemas de refrigeración. Si desea información más detallada, le invitamos a visitar www.lowara.com o ponerse en contacto con su técnico-comercial más cercano. ÍNDICE Creación de un ambiente interior agradable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Teoría básica de las bombas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Ajuste del caudal de las bombas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Economía de bombeo y cuidado medioambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Diseño de tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Sistemas de calefacción por suelo radiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Sistemas de energía solar con paneles solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Sistemas de refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Sistemas de agua caliente sanitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Bombas utilizadas en sistemas de calefacción/refrigeración . . . . . . . . . . . 16 Selección de la bomba adecuada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2
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- 4. Creación de un ambiente interior agradable Hay distintas formas de proporcionar un ambiente interior agradable. Este catalogo describe sistemas de calefacción/ refrigeración en los que la temperatura ambiente deseada se logra mediante la circulación de agua caliente o fría por tuberías que recorren el edificio. Tales sistemas suelen componerse de una caldera o apara- to refrigerador, tuberías, accesorios de conexión, una bomba, emisores (p. ej., radiadores) y un sistema de control. Dado que el agua se expande al subir la temperatura, la instalación debe contar también con un depósito de expansión lo suficientemente grande para contener el volumen variable de agua del sistema. La capacidad del sistema debe bastar para compensar cualquier pérdida de calor o frío en el edificio. Dicha pérdida depende esencialmente de la temperatura interior/exterior, del aislamiento del edificio y del volumen interior/exterior Ganancias y pérdidas de calor que hay que calentar. en un edificio La necesidad de calentar y enfriar varía y depende de diversos factores que afectan al entorno interior: temperatura exterior, Determinar el caudal necesario sol, número de personas en la habitación, emisores de calor (lámparas, televisores, etc.). El caudal necesario en un sistema de calefacción/enfriamiento depende de: Durchfluss Caudal – la diferencia de temperatura entre el fluido de ida 100 % y el de retorno. – las necesidades caloríficas, las cuales varían a lo largo 75% del año y del día debido a las condiciones tanto interiores como exteriores. 50 % En zonas climáticas con temperaturas muy variables, el 30 % sistema sólo tendrá que funcionar a máxima capacidad durante un periodo de tiempo muy breve al año (véase el diagrama de perfil de carga). La forma más rentable y econó- 0% mica de gestionar dichas variaciones es combinar emisores 19 22 6 3 2 Semanas de regulación termostática con bombas con control de velocidad. Un perfil de carga puede servir para calcular el Perfil de carga consumo de energía de una bomba de calor y para llevar La zona oscura muestra la necesidad real de a cabo un análisis del coste del ciclo de vida (CCV). bombeo durante el año. Al emplear bombas con control de velocidad, se evita un bombeo innecesario y se ahorra energía. Este perfil se basa en un sistema de calefacción medio del norte de Europa. Una buena economía de bombeo implica un funcionamiento de las bombas lo más acorde posible con las necesidades de cada sitio. 4
- 5. Determinar el caudal necesario Depósito de expansión (gas presurizado y encapsulado) Al establecer las dimensiones de un sistema de calefacción o de refrigeración, han de tenerse en cuenta las pérdidas de presión. Sistema de presión estática La presión del sistema es la parte de la presión que no genera la bomba. Se genera mediante el peso de la columna de agua del sistema y por la presión adicional creada por el recipiente Tubería de presión (depósito de expansión). Si esta presión es dema- de suministro siado baja, puede aparecer ruido en el sistema de tuberías y vibraciones en la bomba, sobre todo con temperaturas altas. Tubería de retorno También hay que verificar que la bomba pueda soportar la presión máxima del sistema. Sistema de circuito cerrado La presión del sistema viene determinada por: Este diseño general se emplea en la mayoría de edificios modernos. – la altura del edificio, – la temperatura del líquido, – la presión prefijada en el depósito de expansión, – la densidad del líquido. Depósito de expansión En un sistema de circuito, la bomba sólo necesita producir (presión atmosférica abierta) suficiente presión para compensar la pérdida de presión, ya que no hay altura geodésica que vencer. (Altura geodésica = la diferencia en altura entre el nivel de agua medio en las tuberias cañerías y el punto más elevado del sistema.) Todo el agua que sube hasta la parte superior, tiene que bajar. La bomba debe compensar cualquier pérdida de presión Tubería que sufra el sistema. Las pérdidas dependen del tamaño del de suministro sistema y de los componentes del mismo. (Véase la sección con la curva del sistema al dorso.) Tubería de retorno Sistemas de circuito abierto y cerrado Sistema de circuito abierto Este diseño se usa sobre todo con calderas La mayoría de sistemas de calefacción/refrigeración son de combustible sólido y fuentes de calor de circuito cerrado, lo cual significa que por las tuberías similares. circula constantemente el mismo agua y que el depósito de expansión está presurizado. Una membrana de EPDM separa el gas comprimido del agua del sistema. Los sistemas abiertos son muy poco frecuentes pero son preferibles si la fuente de calor es, por ejemplo, una caldera que quema combustibles sólidos. En tal caso, la presión del sistema viene determinada por la columna de agua del depósito de expansión. 5
