Tema 52

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 1

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 2

Tema 52 -

INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN: ELEMENTOS COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO. CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS.

ÍNDICE: 1. Introducción. 2. Conceptos básicos. - Transmisión de calor - Pérdidas y aislamiento técnico. 3. Clasificación de los sistemas de calefacción. 3.1.

Energías alternativas o renovables. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3.

3.2.

Energía solar Concepto bioclimático Recogida directa de energía solar. Energía eólica. Bomba de calor.

Energía eléctrica. 3.2.1.

Directa A) Por convección Convectores Radiadores de aceite Radiadores eléctricos de tubos horizontales Radiadores eléctricos de aletas Radiadores eléctricos de vapor Radiadores con fluido caloportador calentado por calderas eléctricas B) Por radiación. Radiación por suelo, paredes o techo. Infrarrojos.

3.2.2. Acumulación Acumuladores de calor A) Cables calefactores en el suelo 3.3.

Energía por combustión. 3.3.1. 3.3.2.

Directa Indirecta Caldera A) Instalación a partir de la caldera.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

1- Sistemas de agua caliente. Bitubular. Monotubular. 2- Sistemas de vapor 3- Sistemas de aire caliente 4- Aprovechamiento del sistema de ventilación. 4- Bibliografía.

PÁG. 3

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 4

Tema 52 - INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN: ELEMENTOS COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO. CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS.

1. Introducción: El propósito de los sistemas de climatización, calefacción y aire acondicionado, es conseguir y mantener una temperatura agradable dentro de un local, cuando existe otra fuera del mismo, al otro lado del cerramiento. Trataremos a fondo el tema de calefacción y aludiremos cuando estimemos necesario al aire acondicionado.

2. Conceptos básicos: Para entender correctamente los distintos sistemas de calefacción es necesario conocer los siguientes conceptos: Transmisión de calor: La energía calorífica se transmite o propaga pasando de los cuerpos que tienen mayor nivel energético, a los que, estando en contacto tienen menor nivel de energía. El calor pasa de los cuerpos calientes a los fríos. Esta transmisión de calor se realiza de las siguientes formas: Conducción: El calor se transmite a través de las moléculas de los cuerpos sólidos. Los buenos conductores de calor son el cobre, el hierro, el aluminio, etc., los malos son los plásticos, madera, etc. Convección: A medida que aumentamos la Tª de un fluido desciende la densidad y tiende a ganar altura. Radiación: Un cuerpo caliente emite radiaciones infrarrojas, que calientan los objetos fríos con los que se encuentran. Pérdidas y aislamiento térmico: Las pérdidas de calor se producen por: Transmisión, entre el interior y el exterior del local a través de las superficies que lo separan, ese es el motivo por el que es necesario aislar térmicamente las paredes del local a calefactar. Dependen del coeficiente de transmisión de los paramentos. Infiltración, el aire que circula por las juntas de las carpinterías. Ventilación, se nos va el calor al ventilar los locales, bien al abrir puertas o ventanas que dan al exterior, bien por los shunts (chimeneas de ventilación). 3. Clasificación de los sistemas de calefacción:

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 5

Vamos a clasificar los diferentes sistemas de calefacción basándonos en los distintos tipos de energía que vamos a transformar para producir calor: 3.1. Energías alternativas o renovables: 3.1.1. Energía solar: Energía radiante producida por el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan en la atmósfera y la superficie terrestre. Hay varias formas de aprovechamiento de la E. solar para acondicionamiento climático de los locales, como pueden ser: -

Concepto bioclimático: Arquitectura ecológica. La orientación del edificio, sería el punto de partida para el correcto aprovechamiento de la E. solar, cuando se piensa en ella como posible sistema de climatización o como apoyo al mismo. Orientar el edificio de manera que aproveche lo mejor posible la energía cedida por el sol. Dimensiones de los huecos al exterior, disponiendo las ventanas que dan al norte de menor tamaño que las que dan al sur. Chimeneas solares, se trata de aprovechar el calor del sol para establecer corrientes de aire fresco que circulan de la fachada sombría hacia la soleada mediante ventilación cruzada, con ventanas pequeñas que nos climatizan el local (ya lo usaban los árabes). Aprovechamiento de la inercia térmica de ciertos materiales. Se llama inercia térmica a la capacidad de almacenar calor e irlo cediendo poco a poco. Empleo de los denominados Muros Trombe: es un cerramiento de fachada pintado de color oscuro con una cámara de aire y un cristal por fuera, que tiene orificios en la parte inferior y superior. Estos muros son capaces de calentar o refrigerar abriendo y cerrando los orificios del muro y otros practicados en otros cerramientos de la vivienda según lo que se quiera conseguir.

