INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN POR
AGUA CALIENTE
1. - Generalidades
Las instalaciones de calefacción por agua corriente están basadas en el alto
calor específico de agua; su fundamento consiste en calentar el agua en una
caldera y distribuirlo mediante una red de tuberías a unos focos emisores de
calor; el agua enfriada se devuelve a la cadera, donde se calienta y comienza
de nuevo el ciclo.
Este tipo de calefacción por agua caliente es el más extendido, sobre todo,
en locales de permanencia continua, ya que el caldeado que se obtiene es suave,
agradable y no vicia el aire.
La
calefacción por emisores de calor (radiadores) es la más utilizada, ya que
se pueden instalar las tuberías por el exterior con lo cual se necesita una
mínima obra lo que conlleva a menores molestias.
2. - Sistemas De Calefacción Por Agua Caliente
La calefacción por agua caliente utiliza como fluido calefactor el agua a
temperatura no superior a los 86...88 º C. Dentro de este tipo de calefacción pueden
hacerse las siguientes clasificaciones:
- Atendiendo a la circulación del fluido calefactor tenemos:
·
calefacción por gravedad (sistema antiguo)
·
calefacción por bomba
- Atendiendo a la contabilización del consumo:
- Teniendo en cuenta el número de canalizaciones,
existen:
·
Sistemas bitubulares
·
Sistemas monotubulares
- Atendiendo a la distribución de las canalizaciones:
·
Distribuidores inferiores para la vida y el
retorno.
·
Distribuidor inferior en la ida y superior en el
retorno.
·
Distribuidor superior en la ira e ingeniosa en
el retorno.
2.1 Circulación Por Gravedad (" Termosifón")
La circulación del agua es debida a la diferencia de densidad entre el agua
caliente y el agua enfriada de retorno; el desnivel térmico es suficiente para
producir el movimiento.
2.2 Circulación Por Bomba
En la actualidad este tipo de calefacción es más usado que el anterior; en
este caso la acción de diferencia de densidad se le agrega la acción mecánica
proporcionada por un grupo motobomba.
2.3 Sistemas Bitubulares
El circuito de calefacción Bitubular como su nombre indica consta de dos
tuberías; una de ida y la otra de retorno.
La tubería de ida lleva el agua caliente de la caldera al
radiador donde hace el circuito y sale a la tubería de retorno de vuelta a la
caldera.
Con este sistema las perdidas de calor son mínimas ya que el
agua caliente solo realiza el circuito en un radiador.
Este sistema se puede realizar de tres formas:
·
Convencional
·
Por
Colector
·
Compensada
o Retorno invertido
Convencional
La tubería se puede llevar tanto por el exterior como
empotradas, consta de las dos tuberías en paralelo realizando el recorrido por
todos los radiadores.
Por Colector
Las tuberías de ida y retorno van de la caldera ha un
colector desde donde salen dos tubos a cada uno de los radiadores. Este sistema
se instala en obra empotrando la instalación debido al mayor número de tuberías
que necesita.
La ventaja de este sistema es que el número de soldaduras y
empalmes en la instalación es mucho menor, ya que desde el colector a cada uno
de los radiadores el tubo va de una sola pieza.
Compensada o Retorno Invertido
Es parecida a la convencional con la diferencia de
que en el circuito de la compensada el tubo de ida conecta con el primer
radiador y el de retorno inicia el circuito por el final.
2.4 Sistemas Monotubulares
Este sistema esta formado por una tubería que sale de la caldera y va
hasta el primer radiador donde realiza el circuito, de este sale otro tubo que
va hasta el segundo y así sucesivamente hasta regresar a la caldera.
El sistema Monotubular es el menos instalado ya que tiene
muchas perdidas de calor al circular el agua caliente por todos los radiadores
antes de llegar a la caldera.
Este sistema se puede instalar en viviendas pequeñas donde
los recorridos de la instalación son cortos y los radiadores pequeños, con lo
cual las perdidas son menores y no se aprecian.
2.5 Sistemas Mixtos
Son una combinación de un sistema bitubular con otro monotubular.
Normalmente resuelven mediante un sistema bitubular los tramos principales,
entregando un sistema monotubular para los secundarios.
3. - Componentes de un Sistema de Calefacción.
- Caldera
- Redes de distribución: tuberías (ver apartado anterior)
- Radiadores o emisores
- Bomba de recirculación o circulado.
- Cuadro eléctrico de alimentación de energía de la bomba y demás elementos
eléctricos.
- Centralita de regulación.
3.1 Caldera
Se clasifica según su el combustible que utiliza para calentar el agua:
- combustible sólido (biomasa)
- combustible líquido: gasoil
- combustible gaseoso: gas natural o propano.
Los combustibles más usados son el propano y el gasoil. El gas natural es
usado cuando existe una red urbana para su distribución.