- 6. Teoría básica de las bombas La curva de trabajo del sistema describe la resis- En un sistema de circuito cerrado, el peso del líqui- tencia que existe en el sistema de tuberías, esto es, do al subir se equilibra con el líquido que baja. Por todas las pérdidas de las tuberías. Dado que un sis- tanto, cuando el sistema está lleno, la altura geodé- tema de circulación suele ser de circuito cerrado, no sica para el edificio es nula, con independencia de la hay altura geodésica que vencer, sólo pérdidas por altura de éste. En cambio, la capacidad de bombeo rozamiento. Las pérdidas por rozamiento en una necesaria viene determinada por la longitud total, tubería aumentan con el cuadrado del incremento el diámetro y el recorrido del sistema de bombas. de velocidad. Por esta razón es importante elegir la Véase a continuación la ilustración con la noria. tubería adecuada, con las dimensiones apropiadas respecto al caudal. H H Altura Altura 3000 rpm 1500 rpm Curva de la bomba Punto di 1000 rpm funciona- miento Curva del sistema Noria El principio puede ilustrar- Caudal Q Caudal Q se con una noria. Cuando Curva QH Curva del sistema la noria gira, los cangilones La curva de la bomba (curva QH) mues- Así se denomina el punto en el que se que ascienden se equilibran tra las propiedades de la bomba e indica cruzan la curva de la bomba y la curva del con los que bajan y el motor el caudal que se produce con una presión sistema. sólo ha de vencer la fricción. determinada. La energía hidráulica se calcula Rendimiento/potencia requerida: de la siguiente forma: Otra forma de vincular concep- Phidr = Q • H • ρ • g tos energéticos es examinar las pérdidas de potencia en el motor donde y la bomba. Q = caudal de la bomba H = altura de la bomba ρ = densidad P1 P2 Phidr g = constante gravitacional Los resultados se relacionan entre Pérdi- Pérdidasde sí como sigue: dasdel la bomba P P motor P1 = 2 P2 = hydr ηmotor ηhydr P1 donde P1 = potencia suministrada P2 P2 = potencia en el eje Phidr = potencia útil (transferida por el rodete de la bomba al agua) ¿Cuánta potencia necesita usted? Phidr ηmotor = rendimiento del motor El requisito de rendimiento/potencia indica ηhydr = rendimiento de la bomba el rendimiento de la bomba, esto es, la eficiencia con la que una bomba convierte la energía eléctrica en potencia generada. 6
- 7. ¿Cuánta energía se pierde Rendimiento y punto de en las tuberías? máximo rendimiento Para calcular la curva de un sistema, hay que calcular El punto de máximo rendimiento (PMR), o punto primero las pérdidas por rozamiento (hf) en las nominal, es el punto en el que se alcanza el mayor tuberías. Dichas pérdidas se producen en codos y nivel de rendimiento. La curva de rendimiento válvulas (conocidas como pérdidas en puntos ohfp), muestra cómo éste varía con distintos caudales. así como en secciones rectas de tuberías (hfr). Las Al determinar las dimensiones de la bomba, son pérdidas en puntos dependen del número de codos esenciales dos parámetros para lograr un bombeo y válvulas que haya en el sistema de tuberías y del económico: la potencia requerida y el punto de aumento con la velocidad del líquido. Las pérdidas trabajo (véase página anterior). Esto es especial- en secciones rectas dependen de la velocidad del mente cierto cuando han de establecerse las líquido y de la longitud, diámetro y rugosidad de dimensiones de la bomba para varios puntos de la superficie de la tubería. funcionamiento distintos, por ejemplo, un sistema de calefacción que no se use todo el año. H H Altura Altura n1 n2 Curva de rendimiento η Caudal Q Caudal Q Punto de máximo rendimiento (PMR) H A menudo, el punto de máximo rendimiento viene Altura indicado por un ángulo pequeño en la curva QH. n2 Componentes Pérdida de presión Caldera 1 – 5 kPa Caldera compacta 5 – 15 kPa n1 Intercambiador de calor 10 – 20 kPa Contador de calor 15 – 20 kPa Caudal Q Calentador de agua 2 – 10 kPa Q1 n1 H1 n 2 P1 n1 3 Bomba de calor 10 – 20 kPa H2 ( n2 ) P2 ( n2 ) = = = Q2 n2 Radiador 0,5 kPa Convector 2 – 20 kPa Si la bomba sólo funciona a media velocidad: Válvula de radiador 10 kPa • El caudal se reduce un 50% • La altura se reduce un 75% Válvula reguladora 10 – 20 kPa • Pero el consumo de energía disminuye Válvula de charnela 5 – 10 kPa un 87,5% Filtro (limpio) 15 – 20 kPa Leyes de afinidad Ejemplo de pérdidas aproximadas en puntos El término "leyes de afinidad" alude a la relación conocida para componentes de un sistema de calefacción. que siempre existe entre velocidad de giro, caudal, altura Consulte las especificaciones del proveedor para y potencia requerida. Dicha relación proporciona una conocer los datos exactos. indicación instantánea de lo que está sucediendo en un sistema cuando el punto de funcionamiento se altera en sistemas de bomba con control de velocidad, por ejemplo. 7