Recogida directa de E. Solar mediante dispositivos artificiales llamados colectores solares, la energía una vez recogida se emplea en procesos fotovoltaicos o térmicos: En los fotovoltaicos, la E. solar se convierte en E. eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio, actualmente no resulta eficaz su empleo en sistemas de calefacción. En los térmicos, la E. solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye, es el que más nos interesa a este respecto, pues, nos suministra agua caliente sanitaria, hace funcionar la calefacción y precalienta el agua de la lavadora y el lavaplatos bitérmico. En los procesos térmicos, los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el fluido portador. Éste, -

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 6

en estado líquido o gaseoso, se calienta al atravesar los canales por transferencia de calor desde la placa de absorción, los utilizados normalmente para calefacción son capaces de calentar el fluido portador hasta 82º C y obtener entre el 40 y el 80% de eficiencia. Los sistemas típicos de agua caliente y calefacción están constituidos por: Colectores de placa plana. Bombas de circulación. Sensores de Tª. Controladores automáticos para activar el bombeo. Dispositivo de almacenamiento. El fluido puede ser tanto el aire como un líquido (agua mezclada con anticongelante). Esta recogida directa de E. solar tb. se aprovecha para sistemas de aire acondicionado. Un sistema de este tipo funciona con éxito en áreas donde el clima no es excesivamente frío, no obstante, en zonas de frío intenso se puede disponer de una fuente de calor suplementaria.

3.1.2.

Energía eólica:

Derivada de la solar, ya que se produce por un calentamiento diferencial del aire y de las irregularidades del relieve terrestre. Se obtiene la energía para producir calor del aire. No hablaremos de él pues apenas es usado. 3.1.3.- Bomba de calor: Hemos considerado la bomba en este apartado y no en el de E. eléctrica porque el consumo de energía eléctrica es mínimo. Es un dispositivo que extrae calor de un medio de baja Tª y lo cede a otro medio a la Tª necesaria para su utilización, es decir en sentido inverso al flujo natural del calor. La transferencia se logra a través de un circuito cerrado recorrido por un fluido refrigerante. El funcionamiento componentes del equipo son:

y

En el evaporador, el fluido refrigerante que se encuentra como líquido a baja presión y Tª, roba calor del medio disponible y se evapora. -

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 7

El compresor, aspira vapor procedente del evaporador y lo comprime hasta alcanzar una Tª superior a la del medio que se desea calentar. El accionamiento del compresor se realiza mediante un motor eléctrico. -

El gas caliente y a alta presión pasa al condensador en donde cede su calor al medio que interesa calentar condensándose. -

El fluido refrigerante atraviesa el órgano de expansión donde recupera las condiciones iniciales del ciclo, de baja presión y Tª. En algunas bombas de calor es posible invertir el sentido de circulación del refrigerante con lo que refrigeran los locales. La ventaja en su aplicación en climatización reside en que produce varias veces la E. que consume. Las bombas de calor se clasifican según el medio del cual absorben calor (aire, agua, tierra) y al medio al cual lo ceden (aire, agua). Ej: Aireaire Aparte de su uso como climatización tanto residencial como de locales (invernaderos y granjas), tb se usa para producción de A.C.S., en operaciones de secado(madera, pieles),y actualmente se están empleando para climatizar residencias, escuelas y centros comerciales. 3.2.Energía eléctrica: Un aparato de calefacción eléctrica es capaz de transformar en calor la E. eléctrica que recibe. Está aumentando su uso en calefacción tanto en uso doméstico como en sistemas de grandes edificios públicos. 3.2.1.

