METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA EN CALENTADORES DE AGUA A GAS TIPO ACUMULADOR Y TIPO PASO PARA USO DOMÉSTICO.
DISPOSITIVO DE CONTROL DE ENTRADA DE AIRE O DE EVACUACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN: dispositivo destinado a originar una parada por mal funcionamiento en condiciones
H.1. CONDICIONES GENERALES DE ENSAYO
Salvo indicaciones en contra, los artefactos se ensayan en las siguientes condiciones.
Local de ensayo. El artefacto se debe instalar en un local bien ventilado, exento de corrientes de aire (velocidad del aire inferior a 0,5 m/s), cuya temperatura ambiente sea de 20 °C ± 5 °C, salvo indicaciones particulares. El artefacto quedará protegido de la radiación solar directa.
Condiciones de Instalación. Para todos los ensayos, los artefactos se instalan, utilizan, y ponen en funcionamiento, en las condiciones previstas en las instrucciones del fabricante, salvo indicaciones contrarias a los requisitos de esta norma.
En particular, los artefactos murales se deben instalar sobre un panel de ensayos vertical de madera, o de un material de iguales características térmicas, según las indicaciones de las instrucciones técnicas.
Salvo indicación en contra, los artefactos del tipo B, se someten al tiro creado por una chimenea de ensayos de 1 metro de altura, cuyo diámetro interior corresponda al menor diámetro indicado por el fabricante en sus instrucciones técnicas.
El espesor de pared de la chimenea debe ser inferior a 1 mm.
Si el diámetro del collarín de evacuación del artefacto no coincide con uno de los diámetros de la chimenea, se utiliza una pieza intermedia de 1 mm de espesor, para adaptar el diámetro del collarín de evacuación. Se mide la altura de la chimenea:
• Para los artefactos con un collarín de evacuación cuyo eje es horizontal, a partir de este eje.
• Para los artefactos con un collarín de evacuación cuyo eje es vertical, a partir del plano de salida del collarín.
Los artefactos del tipo C se ensayan con sus conductos de entrada de aire y evacuación de los productos de combustión y el terminal ensamblados según las instrucciones del fabricante.
Cuando el fabricante indica en sus instrucciones de instalación que, en ciertos casos, debe colocarse una protección especial en el terminal, los ensayos se realizan en general sin esta protección, salvo indicación contraria en los ensayos correspondientes.
Un artefacto del tipo C2 se ensaya con aire en calma, estando ensamblados los conductos de conexión según las instrucciones del fabricante, pero sin conectar a una chimenea común de ensayos.
Alimentación de agua. El artefacto se conecta a una alimentación de agua susceptible de ser regulada para obtener las presiones de alimentación requeridas con una precisión de ± 4 %. Las presiones de agua indicadas son las diferencias de presión entre la entrada y la salida del artefacto, incluida la valvulería suministrada con el mismo.
La temperatura del agua a la entrada del artefacto debe ser siempre inferior o igual a 25 °C, y cuando se trate de medir la temperatura de salida del agua, la temperatura de entrada no debe variar en más de ± 0,5 °C durante el ensayo.
Las temperaturas de entrada se miden inmediatamente antes de la conexión de entrada de agua. Salvo indicación en contra, las temperaturas de salida se miden inmediatamente después de la conexión de salida. La temperatura del agua caliente se mide con un termómetro de baja inercia3.
Incertidumbre en las mediciones. Salvo indicación contraria en los numerales particulares, las medidas se realizan con tolerancias que no excedan los valores indicados a continuación.
Estas tolerancias corresponden a dos desviaciones tipo. El laboratorio evalúa estas desviaciones tipo, teniendo en cuenta las diferentes fuentes. de incertidumbre: contribución del instrumento de medida, repetibilidad, calibración, condiciones ambientales, etc.
1) Presión atmosférica:± 5 mbar.
2) Presión en la cámara de combustión y en la chimenea de ensayos:± 5 % ó 0,05 mbar 3) Presión de gas:± 2 %
4) Pérdida de carga del lado del agua:± 5 % 5) Caudal de agua:± 1 %
6) Consumo de gas: ± 1 % 7) Tiempos:± 0,2 s hasta 1 h
± 0,1 % para más de 1 h. 8) Energía eléctrica auxiliar:± 2 % 9) Temperaturas: • ambiente± 1 K • agua: ± 2 K • productos de la combustión± 5 K • gas± 0,5 K • superficies± 5 K 10) CO, CO2, y O2 ± 6 %
11) Poder calorífico del gas± 1 % 12) Densidad del gas± 0,5 % 13) Masa± 0,05 %
14) Fuerza ± 10 %
Las incertidumbres de medida indicadas se refieren a las mediciones individuales. Para las medidas que implican una combinación de medidas individuales (por ejemplo, mediciones de los rendimientos), pueden ser necesarias mediciones individuales con incertidumbres más bajas para asegurar la incertidumbre global requerida.
