Sistema de calefacción por radiadores
Introducción
A la hora de instalar una red de calefacción por radiadores siempre se han de considerar importantes temas como la orientación de la vivienda, el aislamiento de sus muros, el tipo de caldera a elegir, la situación de los radiadores, etc....
En este capítulo consideramos que ya se ha realizado el cálculo de calorías necesarias para obtener confort en la vivienda y vamos a tratar la importancia de las redes de tuberías y de los diferentes tipos de instalaciones que se pueden presentar en un edificio.
Procesos de transmisión de calor
Existen diferentes maneras de calentar un local, pero todas ellas viene marcadas por la forma de transmisión del calor elegida. Procesos de transmisión del calor:
• Conducción: es la transmisión de calor de un cuerpo a otro, o de una parte de un cuerpo a otra del mismo cuerpo, por contacto directo. Esto es, un material ceden parte de su energía calorífica a otro material adyacente.
Por ejemplo el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción. También el contacto directo de nuestra mano con un radiador supone un suceso de transmisión de calor por conducción.
• Convección: es la transmisión de calor dentro de un fluido, o desde un fluido a una superficie, o viceversa, y se realiza por movimiento del fluido. Si el movimiento del fluido es producido por diferencia de temperatura (diferencias de densidad), el prceso se denomina convección natural o libre. Si el movimiento del fluido es producido por medios mecánicos, el proceso se denomina convección forzada.
Como ejemplos más claros de fluidos están el aire y el agua. En una instalación de calefacción por radiadores el proceso de transmisión de calor por convección viene provocado por el calentamiento de agua en la caldera y por el calentamiento del aire que rodea a los radiadores.
• Radiación: Todo cuerpo, por el hecho de tener una temperatura superior a otro, radia calor. Evidentemente esta energía radiada es tanto mayor, cuanto mayor es la temperatura del cuerpo. El ejemplo más claro de radiación que se nos presenta cotidianamente es la radiación de energía calorífica por parte del sol.
En las viviendas con sistemas de calefacción por radiadores, estos radian calor al ambiente.
Aunque estos tres procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, suele suceder que uno de ellos predomine sobre los otros dos.
En nuestros hogares el calor se transmite desde los radiadores por convección y radiación. En el caso de contacto con ellos por conducción.
Todos estos procesos dependen en gran manera de las condiciones de transmisión que se presentan en cada caso, así como de las condiciones de aislamiento que presentan los conductos de distribución.
Transmisión de calor por conducción
Transmisión de calor por convección
El propósito de un sistema de calefacción es compensar y equilibrar las pérdidas de calor de los ocupantes de el edificio. En el sistema de calefacción mediante radiadores, el agua caliente se desplaza por lo general a un máximo de 80º en la tubería de ida, mientras que le temperatura de retorno será entre 10º y 20º menor, dependiendo del tipo de instalación.
Condiciones generales de cálculo
La normativa que rige todas las instalaciones de calefacción es el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE).
En este apartado se presentan instrucciones de aplicación común a todos los sistemas de calefacción:
• ITE 02.4.11 Unidades emisoras: Las superficies calientes de los aparatos calefactores que sean accesibles al usuario deben tener una temperatura menor que 80ºC o estar adecuadamente protegidas. (ver apartado de aislamiento de tuberías pág. 53). Todos los radiadores deben de tener una válvula que permita modificar las aportaciones térmicas y dejarlo fuera de servicio. Se recomienda el uso de dispositivos automáticos (ver válvulas termostáticas pág. 67).
Todo radiador dispondrá de dispositivos de corte de entrada y de salida con cierre eficaz (ver válvulas y detentores para radiador pág. 66).
• ITE 02.8.2-3 Alimentación y Vaciado: El diámetro del tubo de alimentación de la caldera dependerá de los KW necesarios en la vivienda. Para el vaciado del sistema se recomienda un diámetro mínimo de 20 mm.
• ITE 02.8.5 Dilatación: En el capítulo de Fontanería (pag. 29 “Control de dilataciones”) podemos encontrar las condiciones necesarias de la tubería Tigris Blue de Aquatecnic para compensar la posible dilatación del sistema.