Directa:

Cuando se produce calor y se emite al ambiente simultáneamente. El calor se comunica al ambiente por convección y radiación simultáneamente, pero según el sistema, predomina una forma sobre la otra. Citamos algunos: A/ POR CONVECCIÓN: Convectores: Tienen una resistencia situada en la parte inferior, por donde se produce la entrada de aire. En contacto con la resistencia el aire se calienta y se pone por sí sólo en circulación, están diseñados para que el movimiento del aire sea acelerado, a la salida el aire es dirigido mediante una rejilla, cuya función es mejorar la distribución de calor por la habitación. Para la regulación de la Tª llevan normalmente incorporado un termostato. Existen modelos desde 300 a 2500W. -

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 8

Radiadores de aceite: R. eléctricos de columnas, R. Tipo panel, Están llenos de aceite y en su parte inferior llevan una resistencia de caldeo. La resistencia calienta el aceite, que por convección circula por todo el radiador. Su regulación generalmente se realiza mediante un termostato. -

Radiadores eléctricos de tubos horizontales: En los que cada tubo lleva su propia resistencia de caldeo. Tb. se regula mediante termostato. -

Radiadores eléctricos de aletas: En un tubo horizontal se dispone una resistencia de caldeo, sumergida en un fluido que generalmente es agua. El tubo está rodeado de unas aletas circulares o rectangulares y tb se controlan mediante un termostato. -

Radiadores eléctricos de vapor: se utilizan para completar otros sistemas de calefacción. Son calderas de vapor en miniatura en las que un dispositivo eléctrico genera vapor para calentar un pequeño radiador convencional relleno en parte de agua. No precisan la instalación de tuberías y se pueden transportar de un lugar a otro; basta con enchufarlos a la red eléctrica. -

Radiadores con fluido caloportador calentado por calderas eléctricas: La energía es la electricidad aplicada directamente a unas resistencias que calientan el agua de la caldera. Incorporan todos los accesorios necesarios para un funcionamiento automático y permite adaptar su potencia a las necesidades de la vivienda. Caldera mural, Termostato de regulación de Tª, termostato de seguridad, reloj programador, pulsador para funcionamiento de este reloj, selector de potencia y medidor de agua (termohidrómetro). -

Aparatos de convección forzada, hasta ahora, la circulación de aire dentro del local se realiza de forma espontánea, ahora tenemos un ventilador: Ventiloconvectores: No es más que un convector al que se le ha añadido un ventilador para que la convección sea más rápida. -

Calefacción por aire caliente: Sistema centralizado. Un equipo de aparatos se encarga de repetir ciclos consistentes en filtrado, distribución, calentamiento, barrido del local, retorno libre, expulsión parcial, y mezcla con aire exterior. -

B/ POR RADIACIÓN: Radiación por suelo, paredes o techo: Funcionan a través de paneles que contienen los elementos caloríficos, los cuales se introducen en las paredes suelos o techos de los locales. Se encuentra prácticamente a la mitad entre radiación y convección predominando la radiación. Tª de la superficie entre 25-27ºC. -

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 9

Infrarrojos: De toda la banda de rayos infrarrojos, son las radiaciones comprendidas entre 2 y 8 micrones las que mejor se transforman en calor cuando inciden sobre un cuerpo y, por tanto, son las más apropiadas para uso de calefacción. Nos encontramos con: Aparatos de vaina metálica Tubos de cuarzo Lámparas de cuarzo -

Los rayos infrarrojos se controlan mediante reflectores de la misma forma que se hace con la luz.

3.2.2. Acumulación: El calor se produce y almacena durante un determinado periodo de tiempo, y se emite al ambiente posteriormente. Comprende los aparatos acumuladores de calor, cuyo funcionamiento está previsto para aprovechar total o casi totalmente la Tarifa Nocturna, en cambio su instalación es más cara que los anteriores. Es más interesante cuanto mayor es el consumo de calefacción. Nos encontramos con: Acumuladores de calor: Almacenan el calor durante la noche, en un máximo de ocho horas, y una restitución del mismo a lo largo del día, a medida que las necesidades de calor lo requieran. -