3.2 Red De Distribución.
Las tuberías que conforman la red están fabricadas en fundición (tuberías de
acero negro). La más emplea es la
DIN 2440. Tienen un tratamiento para evitar su oxidación.
El cobre en las tuberías sólo se usa a nivel doméstico y a nivel de agua
caliente sanitaria. A éstas no se les da ningún tratamiento para evitar su
oxidación ya que apenas es apreciable.
3.3 Radiadores
Los radiadores proporcionan la potencia calorífica que demanda el local a
calefactar casi en su totalidad (los conductos también pueden ceder energía pero
debemos controlarla para que junto con la del radiador no sea excesiva). La
potencia calorífica que tiene que proporcionar un radiador se satisface por el
número de elementos que lo conforman. La potencia calorífica de cada elemento
nos viene indicada en tablas de las distintas casas comerciales.
La emisión de calor real del radiador varía según la tradición y el
cubrimiento del propio radiador.
En cuanto a la conexión del radiador
se distinguen
- Distribución por columnas
- Distribución superior
- Distribución inferior.
Una vez que tenemos los diámetros y los caudales que nos solicitan los
radiadores pasamos a calcular los caudales que circulaban por cada uno de los
tramos de el circuito que hemos diseñado previamente: la forma de hallar estos
caudales dependerá de si el circuito es monotubular o bitubular:
- En el caso de un circuito monotubular, el caudal que circula por todos los
radiadores es el mismo, por lo que el agua ha perdido un calor mayor que si el
circuito fuera bitubular: esto implica que para suministrar la potencia
necesaria, deberemos poner un mayor número de elementos, puesto que el calor
que desprenden cada uno de estos es menor debido a una temperatura media del
agua menor.
- En el caso de un circuito bitubular, el caudal que circula por cada
radiador depende de la potencia que va a suministrar, independientemente de los
demás radiadores. El caudal que circule por cada tramo del circuito será, por
tanto, distinto al anterior y al siguiente, con lo que los diámetros irán
disminuyendo a lo largo de los tramos a medida que nos alejamos de la bomba.
Por lo tanto en este caso deberemos calcular, para cada tramo, su caudal, su
diámetro, su pérdida de carga longitudinal y la longitud del tramo. Hay que
tener en cuenta que también disponemos de la rama de retorno a la hora de hacer
los cálculos.
4- Caldera
Las calderas de calefacción son
generadores de agua caliente en un circuito cerrado. Dicho
circuito es el que se encarga de llevar el agua caliente hasta los radiadores.
Los radiadores disipan el calor que les llega, calentando la habitación.
El agua una vez enfriada vuelve a la caldera donde es calentada de nuevo y así
sucesivamente.
Tanto si son calderas a gas natural, calderas a gas
propano como calderas de gasoil existen dos tipos
fundamentales de calderas: Las calderas atmosféricas y las calderas
estancas. La diferencia existe en la concepción de la caldera en
cuanto a la entrada de aire necesario para la combustión
y salida de gases al exterior.
Tipos
de Calderas
Existen varios modelos de calderas, A continuación os mostramos algunos
ejemplos
*Atmosféricas: Son las de
funcionamiento mas simple y también más antiguo. La caldera toma el aire de la
habitación para realizar la combustión. No esta permitido su instalación ni en
baños ni habitaciones dormitorio. La caldera atmosférica además solo se puede
instalar si se garantiza que el tiro en vertical de la salida de humos es
suficientemente alta para que los humos salgan con facilidad, sin entretenerse.
Las calderas atmosféricas se ven influenciadas por las condiciones
atmosféricas: viento, lluvia.
*Estancas: Están dotadas de un
tubo de salida de gases concéntrico, lo que permite aspirar el aire del
exterior y expulsar los humos por el mismo tubo de salida de gases. Gracias a
esta disposición la caldera estanca es mucho más segura, permitiendo ser
instalada en cualquier habitación, aunque sea dormitorio. Para la evacuación de
gases dispone de un extractor que obliga a estos a salir al exterior. En las
calderas estancas, las condiciones atmosféricas como el viento o la lluvia,
prácticamente no afectan el correcto funcionamiento.
*Simples: Son las calderas que
solamente alimentan un circuito de calefacción. Aunque en su circuito también
pueden montarse depósitos de acumulación para obtención de agua caliente
sanitaria
*Mixtas: Son las calderas que ya
vienen preparadas con dos circuitos, uno para calefacción y otro para agua
caliente sanitaria
Existen también dos tipos de calderas: Las calderas con
microacumulación y las calderas con acumulación.
*Con microacumulación: Consiguen
que el agua que sale de la caldera siempre salga caliente, evitando los cambios
bruscos de temperatura al arrancar. Para ello disponen de un pequeño depósito
de agua de unos pocos litros que mantiene siempre el agua caliente. Durante los
primeros segundos de funcionamiento de la caldera el agua tendría que salir
fría pero al pasar a través del pequeño depósito se mezcla con el agua allí
existente y así se logra que siempre salga caliente. Su gran ventaja es para
usos discontinuos como sería la cocina o la ducha, donde nos conviene que
siempre salga agua caliente al abrir y cerrar repetidamente el grifo.