• ITE 03 – Ap.03.1 Aislamiento de la tubería.
Aislamiento de la tubería
Las conducciones de las instalaciones de calefacción deben estar aislados térmicamente con el fin de evitar consumos energéticos superfluos y conseguir que los fluidos portadores lleguen a los radiadores con temperaturas próximas a las de salida de la caldera, así como para evitar contactos accidentales con superficies calientes (ITE 02.10).
Los espesores mínimos para las tuberias Tigris Blue vienen indicados en la Tabla CR-1 (ITE 03 apéndice 03.1).
Cuando los componentes estén instalados al exterior, el espesor indicado en las tablas anteriores será incrementado, como mínimo, en 10 mm para fluidos calientes y 20 mm para fluidos fríos.
Tabla CR-1. Espesor del aislamiento
Diámetro exterior Fluido interior caliente Tuberías Temperatura del fluido (2)
(1) mm ºC
40 a 65 66 a 100
16-20-25-30 20 mm 20 mm
40-60 20 mm 30 mm
63-75 30 mm 30 mm
(1) Diámetro exterior de la tubería sin aislar. (2) Se escoge la temperatura máxima en la red.
Retorno Ida
Clasificación de las redes de calefacción por radiadores
Existen tres tipos diferentes de instalación de calefacción convencional con radiadores.La elección de cualquiera de los tres sistemas dependerá de las necesidades particulares de cada usuario.
Calefacción monotubular
En este sistema de instalación los emisores están instalados en serie, es decir, el retorno del primer radiador hace de ida del segundo y a su vez el retorno de este hace de ida del tercero, y así sucesivamente hasta volver a la caldera.
A medida que el agua caliente va circulando por los radiadores, la temperatura va disminuyendo, lo que hace que esta sea diferente en cada radiador.
Este hecho debe compensarse sobre-dimensionando ligeramente los últimos radiadores del anillo, para compensar el descenso de temperatura.
Como limitación, cada circuito de calefacción monotubular podrá alimentar cinco radiadores como máximo (ITE 09.4).
Si es necesario conectar más de 5 radiadores se instalarán más circuitos, separando las conexiones a cada circuito en base a su uso (por ejemplo separando locales que se usan por el día o por la noche). Este sistema requiere menos tubería y se reduce por ello el coste de la instalación, pero tiene grandes desventajas respecto a los otros sistemas de calefacción por radiadores en cuanto al rendimiento calorífico de la instalación.
Instalación
Válvula monotubular.
El funcionamiento es sencillo, en posición totalmente abierta, la válvula deriva al radiador el 100% del caudal de agua que circula por el circuito, y en posición totalmente cerrada, impide el paso del agua al radiador, recirculando el 100% del caudal por el circuito. Ver Fig. CR-01.
La válvula se suministra con una sonda que permite regular en el radiador los flujos de ida y retorno.
El equilibrado del sistema se realiza mediante el “detentor” que lleva la válvula.
Existen también válvulas termostáticas para instalaciones monotubulares de calefacción.
Precisa de la instalación de un elemento purgador en el radiador.
Instalación monotubular
Retorno Ida
Retorno Ida
Calefacción bitubular
Este sistema de calefacción dispone de dos circuitos independientes para transportar el agua caliente hasta los radiadores, uno de ida y otro de retorno. El agua que sale de cada radiador es conducida de nuevo a la caldera por la tubería de retorno y no se hace pasar al siguiente radiador lo que le diferencia del sistema monotubular.
Aunque se requieren tramos de tubería mas largos, estas tuberías pueden reducirse gradualmente al irse alejando de la caldera, e incrementando en su ruta de retorno a la caldera.
Esto proporciona una mejor distribución de calor en el sistema y se requiere menos control para hacer uniforme la distribución.
Existen dos variantes de instalación atendiendo al retorno de la red: • Retorno simple.
• Retorno invertido.
En el sistema de calefacción bitubular para radiadores de retorno simple se empieza a retornar el agua hacia el generador desde el último radiador.
En el retorno invertido, el agua comienza el retorno desde el primer radiador.
La principal diferencia entre ambos sistemas de retorno surge a la hora de equilibrar el sistema. El retorno simple al tener un recorrido bastante mas corto entre el radiador mas próximo y la caldera que el más alejado, origina un desequilibrado del sistema.
