Comprobación de contadores de energía térmica

Calcule la potencia térmica de un circuito a partir del caudal y las temperaturas de impulsión y retorno para comprobar la lectura de un contador de energía térmica.

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Caudal
m³/h
°C
°C
Fluido

Fluidos habituales

kg/m³
kJ/(kg·K)

Calor suministrado

85,35kW

Diferencia de temperatura: ida menos retorno
30 K
Caudal másico
0,679 kg/s

Compare el resultado con el contador de energía térmica durante el mismo período. Un contador utilizado para facturación emplea sus propios sensores homologados y su modelo del fluido.

Cómo se calcula
  1. ṁ = V̇ × ρ ÷ 3600=2,5 × 977,8 ÷ 3600=0,679 kg/s
  2. Q = ṁ × cp × ΔT=0,679 × 4,19 × 30=85,35 kW

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Configurar un sistema

Con 2,5 m³/h y 30 K de diferencia entre ida y retorno, se transportan 85,35 kW de calor.

Consejo: Un error de 1 K en ΔT equivale al 5 % si el salto térmico es de 20 K. En un circuito con ΔT pequeño, el emparejamiento de las sondas de temperatura importa más que el caudalímetro.

Cómo calcular la potencia térmica a partir del caudal y las temperaturas

Un contador de energía térmica combina el caudal de un circuito con la diferencia entre las temperaturas de impulsión y retorno, y con el calor que transporta cada metro cúbico de fluido por grado. Repetir ese cálculo con medidas independientes permite comprobar rápidamente la coherencia de la lectura: 10 m³/h de agua a 70 °C en la impulsión y 50 °C en el retorno transportan 227,6 kW.

Caudal másico

ṁ = V̇ × ρ ÷ 3600

V̇ es el caudal volumétrico en m³/h y ρ la densidad del fluido en kg/m³; dividir entre 3.600 da kilogramos por segundo. A 70 °C, la densidad del agua es de 977,8 kg/m³, alrededor de un 2 % menos que a 20 °C.

Potencia térmica

Q = ṁ × cp × (Timpulsión − Tretorno)

cₚ es el calor específico en kJ/(kg·K): alrededor de 4,18 para el agua a temperaturas de calefacción. Con el caudal másico en kg/s, el resultado se expresa en kW. Si el retorno está más caliente que la impulsión, el circuito absorbe calor, como ocurre en uno de agua fría; la calculadora presenta entonces el resultado como potencia frigorífica.

Energía durante un periodo

E = Q × duración (h)

El registro de energía de un contador integra esta potencia a lo largo del tiempo. Para comprobarlo, compare la variación del registro durante un periodo con la potencia media de ese mismo periodo multiplicada por su duración.

Para el agua, ρ × cₚ ÷ 3.600 equivale aproximadamente a 1,16 kWh por m³ y kelvin a temperatura ambiente, y a 1,14 a 70 °C. Para una estimación mental, multiplique el caudal en m³/h por ΔT en kelvin y por 1,14 para obtener kW. Los glicoles transportan menos calor: según los datos de Dow para su propilenglicol inhibido al 30 % en volumen, ρ × cₚ es aproximadamente un 6 % inferior al del agua a 10 °C.

Ejemplos de cálculo para contadores de energía térmica

Circuito de calefacción a 70/50 °C

A 10 m³/h, el agua con una densidad de 977,8 kg/m³ representa 2,716 kg/s. Con un calor específico de 4,19 kJ/(kg·K) y una diferencia de 20 K, transporta 227,6 kW. El registro del contador de este circuito debería aumentar unos 228 kWh cada hora.

Calor suministrado 227,6 kW Abrir en la calculadora

Subestación de calefacción urbana a 80/50 °C

A 2,5 m³/h y con una diferencia de 30 K, la subestación recibe 85,35 kW. Las redes de calor buscan un salto térmico amplio: así, la misma tubería transporta más calor para una energía de bombeo dada.