Reglaje del artefacto. El artefacto se debe equipar sucesivamente con los componentes adecuados para cada uno de los gases de referencia utilizados, y para la presión normal de ensayo correspondiente.
Si, para el gas considerado, está prohibida la utilización del regulador de presión de gas y de los dispositivos de prerreglaje del consumo de gas, estos se deben poner fuera de servicio.
El artefacto se regula previamente, si es necesario, según las instrucciones técnicas.
El artefacto se alimenta con el o los gases de referencia a la presión normal correspondiente , y funciona a su consumo calorífico nominal, salvo para los ensayos en los que se indiquen condiciones diferentes.
Antes de efectuar los ensayos con el gas de referencia al consumo calorífico nominal se puede realizar, si es necesario, una corrección para obtener el consumo calorífico nominal dentro de los límites del ± 2 %, modificando el reglaje del dispositivo de prerreglaje del consumo de gas, o:
En los artefactos con regulador de presión de gas cuya función no está anulada para el gas utilizado, y sin dispositivo de prerreglaje del consumo de gas, anulando la función del regulador y regulando la presión de alimentación al mismo; o
En los artefactos sin dispositivo de prerreglaje del consumo de gas, y sin regulador de presión, o cuando su función está anulada para el gas utilizado, regulando la presión de alimentación al mismo.
Los ensayos con los gases límites se deben efectuar con el inyector y el reglaje correspondiente al gas de referencia del grupo al que pertenece el gas límite.
Las presiones de ensayo se deben mantener constantes con una precisión de ± 0,2 mbar.
3
Se entiende por "termómetro de baja inercia" un instrumento de medida en el que el tiempo de respuesta es tal que el 90 % de la elevación final de la temperatura se obtiene en menos de 5 s, dentro del rango de 15 °C a 100 °C, cuando el elemento sensible está sumergido en agua en reposo.
Para todos los ensayos a las presiones mínimas y máximas, se deben utilizar las presiones de ensayo sin las correcciones indicadas anteriormente.
Categoría de los artefactos a
gas con subíndice Gases de ensayo pn pmín.. pmáx..
Primera familia: 1a G 110, G 112 8 6 15 Segunda familia: 2H G 20, G 21, G 222, G 23 20 17 25 Segunda familia: 2L G 25, G 26, G 27 25 20 30 Segunda familia: 2E G 20, G 21, G 222, G 231 20 17 25 G 20, G 21, G 222, G 231, G 25, G 26, 20 17 30 Segunda familia: 2Nc G 27 G 25, G 26, G 27 25 20 30 Tercera familia: 3B/P G30,G31,G32 29 a 25 35 G 30, G 31, G 32 50 42,5 57,5 Tercera familia: 3P G 31,G 32 G 31, G 32 37 50 42,5 25 57,5 45 Tercera familia: 3Bb G 30, G 31, G 32 29 20 35
a Los artefactos a gas de esta categoría pueden utilizarse sin ajuste a las presiones de alimentación indicadas de 28 mbar a 30 mbar.
b Los ensayos con los gases G 31 y G 32 se efectúan únicamente a la presión normal de ensayos (pn = 29 mbar), teniendo en cuenta que estos gases son más restringidos que todos los gases distribuidos. Esta condición cubre las variaciones normales de alimentación de gas.
cVéase la definición en el numeral 6.1.2.2.
Tabla H.1.a. Presiones de ensayo cuando no existe par de presión Presiones en milibar (mbar) Categoría de los artefactos
a gas con subíndice Gases de ensayo pn pmín.. pmáx..
Segunda familia: 2E+ G 20, G 21, G 222 20 17 25
G 231 (25)a 17 30 Tercera familia: 3+ G 30 29b 20 35 (28-30/37 mbar) G 31,G 32 37 25 45 Tercera familia: 3+ G30 50 42,5 57,5 (50/67 mbar) G31,G32 67 50 80 Tercera familia: 3+ G 30 112 60 140 (112/148 mbar) G 31,G 32 148 100 180
a Esta presión corresponde a la utilización de los gases de índice de Wobbe más bajo pero, en
principio, no se realiza ningún ensayo a esta presión.
b Los artefactos a gas de esta categoría pueden utilizarse sin ajuste a las presiones de alimentación
indicadas de 28 mbar a 30 mbar.