Están constituidos principalmente por: ♦ Núcleo acumulador: Conjunto de ladrillos refractarios de gran capacidad de almacenamiento de calor. La Tª del núcleo, al final del periodo de carga puede llegar a los 600-700ºC. ♦ Resistencias eléctricas: Inmersas en el núcleo del acumulador, que calientan al mismo. ♦ Aislamiento térmico: Conserva el calor acumulado en el núcleo y al mismo tiempo, impide que las Tªs superficiales del aparato sobrepasen las permitidas por la normativa (máx. 90º) ♦ Sistemas de seguridad y control: Aseguran que la carga y descarga de calor se realice en óptimas condiciones. Incluye un limitador que impide sobrepasar la Tª máx. del núcleo. En el mercado existen dos tipos:

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 10

Estáticos: El sistema de regulación de carga puede ser manual o automático. La descarga de calor se realiza principalmente por radiación desde la superficie del aparato, en menor medida, por la circulación de aire a través del núcleo, para lo cual disponen de una entrada de aire en la parte inferior y otra de salida por la parte superior. La salida de aire se regula variando, manual o automáticamente, la posición de una compuerta o aleta de regulación. Son más baratos y sencillos de instalar que los dinámicos. Comprende aparatos entre 0.7 y 3.5 KW.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 11

Dinámicos: El aire circula a través del núcleo acumulador forzado por medio de un ventilador, y se impulsa ala habitación por una rejilla de salida situada en la parte inferior. El sistema de

regulación de carga puede ser manual o automático. La descarga de calor se debe mayoritariamente al aire impulsado por el ventilador. Un termostato de ambiente regula la Tº de habitación controlando el funcionamiento del ventilador.

Comprende aparatos entre 1.5 y 8 KW. A los elementos anteriormente enumerados habría que añadir: Ventilador, válvula mezcladora de aire, regulador electrónico y relé térmico. En ambos es necesario programar la carga del aparato durante la noche, bien con un reloj conmutador de tarifa nocturna o un programador horario privado. La conexión y desconexión del circuito de alimentación de los aparatos, se hace de forma automática mediante un contactor.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 12

Cables calefactores en suelo: Se emplean cables calefactores instalados en el suelo y recubiertos por una capa de hormigón de espesor suficiente para almacenar el calor y emitirlo a lo largo del día. La Tª superficial del suelo se limita a unos 26ºC. La programación de las 8 horas disponibles para almacenar calor en el suelo, se realiza de la misma forma indicada para los acumuladores. Se regula la acumulación mediante una centralita con sonda de Tª exterior. -

Los circuitos de calefacción eléctrica deben estar protegidos, preferentemente con interruptores automáticos y debe incorporarse también un interruptor diferencial. Lo que suele hacerse, es combinar convenientemente aparatos directos con los de acumulación para que el conjunto funcione de modo económico.

3.3.Energía por combustión: La combustión es una reacción química entre dos sustancias (combustible y comburente) con desprendimiento de calor (r. exotérmica), para que se produzca es necesario una Tª adecuada que dependerá del combustible utilizado.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 13

El comburente es oxígeno del aire y los combustibles se obtienen por compuestos hidrocarburos que pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, que contienen carbono e hidrógeno. El carbono al combinarse con el O puede dar origen a dos compuestos: Anhídrido carbónico (CO2) si la combustión es completa o monóxido de carbono (CO), si no puede completarse, que es un gas venenoso. El O que contienen algunos combustibles no es suficiente para realizar la combustión de todo el carbono e hidrógeno, por lo que debe aportarse el necesario generalmente del aire ambiente. El aire se introduce en la cámara de combustión, hogar de la caldera, de forma natural, debido al tiro o depresión creada por la chimenea (generalmente para combustibles sólidos o gas), o forzada mediante un ventilador incorporado en el quemador mecánico, (para combustibles líquidos o gas) en calderas de mediana y gran potencia. Podemos dividirla en dos tipos: 3.3.1.

Directa:

