2. Conocimientos básicos de instalaciones de calefacción, agua fría y caliente. TEMA 8 PEÓN ESPECIALISTA JCCM

Conocimientos Básicos de Instalaciones de Calefacción, Agua Fría y Caliente

Sistemas de Calefacción: Conceptos Básicos

Elementos Combustibles

Combustibles Sólidos: Estos incluyen principalmente la leña y el carbón. Ocasionalmente, también se utilizan virutas, trozos de madera, cáscaras de almendra, etc. Sin embargo, el uso generalizado de la leña para calefacción no es viable desde un punto de vista ecológico. En cuanto al carbón, aunque se prevé que se convierta en una fuente energética significativa según el Plan Energético Nacional, su uso en instalaciones domésticas es menos práctico y sencillo comparado con el gasóleo. Para edificios residenciales, se recomienda usar una mezcla de antracita y hulla, conocida como carbón de calidad n° 1, que contiene menos del 1% de azufre para proteger el ambiente.

Combustibles Líquidos: El gasóleo C es el más relevante. Se puede utilizar en generadores de calor de cualquier potencia térmica. Antes de su distribución, se tiñe de azul y se le añaden agentes trazadores.

Combustibles Gaseosos: Aunque el gas butano sigue siendo usado en diversas regiones de España, el gas propano es el más común. Dado que es un gas, su instalación debe cumplir con estrictas normas de seguridad debido a la alta difusión en caso de fuga. Existe una normativa rigurosa al respecto, aunque no se abordará en detalle aquí.

Salas de Máquinas, Chimeneas y Conductos

Sala de Calderas: Al diseñar un sistema de calefacción, es esencial considerar la ubicación de la sala de calderas, preferiblemente en la azotea, especialmente si se usa gas. En el caso de combustibles líquidos, es necesario prever un grupo de presión para impulsar el combustible desde el depósito.

Ventilación: La ventilación adecuada es crucial y puede ser natural o forzada, siendo preferible la natural. Se requiere un área libre de aperturas de 50 cm² por cada 10,000 W de potencia nominal para asegurar un volumen de aire suficiente para la combustión, proveniente del exterior. Las entradas de aire pueden ser verticales u horizontales, pero los conductos horizontales no deben superar los 10 metros de longitud. Es esencial disponer de dos aperturas para la ventilación, preferiblemente opuestas, con la evacuación de aire en la parte superior y la entrada de aire para la combustión y renovación en la parte inferior.

Espacio y Acceso: La sala de máquinas debe tener el espacio mínimo recomendado por el fabricante para facilitar el mantenimiento y la vigilancia. La puerta de acceso debe dar a un vestíbulo y no abrirse directamente a escaleras, garajes u otras dependencias.

Depuradores de Humos y Economizadores: Para calderas de carbón y fuel-oil, es necesario prever un espacio entre la caldera y la chimenea para instalar un depurador de humos o un economizador, con un espacio al menos del tamaño de la caldera.

Seguridad contra Incendios: Las salas de calderas en viviendas deben considerarse como sectores susceptibles de incendio, y deben estar compartimentadas con elementos que ofrezcan resistencia al fuego.

Chimeneas: Además de la chimenea de combustión, debe haber una ventilación adicional mediante un conducto exclusivo para la sala de calderas. Este conducto adicional ayuda a resolver los problemas de ventilación de la sala y asegura que la temperatura ambiente no supere los 35 °C.

Calderas

Los sistemas que abordaremos en este capítulo son los llamados sistemas centrales, en los cuales el calor se genera en una ubicación del edificio y luego se distribuye a las distintas áreas.

Toda instalación de calefacción central está compuesta por varios elementos, que incluyen:

Una o varias calderas.
Una red de tuberías que transportan el fluido caliente desde la caldera a los diferentes espacios y lo devuelven menos caliente en su ciclo de retorno.
Uno o varios radiadores o elementos calefactores.
Un vaso de expansión, abierto o cerrado, que absorbe el aumento de volumen del agua al calentarse.
Una o varias bombas.
Accesorios de regulación y seguridad.
Depósitos de combustible.

