Eficiencia esquema caldera 1 - Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria

Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria

REGULACIÓN DE CALEFACCIÓN

Las instalaciones de calefacción se diseñan para proporcionar las temperaturas interiores de confort con las condiciones exteriores mas severas, por este motivo durante la mayor parte del tiempo de la campaña de calefacción la potencia instalada es superior a la demandada por la vivienda. Ello obliga a dotar a estas instalaciones de regulaciones que adecuen la producción de calor a las necesidades instantáneas de las viviendas.

TERMOSTATOS DE AMBIENTE

Teniendo en cuenta que el objeto de la calefacción es mantener las temperaturas interiores en la consigna solicitada por el usuario, la forma mas sencilla, y extendida, de regulación son los TERMOSTATOS DE AMBIENTE, los cuales en su versión más simple, constan de un elemento sensible que para o arranca la caldera cuando se hayan alcanzado, o no, las temperaturas de consigna; con esta solución es el propio usuario quien debe poner en marcha la instalación en el horario en que desee servicio, esta última operación puede ser realizada por un programador horario incorporado en la propia caldera.


%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

Una opción mas avanzada son los CRONOTERMOSTATOS DE AMBIENTE que incluyen en el mismo equipo el termostato y el programador horario; con ellos se pueden programar al mismo tiempo los horarios y temperaturas de funcionamiento.

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

En cuanto a los horarios, los programadores pueden ser diarios, la programación es la misma para todos los días; semanales en los que se pueden determinar diferentes horarios para días laborables y fines de semana; los hay incluso anuales en los que además se pueden programar los días festivos y los periodos de vacaciones.

Hay versiones que permiten programar varios cortes cada día, e incluso diferenciar los mismos para cada día de la semana.

Respecto a las temperaturas los más sencillos solo permiten programar una temperatura; existen equipos que pueden fijar diferentes temperaturas en cada corte horario: CONFORT, REDUCIDA, ANTIHELADAS, etc.

LIMITACIONES DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS TERMOSTATOS DE AMBIENTE

Con independencia de lo sofisticados o sencillos que sean, los termostatos de ambiente se ubican en un local determinado (habitualmente en el salón) por lo que puede suceder que desconecten la caldera al haberse alcanzado en ese local la temperatura de consigna, mientras que en otros aún no se hayan conseguido las temperaturas deseadas; por el contrario también pudiera suceder que no habiéndose logrado en el lugar de ubicación del termostato la temperatura indicada, haya otros locales en los que las temperaturas sean excesivas, sin que la caldera detenga su funcionamiento.

Este efecto puede paliarse regulando los detentores de los radiadores, de manera que se obtenga un correcto equilibrado hidráulico de toda la instalación; si bien las diferencias de temperatura entre los locales se pueden seguir produciendo debido a que en los mismos haya mayores o menores aportaciones gratuitas (personas, iluminación, electrodomésticos, etc) y también por efecto de la radiación solar a través de las ventanas.

VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS

Son válvulas de radiador que incorporan un elemento sensible a la temperatura de manera que cuando la misma se aproxima a la consigna, la válvula va cerrando el paso de agua al radiador reduciendo la emisión calorífica del mismo, llegando a cerrar completamente cuando se alcanza la consigna; de este modo se puede controlar la temperatura del local.

En el local donde se encuentre el termostato de ambiente no deben colocarse válvulas termostáticas, ya que si la temperatura de consigna de la válvula es inferior a la de consigna del termostato en el local nunca se alcanzará la temperatura fijada en este último porque la válvula termostática habrá cerrado el paso de agua con una temperatura inferior, la consecuencia de ello es que la caldera no recibirá la señal de parada y se elevará la temperatura del resto de los locales; en caso contrario, consigna del termostato inferior a la de la válvula, será la válvula la que no llegue a actuar por haberse detenido la caldera al alcanzarse la consigna del termostato.

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

Imagen: Radiador con válvula termostática

REQUISITOS MÍNIMOS DEL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS EN LOS EDIFICIOS (RITE)

El RITE en su instrucción ITE 09.4 indica que las instalaciones individuales tendrán un termostato situado en el local de mayor carga térmica y que además se instalarán válvulas termostáticas en todos los radiadores, no siendo preceptivo en los situados en locales como aseos, cuartos de baño, cocinas, vestíbulos, pasillos y, por supuesto, en los del local dotado de la sonda de temperatura de regulación general.