Directamente se produce el calor y se emite al local. Nos encontraríamos la chimenea francesa, estufas, cocinas económicas, braseros, etc. Las chimeneas comunes consisten en una hoguera encerrada por tres paredes de ladrillo y coronada por una campana y un tubo de salida de humos y otros productos de la combustión. En el fuego hay una parrilla metálica usa para quemar combustibles como carbón, coque o carbón vegetal con unos soportes metálicos que mejoran la combustión ya que permiten la circulación de aire por debajo del combustible. Las estufas son recipientes cerrados dentro de los cuales se produce la combustión, como su superficie está en contacto con el aire de la habitación se transmite el calor por convección. Combustibles que se emplean son madera, carbón, coque y queroseno. Deben utilizarse con ventilación adecuada pues los gases de la combustión pueden ser perjudiciales. 3.3.2. Indirecta: Consiste en una caldera que produce el calor, un fluido, vapor o aire, que lo transporta y un emisor que lo transmite. A.- Caldera: Donde se produce la generación de calor que se transfiere al agua de la instalación. Actualmente traen incorporados los siguientes elementos: Válvula de seguridad: Vienen taradas a una presión de 3 Kg/cm3, cuando se sobrepasa, la válvula se abre produciéndose una descarga de agua hasta que se establece la presión de tarado, cerrándose nuevamente. Funciona mediante un muelle que actúa sobre una membrana. •

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 14

Quemadores: Queman el combustible líquido o gaseoso de forma segura y automática. Pueden ser: Mecánicos: A gasóleo, son aquellos en que el aire necesario para la combustión se introduce en la caldera a una cierta presión producida por un ventilador que incorpora el propio quemador. El gasóleo sale pulverizado a alta presión a través de una boquilla, produciéndose la mezcla necesaria de gasóleo y aire para una perfecta combustión. Atmosféricos: En el que se mezcla el gas con el aire de forma directa, sin intervención de ningún dispositivo que impulse el aire. •

Circuladores: La circulación de agua se puede conseguir por presión y gravedad o recurrir a la circulación forzada: circulador. Es un motor con una bomba preparada para trabajar con una presión y Tª que necesita la instalación de calefacción. Todas las calderas murales lo traen incorporado. Pueden situarse tanto en la ida como en el retorno de la caldera, si es de combustible sólido mejor en el retorno. Deben mantenerse siempre llenos de agua. •

Clasificación de calderas: !

Según el MATERIAL: Caldera de hierro fundido: Formadas por elementos de hierro fundido acoplados entre sí mediante manguitos de unión. Caldera de acero: Fabricada con chapa de acero especial y soldada eléctricamente. -

!

Según el tipo de COMBUSTIBLE: Caldera para combustible sólido, (leña o carbón): La combustión se produce en las parrillas de la caldera. Los elementos que la componen son: a) regulador de Tª. b) puerta de carga. c) puerta cenicero. d) puerta regulador de tiro de aire. e) hogar provisto de parrilla. f) tapa para limpieza. g) caja de humos. h) registro regulador de tiro de chimenea. -

La puerta reguladora de tiro se puede abrir o cerrar automáticamente, instalando un regulador de Tª. del agua de la caldera. Hay que dimensionar correctamente la chimenea ya que ésta debe producir la entrada de aire en la misma para que su

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 15

funcionamiento sea correcto, es conveniente disponer un registro para limpieza de la chimenea. -

Caldera policombustible (Todos los combustibles): Si usáramos combustible sólido bastaría con: Quemador, caja de humos, puerta de carga, puerta de cenicero y parrilla desmontable. El equipo de transformación para gasóleo o gas consta de: puerta quemador, interruptor de seguridad y refractario. El i. De s. se sitúa en la puerta del quemador, su misión es la de dejar son tensión eléctrica el quemador si se efectúa la apertura de la puerta, impidiendo que pueda ponerse en funcionamiento. En las calderas adaptadas para combustible líquido, el circulador de calefacción puede situarse indistintamente en la ida o en el retorno.

-

Caldera para gasóleo. Se comercializa en dos versiones: Sólo para calefacción, suele incorporar: a) quemador b) circulador c) cuadro de mando Calefacción y A.C.S., lleva incorporado: a) quemador b) circuladores para ambos servicios c) depósito acumulador d) cuadro de mando e) purgador automático f) válvulas de retención y seguridad Caldera para gas.