De todos estos componentes, el núcleo de cualquier sistema de calefacción son los generadores de calor o calderas. La clasificación más común de las calderas es la siguiente:

Calderas para Combustible Sólido: Estas pueden quemar leña o carbón. La combustión se genera en las parrillas de la caldera, con una llama cuya intensidad varía según la cantidad de aire que ingresa a través de la puerta reguladora de tiro, la cual puede abrirse o cerrarse automáticamente mediante un regulador de temperatura del agua de la caldera. Es crucial dimensionar correctamente la chimenea para asegurar un adecuado suministro de aire.

Calderas Policombustibles: Estas calderas, que son las más utilizadas, pueden funcionar con cualquier tipo de combustible. Están equipadas con quemadores de aire a presión o quemadores atmosféricos que pueden utilizar combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. Se dividen en dos tipos:

Calderas con hogar en depresión: Estas calderas funcionan con el tiro de la chimenea, lo que mantiene el hogar a una presión menor que la atmosférica y permite la comunicación directa entre el hogar, el recorrido de humos y el aire ambiente.
Calderas de tipo presurizado: Estas calderas inyectan el combustible a presión, lo que aumenta significativamente la velocidad de los productos de combustión y mejora la transferencia térmica. Están fabricadas únicamente de acero.

Calderas para Gasóleo: Estas calderas son de alto rendimiento y están diseñadas específicamente para utilizar gasóleo. Pueden estar destinadas únicamente a calefacción o a calefacción y agua caliente sanitaria.

Calderas Específicas de Gas: Equipadas principalmente con quemadores atmosféricos, estas calderas utilizan gas ciudad, propano o natural. Se dividen en dos grupos según su tipo de instalación:

Calderas murales de gas: De baja potencia calorífica (entre 8,000 y 20,000 Kcal/h aproximadamente). Pueden ser solo para agua caliente o mixtas (para calefacción y agua caliente sanitaria). Utilizan quemadores atmosféricos con inyectores que se adaptan a cualquier tipo de gas cambiando el tipo de inyector. Normalmente incluyen un termostato.
Calderas de pie con quemador atmosférico: Tienen una potencia de entre 15,000 y 40,000 Kcal/h aproximadamente. Pueden ser para calefacción y agua caliente sanitaria, aunque las calderas de más de 50 Kw no pueden ser mixtas debido a la normativa actual. Incluyen quemadores atmosféricos con inyectores, bomba de recirculación, interruptor eléctrico, termómetro, manómetro y regulador de temperatura.

Quemadores

El quemador es un dispositivo que introduce el combustible en el hogar, ya sea sólido, líquido o gaseoso, y lo reduce a polvo a través de un proceso de pulverización. Esto permite una mezcla íntima con el aire, facilitando una combustión completa y eficiente. La clasificación más común de los quemadores es la siguiente:

Quemadores para combustibles líquidos: Estos quemadores incorporan un sistema de pulverización mecánica y un precalentador.
Quemadores para combustibles gaseosos: Desde los simples quemadores atmosféricos utilizados en calentadores de agua y calderas de media y baja potencia hasta los equipos automáticos, todos están equipados con un soplante que genera el aire necesario para la combustión.

Para fines prácticos, se puede considerar otra clasificación:

1. Quemadores de una marcha: Estos quemadores pueden utilizar gasóleo C o gas (natural, de ciudad o propano). Su potencia varía entre 10,000 Kcal/h y 230,000 Kcal/h.

2. Quemadores de dos marchas: Estos quemadores pueden usar gasóleo C, fuel-oil (en procesos industriales) o gas. La potencia de los quemadores de gasóleo varía entre 90,000 y 1,400,000 Kcal/h, mientras que los de gas oscilan entre 100,000 y 800,000 Kcal/h.

3. proporcionales: Estos quemadores, que utilizan gasóleo C y fuel-oil, son adecuados para potencias desde 400,000 Kcal/h hasta 4,000,000 Kcal/h. Los quemadores de gas cubren potencias desde 200,000 hasta 3,500,000 Kcal/h. A diferencia de los quemadores de dos marchas, el cambio de una potencia a otra se realiza de manera gradual, mezclando proporcionalmente el combustible y el aire comburente.