- 8. Ajuste del caudal de las bombas La capacidad de un sistema de circulación puede visa constantemente, y la velocidad de la bomba se regularse de varias maneras: utilizando bombas ajusta para producir la presión requerida. Cuando la con control de velocidad, válvulas de corte, sistema demanda aumente, la presión empezará a descender de derivación o diámetro reducido de rodete. y la bomba incrementará la velocidad para compen- sar dicho descenso. Cuando la demanda caiga, la presión aumentará y la bomba reducirá la velo- Control de velocidad cidad para mantener la presión al nivel apropiado. La velocidad variable puede conseguirse bien manual- Hay distintas formas de ajustar las bombas: Un modo mente mediante bombas de varias velocidades fijas, de presión constante ( Δ pc ) generará todo el rato la misma presión a máxima velocidad, con indepen- o bien automáticamente por medio de bombas con dencia del caudal. control de velocidad. Aparte de reducir el consumo de energía, una bomba con control de velocidad siempre Un modo de presión variable lineal ( Δ pv ) producirá funcionará con una diferencia de presión óptima. la presión prefijada a máxima velocidad. Cuando Esto reducirá el ruido en el sistema de tuberías y la velocidad (y el caudal) se reduzcan, también lo hará aumentará la comodidad de las zonas transitadas. la presión. Esto es para simular la curva del sistema de la bomba. Cuando el caudal es bajo, la demanda En el caso de bombas cuya velocidad se controla de presión también es más baja. manualmente, el caudal ha de regularse a mano mediante la selección de una de las velocidades fijas. La curva de presión totalmente variable ( Δ pv ) El caudal nunca será exactamente el necesitado. es la misma que la lineal, solo que la presión seguirá una curva de segundo grado (en vez de En la bomba de control electrónico la velocidad se ser lineal), lo cual reducirá más aún el consumo de ajusta de manera automática a la velocidad requerida energía y satisfará mejor las necesidades reales. para lograr el caudal necesario (control de velocidad variable). La presión generada por la bomba se super- H H H Altura Altura Altura Curva de la bomba Curva de la bomba Curva de la bomba a máxima velocidad a máxima velocidad a máxima velocidad Presión constante Presión Presión total- variable lineal mente variable Caudal Q Caudal Q Caudal Q Curvas de regulación de presión Relación entre distintos modos al regular la presión. 8
- 9. Otras formas de regular el caudal tiene un circuito de derivación y el caudal se controla dirigiendo parte del flujo por el lado He aquí unas cuantas formas más de controlar de presión de la bomba de regreso al lado de el caudal de un sistema sin usar una unidad de aspiración. En algunos sistemas de refrigeración control de velocidad. El coste inicial será menor, hace falta un circuito de derivación para evitar pero la disminución del caudal no conlleva una problemas con el aparato refrigerador. reducción del consumo de energía y el coste de vida útil tampoco disminuirá. Con un diámetro reducido de rodete, tanto la altura como el caudal bajan proporcionalmente Estrangular el caudal con una válvula afecta a las según la reducción. El consumo de energía pérdidas del sistema y, por consiguiente, al caudal disminuye de manera considerable con un diá- de la bomba. Con un caudal bajo, la bomba produ- metro menor de rodete, ya que se aplican las leyes cirá una gran altura innecesaria, lo que dará lugar de afinidad. Comparado con el control de veloci- a un consumo de energía excesivo (como muestra dad, el inconveniente es que no es posible ajustar la imagen siguiente). el caudal del sistema; una vez que se fija el diá- En un sistema de derivación la bomba siempre metro, la bomba siempre producirá lo mismo. está funcionando a máxima velocidad. El caudal H Altura Cierre de válvula Apertura de válvula Punto de trabajo Caudal Q Estrangulamiento Al cerrarse la válvula, el punto de funcio- namiento cambia con la curva del sistema junto a la curva de la bomba. H Sistema de derivación Altura El caudal se controla mediante un circuito Tamaño normal de derivación que va directamente al lado de aspiración del sistema. Reducido Caudal Q Diámetro reducido de rodete Al reducirse el diámetro del rodete, la curva cambia y el caudal se reduce. 9
- 10. Economía de bombeo y cuidado medioambiental El coste total de bombeo se determina en gran medida Wärme Calor desde el principio, esto es, al diseñar el sistema de circu- 112 % lación. El diseño de sistemas inteligentes puede ayudar 100 % a reducir al mínimo la resistencia de los componentes 83 % y el rozamiento en las tuberías que deberá vencer la bomba. Esto, a su vez, reduce la cantidad de energía necesaria para hacer circular el agua. Esta es, de largo, la mejor oportunidad de optimizar la economía de 0% bombeo. A modo de ejemplo, la pérdida por fricción 50 % 100 % 200 % Q Caudal Durchfluss aumenta a medida que lo hace el cuadrado de la velocidad. Esto significa que una tubería con un diá- Curva de radiador metro pequeño tendrá una pérdida por rozamiento Aumentar el calor útil incrementando el caudal no resulta rentable. mucho mayor que una de diámetro más grande. El coste real de las bombas demasiado grandes Muchos propietarios y operarios montan bombas demasiado grandes para ”asegurarse”. Esa estrategia Electrical resulta demasiado costosa ya que las bombas motors: producen mucha más altura y caudal del necesario 30 % sin aportar más calor a la habitación. El siguiente diagrama muestra un aumento del caudal del 10 % con un incremento del calor útil de tan sólo el 2 %. Y si se duplicase el caudal, el calor útil solamente Consumo de energía en la UE El 30 % de la energía electrica total que se aumentaría