Tema: Climatizar piscina descubierta

Hola,

Me han pedido climatizar una piscina descubierta de un chalet típica de verano. Le he tomado las medidas hi he calculado que tiene unos 77500litros de agua. El deseo del cliente es tenerla a unos 30º al menos en las temporadas de alquilere que empiezan desde Abril hasta octubre.

Como puedo dimensionar una cosa así? con que criterios me tengo que basar? El agua de la piscina no son unos consumos que cada persona tenga, si no es una gran cantidad de agua que se recicla. Como calcular cuanta aportación energetica tengo de conseguir para que tal cantidad de agua alcance una temperatura de 30º.

Gracias por su atención.

El requisito en que se basa el calculo para climatizar piscinas, es el de conseguir en el mes mas desfavorable del periodo de utilización, en tu caso seria el mes de octubre, una temperatura de 27 ºC.

En primer lugar, el agua pierde energía por radiación hacia la atmósfera, estas perdidas son mas acentuadas por la noche, por ser la temperatura exterior inferior a la del día.

También se pierde energía por evaporización, este fenómeno se produce continuamente, pero depende fuertemente del grado de humedad atmosférica de la zona donde este la piscina, de la temperatura del aire y de la velocidad del viento.

Y las ultimas perdidas, son las de convención producidas por el aire al lamer este continuamente la superficie de la piscina, y depende de la velocidad del viento.

No tendremos en cuenta las perdidas por conducción a través del fondo y las paredes de la piscina, ya que su valor es despreciable en comparación con las perdidas anteriores.

Por tanto deberemos calcular la suma de las perdidas caloríficas que se producen en la piscina, para lo cual solo tendremos en cuenta la superficie de la misma, sin interesarnos su volumen en liquido.

Para el calculo de las perdidas existen tablas perfectamente tabuladas en función de la temperatura ambiente del lugar, velocidad del viento e índice de humedad.

Cuando tenga un rato un poco largo intentare explicarte como se realiza el calculo.

De momento si me dices la situación y los metros cuadrados de superficie de la piscina, así como el tipo de colector con su ecuación de rendimiento te hago una estimación de los metros cuadrados necesarios.

Gracias Chiguaka,
- Pos la localización es un pueblo de Alicante, 38°43′45"N
- La piscina tiene unos 50m2
- Y los colectores que iba a utilizar son colectores planos sobre superficie plana ya que también voy a instalar la acs, con capa selectiva de alto rendimiento, pero alomejor me aconsejas, una de menor rendimiento más económica, pintada de cromo, o de tubos de vacío.

La ecuación no está muy clara, construída por mi se quedaría:
eficiencia= 0,794-5,1*(tm-ta)/G
Tengo estas fuentes y la gráfica. La pendiente la he sacado yo de la gráfica pero la encuentro excesiva. a1 y a2 no sé exactamente para que es, si me lo podrías decir. Gracias
CENER SPF
Eta(0) 0,794 0,807
a1 3,176 4,39
a2 0,023 0,0074 W/m2 K

PD: la ecuación que da el IDAE para pérdidas en piscinas descubiertas no refleja todos estos parámetros verdad?

Gracias.

Los coeficiente a1 y a2 corresponden a las perdidas de la ecuación cuadrática. El procedimiento de como transformar la ecuación cuadrática en ecuación lineal ya se trato en el foro, utiliza el buscador para encontrarlo.

La instalación que deseas realizar se puede plantear de diferentes formas:

- Realizamos un dimensionado solo para ACS y los excesos de energía en el periodo de mayor radiación los desviamos hacia la piscina. Esto requerirá la instalación de dos electro válvulas de tres vías en el circuito primario, el uso de dos intercambiadores y un sistema de regulación algo mas complejo que si solo fuese para ACS. Las ventajas son que la instalación no sufrirá temperaturas elevadas en periodos de mucha de radiación. Y las desventajas son el coste económico superior de usar mas componentes en la instalación y que posiblemente en el periodo de primavera y otoño no tengamos la temperatura deseada en la piscina debido a que la prioridad será el ACS.

- Realizamos dos instalaciones una para ACS y otra para la piscina. Esta ultima la realizamos con colectores de polipropileno sin cubierta. Estos colectores son relativamente baratos ( su precio por m2 no supera lo 100 euros) y además en la mayoría de los casos podemos utilizar la propia bomba de la piscina. Las ventajas son el coste menor de la instalación y la sencillez de montaje.