En cambio con retorno invertido las pérdidas de carga en los emisores más próximo y más alejado de la caldera están compensadas.
Instalación
Se requiere el uso de una válvula para radiador en la parte superior de este y un detentor en la parte inferior, así como la instalación de un elemento purgador.
La válvula regula la entrada de agua caliente en el radiador, pudiendo clausurarlo en caso de necesidad, mientras que el detentor realiza la función de equilibrado del sistema.
Las válvulas deberán ser termostáticas en los lugares que indica el ITE 02.11.2.2 (ver “válvulas termostáticas”).
Instalación bitubular retorno invertido. Instalación bitubular retorno simple.
Retorno Ida
Calefacción por colectores
El sistema de distribución mediante colectores permite una perfecta distribución del rendimiento calorífico, ya que hace posible que la llegada del agua caliente a todos radiadores sea
prácticamente a la misma temperatura. El equilibrado es similar al existente en un sistema bitubular con retorno invertido, ya que utiliza el mismo recorrido para la ida que para el retorno de agua a los colectores y caldera.
Con este sistema el ahorro es considerable, ya que no es necesario el empleo de accesorios para unir el colector con el radiador, simplemente basta con montar tubería multicapa Tigris Blue, ya que es fácilmente curvable.
Instalación
El conjunto de colectores se instala dentro en un armario metálico utilizando una válvula de corte a la entrada de cada uno de ellos. Los colectores para calefacción Tigris Blue son dobles, es decir, vienen montados en bloque el colector del circuito de ida y el colector del circuito de retorno con purgadores incluidos (ver ficha colectores dobles Tigris Blue).
En el caso de la distribución por colectores la pérdida de carga se reduce considerablemente debido a que en el trazado de ida y retorno no existen accesorios. Esto facilita el posterior equilibrado del sistema.
Instalación por colectores
Armario de colectores
Pérdida de carga de los accesorios
En la Tabla CR-3 ofrecemos la pérdida de carga en función del accesorio y el diámetro de la tubería.
Para realizar el cálculo de la pérdida de carga de los accesorios Tigris Blue en un sistema de calefacción utilizaremos la siguiente fórmula:
Pérdida de carga accesorios = ∑( r . v2. γ/2g) mm c.a.
Siendo:
r: el coeficiente de resistencia de los accesorios Tigris Blue. Si hay más de un accesorio se sumarán los coeficientes y se introducirán en la fórmula.
v: velocidad en m/s obtenida de la tabla de perdida de carga de la tubería (Tabla CR-2).
γ: peso específico del agua a 60ºC (966 Kg/m3).
g: 9,81 m/s2.
Para calcular la pérdida de carga de una instalación se sumará el total de pérdida de carga de las tuberías a el total de pérdida de carga de los accesorios (ver ejemplo en pág. 60).
Tabla CR-3. Valores del coeficiente de pérdida de carga de los accesorios
Coeficiente de resistencia (r)
Accesorio Símbolo Ø 16 Ø 20 Ø 25 Ø 32 Ø 40 Ø 50
Codo 90º 0,37 0,29 0,26 0,26 0,21 0,19
Reducción 0,14 0,11 0,10 0,09 0,09 0,08
Te con separación de corriente 0,44 0,34 0,31 0,26 0,25 0,23
Te de paso 0,10 0,08 0,08 0,07 0,06 0,05
Te contracorriente 0,39 0,31 0,28 0,23 0,22 0,20
Te unificadora de corriente 0,36 0,29 0,25 0,2 0,21 0,21
Te de paso unificadora de corriente 0,25 0,26 0,19 0,15 0,14 0,13
La resistencia del sistema Tigris Blue a las temperaturas generadas en los sistemas de calefacción, su fácil montaje y la gama de accesorios lo convierten en el solución idónea para ser instalado en cualquiera de los tipo de calefacción por radiadores (monotubular, bitubular o por colectores).