4. Quemadores modulantes: Estos quemadores, que utilizan gasóleo C y fuel-oil, son adecuados para potencias entre 300,000 y 4,000,000 Kcal/h. Se diferencian de los quemadores proporcionales en que pueden detenerse en cualquier fase de funcionamiento intermedio entre la carga inicial y la carga máxima, proporcionando exactamente la magnitud de la llama en el generador según la demanda de calor de la instalación en cada momento.

5. Quemadores mixtos: Estos quemadores pueden utilizar dos tipos diferentes de combustibles de manera indistinta.

Tuberías

La red general de tuberías en una instalación de calefacción tiene la función de transportar el agua calentada en la caldera hasta los diversos emisores de la instalación.

Con la popularización del sistema de circulación forzada con bomba circuladora, las instalaciones se han vuelto más eficientes, permitiendo el uso de tuberías de menor diámetro y una mayor tolerancia en los cálculos. En la práctica, solo se utilizan tubos de acero y cobre forjado. Sin embargo, para redes que no superen los 53 °C, también se permiten tubos de hierro galvanizado o de plástico homologado. A continuación, se describen los tipos de tubos más comunes y sus características:

Acero: Al soldar tubos de acero galvanizado, el galvanizado se quema, eliminando su efecto protector. Por lo tanto, estos tubos deben ser siempre roscados. Tienen alta resistencia a la rotura, pero son susceptibles a la oxidación. La solución ideal es utilizar tubos de acero estirado sin soldadura, que, aunque más caros, son muy eficientes.
Cobre: Estos tubos son fáciles de montar y se adaptan fácilmente a cualquier trazado. Es importante evitar estrangulaciones en las curvas y codos, por lo que deben doblarse llenos de arena para evitar deformaciones. Además, es esencial aislarlos con elementos plásticos para mejorar su comportamiento térmico y aumentar su resistencia al aplastamiento.

El cobre tiene problemas específicos de corrosión, tanto galvánica como debido a la composición del agua. Cuando se colocan elementos de acero y cobre en un mismo circuito, se crea una pila electroquímica en la que el acero actúa como ánodo, el cobre como cátodo y el agua como electrolito, lo que provoca la transferencia de electrones y la corrosión del acero. Por ello, los accesorios deben seleccionarse no solo por su resistencia mecánica y facilidad de montaje, sino también por su resistencia a la corrosión. Los accesorios de latón son preferibles a los de acero inoxidable.

Los problemas de corrosión se eliminan por completo con los tubos de plástico (polietileno reticulado), siempre que la temperatura del fluido no supere los 53 °C.

Un aspecto constructivo importante es que las pendientes deben ser adecuadas para la evacuación automática del aire hacia el vaso de expansión o los purgadores. La pendiente mínima debe ser del 0,2 ‰ en sistemas de circulación forzada, tanto en las tuberías de ida como en las de retorno.

El tendido de las tuberías debe realizarse preferiblemente por el falso techo o por zócalos en la parte baja interior de los mismos, trazándolas en línea recta y formando ángulos rectos con las paredes y techos, evitando atravesar locales en diagonal y los cruces de tubos de ida y vuelta.

En caso de pasar tuberías a través de muros y suelos, es crucial que la sujeción no sea rígida, permitiendo que la tubería se deslice a través del agujero, el cual debe ser de 5 a 10 mm mayor que el diámetro de la tubería.

Las tuberías descubiertas o enterradas que atraviesen locales que no se desean calefaccionar deben aislarse térmicamente. Existen en el mercado numerosos tipos de aislamientos que se adaptan perfectamente a cada diámetro.

Elementos de Calefacción

El objetivo principal de las instalaciones de calefacción es proporcionar una cantidad específica de calor a los espacios deseados, utilizando un fluido caliente que circula a través de las tuberías. Este calor se transmite a los espacios a través de emisores de calor o elementos calefactores, comúnmente conocidos como radiadores. Sin embargo, el término “radiadores” es inexacto, ya que la mayor parte del calor se transfiere por convección (90%), mientras que la radiación representa una proporción mucho menor (10%).