-

= Las más usadas en medios domésticos son las calderas murales para agua caliente sanitaria instantánea y calefacción. Incorporan los elementos: a) quemador de tipo atmosférico b) depósito de expansión cerrado c) circulador de agua de la calefacción d) válvula de seguridad e) cuadro de mando Tiene prioridad el servicio de A.C.S. sobre el de calefacción. El agua que se va a consumir pasa a través de un intercambiador que posee la propia caldera. Está provista de un intercambiador agua-agua, que se encarga de obtener A.C.S. instantánea; Se trata de un serpentín circular de tubo de cobre por donde circula en A.C.S. que está bañado por el agua caliente que viene del radiador al cambiador agua-gas , que a su vez es el que se encarga de producir el intercambio entre el calor producido por el quemador y el agua que circula por su interior, fabricado en cobre electrolítico. =

También hay calderas murales sólo para calefacción.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 16

= Por último tenemos calderas murales para calefacción y A.C.S. (agua caliente sanitaria) por acumulación. Ésta caldera además de los componentes de todas las calderas murales se suministra con depósito acumulador de acero inoxidable y con un termostato ambiente. La producción de A.C.S. se efectúa por acumulación y tiene prioridad sobre el servicio de calefacción. Esta caldera incorpora: a) El quemador atmosférico b) La línea de regulación de gas c) El cuadro de mandos En las calderas a gas, la conexión de estas con la chimenea debe ser de un metal resistente a la corrosión y a la T ª. ! Según de donde se tome el AIRE para realizar la combustión, podemos clasificar las calderas en: -

C. de circuito abierto. Se toma el aire de la atmósfera del local en que se encuentra instalada. Prohibido instalar en dormitorios, cuartos de baño y aseos. Para la salida de productos de combustión, debemos incorporar un conductor de humos al exterior rematado por un deflector. -

C. de c. Estanco: Calderas estancas. Un tubo entra en la caldera e inserta aire limpio del exterior en la cámara donde se encuentran los quemadores y otro tubo da salida a los productos de la combustión. Pueden ser instaladas en dormitorios, cuartos de baño, aseos... !

Calderas SIN PILOTO (de encendido): Son las más modernas.

En los sistemas de calefacción central, un solo centro calorífico, calienta muchas habitaciones, un edificio entero o un grupo de ellos. Las calderas de estos sistemas suelen utilizar combustibles como fueloil, gas o carbón. C Cuando se quema el combustible, se calientan las paredes metálicas de la caldera y el calor se transfiere al agua, vapor o aire. La mayoría de las calderas son de funcionamiento automático, controladas por termostatos. Éste sistema de calefacción central se utiliza en muchos edificios de viviendas, en casi todos los de oficinas, hoteles y en grandes superficies como centros comerciales o grandes almacenes.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 17

B.- Instalación a partir de la caldera: 1- Sistemas de agua caliente: El agua se calienta en una caldera entre 60 y 83ºC y se envía a los locales por un circuito de tuberías. Básicamente hay dos tipos de instalación de circuitos por agua: a)

Bitubular: Es un sistema de dos conductos, el agua caliente se envía a los emisores por una tubería de suministro y a todos les llega a la misma Tª, el agua de todos los radiadores se recoge con una tubería común de retorno a la caldera. Es el más eficaz y fácil de controlar.

b)

Monotubular: Es un sistema con una sola tubería, el agua se envía a la boca de entrada del radiador, circula por éste y sale a buscar el siguiente radiador. La desventaja, que el agua se enfría cada vez más a medida que se aleja de la caldera, por lo que los radiadores más alejados deben ser más grandes que los cercanos a la caldera para

proporcionar la misma cantidad de calor. Además de la caldera, los elementos que pueden componer una instalación de calefacción por agua caliente son: 1/ Depósitos de expansión: Absorbe los aumentos de volumen que presenta el agua con los cambios de Tª. Según el tipo de depósito de expansión la instalación será de circuito abierto o cerrado. Clasificación de los depósitos de expansión: a) D. Cerrado (Vasoflex): Cuando el agua aumenta su volumen comprime una cámara de aire contenida en el interior del mismo, separada del agua de la instalación por una membrana

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 18

flexible, al disminuir la Tª el depósito devuelve el agua a la instalación. De esta forma, el agua, no tiene ningún punto de contacto con la atmósfera, impidiendo la corrosión, se evitan las pérdidas por evaporación, etc. Los fabricante facilitan los d. de e. para las calderas. Las calderas mural vienen preparadas con su depósito expansor para acoplamiento directo en la caldera. b) D. Abierto: se coloca en la parte más alta de la instalación. Es un depósito con un sobrante de agua. Debido a las desventajas que presentan frente a los cerrados, es un sistema prácticamente obsoleto. 2/ Depósitos acumuladores: Permiten obtener de abundante agua caliente sanitaria aprovechando el circuito de calefacción, mediante un intercambiador de calor. Los depósitos están formados por dos circuitos independientes. a)

Circuito de calentamiento: Es una parte del de calefacción y tiene por misión calentar el agua de consumo.