*Con acumulación: Son calderas
convencionales a las cuales se les ha acoplado un depósito acumulador de agua
de 40 a 60 litros que se mantiene
siempre caliente. Al abrir el grifo el agua sale del acumulador, con lo que
siempre saldrá caliente y con caudales puntuales importantes. Son las calderas
más adecuadas para viviendas con varios cuartos de baño y que se requiere un
caudal de agua puntual muy importante.
*Condensación: La caldera de
condensación aumenta el rendimiento de la caldera gracias a la recuperación del
calor de condensación de los gases de combustión. Los gases de combustión
tienen un porcentaje importante de vapor de agua que al condensar desprende
calor que es aprovechado por la caldera. Este tipo de calderas necesita un tubo
de desagüe que recoja el agua de condensación. Las calderas de condensación
también consiguen disminuir la formación de óxidos de nitrógeno con lo que
ayudan a evitar el problema de la contaminación atmosférica, siendo este el
principal motivo que mueve las subvenciones para fomentar la instalación de
este tipo de calderas.
5 - Chimenea
Se dimensiona en función del tipo de caldera, ya sea en depresión o en
sobrepresión.
Pueden ser de sección cuadrada (normalmente hecha de fábrica de ladrillo
revestido) o de sección circular (más baratas y rápidas de instalar):
6. - Bomba
La bomba se elige en función del caudal que debe impulsar y de la mayor
pérdida de carga que aparece en el circuito de distribución. Por supuesto debe
soportar temperaturas entre 90 y 110 º C.
Si estamos ante un sistema bitubo habrá que tener en cuenta también la
pérdida de carga producida en la tubería de retorno.
En primer lugar se calculará la longitud total equivalente de cada diámetro:
ésta es la suma de la longitud de la tubería y de las longitudes equivalentes
de los elementos singulares:
- longitud tubería de ida y de retorno del circuito.
- codos de ida y de retorno del circuito.
- reducciones de ida y de retorno del circuito.
- "Tés" de ida y de retorno del circuito.
- válvulas de ida y de retorno del circuito.
Que se encuentran en el tramo, (y por lo tanto circula por ellos el
mismo caudal).
Esta longitud se multiplicará por la pérdida de carga longitudinal para el
diámetro del tramo y el caudal que circula por el tramo: por eso es importante
hacer previamente una tabla en la que se dé una relación de
diámetro/caudal/pérdida de carga longitudinal.
A esa tabla se unirá otra columna con la longitud total equivalente, de
manera que podamos hacer los cálculos cómodamente.
Pero además deberemos añadir a esta pérdida de carga calculada por la
longitud del tramo, otras pérdidas de carga localizadas, tales como en:
- Llaves (ver tablas comerciales)
- Detentores (ver tablas comerciales)
- Caldera
- radiadores (= constante: 10
Mm c.a)
- cualquier otro elemento singular la rama donde estamos calculando.
La suma de todas éstas pérdidas de carga nos da la pérdida de carga total:
Esta pérdida de carga corresponde al punto más desfavorable: es decir, la
calculada debe ser la mayor de las pérdidas de carga que se produzcan en cualquiera
de las ramas del circuito, desde la situación de la bomba.
7. - Vasos De Expansión
La función de un vaso de expansión es absorber la variación de volumen que
sufre el agua que se ha introducido en frío en la instalación al ponerse en
funcionamiento dicha instalación: Si no hubiera vaso de expansión, reventarían
las tuberías;
Existen dos tipos: vasos de expansión abiertos y vasos de expansión
cerrados.
7.1 Vasos De Expansión Cerrados
Se basan en un recipiente con una membrana de caucho con nitrógeno en su
interior, que a medida que va adquiriendo presión, la membrana va tomando
tensión
Para evitar que un vaso de expansión cerrado reviente, tiene éste una
válvula de seguridad que se abre cuando la presión en el vaso alcanza la
presión de parado de la propia válvula.
7.2 Vasos de Expansión Abiertos
A diferencia del anterior tipo, que se colocaban junto a la caldera en el
mismo local técnico, los depósitos abiertos se colocan por encima del punto más
alto de la instalación: son unos simples depósitos con un tubo de entrada y
otro de salida.
El volumen que deberán poder contener es un 6% del volumen de agua que
contenga la instalación, es decir, el volumen de tuberías, radiadores y
caldera.
Por: Kiko M. e Iván M.
El pasado miércoles 8 de Mayo tuvimos en el centro la visita de dos policías locales de Burjassot, Araceli y Jesús, con la unidad canina: Urco.