Calor suministrado 85,35 kW Abrir en la calculadora

Circuito de agua fría con glicol

Un circuito con propilenglicol al 30 %, 20 m³/h de caudal, 6 °C en impulsión y 12 °C en retorno, absorbe 130,7 kW según los valores de Dow a 10 °C: 1.043,8 kg/m³ y 3,757 kJ/(kg·K). Con el mismo caudal, el agua pura daría 139,7 kW. Por tanto, un contador configurado para agua sobrestima este caso alrededor de un 7 %.

Calor absorbido (refrigeración) 130,7 kW Abrir en la calculadora

Potencia transportada por agua según caudal y salto térmico

Potencia en kW para agua a 70 °C (977,8 kg/m³ y 4,19 kJ/(kg·K)) según el caudal volumétrico y la diferencia entre temperaturas de impulsión y retorno.

Potencia transportada por agua según caudal y salto térmico, valores en kW
Caudal (m³/h)ΔT 5 K (kW)ΔT 10 K (kW)ΔT 20 K (kW)ΔT 30 K (kW)
0,52,8455,6911,3817,07
15,6911,3822,7634,14
211,3822,7645,5268,28
528,4556,9113,8170,7
1056,9113,8227,6341,4
20113,8227,6455,2682,8
50284,556911381707
100569113822763414

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Preguntas sobre potencia medida por un contador de energía térmica

¿Por qué mi contador de energía térmica muestra otro resultado?

Lo más frecuente es que el caudal y las temperaturas no correspondan al mismo instante o circuito, o que las sondas de temperatura no estén emparejadas. En un circuito con ΔT de 20 K, un error de 1 K representa el 5 % del resultado; con 5 K, representa el 20 %. Por eso estos contadores utilizan un par de sondas emparejadas.

¿Debe conocer el fluido el contador de energía térmica?

Sí. Un contador calibrado para agua aplica su densidad y calor específico. En un circuito con glicol, sobrestima la energía si no está configurado para esa mezcla. Compruebe el ajuste del fluido antes de confiar en el registro.

¿Qué indica un salto térmico pequeño?

A menudo indica un caudal de agua demasiado alto para la carga, llamado «bajo ΔT». Puede aumentar la energía de bombeo y reducir la eficiencia de la calefacción urbana y de las bombas de calor. También empeora la precisión de la medición; por eso la calculadora advierte cuando ΔT es inferior a 3 K.

¿Cómo leo un contador de energía térmica a distancia?

Muchos contadores de energía térmica disponen de un puerto M-Bus. Un maestro M-Bus cableado puede leer varios contadores por el mismo cable; ZHM puede leer uno solo y transmitir sus lecturas de forma inalámbrica. Consulte la guía de puesta en servicio de contadores de energía térmica con M-Bus cableado.

Límites de este resultado

  • Utilice las propiedades del fluido a la temperatura y concentración apropiadas. Los valores predefinidos de glicol corresponden a un solo propilenglicol inhibido al 30 % en volumen; otros productos difieren.
  • Un contador de energía térmica destinado a facturación utiliza sus propias sondas homologadas y su propio modelo de fluido; cabe esperar pequeñas diferencias.
  • El caudal y las temperaturas deben proceder del mismo circuito y del mismo instante.
  • El cálculo corresponde al calor transportado por un líquido. Vapor, condensación y flujos bifásicos requieren otro cálculo.

Medir de forma continua

ZHM lee el puerto M-Bus de un contador de energía térmica y transmite sus lecturas de forma inalámbrica; así, esta comprobación puede aplicarse a datos de funcionamiento.

Guías relacionadas

Fuentes

  1. Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow, Volume 2 (se abre en una nueva pestaña) (PDF) US Department of Energy, DOE-HDBK-1012/2-92, Rev. 0, equation 2-15
  2. SonoMeter 30 heat-meter energy verification guide (se abre en una nueva pestaña) (PDF) Danfoss, VU.SH.I1.02, 2019-10
  3. Engineering and operating guide for DOWFROST and DOWFROST HD (se abre en una nueva pestaña) (PDF) Dow, form 180-01286, tables 10 and 22