Circuito de consumo: Contiene agua para calentar para consumo humano. Material: Acero inoxidable. b)

3/ Elementos emisores: a) Radiadores: La emisión calorífica se basa en los principios de convección y radiación. Los más utilizados son: - Radiadores de hierro fundido - Radiadores de chapa de acero - Paneles de chapa de acero: La ventaja es su espesor. Si esta formado por dos, es un doble panel convector. - Radiadores de aluminio b) Suelo radiante, La distribución del agua caliente se realiza a baja Tª (de 40 a 50ºC). Los cuerpos radiadores son tubos de plástico empotrados en el suelo que alcanzan unos 28ºC. Sobre el forjado se coloca una capa de aislante térmico, encima un lecho que contiene los tubos calefactores y finalmente el piso. Proporcionan un reparto uniforme de calor a un coste comparativamente bajo. 4/ Tuberías: Conducen el agua que se ha calentado en la caldera hasta los distintos emisores que componen la instalación. Normalmente son de acero negro y de cobre, actualmente comienzan a ponerse de plástico. El paso a través de muros y suelos no ha de ser rígida se ha de disponer un elemento amortiguador en forma de pasatubos. Las que discurran por locales no calefactados han de aislarse térmicamente. Los puntos de fijación de las tuberías no han de producir tensiones al producirse dilataciones. 5/ Separadores de aire y purgadores: Los separadores separan el aire disuelto del agua para su posterior extracción mediante un purgador automático. Eliminan completamente el aire de una instalación, para su

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 19

correcto funcionamiento. Cada emisor ha de llevar un purgador, y además la instalación ha de llevar tantos purgadores automáticos como puntos elevados existan en ella. 6/ Elementos de regulación, control y ahorro energético. a)

Componentes de control: Son los siguientes: - Termómetros: Destinado a saber la Tª del agua de una instalación, puede ser por inmersión o por contacto - Hidrómetros: Para conocer la altura en m.c.a. (metros columna de agua) de la instalación indicando si está llena de agua. - Termohidrómetros: Constituidos por un termómetro y un hidrómetro en un mismo aparato.

Componentes de regulación (Inmersión); Aparatos para mantener la Tª del agua de la instalación dentro de la regulación realizada. - Termostatos de regulación: Controlan la Tª del agua de la caldera. Conviene entre 60y 90ºC. - Termostatos dobles: Incorpora el termostato de regulación y el de seguridad. Este último tiene una regulación fija entre 90 y 95ºC. b)

Cuadros de regulación y control; Son conjuntos compactos que incorporan todos los componentes de regulación y control imprescindibles para el funcionamiento de la instalación. c)

Componentes para el ahorro energético: Las instalaciones de calefacción deben estar equipadas con algún sistema de regulación automática de Tª, con el fin de evitar malgastar energía cuando ésta no es necesaria: d)

Termostato ambiente: Controla la Tª ambiente de los locales. En la pared de una habitación. Llaves termostáticas: Van en los radiadores. Su misión es regular el caudal de agua que entra en el radiador sobre la Tª ambiente del local que se ha elegido. Centralitas de regulación: Constituidas por una serie de elementos que de forma automática, regulan la Tª del agua de impulsión hacia los radiadores, en función de las condiciones exteriores, manteniendo Cte. la Tª ambiente: -

1/ 2/ 3/ 4/ 5/ 7/ Otros elementos:

Centralita regulación Válvula de 3 o 4 vías Servomotor Sonda de ida Sonda exterior.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 20

a) Válvulas para los emisores: 1. Instalaciones bitubo: • Llaves de reglaje: Regulan el caudal en la entrada al difusor, con paso recto o en escuadra, dimensiones 3/8 a 1 ¼ pulgadas. • Enlace detector: En la salida del emisor, permite regular la salida de agua de éste. 2.