Tabla H.1.b. Presiones de ensayo cuando existe par de presión Presiones en milibar (mbar) Alimentación eléctrica. El artefacto se conecta a la corriente eléctrica a la tensión nominal o a una tensión comprendida dentro del rango de tensiones nominales, salvo indicación contraria.
Régimen de temperatura. Salvo indicaciones particulares, los ensayos se realizan a régimen de temperatura.
El régimen de temperatura se obtiene regulando el termostato a un valor medio y haciendo pasar la cantidad justa de agua suficiente para permitir el funcionamiento continuo del quemador al consumo máximo, o al consumo reducido, durante todo el ensayo, que no debe comenzar hasta 10 min después de que el quemador haya alcanzado su consumo máximo.
Equilibrio térmico. Con el termostato regulado al valor indicado para el ensayo correspondiente, el equilibrio de temperatura, mencionado en determinados numerales, se obtiene calentando una primera vez el artefacto estando éste a temperatura ambiente, vaciándolo a continuación y volviendo a calentarlo una segunda vez hasta que se apague el quemador.
H.1.1. Realización de los Ensayos
El artefacto se alimenta con uno de los gases de referencia correspondientes a su categoría, y se regula para obtener el consumo calorífico nominal.
Las incertidumbres de medición se eligen de forma que se garantice una incertidumbre global en la medición de la eficiencia de ± 2 %.
El ensayo se realiza en las siguientes condiciones normales de evacuación de los productos de combustión: Los artefactos tipo A se instalan con sus deflectores;
Los artefactos del tipo B1 instalados según las condiciones generales de ensayo, y conectados a la chimenea de ensayos del diámetro indicado por el fabricante en sus instrucciones técnicas;
Los artefactos de los tipos C instalados, con aire en calma4, según las indicaciones de las instrucciones técnicas, con los accesorios suministrados por el fabricante, sobre el equipo de ensayos descrito en el numeral H.4.B.
En atmósfera no polucionada en el equipo de ensayos de la Figura H.3, con todas las clapetas (compuertas de tiro) abiertas y el ventilador parado).
E Y B C A D Conducto de sección rectangular 225 mm x 400 mm 2 anemómetros registradores (intercambiables) Toma de presión
Conexión analizadores de CO y CO para ensayos con aire polucionado y corriente ascendente Aparato a ensayar
Termopar y tubo de toma de muestras para conectar a los analizadores de CO y CO
2 2 Aparato de producción de agua caliente 10 1m 9 Toma de temperatura Intercambiador de calor
Figura H.3. Ensayo de un artefacto del tipo C21 instalado sobre el conducto común
En artefactos del tipo C21 se instalan siguiendo las instrucciones del fabricante, sobre el equipo de ensayos representado en la Figura H3, utilizando sucesivamente las longitudes mínima y máxima del conducto previstas por el fabricante.
El artefacto se alimenta con el gas de referencia correspondiente al gas límite de desprendimiento de llama de su categoría, al consumo calorífico nominal.
El equipo de ensayos se regula de forma que se obtengan las siguientes condiciones:
Una corriente ascendente con una velocidad media de 2 m/s, una concentración de CO2 de 1,6 %, y una temperatura comprendida entre 60 °C y 80 °C
Una corriente ascendente con una velocidad media de 4,5 m/s, una concentración de CO2 de 0,75 %, y una temperatura comprendida entre 40 °C y 60 °C.
Todos los ensayos se repiten al consumo calorífico mínimo, si este funcionamiento está previsto por el fabricante.
Artefactos del tipo C4. El artefacto se instala con los conductos más cortos indicados por el fabricante. Se aplica al conducto de evacuación de los productos de la combustión una depresión de 0,5 mbar (véase la Figura H.10).
Artefactos del tipo C5. El artefacto se instala con los conductos más cortos indicados por el fabricante. Se aplica al conducto de evacuación de los productos de la combustión una depresión de 2,0 mbar (véase la Figura H.10).
4
Artefactos del tipo C6. El artefacto se instala con los conductos suministrados por el fabricante. Se aplica al extremo del conducto de evacuación de los productos de la combustión una depresión de 0,5 mbar (véase la Figura H.10).
Artefactos con ventilador. El artefacto se alimenta a la tensión eléctrica nominal o a las tensiones extremas del rango de tensión nominal. El ensayo se repite a las tensiones del 85 % y del 110 % del valor nominal.
P2
Figura H.10. Dispositivo de ensayo con depresión
H.1.2 Determinación de la eficiencia.