Para el caso de utilizar captadores de polipropileno con una ecuación de rendimiento;

η = 0.9 – 18.7 * (tºm – tºa) / I

necesitaríamos una superficie aproximada de entre 10 – 12 m2 para la zona de Alicante y una piscina de 50 m2.

Hola, chiguaka, tengo unas dudas sobre piscina exterior, y me gustaría saber si te has encontrado en alguna situación similar.

De todas las pérdidas que has comentado, cuales se considerarían en el caso de tener una piscina exterior con cubierta de polipropileno (no con mantas, sino con una caseta, pero sin deshumidificador).

En principio, supongo que se deberían eliminar las perdidas por evaporización (o cuanto menos disminuir) al igual que las pérdidas por convección, puesto que el ambiente en que se encontraría la piscina sería el mismo, no?

Un saludo a la gente del foro

Al no existir deshumificador el ambiente dentro del recinto de la piscina tendrá un grado de humedad muy alta por lo que las perdidas por evaporación se reducirán aproximadamente un 40 – 45 %, estas no se pueden eliminar ya que el fenómeno de la evaporación se produce continuamente dependiendo de la humedad relativa y de la temperatura del local.

Y las perdidas por convección no podemos eliminarlas por completo, ya que aunque dependen fuertemente del viento predominante hay que tener en cuenta que al remover el agua de la piscina, sea por efecto del equipo de filtrado o por el uso por parte de los bañistas, se producen perdidas por convección forzadas. Por tanto al tratarse de una piscina cubierta podremos reducir las perdidas por convección en torno al 85 %.

Los colectores típicos usados para calentamiento de piscinas exteriores son los de polipropileno o polietileno, sin ningún tipo de cubierta, carcasa ni material aislante. Esto es así porque la temperatura de trabajo en ningún caso va a superar los 30º C y a esta temperatura las perdidas térmicas son muy pequeñas y con un rendimiento aceptable.

Al tratarse de colectores sin cubierta, es importante averiguar bajo que condiciones de viento se han efectuado los ensayos para determinar la ecuación del rendimiento ya que es probable que las condiciones de ensayo hayan sido para viento nulo o muy débil, y si la zona donde se van a instalar es ventosa el valor del parámetro “m” será mayor que el expresado en la ecuación que nos facilite el fabricante.

Estas perdidas globales (parámetro “m”) aumentan considerablemente conforme lo hace la velocidad del viento de acuerdo con el factor:

0,8 + 0,18 * v

donde “v” es la velocidad del viento en m/s

A efectos orientativos puede considerarse aquellas zonas donde la media de velocidades del viento en un periodo suficientemente grande:

Viento muy débil = hasta 10,8 km/h
Viento flojo = entre 10,8 km/h y 18 km/h
Viento moderado = entre 18 km/h y 25,2 km/h
Viento moderadamente fuerte = entre 25,2 km/h y 36 km/h

El factor de corrección obtenido de la expresión anterior, siempre y cuando sea necesario aplicar, lo multiplicaremos por el coeficiente de perdidas “m” obteniendo una nueva ecuación del rendimiento tal:

η = b – m * (0,8 + 0,18 * v) * (tºm – tºa) / I

Hay que tener en cuenta que muchas piscinas están provistas de un muro de hormigón o de arbustos como cierre perimetral en cuyo caso al estar protegidas consideraremos el viento nulo o muy flojo, pero solo a efectos de calculo de las perdidas por radiación, conveccion, y evaporación, nunca para el calculo del rendimiento del colector ya que este no va estar protegido y en muchas casos estará situado a cierta altura donde el viento será algo mas fuerte que a nivel del suelo.

Para mantener un rendimiento alto de este tipo de colectores hay que evitar que la temperatura de trabajo no supere los 30º C, esto lo conseguimos haciendo que el salto térmico sea muy pequeño y para ello el caudal circulante por m2 de colector ha de ser alto, del orden de 300 l/h y nunca menor de 150 l/h.