Instalaciones monotubo: Válvulas By-pass y de T. Válvulas de 4 vías: Permiten un correcto reglaje del caudal de entrada y circulación del anillo. • •

b)

Válvulas de pie de columna de distribución: En instalaciones colectivas, para vigilar el equilibrado de todos los ramales del circuito hidráulico, para conseguir una buena distribución del caudal. Válvulas reductoras de presión: Convenientes en las instalaciones de circuito cerrado. El reglaje de la presión se efectúa con un tornillo, permiten la instalación de un manómetro para comprobar la presión de trabajo.

2.

Sistemas de vapor:

Son similares a los de agua caliente, con la diferencia de que circula vapor por las cañerías y radiadores. El vapor se condensa en los radiadores y transmite su calor latente. Se utilizan tb. Sistemas de una y dos tuberías para hacer circular el vapor y devolver a la caldera el agua formada por condensación. Hay tres tipos principales de sistemas de vapor: Por orificios de aireación: se basan en que la fuerza de la gravedad obliga al vapor condensado en el radiador a bajar a la caldera por la misma tubería por la cual sube el vapor a los radiadores. a)

Es el sistema de instalación más barata, pero los conductos deben ser lo bastante anchos como para albergar el vapor y recoger el condensado. Los orificios de los radiadores permiten la salida del aire una vez calentado por el vapor durante la fase de encendido o cuando está a pleno funcionamiento. Por vaporización son sistemas de dos tuberías en los que el vapor se introduce en el radiador por una válvula de admisión, y el aire y el condensado se liberan por un purgador de vapor. El agua vuelve a la caldera y el aire se descarga a través de un orificio central situado en la base o, en grandes instalaciones, por respiraderos en cada zona que se debe calentar. b)

Si el sistema tiene juntas de poco calibre el aire retorna al sistema en cantidades mínimas, por lo que se requiere muy poca presión para propulsar el vapor. Estos sistemas requieren de una instalación

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 21

más costosa que los de una tubería, pero resultan más económicos porque pueden trabajar con mucho menos combustible. Sistemas de vacío o de bomba mecánica. se parecen a los de vaporización, en los que cada radiador tiene una válvula de entrada y un purgador de vapor, pero incorporan una bomba de vacío en la tubería de retorno a la caldera. c)

Esta bomba mantiene un vacío parcial en el sistema para que el vapor, el aire y el condensado circulen con mayor facilidad. El vapor condensado y el aire se envían a un punto central en el que el primero se bombea a la caldera y el aire se expele a la atmósfera. En los sistemas de vacío completo, el condensado no necesita de la fuerza de la gravedad para volver a la caldera, por lo que no tiene una importancia esencial que éstos se ubiquen por encima o por debajo de los radiadores. Tb hay sistemas subatmosféricos pero se usan muy poco.

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 22

Sistemas de aire caliente: El aire se calienta por contacto con las paredes de la caldera, después generalmente se humidifica. La caldera se coloca en la parte baja del edificio y según se calienta el aire sube, por una red de tuberías convenientemente aisladas, a los locales atravesando las rejillas o los elementos que haya en ellas, los cuales se abren o cierran para regular la Tª de la habitación. Los sistemas de circulación forzada llevan un ventilador en la cámara de la caldera, tb incorporan filtros para retener el polvo y asegurar la limpieza del aire. Pueden también asociarse con unidades de refrigeración.

3.

Aprovechamiento del sistema de ventilación:

Los dispositivos de ventilación más sencillos son ventiladores instalados para extraer el aire viciado del edificio y favorecer la entrada de aire fresco. Los sistemas de ventilación pueden combinarse con calentadores, filtros, controladores de humedad y dispositivos de refrigeración. Muchos sistemas incorporan intercambiadores de calor. Estos sistemas aprovechan el aire extraído para calentar o enfriar el aire nuevo; así aumentan la eficacia del sistema y reducen la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento.

BIBLIOGRAFIA: Cuadernillo Informativo de Climatización de Iberdrola  1996 Cuadernillo Informativo de Calefacción Eléctrica de Iberdrola  1997 Apuntes de Instalaciones de la Edificación: E.U.P. de Burgos. Arquitectura Técnica. Folletos informativos del curso: “Arquitectura Bioclimática”.

Secc.:

T 52. Instalaciones de calefacción: elementos componentes y su funcionamiento. Circuitos característicos.

PÁG. 23