un 12 %. Asimismo, cuanto mayor es el consume en la Unión Europea puede atribuirse caudal, más ruido hacen las tuberías. Afortunadamente, a motores eléctricos. Una gran parte de dichos hay soluciones más eficaces tal como se muestra motores se usan en sistemas de circulación. al dorso. Igual de importante es el hecho de que la energía Energía Mantenimiento extra utilizada para controlar la temperatura interior Compra repercute de manera considerable en el medio CCV ambiente. El 30 % de la energía electrica total que se 100 % consume en la Unión Europea se gasta en motores eléctricos, y millones de esos motores en emplean en sistemas de circulación. Teniendo en cuenta los 50 % cambios climáticos a corto y largo plazo, cobra aún mayor relevancia el enorme potencial que presentan un diseño eficaz y una selección óptima de las bombas. Bomba de Bomba de control manual control electrónico La única perspectiva sensata: con velocidades fijas con velocidad variable coste del ciclo de vida (CCV) Ahorrar dinero con control de velocidad El coste del ciclo de vida es el total que cuesta mantener La compra de una bomba sin control de una bomba durante un periodo de tiempo, incluidos velocidad requiere una inversión inicial menor. los gastos de compra, instalación, consumo de energía, Sin embargo, si se comparan los costes de ciclo funcionamiento, periodos de inactividad, mantenimien- de vida, las ventajas del control de velocidad to y puesta en servicio. Hay varias formas de reducir resultan obvias. 85 % del coste total durante un periodo de 10 años puede atribuirse al el CCV: consumo de energía (en el caso de una bomba funcionando todo el tiempo a máxima velocidad). 10
- 11. Reducción de los costes por consumo de energía Durante la vida útil de la bomba, el mayor gasto lo supondrá la electricidad consumida, por tanto, gastaremos menos si ahorramos energía: 1. Use bombas con control de velocidad variable ya que gastan hasta un 70 % menos de energía que una bomba sin control funcio- nando a máxima velocidad todo el rato. Esta es la forma más eficaz de reducir el coste total de funcionamiento; el tiempo que tarda en amortizarse la inversión en un control de velocidad suele ser menor de 2 años. 2. Busque bombas y motores de gran eficiencia. Por ejemplo, los motores EFF1 (suministrados por ITT) son un 3 – 5 % más eficientes que los motores EFF2. Otro factor fundamental es Hydrovar de Lowara, contar con un sistema hidráulico eficiente, amortizado en un año que en términos de rendimiento energético Gracias a su consumo de energía reducido, puede ser incluso más relevante que el motor el control de velocidad Hydrovar de Lowara de la bomba. Los expertos de ITT hacen un ahorra dinero y tiene menor impacto medio- esfuerzo considerable por mantener una posi- ambiental. ción de liderazgo en este sentido, tanto con el desarrollo de productos como de métodos de fabricación modernos. 3. Pare la bomba cuando no haga falta calefac- ción ni refrigeración. Reducción de los costes de instalación y puesta en servicio El uso de bombas con controladores integrados de velocidad variable, como el Hydrovar de ITT, supone un menor coste de instalación y puesta en servi- cio respecto a sistemas con mecanismo de velocidad variable (VSD) independiente. La diferencia estriba en que la unidad integrada ya incluye componentes tales como VSD, transmisores de presión, software de control, etc. Si se utiliza un mecanismo de velo- Estándar de referencia cidad variable independiente, todas esas funciones Esta publicación aporta más información tienen que realizarlas unidades independientes, sobre el asunto. Es fruto de la colabora- ción entre Hydraulic Institute y Europump, lo cual requiere un procedimiento más complejo y también cuenta con la participación de y costoso a la hora de instalar y poner en servicio empleados de ITT. el sistema. Reducción de los costes de mantenimiento Dado que la bomba con control de velocidad rara vez funciona a toda velocidad, hay menos esfuerzo mecánico que con los equipos que funcionan al máximo. Esto alarga los intervalos de mantenimien- to, puesto que los componentes de la bomba y del motor duran más. Y si se apaga la bomba cuando no haga falta, se reducirán más aún los costes de mantenimiento. 11
- 12. Diseño de tuberías En las primeras fases del proceso de diseño hay que tener en cuenta las necesidades potenciales de cada habitación, fuentes de calefacción y refrigeración alternativas, así como estrategias de control y funcionamiento. En función de la información recopilada sobre el edificio, también hay que calcular las pérdidas de calor espaciales y evaluar la demanda de agua caliente del sistema, además de diversos aspectos sobre ventilación. Antes de diseñar el trazado de las tuberías, tam- bién se debe determinar si se han seleccionado los emisores y conexiones más adecuados para cada posición, así como considerar el mejor esquema de distribución, teniendo en cuenta todos los requisitos de regulación y equilibrio. Sistemas de doble tubería En un sistema de doble tubería, la tubería de suminis- tro sirve para suministrar a los emisores el agua calenta- da o enfriada, y la tubería de retorno para llevar el agua usada hasta la fuente de calefacción o refrigeración. Una gran ventaja de los sistemas de doble tubería es que se puede variar y controlar el caudal de agua para ahorrar energía de la bomba. Otra ventaja es que todos los radiadores reciben agua a la misma temperatura, pues la tubería de suministro la transporta