Adjunto una relación de ejercicios de cálculo de gas, de los cuales propongo el ejercicio, y adjunto la solución del mismo.
Los ejercicios se han realizado para ir paso a paso, anotando las fórmulas y expresiones matemáticas a utilizar, desarrollando el cálculo posteriormente, y anotando el resultado final.
1. CALCULO DE LA POTENCIA DE DISEÑO DE LA INSTALACIÓN.
Para el cálculo de la potencia de diseño de la instalación se deben utilizar las expresiones de la norma UNE 60.670-4, para el cálculo de la potencia de diseño individual doméstica, individual no doméstica, y potencia común.
Observa que la potencia de diseño está referida al PCS, cuando normalmente todos los cálculos que venimos haciendo están basados en el PCI. Los datos que ofrecen los fabricantes, según la ITC 08, vienen referidos al PCI, por ello aparecen en las expresiones el factor de conversión PCS/PCI de 1,10.
Ejercicio propuesto:
Solución:
2. CALCULO DE CAUDALES DE LA INSTALACIÓN.
Para el cálculo de los caudales de aparatos e instalación, la norma UNE 60.670-4, también nos ofrece fórmulas de cálculo, según tengamos el dato de la potencia de un aparato, la cual estará normalmente al PCI, tal y como mencioné anteriormente, o bien tengamos la potencia de diseño, la cual está referida al PCS.
Ejercicio propuesto:
Solución:
3. SELECCIÓN DE DIÁMETROS DE TUBERÍAS. USO DE TABLAS.
En función de la pérdida de presión, normalmente lineal, o sea, mmcda/m que tendrá la instalación, y, los caudales simultáneos de los distintos tramos, podemos determinar el diámetro de las tuberías a instalar.
Son táblas obtenidas de la apliación de la fórmula de renouard.
Existen diversas tablas en función del gas, presiones, caudales volumétricos (m3/h) o másicos (kg/h).
Hemos de fijarnos bien en los valores y unidades con las que están confeccionadas las tablas:
- mmcda o mbar.
- m3/h o kg/h.
- Si las longitudes son reales o equivalentes.
- Etc.
Ejercicio Propuesto:
Solución:
4. CÁLCULO DE TUBERÍAS UTILIZANDO LA FÓRMULA DE RENOUARD LINEAL.
Para el cálculo de tuberías existen 2 fórmulas de Renouard, una para lo que antes de llamaba Baja Presión (hasta 50 mbar, 500 mmcda), y otra para las denominadas Medias Presiones (A partir de 50 mbar, y, hasta 4 bar).
El procedimiento de cálculo es:
1. Calcular el diámetro, en función de la presión inicial (que será un dato) y la presión final esperada (que en tramos intermedios hay que calcular), o bien, conocer la perdida de presión disponible en el tramo de cálculo. Siempre en mmcda.
2. Elección del diámetro comercial disponible. Elegiremos el inmediato superior al diámetro interior, en mm obtenido.
3. Calcular la pérdida de presión para el diámetro elegido.
4. Calcular la presión final del tramo, como resta de la presión inicial menos la pérdida de presión para el diámetro elegido. Esta será, en muchas ocasiones, la presión inicial del tramo siguiente.
Ejercicio Propuesto:
Solución:
5. CALCULO DE UN DEPOSITO DE GLP.
El volumen que debe tener un depósito de GLP debe ser tal que satisfaga dos requisitos de la instalación: poder vaporizar la cantidad suficiente de gas demandada por toda la instalación, teniendo en cuenta la simultaneidad del funcionamiento de los aparatos y/o viviendas, y dar la suficiente simultaneidad entre descargas del suministridador.
Cálculo por autonomía:
Bajo la premisa que una instalación alimentada desde un depósito no debe quedarse sin propano, se debe calcular el depósito que satisfaga una autonomía mínima.
La autonomía mínima, no viene regulada, se suele estimar en 15 días. Por tanto deberemos calcular el consumo diario de la instalación, y posteriormente, multiplicar por el número de días de autonomía elegido.
Hemos de tener en cuenta que no todo el volumen del depósito es útil, pues hay que dejar un espacio para que se pueda producir la vaporización dentro del depósito (el hueco que ocupa el propano en fase gaseosa). Por ello los depósitos tienen un nivel máximo de llenado de GLP líquido del 85 %.
Por otro lado, se suele dejar una reserva de propano para evitar que la instalación se quede sin propano. Este fondo de reserva oscila entre un 20-30 %. Se suele tomar un 20 %.
De este modo se aprovecha el 65 % del volumen del depósito.
Cálculo por vaporización:
Por tanto debemos calcular el caudal simultáneo de la instalación y buscar un depósito cuya capacidad de vaporización sea suficiente. Este caudal de vaporización dependerá de:
- La presión de funcionamiento del primer grupo de regulación: 1.25, 1.50, 1.75, o 2 bar, usualmente. A mayor presión, menor vaporización (caudal suministrado).
- La temperatura exterior de la zona climática.
- El tipo de depósito: aéreo, o, enterrado.
- Superficie del depósito, a mayor superficie mayor posibilidad de recibir calor del ambiente.
Ejercicio propuesto:
Solución:
6. CALCULO DE UNA BATERÍA DE ENVASES DE GLP. AUTONOMÍA Y VAPORIZACIÓN.
Los envases de GLP deben ofrecer a la instalación una autonomía mínima entre descargas del suministrador, a la vez que deben vaporizar el caudal simultaneo requerido por la instalación. Por tanto, debemos hacer dos cálculos:
Cálculo por autonomía:
Partiendo de los caudales de los aparatos y estimando el tiempo de funcionamiento de estos, obtendremos el consumo de gas diário. Los días de autonomía los debe fijar la empresa suministradora, siendo habitual realizar el cálculo para dotar a la instalación de 15 días de autonomía mínima.
Se entiende por autonomía, el tiempo que transcurre entre dos suministros de gas consecutivos, como consecuencia de haberse producido el agotamiento del contenido de una batería de botellas en el Emisor debido a un uso normal del combustible. Si, por ejemplo, la instalación la integran 3 botellas en servicio y 3 en reserva, la autonomía la determinan tres botellas y no seis.
Vaporización:
Los envases de GLP pueden producir (vaporizar) una determinada cantidad de gas, la cual se va reduciendo si la toma de gas se prolonga en el tiempo. Por tanto, los envases podrán suministrar un mayor caudal de gas durante cortos espacios de tiempo, y, un menor caudal de gas durante largos periodos de tiempo o suministros continuos.
La cantidad de vapor que pueden producir depende de:
- A mayor presión de salida (mayor presión de gas) menor caudal de vaporización, y viceversa.
- A menor temperatura exterior, también, menor caudal de vaporización.
- A mayor superficie mojada de la fase líquida en contacto con el ambiente exterior, mayor capacidad de absorber el calor del ambiente, y por tanto, mayor vaporización. Recuerda que el propano hierve en torno a -45 ºC. Por tanto una botella conforme se vacía, vaporiza menos gas. Igualmente que una botella "grande" (con mayor superficie) vaporiza más que una "pequeña" (con menor superficie).
Ejercicio propuesto:
Solución:
Si observas algún error matemático, no dudes en enviarme un mail que será atendido y verificado el posible error.
Suerte en el exámen del sábado. Ojalá obtengas la cualificación de instalador de gas.
Javier Ponce.
FORMATEC
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