Descripción del sistema
Tubería multicapa con alma de aluminio y capas exterior e interior de polietileno reticulado por radiación (PEXc-AL-PEXc) Aquatecnic Tigris Blue, para red de distribución de calefacción por radiadores en sistema monotubular, bitubular y por colectores (T=95ºC a 10 atm. en uso continuo), en instalación vista u oculta, para unir mediante compresión mecánica (press-fitting) a accesorios y piezas termoplásticas en Polifenilsufona (PPSU) con junta elástica y casquillo de acero inoxidable. De conformidad con PNE 53 964.
Componentes del sistema
Tuberías multicapa TiGRiS BLUE Aquatecnic
Ofrecen unas características tales que su vida útil no es inferior a 50 años.
Son impermeables a la difusión del oxígeno, impidiendo la entrada del oxígeno en circuitos cerrados de calefacción.
Son opacas, no permitiendo el contacto de la luz con el agua y evitando de este modo la aparición de microorganismos.
Nota: para ver las características de “Marcado de la tubería” y la “Composición” consultar pag. 22.
Dimensiones
En el capítulo de Fontanería (pág. 38) se encuentran las dimensiones, espesores y largos de las tuberías Tigris Blue.
Características mecánicas
Rugosidad interior: inferior a 0,007mm.
Coeficiente de dilatación lineal (para incrementos de 10 ºC): 0,025 mm/m ºC.
Conductividad térmica: 0,43 W/m ºC.
Impermeabilidad a la difusión del oxígeno (en circuitos de calefacción): total
Características funcionales
Temperatura máxima de trabajo continuo (a 10 bar): 95 ºC. Temperatura máxima transitoria: 110 ºC.
Presión máxima de trabajo continuo (a 95 ºC): 10 bar. Presión de reventamiento (a 20 ºC): superior a 80 bar. Curvado de los tubos
La especial composición de los tubos multicapa PEXc-AL-PEXc permite combinar las propiedades de rigidez metálica (aluminio) y la flexibilidad de los plásticos, controlando simultáneamente la dilatación que pueda originarse por saltos térmicos importantes (50ºC o incluso más). Por tanto, el tubo puede ser curvado en obra (manualmente, con muelle curva-tubos o curvadora), siempre que el radio de curvatura resultante no sea inferior a los valores indicados en la pág. 31 del capítulo de Fontanería.
Requisitos de aptitud al uso
El sistema Tigris Blue dispone de tubos y accesorios con la cara interna plástica, con lo cual no están expuestos a la corrosión originada por el contacto con el agua, los pares galvánicos o la agresividad de otros materiales de la construcción. Los valores de migración se evaluarán conforme con UNE-EN-ISO 8795.
Los materiales empleados en tubos y accesorios resisten la acción agresiva de los biocidas y desinfectantes en las dosis aplicadas para la prevención y control de la proliferación y diseminación de legionela en las instalaciones (conforme con UNE 100 030).
La acción alternada de la temperatura (elevación hasta 70 ºC o más) y de los desinfectantes (inyección de cloro hasta alcanzar de 20 a 50 ppm de cloro libre residual en tanques o depósitos) no produce corrosión o alteración de la estructura molecular de los materiales que componen los tubos y accesorios.
Accesorios TiGRiS BLUE Aquatecnic
Se utilizarán los mismos accesorios en PPSU que en fontanería. Calefacción: Colectores de calefacción metálicos, Soportes distanciadores para colectores, Armario de colectores, Adaptadores roscados para radiadores, Codo prolongado a radiador, Te prolongada a radiador, Válvula para instalaciones de calefacción monotubulares y Válvula para instalaciones de calefacción bitubulares.
Los accesorios plásticos están fabricados mediante inyección de PPSU y son de color azul.
Composición
La composición de los accesorios de Polifenilsulfona (PPSU) de color azul se puede ver en la pág. 24 del capítulo de Fontanería. El codo y la “T” prolongados a radiador están formados por un cuerpo de PPSU y una prolongación a radiador de diámetro 16 mm en latón cromado.
Los accesorios de entrada y salida a radiador están compuestos de latón y presentan un aspecto cromado en su parte exterior.
La pieza de transición entre el tubo y válvulas o detentores se realiza con un accesorio de latón con junta elástica que asegura su estanqueidad.
Características mecánicas Módulo de elasticidad: 2300 Mpa.