Como conclusión se instalarán válvulas termostáticas en los dormitorios y salones, en los que no se encuentre el termostato de ambiente.

Es conveniente no colocar válvulas termostáticas en todos los radiadores, de manera que la bomba de la caldera disponga de algunos radiadores por los que poder circular el agua, al margen de cuantas válvulas termostáticas hayan cerrado; las calderas individuales suelen incorporar válvulas de presión diferencial que eliminan este problema; con la proliferación del empleo de válvulas termostáticas cada vez es mas aconsejable seleccionar bombas con variador de velocidad.

UBICACIÓN DEL TERMOSTATO DE AMBIENTE

El RITE indica que el termostato de ambiente se colocará en el local de mayor carga térmica, que suele ser el salón, ahora bien esta ubicación a veces crea problemas de funcionamiento, por lo que es conveniente analizar mas detenidamente el punto idóneo.

Cuando se realiza el cálculo de calefacción no se tiene en cuenta la radiación solar, ya que las condiciones mas desfavorables se dan en días nublados; sin embargo en el funcionamiento habitual se tienen días con temperaturas bajas y despejados, lo que implica que en los locales con orientación sur se producen elevaciones de temperatura por la radiación recibida a través de las ventanas.

Si el termostato de ambiente se coloca en locales con orientación sur, los días despejados la temperatura en los mismos será mas alta y el termostato ordenará la parada de la caldera, al margen de que en los locales con orientación norte no se hayan alcanzado las temperaturas de consigna.

Un efecto similar se produce en locales con gran carga interna (iluminación, personas, equipos, etc), en los cuales, si se sitúan los termostatos de ambiente, las temperaturas se pueden elevar por las aportaciones interiores, parando la caldera antes de lograr las temperaturas de consigna en el resto de los locales.

Atendiendo a lo anterior la ubicación mas adecuada para los termostatos de ambiente es en locales de poca ocupación y con orientación norte, al margen de que sean, o no, los de mayor carga térmica; estos locales pueden ser dormitorios; en cuyo caso en los salones deben instalarse válvulas termostáticas.

 

REGULACIÓN DE CALEFACCIONES INDIVIDUALES CON VARIOS CIRCUITOS

¿Qué sucede cuando una instalación dispone de varios circuitos de calefacción independientes?

Tomemos como ejemplo una vivienda unifamiliar en la cual la planta baja se destina a locales de uso diurno (salón, cocina, sala, etc.) y la planta alta a uso nocturno (dormitorios). Si el usuario quiere tener horarios de funcionamiento y temperaturas diferenciadas, esto no puede lograrse únicamente con termostatos de ambiente, por muy sofisticados que estos sean.

Supongamos que se colocan dos cronotermostatos de ambiente, uno en cada planta, con programaciones anuales incluyendo hasta días de fiesta y todas las sofisticaciones posibles (Figura 01).

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

 

Figura 01: Instalación con dos zonas de calefacción independientes. Se precisan otros elementos para lograr su regulación independiente.

Si no se adopta ninguna otra medida, la caldera únicamente puede actuar con las señales de uno de los termostatos y como máximo se podrían programar para que la caldera arrancase, o parase, cuando alguno de los termostatos demande calefacción o cuando los dos hayan alcanzado la consigna, o se encuentren fuera de horario; en las restantes situaciones puede suceder que el termostato de una planta ordene el paro de la caldera cuando la otra está muy lejos de las condiciones de confort; o bien que se siga demandando calor cuando en la otra zona la temperatura es excesiva.

Para poder obtener condiciones diferenciadas es preciso:

1º.- Que la instalación disponga de circuitos hidráulicos distintos (tantos como zonas se quieran separar).

2º.- Que cada circuito hidráulico cuente con un elemento que le permita conectarse o aislarse de la instalación común; esto puede lograrse bien con bombas de circulación independiente, bien con válvulas motorizadas de zona.

3º.- Que en cada zona se coloque un termostato de ambiente (programable o no, según necesidades).