directamente desde la caldera. (Cuando procede de un radiador ante- rior, se emite parte de calor y el agua puede enfriarse Sistema de doble tubería El sistema de doble tubería básico ligeramente.) permite variar y controlar el caudal de agua para ahorrar energía con la bomba. Los purgadores de agua de vapor deben comprobarse Distribuye el calor de manera más a menudo. Si se agarrotan y quedan abiertos, el vapor uniforme que un sistema de una sola circulará por el radiador y volverá por la tubería de tubería. retorno, mermando la eficacia de la transferencia térmi- ca y pudiendo afectar al equilibrio de todo el sistema de distribución. Dependiendo de las necesidades de calefacción, puede emplearse una válvula termoestática para regular el cambiar las condiciones de presión ya que los distintos los caudal a través del radiador. Al cerrarse la válvula, la subsistemas son independientes entre sí. Otra ventaja es presión del sistema aumenta, por lo que una bomba el hecho de que algunas calderas son sensibles a las bajas con control de velocidad es una buena forma de temperaturas y tienen un límite de caudal mínimo. Con el compensar dicho aumento. fin de reducir el tiempo que el agua necesita para alcanzar la temperatura necesaria, ésta circula únicamente por el Soluciones para edificios grandes circuito con pérdida baja de carga. Cuando se alcanza la En el caso de sistema híbridos, el principio es la existen- temperatura deseada, el circuito del radiador se abre. La vál- cia de un circuito con pérdida baja de carga y circuitos vula de 3 vías regula y dirige el caudal al circuito o circuitos de calefacción independientes, cada uno con su propia de radiadores y a la caldera. Otra forma de ahorrar energía bomba. Tales sistemas se emplean para separar unos es cambiar el sistema por un sistema de estrangulamiento de otros los sistemas hidraúlicos. Esto facilita la amplia- mediante la utilización de una válvula bidireccional en el ción de sistemas hidraúlicos existentes sin tener que circuito del radiador y de bombas con control de velocidad. 12
- 13. Sistema de retorno inverso Sistema híbrido de doble tubería de doble tubería La principal ventaja del sistema híbrido es que el circuito La principal ventaja del sistema de con pérdida de baja de carga del sistema híbrido facilita la retorno inverso es que la pérdida de ampliación del sistema. La válvula de tres vías se cerrará y carga será igual en todos los circuitos. devolverá el agua por el sistema si no está lo bastante caliente para calentar los emisores. La válvula se abrirá cuando el agua tenga que recalentarse. Caudal constante o variable La categoría de doble tubería puede dividirse en sistemas con caudal constante o variable; cada uno de esos sistemas puede diseñarse para cargas sencillas o múltiples. Un sistema de carga múltiple de doble tubería con caudal constante permite un mejor control de la temperatura y mantiene igual la temperatura en cada serpentín. También puede ahorrarse energía mediante el uso de velocidad variable con sensores de presión diferencial/ de temperatura. Las principales ventajas del caudal variable son que se puede emplear una bomba más pequeña y que se tiene un mejor control de la temperatura y humedad. Asimismo, cada serpentín recibe la misma temperatura. 13
- 14. Sistemas de calefacción por suelo radiante En un sistema de calefacción por suelo, el calor se transfiere desde las tuberías hasta la estructura del suelo. Tal sistema pueden ser autosuficiente o combinarse con calefacción por radiadores convencionales. Regulador La principal diferencia entre los sistemas de calefacción mediante radiadores y por suelo es la temperatura del líquido bombeado. Los sistemas de radiadores pueden diseñarse para funcionar a temperaturas de hasta 80° C, y con una tempera- tura diferencial de 20 – 40° C. En un sistema de calefacción por suelo, la temperatura de funcionamiento nunca debe superar los 40° C, y la temperatura diferencial debe mantenerse en los 5 – 8° C. El sistema de calefacción por suelo siempre debe incluir un circuito de mezcla para evitar una temperatura de suministro demasiado elevada. Sistema de calefacción por suelo Cada habitación necesita su propio sistema de Un sistema de calefacción por suelo radiante puede diseñarse regulación y todos los circuitos de tuberías deben de muchas maneras y cada fabricante marca unas directrices estar equilibrados para generar la misma pérdida de carga. propias que deben seguirse, si bien algunos principios son universales, por ejemplo: – Cada habitación debe disponer de su propio sistema de control. – Todos los circuitos deben estar equilibrados para tener la misma pérdida de carga y la bomba y sus especificaciones deben seleccionarse en función del circuito con la mayor pérdida de carga. – La longitud de un circuito de tuberías nunca debe sobre- pasar los 120 m. – Dado un edificio del mismo tamaño, un sistema de cale- facción por suelo radiante requiere una capacidad de bombeo mayor que un sistema de radiadores. Esto se debe a que en los sistemas de calefacción por suelo radiante la temperatura diferencial es baja y las pérdidas de carga son relativamente más elevadas. Sistemas de energía solar con captadores solares planos Al igual que los sistemas descritos previamente, los sistemas de pane- les solares funcionan con agua y requieren una bomba de circula- ción. Estos sistemas funcionan a temperaturas más altas y variables en comparación con las aplicaciones normales de calefacción. Los pane- les solares se colocan en el tejado. Es habitual poner alguna clase de anticongelante en el agua. El anticongelante más común es el glicol. La adición de glicol aumenta la densidad y viscosidad del agua, lo cual debe tenerse en cuenta a la hora de escoger una bomba. Sistema de paneles solares En un futuro próximo, los paneles solares serán muy interesantes El panel solar complementa la fuente de calor como complemento de los sistemas de calefacción y agua caliente habitual. sanitaria con energías convencionales. 14
