Válvulas de radiador termostáticas: ¿Cómo funcionan?

Tras la reciente publicación del Real Decreto 736/2020, de 4 de agosto, por el que se regula la contabilización de consumos individuales en instalaciones térmicas de edificios, se ha vuelto a considerar la importancia que tiene la instalación de válvulas termostáticas, tal y como se refleja en el artículo 3, apartado 2, de dicho Real Decreto:

“2. En los casos en los que la instalación de equipos de contabilización individualizada sea técnicamente viable y económicamente rentable, los usuarios finales de las citadas instalaciones térmicas deberán contar con los medios necesarios para el control de su propio consumo; bien de control manual o bien de control automático, tales como válvulas termostáticas en cada radiador, o válvulas de zona asociadas a termostato ambiente, entre otras.”

A nivel europeo la necesidad de la instalación de las válvulas termostáticas es ya una realidad, ya que las válvulas termostáticas de radiador equipadas con termostato van a ser requisito obligatorio en la UE. El Parlamento Europeo, la Comisión Europea y los demás estados miembros han llegado a un acuerdo a este respecto. La instalación de válvulas termostáticas de radiador y termostatos ayudaran al ahorro de energía final al cliente.

Por ejemplo, en Alemania, la instalación de válvulas termostáticas es obligatoria desde la década de los 70. Sin embargo, en muchos otros países europeos no es obligatorio todavía. 4 de cada 10 radiadores están a día de hoy equipados con válvulas manuales, lo que conlleva un mayor gasto energético.

Concepto de equilibrado hidráulico

El equilibrado hidráulico significa la distribución óptima del agua en el sistema, lo que se consigue limitando los caudales a los valores correspondientes a la demanda de calor de la instalación. Esto se puede hacer, por ejemplo, suministrando el caudal requerido a cada radiador mediante válvulas termostáticas preajustables.

¿Por qué el equilibrado hidráulico en sistemas de calefacción?

Existen varias razones por las que el correcto equilibrado hidráulico en los sistemas de calefacción es fundamental:

Control exacto del sistema
Ahorro energético debido a los componentes optimizados
Dimensionado óptimo de la instalación (dimensionado de las tuberías y ajuste de las válvulas)
Confort (suministro adecuado, ni por encima ni por debajo)
Cuidado medioambiental
Mínima circulación de agua
Temperaturas bajas de retorno
Funcionamiento eficiente de la caldera
Prevención del ruido

Un poco de historia y problemas que han ido apareciendo

Las antiguas chimeneas tenían el problema de una distribución de calor desigual. En la habitación donde se encontraba la chimenea hacía mucho calor, pero en las demás habitaciones hacía mucho frío.

Con el sistema de bomba de calor de agua, muy frecuente en la actualidad, el calor se distribuye de manera igual de acuerdo con la demanda requerida en todas las habitaciones a calefactar.

Desafortunadamente, esto no se da en muchos casos. Siguiendo el principio de menor resistencia, el agua calentada vuelve siempre al generador de calor por el camino más corto.

Normalmente, este camino circula a través de los radiadores situados más cerca de la bomba de circulación por lo que una cantidad insuficiente de agua caliente llega a los radiadores más alejados o en puntos más desfavorables de la instalación lo que provoca un calentamiento insuficiente de la habitación más alejada o excesivo en las habitaciones cercanas al generador de calor.

A este problema se le suele dar poca importancia, y se suele relacionar con la instalación de dos bombas demasiado pequeñas, temperaturas de caudal demasiado bajas o dos generadores de calor muy pequeños. Como consecuencia, se instalan bombas más grandes, proporcionando temperaturas de caudal excesivas con la consecuencia del desajuste del sistema.

Esto provoca ruidos de caudal en el sistema de calefacción y habitaciones sobrecalentadas o infracalentadas.

Solución mediante válvulas de radiador termostáticas

Este problema solo puede resolverse con un uso óptimo de la energía mediante el equilibrado hidráulico, produciendo la misma resistencia para toda la red de distribución de calor.

Una de las posibles soluciones es mediante la incorporación de válvulas de radiador termostáticas que se ajustan basándose en los cálculos de la instalación, lo que requiere un conocimiento de la instalación y de los caudales de los radiadores. En este caso estamos hablando de las válvulas con preajuste estático, esto es, el valor deseado de caudal en la válvula se establece mediante el preajuste y el mismo se mantiene dentro del valor de diseño de los valores de presión diferencial definidos. Variando el valor de la presión diferencial en la válvula se produce una variación del valor del caudal correspondiente.

A menudo, la disposición de la instalación es desconocida y esto hace casi imposible el cálculo, por lo que se hace necesaria la utilización de válvulas de radiador termostáticas para un control y equilibrado automático. Con este tipo de válvulas se mantienen constantes los valores ajustados. De esta manera, no son necesarios los reguladores de presión diferencial. La válvula absorbe una presión diferencial de hasta 1´5 bar. En este caso estamos hablando de las válvulas con preajuste “dinámico”: el valor del caudal conjunto de la válvula también se mantiene en las condiciones de presión diferencial oscilantes. Las válvulas “reaccionan” y se ajustan a las condiciones de funcionamiento existentes.

¿Cómo funcionan las válvulas de radiador termostáticas?

Las válvulas de radiador termostáticas están compuestas por el cuerpo de la válvula y el cabezal termostático. Tal y como se ve en la imagen, el cabezal termostático tiene en su interior un sensor líquido que se dilata o contrae dependiendo de la temperatura percibida en el ambiente. Esto provoca el movimiento del muelle, y, consecuentemente, la apertura o cierre de la válvula, para que deje pasar más o menos agua.

Ventajas del equilibrado hidráulico automático o dinámico

Las ventajas del equilibrado automático o dinámico son las siguientes:

Adaptación automática a diferentes condiciones de funcionamiento
Menor esfuerzo de planificación y cálculo
Ahorro en tiempo y coste de instalación
Menor cantidad de válvulas requeridas
El equilibrado hidráulico se mantiene incluso si secciones/unidades terminales del sistema se activan o desactivan
Las secciones equilibradas del sistema no están influenciadas hidráulicamente por ampliaciones de la instalación
El sistema puede ponerse en marcha por secciones durante la fase de construcción
Funcionamiento eficiente de las bombas de alta eficiencia en cualquier fase de funcionamiento
Valores caloríficos óptimos de las calderas de condensación
Mayor seguridad de funcionamiento debido al filtro que se encuentra en el interior de la montura de la válvula.

Regulación hidráulica en el radiador

Los siguientes pasos de cálculo son necesarios para realizar el equilibrado hidráulico:

Cálculo de la demanda para cada habitación individual
Cálculo de la superficie de calefacción, del caudal resultante y de las temperaturas de retorno efectivas a considerar
Cálculo de la tubería con los caudales calculados de los radiadores

Un paso importante es la regulación en la puesta en marcha. Aquí, la adaptación del caudal y el preajuste de las válvulas de radiador termostáticas demuestran ser una ventaja y la industria ofrece el desarrollo completo del sistema de válvulas y controles para radiadores. Especialmente las válvulas de radiador termostáticas preajustables y los detentores permiten la adaptación del caudal mediante el preajuste de los radiadores.

La escala en el cuerpo de la válvula permite el ajuste rápido del valor calculado del preajuste. Así es como se garantiza que la salida del radiador se adapta a la demanda de calor calculada.

Se ha de considerar una autoridad alta de la válvula cuando se elijan las válvulas de radiador termostáticas. Así es como se mejora la regulación de la temperatura ambiente mediante las válvulas de radiador termostáticas (por ejemplo, válvulas con preajuste fino).

Un aspecto a tener en cuenta en la instalación de este tipo de válvulas es la recomendación de incorporar un separador de lodos en la instalación, que nos va a garantizar un mejor funcionamiento de la misma debido a la menor suciedad en el sistema.