 

REGULACIÓN CON BOMBAS

En este caso el termostato de ambiente pondrá en marcha la bomba correspondiente hasta alcanzar la temperatura de consigna, momento en el que se parará la bomba y por lo tanto la calefacción de dicha planta. De este modo, las bombas pueden funcionar una, las dos o ninguna, según necesidades. Para evitar circulaciones provocadas por la bomba del circuito opuesto, es necesario colocar válvulas antirretorno en cada circuito (Figura 02).

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

 

Como mejora, es conveniente realizar las conexiones a la caldera de manera que la misma sólo se ponga en funcionamiento cuando haya arrancado alguna bomba.

 

Si se tienen calderas que incorporan bomba esta solución puede presentar problemas de acople hidráulicos, por lo que se debe realizar un colector que independice la caldera de los circuitos de calefacción (Figura 03).

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

REGULACIÓN CON VÁLVULAS DE ZONA

Una forma más habitual y sencilla es emplear válvulas motorizadas en lugar de bombas, en cuyo caso se permitirá la circulación hacia la zona deseada abriendo o cerrando la correspondiente válvula, comandada por la acción del termostato de ambiente. Como en el caso de las bombas, se puede optimizar el funcionamiento de la caldera programándolo, de manera que la misma quede fuera de servicio cuando las dos válvulas hayan cerrado (Figuras 04 y 05).

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

El ejemplo analizado se ha resuelto con válvulas de DOS vías, que abren o cierran el circuito.

Existe otra solución con válvulas de TRES vías que actúan permitiendo la circulación del agua hacia el circuito o retornándola hacia la caldera, según que el correspondiente termostato demande o no calefacción. Como en los casos anteriores es conveniente parar la caldera cuando los dos termostatos indiquen que no se precisa calefacción.

La solución con válvulas de tres vías asegura la circulación de agua por la caldera, mientras que con la de dos vías puede haber momentos en que esto no suceda; por el contrario, si se utilizan válvulas de tres vías es preciso colocar una válvula de equilibrado en el ramal de retorno de la válvula, ajustandola para una pérdida de carga similar a la del circuito de radiadores, con el fin para evitar que cuando un circuito esté parado el agua no vuelva directamente a la caldera, por la tercera vía, debido a la baja pérdida de carga que le ofrece el retorno, sin dar calefacción al circuito en servicio que presentará mayor pérdida de carga (Figura 06).

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

Las soluciones con válvulas de zona no crean problemas de acople hidráulicos con las bombas de caldera.

INSTALACIONES CON MAS DE DOS CIRCUITOS DE CALEFACCIÓN

En instalaciones más complejas, con mayor número de circuitos, las soluciones son idénticas a las aquí analizadas, simplemente se deben incrementar el número de equipos; tantas válvulas, o bombas, como circuitos se requieran.

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

 

INSTALACIONES DE CALEFACCION Y ACS CON ACUMULACIÓN

En viviendas con alto número de baños (3 o mas) como suelen ser las viviendas unifamiliares, la solución más adecuada para el servicio de agua caliente sanitaria (ACS) es con depósitos de acumulación; existen dos soluciones para los mismos:

  • Interacumuladores: incorporan el intercambiador en el propio depósito, los tipos de intercambiadores son bien con serpentín inmerso o bien depósitos de doble camisa, el agua de la caldera circula por el interior del serpentín o por la envolvente
  • Acumuladores con intercambiador exterior, en este caso se requiere una segunda bomba que produzca la circulación del agua entre el depósito y el intercambiador, éstos suelen ser del tipo placas, siendo cada vez más utilizados los de placas electrosoldadas.

Al atenderse la Calefacción y el ACS con la misma caldera, los circuitos hidráulicos se deben diseñar de manera que en cada momento se atienda a los servicios necesarios; en los casos de calderas murales con acumulación, los propios fabricantes de las calderas lo resuelven internamente.

Sin embargo en las ocasiones en que la potencia total, o las necesidades de acumulación, son altas es preciso realizar las instalaciones “in situ”, por lo que el instalador deberá combinar todos los elementos. A continuación se detallan algunas posibilidades, las más habituales se corresponden al funcionamiento en paralelo de ambos servicios Pudiendo resolverse con bombas independientes para cada servicio (Figura 07), o bien con bomba única y válvulas motorizadas de dos o tres vías (Figura 08). Estas soluciones son idénticas a las comentadas en el apartado anterior, sin más que considerar al circuito de ACS como uno  de calefacción.