La eficiencia ηu en porcentaje (%) se calcula mediante una de las siguientes fórmulas: (gases de la 1ª, 2ª y 3a familias) i p u
H
V
T
mC
100
ηη
=
∆
o: (gases de la 3ª familia) i p uH
M
T
mC
100
ηη
=
∆
Donde:m =masa de agua recogida durante el ensayo, en kilogramos (kg). Cp =calor específico del agua recogida, igual a 4,186 x 10
-3 megajulios por kilogramo y por kelvin (MJ kg-1 K-1).
∆T =elevación de temperatura del agua recogida, en kelvin (K) obtenida por diferencia entre la media de las diez medidas de temperatura del agua caliente, en grados Celsius (°C) la temperatura media del agua fría, en grados Celsius (°C).
Vη =volumen de gas seco (gases de la 1a, 2a y 3a familias) consumido por el artefacto
durante el ensayo, conducido a las condiciones de referencia, expresado en metros cúbicos (m3).
Mη =masa de gas (gases de la 3a familia) consumida por el artefacto durante el ensayo,
expresada en kilogramos (kg).
Hi =poder calorífico inferior del gas seco utilizado, referido según el caso a:
-la unidad de volumen, en megajulios por metro cúbico (MJ/m3); 0 -la unidad de masa, en megajulios por kilogramo (Mj/kg).
Las temperaturas se miden inmediatamente antes de la conexión de entrada e inmediatamente después de la conexión de salida de agua del artefacto, tomando todas las precauciones necesarias para que el dispositivo de medida no ocasione ninguna pérdida térmica.
Con el termostato ajustado a su valor máximo, se cierra la entrada de agua fría. Se corta la entrada de gas y se retira agua caliente por el orificio de vaciado. El caudal de vaciado se regula, si es posible, a un valor de aproximadamente 1/10 de la capacidad por minuto.
Después de finalizado el vaciado, el artefacto se llena de nuevo con agua fría y se mide la temperatura tf. Se vuelve a encender el quemador y el artefacto se deja en funcionamiento hasta que el gas se corta por la acción del termostato (o hasta que el consumo de gas descienda hasta el consumo mínimo en el caso de termostatos modulantes, o de posición de máximo o mínimo). Durante este nuevo calentamiento, se cierra la entrada de agua fría, se mide la cantidad de gas consumida y se recoge el agua evacuada por dilatación (en la válvula de seguridad y en la salida de agua caliente).
Se corta la entrada de gas y se vacía el artefacto como se indicó anteriormente.
Durante este segundo vaciado, se toman diez medidas de la temperatura del agua que sale del artefacto: la primera cuando sale una cantidad de agua aproximadamente igual a 1/20 de la capacidad nominal, y las siguientes, cada vez que sale una cantidad de agua igual a aproximadamente 1/10 de la capacidad.
Se mide la cantidad total de agua vaciada por peso o volumen.
H.2. Ensayos de Consumo de Mantenimiento
Los artefactos del tipo B1 (conectados a la chimenea de 1 metro) y los del tipo C (al dispositivo especial de evacuación de la longitud mínima), se alimentan con uno de los gases de referencia; en el caso de artefactos de temperatura regulable se regula el termostato para obtener una elevación de temperatura del agua caliente de aproximadamente 45 K por encima de la temperatura ambiente ta y en el caso de artefactos de temperatura fija, al valor establecido.
Cuando el artefacto está en funcionamiento para alcanzar esta elevación de temperatura, y después de que el termostato corte dos veces la entrada de gas en el caso de regulación todo o nada, o cuando el artefacto funciona al consumo mínimo permitido por la regulación máxima o mínima, o modulante, se determina la temperatura media del agua tch1 contenida en el tanque.
El artefacto se mantiene al consumo de mantenimiento durante un número de ciclos completos y durante un tiempo Te lo más próximo posible a 24 h. Se realiza entonces la medición de la temperatura del agua tch2, contenida en el tanque.
Se mide la cantidad de gas consumido, G.
El consumo volumétrico de gas G obtenido se corrige de la siguiente forma:
e a ch a ch ch T 24 t t 45 t t 20 t G ' G − − − = Donde: 2 t t tch = ch1+ ch2 Donde
G =consumo de mantenimiento obtenido durante el ensayo, en metros cúbicos por hora (m3/h).
tch1=temperatura media del agua al comienzo del ensayo
tch2=temperatura media del agua al finalizar el ensayo
ta=temperatura ambiente media durante el ensayo
Te=duración del ensayo, en horas (h).
El consumo de mantenimiento q, en vatios (W), se obtiene mediante la siguiente fórmula: = 24 H ' G 6 , 3 1000 q i