En primer lugar como explique en el post anterior , habrá que calcular las diferentes perdidas que se producen en la piscina para lo que solo tendremos en cuenta su superficie.
Para el calculo utilizaremos las diferentes tablas. La suma de estas perdidas será la cantidad de energía que nos tendrán que aportar los colectores.
Las tablas expuestas permiten conocer las perdidas diarias por radiación, evaporación y conveccion por cada m2 de piscina. La cifra inferior (mas baja) representa las perdidas en caso de utilizar manta térmica durante la noche.
La tºa es la temperatura durante las horas de sol.
El viento se determinara consultando los datos meteorológicos del lugar.
El grado de humedad se ha clasificado:

Zona muy seca = 35% - 45%
Zona seca = 45% - 55%
Zona media = 55% - 65%
Zona húmeda = 65% - 75%
Zona muy húmeda = + 75%

PERDIDAS POR RADIACION



PERDIDAS POR CONVECCION



PERDIDAS POR EVAPORACIÓN



HUMEDAD RELATIVA



DATOS METEOROLÓGICOS




Una vez halladas las perdidas totales por m2, resultado de la suma de cada una de las tablas, procederemos a calcular la radiación solar directa que la piscina recibe a lo largo del día.

La piscina es como un gran colector solar horizontal de área “A” expuesto a una irradiación diaria “H”. Las perdidas por reflexión así como las sombras parciales causadas por el borde de la piscina hacen recomendable suponer que la energía neta directamente aportada al agua sea un 85% de “H”.
Esta aportación será inferior a las perdidas totales, así que la diferencia entre ambas cantidades será la energía “Ec” que deben suministrar los colectores solares:

Ec = P * A – 0,85 * H * A

P = Perdidas totales
A = Área de la piscina
H = Energía solar sobre horizontal

Una vez calculadas las necesidades energéticas “Ec” se procede al calculo del numero de m2 de superficie colectora.
Para el calculo vamos a utilizar el ejemplo de tu piscina:

El tipo de colector a utilizar será uno de polipropileno sin cubierta de superficie 2 m2, cuya ecuación del rendimiento es:

η = 0,9 – 18,7 * (tºm – tºa) /I

Lo que vamos a intentar es que en el mes mas desfavorable del periodo de utilización, en este caso septiembre, obtengamos una temperatura del agua de la piscina de 30º C, temperatura un poco alta para el baño, seria mas apropiado no dimensionar nunca una piscina para mas de 27º C, peor como es lo que planteas en tu post.

En primer lugar vamos a proceder a determinar el rendimiento del colector para la zona de Alicante en el mes de septiembre y con una inclinación de 30º :

I = 530 w/m2
tºa = 26º C
k = 1,18
H = 18,30 MJ/m2

η = 0,9 – 18,7 *(30 – 26) / 1,18 * 530 = 0,78

Procedemos a calcular las perdidas de la piscina utilizando las tablas:

Perdidas por radiación = 8,5 MJ/m2
Pedidas por conveccion = 3,9 MJ/m2
Perdidas por evaporación = 5,2 MJ/m2

Total de perdidas = 17,6 MJ/m2

Aportación solar directa sobre la piscina:

0,85 * H = 0,85 * 18,30 = 15,55 MJ/m2

Déficit energético = 17,6 – 15,55 = 2,05 MJ/m2

La energía aportada por cada m2 de colector será:

E = η * k * H * 0,94

La cifra 0,94 es un factor de corrección sobre la energía “H” ya que a primeras horas de la mañana y ultimas de la tarde el valor de la radiación solar es insuficiente para que el sistema entre en funcionamiento.

E = 0,78 * 1,18 * 18,30 * 0,94 = 15,83 MJ/m2

Como la piscina tiene 50 m2 y el déficit energético es de 2,05 MJ/m2 en total harán falta:

Ec = 2,05 * 50 = 102,5 MJ

Los cuales requerirán una superficie colectora de:
102,5 / 15,83 = 6,47 m2


NOTAS:

El método aquí expuesto ha sido desarrollado por Censolar y puedo asegurar que no difieren de la realidad los cálculos con el realizados. Aunque sistemas para ACS desviando los excedentes de energía a una piscina son los que mas he realizado, en el mes de marzo tuve la oportunidad de diseñar un sistema con este tipo de colectores para una piscina y utilizar esta metodología de calculo. La piscina en concreto estaba en La Rioja tenia una superficie de 30 m2 y se calcularon 30 m2 de colectores, que se colocaron en el jardín como si fuesen una gran sombrilla.
Los datos de temperatura recogidos cada semana hacia las cinco de la tarde desde que se puso en funcionamiento son:

Ultima semana de abril = 16º C
Primera semana de mayo = 19,8º C
Segunda semana de mayo = 21,5º C
Tercera semana de mayo = 24,2º C
Cuarta semana de mayo = 26,1º C
Primera de junio = 26,8º C
Segunda de junio = 27,5º C
Tercera de junio = 28º C
Cuarta de junio = 28,9º C
Primera de julio = 29,5º C
Segunda de julio = 31º C
Tercera de julio = 31,6º C
Cuarta de julio = 32,4º C
Primera de agosto = 31,3º C
Segunda de agosto = 31,6º C
Tercera de agosto = 31º C
Cuarta de agosto = 30,5º C
Primera de septiembre = 28,7º C

Me faltan los datos de las tres ultimas semanas de septiembre que tendré que pasar a recogerlos un día de estos.

Hola buenas noches foro!

En la práctica si se emplean captadores de polipropileno para calentar una piscina descubierta todos los fabricantes o distribuidores de producto coinciden en dimensionar en función de la lámina libre de la piscina (es donde más pérdidas se producen).

Se suele instalar entre un 60 y un 100 % de área de captación respecto a la superficie de lámina. Para Alicante y una piscina de 50 m2 no se debería instalar menos de 30 m2 de captación. En el caso de captador vidriado esta regla se aproxima a un 35 o 40% (dependiendo de la zona).

Un saludo!

Javi

Chiguaka,

los datos de temperatura de piscina que pones me parecen muy interesantes para poder comparar con los programas de simulación que uso (T-sol y hoja excell con F-Chart).

Te agradecería si puedes dar algún dato mas como, curva de los paneles, inclinación y orientación y si la piscina tiene manta térmica... y si tienes mas datos de temperaturas pues también se agradecerían.

A mi simulandolo con el T-sol con el colector de piscina que trae estandar, con una inclinación de los paneles de 30º y orientación Sur, para una piscina de 6x5x1,5m me da unas temperaturas parecidas a lo que pones para Abril y hasta mediados de Mayo pero luego la temperatura en tus mediciones no para de subir y sin embargo el T-Sol da unas temperaturas mucho mas bajas, hasta 5 o 6º de diferencia. SUpongo que las temperaturas en el T-sol son medias para todo el día y a las 5 de la tarde la temperatura será sensiblemente superior a la media, pero 6 grados me parecen muchos. El programa da la temperatura por horas pero no se que fiabilidad tienen porque hay días que la temperatura a las 6 de la tarde es mas baja que a las 9 de la mañana (aunque si hay nubes..)

Bueno lo dicho, gracias por la información.

Un saludo

Godo:

Los colectores se inclinaron 35º y orientados al sur. La marca son “Solapool” cuya ecuación del rendimiento es:

η = 0,924 – 18,7 * (tºm – tºa) /I

No se utilizo manta térmica.

La primera lectura de temperatura (ultima semana de abril) corresponde a la temperatura que tenia la piscina en el momento de empezar a funcionar el sistema solar.
Con respecto a las temperaturas son las recogidas a las cinco de la tarde, lógicamente las de primera hora de la mañana variaban entorno a 2º C – 6º C , dependiendo si la noche anterior el cielo había estado raso o cubierto y de la temperatura nocturna.

De finales de julio a finales de agosto, el tiempo estuvo revuelto, por el día se intercalaban periodos con nubes con periodos despejados y calurosos, y las noches solía estar el cielo cubierto, de ahí que las temperaturas de la piscina no bajasen tanto y por la mañana comenzase el sistema con una temperatura mas elevada de lo normal.

Las temperaturas se registraron cada hora, desde las 10 AM hasta las 7 PM, el día 30 de julio y el 15 de agosto, las demás lecturas se tomaron los sábados a las 5 PM.

30 de Julio (coincidiendo con la hola de calor que tuvimos los últimos días de julio)

Temperatura ambiente máxima diurna = 43º C
Temperatura ambiente máxima nocturna = 24º C

Temperaturas de la piscina:
10 AM = 25,6º C
11 AM = 25,8º C
12 PM = 26º C
1 PM = 25,9º C ( en este momento estaban cuatro niños en las piscina, aumentaron las perdidas por conveccion al ser el agua removida con energía)
2 PM = 26,7º C
3 PM = 28,1º C
4 PM = 30º C
5 PM = 32,4º C
6 PM = 32,1º C
7 PM = 31,6º C