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

Un problema añadido respecto a las instalaciones exclusivas de calefacción es la de dar prioridad al servicio de ACS, lo que habitualmente se realiza parando el servicio de calefacción mientras se atiende al de ACS, tal como lo hacen las calderas instantáneas. La forma más adecuada sería instalando un termostato (o sonda según la regulación que se disponga) en el retorno a caldera, el mismo parará el servicio de calefacción cuando las temperaturas de retorno sean bajas, de este modo se logra que en épocas intermedias se puedan cubrir los dos servicios a la vez y al mismo tiempo proteger a la caldera de condensaciones, condición imprescindible para calderas estándar.

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control

Frecuentemente sucede que la potencia de la caldera es superior a la que es capaz de disipar el intercambiador de ACS en las situaciones habituales de trabajo con temperaturas del agua medias. Por ello a continuación se propone un tipo de regulación que aprovecha mejor la potencia de la caldera y es capaz de cubrir los dos servicios al mismo tiempo, la instalación consta de una bomba y dos válvulas de tres vías (Figura 09)

La primera envía el agua de caldera hacia la producción de ACS mientras se está solicitando este servicio, o lo deriva hacia la calefacción cuando el agua haya alcanzado la temperatura de consigna.

La segunda permite el paso del agua hacia la calefacción o directamente a caldera según que se requiera, o no, calefacción.

La primera válvula se gobierna por el termostato del depósito de ACS, mientras que la segunda la controlará el termostato de ambiente, utilizando los fines de carrera de las válvulas, o directamente las señales de los termostatos se puede conseguir que la bomba y, consiguientemente, la caldera solo estén en funcionamiento cuando se esté demandando algún servicio.

La forma de funcionamiento es:

  • Cuando se requiere sólo servicio de ACS, la válvula 1 envía el agua al intercambiador y la válvula 2, deriva el agua de retorno hacia la caldera.
  • Cuando se requiere servicio exclusivo de calefacción, l válvula 1 cierra y la válvula 2, envía el agua hacia los radiadores retornando de los mismos hacia la caldera.
  • Cuando se demandan los dos servicios el agua de la caldera primero se dirige al intercambiador de ACS y a la salida del mismo se envía hacia los radiadores; cuando el ACS está muy fría la temperatura hacia radiadores puede resultar insuficiente, pero los mismos emitirán parte de calefacción en lugar de nada, como sucede con las regulaciones tradicionales, lo que además proporciona un funcionamiento más homogéneo de la caldera.

Si para evitar las condensaciones en la caldera es preciso limitar la temperatura de retorno, la solución sigue siendo la del termostato en el retorno, el mismo actuará sobre la válvula de calefacción.

El sistema funciona del mismo modo si hay varios circuitos de calefacción, simplemente deberán instalarse tantas válvulas como circuitos, y todos en paralelo.

La solución propuesta es la más adecuada para calderas de condensación ya que al cubrir primero el servicio de ACS y posteriormente el de calefacción el agua siempre retorna a la caldera a la menor temperatura posible, lo que aumenta el rendimiento de este tipo de calderas.

Asimismo esta solución también admite otro tipo de regulaciones como la variación de temperatura en función de las condiciones exteriores, si bien en este caso la regulación debe actuar directamente sobre caldera, lo más adecuado sería instalar la sonda en el retorno a caldera y programar la curva sobre temperatura de retorno de radiadores, en lugar de la de impulsión.

 

Artículo realizado por: Ricardo García San José

Ingeniero Industrial. FACTOR 4 Ingenieros Consultores S.L.

Vicepresidente Comité Técnico Atecyr

¿Que te parece este artículo?

%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control %image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control %image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control %image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control %image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control (1 votos, promedio: 4,00 de 5)
%image_title Regulación de instalaciones individuales de calefacción y agua caliente sanitaria Noticias de Actualidad Regulación y control Cargando…

0 comentarios

Dejar un comentario

¿Quieres unirte a la conversación?
Siéntete libre de contribuir

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *