Calculadora de Dimensionado de Calentador de Agua — First Hour Rating (FHR)
Dimensione un calentador de agua de almacenamiento por ASHRAE First Hour Rating. Ingrese volumen del tanque, BTU del quemador y eficiencia de recuperación, luego compare el resultado con la demanda de agua caliente en hora pico para duchas, lavavajillas y colada.
By TradeCalc, Plumber Calculators — Code-Referenced — ASHRAE Handbook HVAC Applications (Service Water Heating), DOE 10 CFR 430, ASPE PDH Vol. 2, UPC Chapter 5 (Water Heaters)
⚠️ Los resultados son solo para fines informativos. Verifique según los códigos aplicables y las especificaciones del fabricante antes de su uso. Siempre consulte a un electricista/contratista de climatización con licencia y a su autoridad local competente (AHJ) antes de realizar trabajos.
Las guías son redactadas con asistencia de IA y revisadas por nuestros editores.
Calculadoras Relacionadas
Cómo Dimensionar un Calentador de Agua (ASHRAE First-Hour Rating)
Qué Significa First Hour Rating
El First Hour Rating (FHR) son los galones de agua caliente que un calentador de agua de almacenamiento puede entregar en la primera hora de uso, empezando con un tanque lleno a temperatura de consigna, sin que la temperatura de salida caiga por debajo de 110°F. Es la métrica de capacidad estándar DOE / ASHRAE impresa en la etiqueta amarilla EnergyGuide de cada calentador de agua. Un tanque de 50 galones no entrega 50 galones utilizables — solo aproximadamente el 70% del tanque está suficientemente caliente antes de que la dilución reduzca la salida por debajo de 110°F. El FHR combina ese almacenamiento utilizable con la rapidez con la que el quemador puede recalentar el agua fría entrante (la tasa de recuperación).
La Fórmula ASHRAE First-Hour Rating
FHR = (galones del tanque × 0.70) + tasa de recuperación
tasa de recuperación (gph) = (BTU_entrada × eficiencia de recuperación) / (8.33 × aumento de temperatura)
- galones del tanque = volumen nominal del tanque (gal)
- 0.70 = factor DOE de almacenamiento utilizable (solo el 70% está suficientemente caliente)
- BTU_entrada = tasa de disparo del quemador (BTU/hr)
- eficiencia de recuperación = 0.78 gas atmosférico, 0.95 condensación/ventilación forzada, 0.98 eléctrico
- 8.33 = lb de agua por galón (calor específico 1 BTU/lb·°F)
- aumento de temperatura = consigna − entrada (°F); típico 100°F (40°F entrada a 140°F consigna)
Demanda de Agua Caliente en Hora Pico
ASHRAE Handbook (Service Water Heating) da el consumo de agua caliente por uso: una ducha de 10 minutos a 2.5 gpm ≈ 25 gal, un ciclo de lavavajillas ≈ 10 gal, un ciclo caliente de lavadora ≈ 15 gal, un uso de lavabo ≈ 2 gal. Sume esto para la hora pico (típicamente mañana o tarde) y dimensione de modo que FHR ≥ demanda. Una familia de 4 típicamente alcanza pico de 65–90 gal; una familia de 6 a 100–130 gal.
Ejemplo Resuelto
Escenario: Una familia de 4 está dimensionando un calentador de agua de gas de reemplazo. El tanque es de 50 gal, el quemador es de 40.000 BTU/hr, eficiencia de recuperación 0.78 (gas atmosférico), aumento de temperatura 100°F (40°F entrada → 140°F consigna). Hora pico: 2 duchas, 1 ciclo de lavavajillas, 1 ciclo de colada caliente.
- Tasa de recuperación = (40.000 × 0.78) / (8.33 × 100) = 31.200 / 833 = 37.5 gph
- Almacenamiento utilizable = 50 × 0.70 = 35 gal
- FHR = 35 + 37.5 = 72.5 gal
- Demanda pico = (2 × 25) + 10 + 15 = 75 gal
- FHR 72.5 < demanda 75 → 2.5 gal corto ✗ (insuficiente)
Esta unidad está apenas subdimensionada. Opciones: aumentar a un modelo de 50 gal/65.000 BTU de alta recuperación (FHR ≈ 96 gal), o cambiar a una unidad condensación de 50 gal/60.000 BTU a 0.95 de eficiencia (FHR ≈ 103 gal), instalar cabezales de ducha de bajo caudal 1.5 gpm para reducir la demanda a 55 gal, o pasar a sin tanque.
Consejos Prácticos
- El tamaño del tanque por sí solo engaña. Una unidad de 40 gal a 65.000 BTU suele tener un FHR mayor que una de 50 gal a 35.000 BTU, porque la recuperación domina la primera hora. Siempre verifique el número FHR de la etiqueta amarilla EnergyGuide, no solo los galones.
- La recuperación de gas supera a la eléctrica. Una unidad de gas típica de 50 gal a 40.000 BTU recupera ~37 gph; una eléctrica de 50 gal a 4.500 W recupera solo ~22 gph (equivalente a 15.300 BTU/hr). Las unidades eléctricas necesitan tanques más grandes para el mismo FHR.
- La entrada fría varía por región. La temperatura de entrada va de 40°F (invierno en Maine) a 70°F (Florida). Un aumento de 100°F asume 40°F de entrada; una entrada de 70°F solo necesita 70°F de aumento, aumentando la recuperación 40% — las unidades del sur recuperan más rápido con los mismos BTU.
- El sin tanque omite el almacenamiento y se dimensiona por gpm pico en lugar de FHR. Un calentador sin tanque de 199.000 BTU entrega ~5 gpm a 70°F de aumento — suficiente para 2 duchas simultáneas. Pero el sin tanque no puede servir una casa de pico alto-promedio bajo (5 duchas + colada a la vez) tan bien como un tanque de almacenamiento grande.
- Los accesorios de bajo caudal reducen la demanda pico. Cambiar de cabezales de 2.5 gpm a 1.5 gpm reduce cada ducha de 25 gal a 15 gal — una reducción del 40% en la demanda de hora pico que puede permitir reducir el tamaño del tanque.
Referencias de Código
ASHRAE Handbook HVAC Applications (Service Water Heating), DOE 10 CFR 430, ASPE PDH Vol. 2, UPC Chapter 5 (Water Heaters)