- 15. Sistemas de refrigeración El diseño de un sistema de refrigeración depende en gran medida del agente refrigerante que se escoja. Los distintos agentes refrigerantes tienen diferentes densidades y gene- ran distintos niveles de rozamiento en las tuberías. Por tanto, esto también debe tenerse en cuenta a la hora de elegir una bomba. Los agentes refrigerantes más habituales son el agua salini- zada y el agua mezclada con glicol. A medida que el agente refrigerante se enfría, genera más rozamiento en las tuberías, lo cual deberá tenerse en cuenta a la hora de determinar las dimensiones de la bomba. Puede obtenerse información sobre las dimensiones requeridas de la bomba según los agentes refrigerantes al adquirirlos. Los sistemas de refrigeración suelen ser híbridos. Los sistemas de refrigeración a menudo requieren un caudal mínimo, por ejemplo, de un 30% para eliminar el riesgo de acumulación de hielo. Al cerrarse las válvulas, se reduce la carga diferencial a través del evaporador. Un controlador detecta esto y abre la Sistema de refrigeración El sistema de refrigeración funciona igual válvula de derivación para mantener un caudal mínimo, mez- que un sistema híbrido de calefacción, pero clando agua de suministro fría con agua de retorno caliente. por él circula un agente frío en vez de uno caliente. Sistemas de agua caliente sanitaria En comparación con la mayoría de sistemas de calefacción, la diferen- cia más obvia en los sistemas de agua caliente sanitaria es que son sistemas abiertos. Para garantizar un rápido suministro de agua calien- te a cualquier grifo del edificio, el sistema de agua caliente a menudo se diseña como un sistema de circuito con una tubería de retorno secundaria, lo cual ahorra agua caliente y, por tanto, energía. Por lo general, el caudal del circuito de retorno es muy bajo, por lo que suele bastar una bomba pequeña. Si se opta por una bomba demasiado grande, se consumirá más energía y habrá más ruido en el sistema debido a una velocidad innecesariamente alta del agua. Sistema de agua caliente Un sistema de retorno secundario garan- Utilice siempre carcasas de bomba de bronce o acero inoxidable tiza una mayor comodidad del usuario al para evitar la corrosión. El agua dulce, que es la que suele haber en proporcionar agua caliente de inmediato. los circuitos de agua caliente, contiene oxígeno. 15
- 16. Bombas utilizadas en sistemas de calefacción/refrigeración En un sistema de calefacción o refrigeración se usa una bomba centrífuga para mover el líquido desde el generador hasta los emisores de un edificio, venciendo la resistencia del caudal en el sistema de tuberías. En esencia, la bomba está compuesta por una carcasa, un rodete y un motor eléctrico. Estátor Bombas de rotor húmedo, la opción Cápsula más barata y sencilla Cojinete deslizante En una bomba de ”rotor húmedo” o ”motor encapsu- lado”, el agente bombeado circula por el interior de Rueda de rotor la cápsula del rotor, refrigerando el motor y lubricando los cojinetes. Las bombas de rotor húmedo son sencillas, no sufren fugas y su precio es relativamente bajo. Sin Rodete embargo, comparativamente, su vida útil es corta y su rendimiento energético bajo, por lo que los cálculos Alojamiento de la bomba finales no son necesariamente favorables. Además, las bombas de rotor húmedo son sensibles a los residuos en el líquido bombeado y no admiten agentes agresivos. Bomba de rotor húmedo Las bombas de rotor húmedo deben instalarse siempre con el eje del motor en posición horizontal. Esto es porque el motor se lubrica con el agente bombeado y un montaje vertical podría conllevar una lubricación insuficiente. Además, para evitar obstrucciones, este tipo de bomba debe accionarse al menos cada dos semanas. Motor En general, las bombas de rotor húmedo suponen una inversión inicial menor, pero su rendimiento energético es peor respecto a las bombas de rotor seco. La UE ha establecido un sistema de clasificación energética para las bombas de circulación con rotor húmedo de hasta Junta de superficie 2,5 kW. Hay disponibles opciones de clase A, pero de contacto suelen ser más caras. Alojamiento de la bomba Bombas de rotor seco, la elección más rentable Rodete El motor es de tipo IEC estándar refrigerado por aire que puede llevar un eje extendido al que se fija el rodete o un eje de mangueta con un acoplamiento o extensión de eje. El eje de la bomba va sellado por una la junta de superficie Bomba de rotor seco de contacto, compuesto por dos anillos y un muelle que une los anillos a presión. Una fina película de agua lubrica y refrigera la junta. 16