Resistencia al alargamiento: superior al 7%. Alargamiento a la rotura: superior al 60%.
Resistencia al impacto: 400 kJ/m2.
Coeficiente de dilatación lineal (para incrementos de 10 ºC): 0,056 mm/m ºC.
Conductividad térmica: 0,35 W/m ºC. Características funcionales
Purgador Radiador Purgador Detentor Purgadores Radiador Válvula monotubular Válvula corte Armario de colectores Cabeza termostática Tubería Tigris Blue
Válvula radiador
Accesorios calefacción Tigris Blue
Cabeza termostática
Tubería Tigris Blue
Tubería Tigris Blue Tubería Tigris Blue Colectores
Puesta en obra
Debido a que las instalaciones de calefacción discurren bajo el suelo de la casa, el sistema para calefacción por radiadores Tigris Blue, al ser un tubo flexible y con escaso coeficiente de dilatación, esta diseñado para solventar todas las posibles complicaciones de instalación que se puedan presentar en una obra.
Su rapidez y facilidad de montaje, unido a características similares a las tuberias metálicas, le convierten en el sistema perfecto para conseguir altas prestaciones en el menor tiempo de instalación posible.
Componentes de un sistema de calefacción
En estos esquemas de dibujo se pueden observar los principales componentes de los sistemas de calefacción.
En todos ellos es común la instalación de un elemento purgador para eliminar el aire de los radiadores, así como la instalación de válvulas termostáticas en los locales que sea necesario.
Los sistemas de calefacción bitubular y por colectores tienen en común el “detentor” a la salida del agua caliente del radiador. Este elemento regulador sirve para realizar el equilibrado hidráulico de la instalación, tan importante para garantizar el caudal necesario en cada radiador y así lograr una correcta distribución de la energía calorífica en toda la instalación. En los sistemas de calefacción monotubular el detentor viene incorporado en la válvula del radiador.
Prolongaciones a radiador vistas
En instalaciones vistas o donde las características de la vivienda no permitan hacer “rozas” en la pared (muros de piedra, etc...), se utilizarán los accesorios Tigris Blue especialmente diseñados para esto, como son los codos y Tes prolongados a radiador. Estos accesorios disponen de una prolongación en latón cromado que varia entre 350 y 1100 mm.
Válvulas termostáticas
Según el ITE 02.11.2.2 en las instalaciones de calefacción dotadas de radiadores se dispondrá, para cada circuito un sistema centralizado de control de la temperatura del agua, y válvulas termostáticas en todos los radiadores situados en los locales de la vivienda, exceptuando aseos, cuartos de baño, cocinas y pasillos. Las válvulas termostáticas han sido concebidas para controlar la temperatura ambiente de un espacio, variando el caudal de agua en cada radiador. Esto permite obtener mejor confort y mayor economía.
En la cabeza de la válvula va impresa una numeración que corresponde a la temperatura deseada en el habitáculo.
El eje del cuerpo termostático debe estar orientado horizontalmente (Fig. CR-02).
Las válvulas termostáticas pueden ser instaladas en cualquiera de los tres sistemas de calefacción descritos con anterioridad. Sistema de unión de las tuberías
El sistema press-fitting de TiGRiS Blue, con junta elástica, garantiza una perfecta estanqueidad y permite girar el accesorio después de la unión para facilitar su montaje (ver instrucciones de montaje en capítulo de Fontanería pág. 27).
Unión entre accesorios de calefacción y tubería Tigris Blue. La unión se realiza mediante un sencillo accesorio que une la tubería multicapa Tigris Blue de Aquatecnic de Ø 16 mm a la válvula utilizando un elemento roscado de 1/2”. Ver Fig. CR-03.
En la unión de accesorios roscados de PPSU de Tigris Blue a otros accesorios (accesorios de Tigris Blue, llaves de corte, etc...) se utilizará cáñamo, estopa, teflón, evitando en todo momento los selladores químicos del tipo Loctite
Casquillo Tigris Blue Arandela Racord Junta tórica Cuerpo Fig. CR-03
Croquis de unión a tubo Tigris Blue
Fig. CR-02
Detalle de te prolongada a radiador