- 17. El precio de compra de estas bombas es mayor, pero debe Comparativa de rendimiento tenerse en cuenta que apenas suele suponer un 5% del (valores aproximados) coste total del ciclo de vida. Los motores secos tienen un Bombas de rotor húmedo mejor rendimiento energético, son más fiables y la dura- ción de sus cojinetes es mayor. Asimismo, como el líquido máximo (Clase Rendimiento Rendimiento bombeado se mantiene fuera del motor, este diseño resul- ta menos sensible a los residuos y agentes agresivos. típico A) En general, los motores secos son más resistentes y a la Potencia nominal larga salen mejor en términos económicos. < 100 W 15 % 25 % 100 – 500 W 30 % 40 % Bombas de doble cabezal, más que 500 – 2500 W 40 % 50 % una solución de reserva Bombas de rotor seco Tanto las bombas de rotor húmedo como de Rendimiento Rendimiento rotor seco disponen de versiones de doble cabezal. Las bombas de circulación en línea suelen comercia- lizarse con uno o dos cabezales. típico máx. Potencia nominal Históricamente, las bombas de doble cabezal tenían principalmente una función auxiliar en caso de < 1,5 kW 55 % 65 % avería de la bomba. En la actualidad, la versión 1,5 – 7,5 kW 65 % 75 % doble se utiliza más para garantizar una mejor eco- > 7,5 kW 70 % 80 % nomía y un impacto medioambiental mínimo, ya que la segunda bomba se activa sólo cuando se alcanza la carga máxima. Las bombas actuales de primera calidad raramente fallan, pero por si acaso se pueden utilizar bombas de reserva. Y aunque una sola bomba únicamente proporciona poco más de la mitad del caudal necesario para mantener el ambiente interior en los días más fríos, el calor útil generado puede satisfacer el 83 % de la demanda (véase a continuación la curva de radiador). El control de una bomba de cabezal doble alterna la bomba en funcionamiento para garantizar el mismo número de horas de trabajo. También se ahorra en tubería si se utiliza una sola bomba doble en vez de dos bombas de un único Bomba de cabezal doble FCT cabezal. En el caso de una bomba de dos cabezales, de Lowara sólo hace falta un juego de tuberías, mientras que con las bombas de cabezal único hace falta el doble Wärme Calor de tuberías. Asimismo, como la bomba de doble 112 % cabezal tiene mayor capacidad que la bomba senci- 100 % lla, se puede mejorar el sistema con unos mínimos 83 % cambios en las cañerías. Para los sistemas de refrigeración o sistemas con temperaturas de líquido por debajo de los 10 ° C no se recomienda la utilización de bombas de 0% doble cabezal. Al ser mayor el alojamiento de la 50 % 100 % Caudal Q bomba, la mayor condensación puede provocar Curva de radiador la acumulación de hielo en el alojamiento, la Es posible lograr un 83 % de calor útil máximo zona de la junta, etc. usando una sola de las dos bombas. 17
- 18. Selección de la bomba adecuada Elija las bombas en función del caudal necesario y de la resistencia de H Altero las tuberías. Si se decanta por bombas con control de velocidad, escoja PMR siempre una bomba cuyo punto de funcionamiento se aproxime lo más ±10% posible al punto máximo de rendimiento. Es muy habitual encontrarse on varias alternativas para elegir; como norma general, seleccione una bomba que no sobrepase el ±10% del punto máximo de rendimiento. Si se emplea una bomba con control de velocidad, el punto de funcio- Curva de namiento siempre debe estar dentro del 10% del punto máximo de rendimiento rendimiento. Así se asegura un margen de caudal lo suficientemente η amplio en el que moverse a la hora de regular la bomba. No utilice bombas demasiado grandes, el intercambio de calor será casi siempre el mismo, pero las bombas consumirán mucha más energía. (Véase Caudal Q el diagrama de radiadores.) Punto de máximo rendimiento (PMR) A menudo, el punto de máximo rendimiento viene En los sistemas de calefacción, si una bomba falla, tendrá como conse- indicado por un ángulo pequeño en la curva QH. cuencia un ambiente interior menos agradable. Por consiguiente, en El punto de funcionamiento de la bomba debe estar lo más cerca posible del PMR. los edificios grandes se recomienda utilizar varias bombas para asegu- rarse capacidad auxiliar y determinado nivel de comodidad, aunque se averíe una bomba. Así, una bomba puede ocuparse de todo el caudal y la otra servir de bomba de reserva. O puede distribuirse el caudal total con varias bombas que funcionen a máximo rendimiento sólo cuando sea necesario. Software de selección Utilizando un software de selección de bombas es fácil identificar la bomba más eficaz para la instalación. Lowara dispone de Loop 4U, un paquete informático de selección que satisfará sus necesidades. Este software le permite calcular las especificaciones del sistema de bomba apropiado y hallar la solución de bombeo óptima, además de facilitar la documentación necesaria para instalar y mantener el sistema. Sustitución de bombas viejas La velocidad del agua/ruido de las tuberías pueden indicarnos si hace falta sustituir las bombas instaladas. Pregunte siempre antes si el edificio ha sufrido alguna reforma o renovación desde que se instalara la vieja bomba. Es posible, por ejemplo, que se hayan puesto ventanas nuevas Mejora de un sistema antiguo con un mejor aislamiento. En tal caso, las necesidades caloríficas Hydrovar de Lowara es una forma fácil y rentable son menores y puede utilizarse una bomba más pequeña con mejor de modernizar un sistema antiguo. rendimiento energético. La tecnología de los motores también ha avanzado; ahora necesitan menos energía para suministrar el caudal necesario. En la página web y en los catálogos hay disponibles guías completas de sustitución. Mejora de sistemas antiguos A veces, puede resultar más caro actualizar las bombas viejas que sustituirlas. En tales casos, las bombas pueden mejorarse fácilmente con una unidad de control electrónico. La regulación de la velocidad de la bomba y la reducción de los bombeos innecesarios puede ahorrar mucho dinero y mitigar la carga medioambiental. El Hydrovar de Lowara es un variador de velocidad para las bombas que puede montarse sin dificultad en bombas antiguas. Se acopla perfectamente a cualquier motor IEC estándar y se amortiza en menos de 2 años. 18
- 19. Bombas Lowara empleadas en sistemas de circulación TLC/ EB/ EA/ Tipo de sistema Diseño del sistema TLCH TLCB TLCK TLCSOL FLC FC EV EFLC FCH Sistemas de calefacción Sistemas pequeños Sistema de una sola tubería ▲ ● Sistema de doble tubería ● ▲ Sistema de calefacción por suelo ● ▲ Calderas de combustible sólido ● ▲ ● Sistemas de paneles solares ● ▲ ● ● Sistemas geotérmicos ▲ ● ● ● Sistemas grandes Sistema de una Bombas principales ● ▲ ▲ sola tubería Bombas secundarias ▲ ▲ ● ● Sistema de Bombas principales ● ▲ ▲ doble tubería Bombas secundarias ● ● ▲ ▲ Calderas de combustible sólido ● ● ▲ Ventilación ▲ ▲ ▲ ● ● ● Bombas de derivación ● ▲ ▲ Recirculación de agua ▲ ▲ ▲ ● ● ▲ Circuitos de agua caliente sanitaria Sistemas pequeños Sistema de circulación ▲ ▲ Sistemas grandes Sistema de circulación ▲ ● Sistemas de refrigeración Bombas principales ● ▲ ● ▲ ▲ Bombas secundarias ● ● ▲ Torres de refrigeración ▲ ● Aparato refrigerador ▲ ● ▲ = Más apropiada ● = Apropiada Bombas Lowara usadas en edificios domésticos Para edificios de cierto tamaño, recomendamos el uso de las siguientes bombas: Sistema de radiadores Sistema de calefacción por suelo radiante Superficie acalentar Bomba estándar Bomba electrónica Bomba estándar Bomba electrónica 80 – 200 m2 Lowara TLC xx-4 Lowara EA xx/40 Lowara TLC xx-6 Lowara EA xx/60 150 – 200 m 2 Lowara TLC xx-4 Lowara EA xx/40 Lowara TLCH xx-7 – 200 – 250 m2 Lowara TLC xx-6 Lowara EA xx/60 Lowara TLC xx-8 – Los edificios grandes contienen sistemas más complejos y requieren un análisis más exhaustivo a la hora de precisar la mejor solución de bombas. 19
- 20. ITT-Lowara forma parte de ITT Corporation y es la sede central de la División “Residential and Commercial Water – EMEA”. Esta empresa, líder mundial en la oferta de soluciones fiables para el tratamiento de fluidos en el ámbito de las instala- ciones en edificios residenciales y comerciales, en aplicaciones industriales y para el riego agrícola y doméstico, suministra una gama completa de bombas de alta calidad, así como sistemas y controles integrados; además está especializada en el campo de la ingeniería y en el suministro de productos de acero inoxidable. ITT Lowara, con sede central en Vicenza, Italia, está presente en más de 80 países en el mundo, con sus propias oficinas comerciales en Italia, Austria, Polonia y Hungría. La empresa cuenta con 1.300 empleados y en el año 2008 registró un volumen de ventas superior a 440 millones de $. ITT Lowara está liderada completamente por ITT Corporation de White Plains, Nueva York, y es la sede central EMEA de la división Residential and Commercial Water de ITT. ITT Corporation es una empresa diversificada que opera en los siete continentes en el sector de la ingeniería y la producción de equipos de bombeo de alta tecnología. Utilizando su patri- monio de innovación, ITT colabora con sus clientes para ofrecer soluciones excelentes que permitan crear ambientes más confortables, asegurar protección y seguridad y conectar cualquier parte del mundo. En el año 2008 ITT Corporation registró un volumen de ventas correspondientes a 11.700 millones de $. ITT RESIDENTIAL AND COMMERCIAL WATER DIVISION – EMEA HEADQUARTERS LOWARA S.r.l. Via Dott. Lombardi, 14 36075 Montecchio Maggiore Vicenza – Italy Tel. (+39) 0444 707111 Fax (+39) 0444 492166 e-mail: lowara.mkt@itt.com http://www.lowara.com IRELAND PORTUGAL AUSTRIA ITT IRELAND ITT PORTUGAL, Lda ITT AUSTRIA GmbH 50 Broomhill Close Praçeta da Castanheira, 38 A-2000 Stockerau Airton Road, Tallaght 4475-019 Barca Ernst Vogel Straße 2 Dublin 24 Tel. (+351) 22 9478550 Tel. (+43) 02266 604 Fax (+43) 02266 65311 Tel. (+353) 01 4524444 Fax (+351) 22 9478570 e-mail: info.ittaustria@itt.com Fax (+353) 01 4524795 e-mail: info.pt@itt.com http://www.ittaustria.com e-mail: lowara.ireland@itt.com http://www.itt.pt http://www.lowara.ie FRANCE RUSSIA NEDERLAND LOWARA FRANCE S.A.S. LOWARA RUSSIA LOWARA NEDERLAND B.V. BP 57311 Kalanchevskaya st. 11 b.2, off. 334 Zandweistraat 22 37073 Tours Cedex 2 107078 Moscow 4181 CG Waardenburg Tel. (+33) 02 47 88 17 17 Tel. (+7) 495 631 55 15 Tel. (+31) 0418 655060 Fax (+33) 02 47 88 17 00 Fax (+7) 495 631 59 72 Fax (+31) 0418 655061 e-mail: lowarafr.info@itt.com e-mail: info.lowararu@itt.com e-mail: lowaranl.info@itt.com http://www.lowara.fr http://www.lowara.ru http://www.lowara.nl GERMANY POLAND UK LOWARA DEUTSCHLAND GMBH LOWARA VOGEL POLSKA Sp. z o.o. LOWARA UK LTD. Biebigheimer Straße 12 PL 57-100 Strzelin Millwey Rise, Industrial Estate D-63762 Großostheim ul. Kazimierza Wielkiego 5 Axminster – Devon EX13 5HU UK Tel. (+49) 0 60 26 9 43 - 0 Tel. (+48) 071 769 3900 Tel. (+44) 01297 630200 Fax (+49) 0 60 26 9 43 - 2 10 Fax (+48) 071 769 3909 Fax (+44) 01297 630270 e-mail: lowarade.info@itt.com e-mail: info.lowarapl@itt.com e-mail: lowaraukenquiries@itt.com http://www.lowara.de http://www.lowara-vogel.pl http://www.lowara.co.uk ITT Water & Wastewater España S.A. Belfast 25, P.I. Las Mercedes Madrid, 28022 (España) Tel: +34 91 329 78 99 Fax:+34 91 329 24 10 Informacion: lowara@itt.com www.ittwww.es Para endereços adicionais, visite por favor www.lowara.com cod. 191000075 P 09/09 Lowara se reserva el derecho a modificar los dato sin previo aviso.