Los radiadores más comúnmente utilizados en sistemas de calefacción por agua caliente son:

Radiadores de hierro fundido: Son altamente resistentes a la corrosión y tienen una durabilidad prácticamente ilimitada, incomparable con otros materiales. Están compuestos por elementos acoplables que se pueden ajustar en número para alcanzar la potencia calorífica deseada.
Radiadores de chapa de acero: Surgieron como una solución a la creciente demanda de radiadores después de la Segunda Guerra Mundial. Son una alternativa complementaria a los radiadores de hierro fundido y, con la instalación y mantenimiento adecuados, pueden tener una larga vida útil.
Paneles de chapa de acero: Son una incorporación más reciente, diseñados para satisfacer las necesidades de la edificación moderna, con líneas más planas y menos voluminosas pero con una mayor superficie de radiación. Su tratamiento en cuanto a durabilidad es similar al de los radiadores de acero.

Además de los radiadores, existen otros tipos de emisores de calor, como los convectores, las superficies radiantes, los aerotermos y los fan-coils.

Independientemente del tipo de elemento calefactor que se utilice, es crucial ubicarlos cerca de la pared más fría del espacio, y asegurarse de que ninguna parte de la habitación esté a más de 7 metros del emisor. No se recomienda instalar radiadores en hornacinas; deben estar a 4 cm de la pared y a 10 cm del suelo para facilitar la formación de una envolvente de aire que se mueva por convección. En el caso de los radiadores tipo panel, esta distancia puede reducirse a 2,5 cm.

La regulación de la instalación es esencial. Se utilizan válvulas o grifos termostáticos que comparan la temperatura ambiente con la deseada, ajustando la apertura del caudal de agua caliente. Además, es importante instalar un purgador, ya sea automático o manual, para evacuar el aire acumulado en las tuberías.

Entre los tipos de convectores más comunes están aquellos con un elemento calefactor central o inferior que calienta el aire frío que entra por aberturas inferiores y sale calentado por la parte superior. Estos convectores tienen un rendimiento superior al de los radiadores ordinarios y, debido a su baja inercia térmica, pueden alcanzar rápidamente su pleno rendimiento.

Los aerotermos, también conocidos como aerocalentadores o unitermos, son similares a los fan-coils. Consisten en un ventilador eléctrico, una batería de elementos calefactores alimentados por un generador central de fluido caliente (vapor, agua caliente o sobrecalentada) y una salida de aire con lamas o persianas orientables para dirigir el flujo de aire calentado. Se recomiendan en espacios grandes debido al ruido del ventilador y su apariencia poco atractiva, por lo que se utilizan comúnmente en locales industriales, gimnasios, talleres y colegios. La principal ventaja de los aerotermos es que eliminan la estratificación del aire y acumulan menos calor en el techo, elevando rápidamente la temperatura del espacio al calentar el aire interior de manera eficiente.

Elementos Complementarios y Accesorios

En una instalación de calefacción, hay dos grandes grupos de elementos: los de regulación y los obligatorios por razones de seguridad.

Elementos de Regulación

Estos elementos son fundamentales para el buen funcionamiento de las instalaciones de calefacción y climatización:

Dilatadores: Se utilizan para absorber las variaciones de longitud de las tuberías debido a los cambios de temperatura, evitando esfuerzos de tracción y compresión que podrían dañar los materiales. Los dilatadores también absorben tensiones causadas por el trazado de las conducciones. Hay varios tipos de dilatadores:
- De lira (en forma de U): Utilizan la propia tubería en conducciones rectas, pero ocupan un espacio considerable.
- De fuelle: Son elementos móviles calculados para alargarse o comprimirse, absorbiendo las variaciones de longitud sin afectar la tubería.
Soportes: Sostienen el peso combinado de las tuberías, accesorios, válvulas, fluido contenido en los tubos, y aislamiento. Contrarrestan la dilatación del sistema de tuberías y aseguran un correcto guiado del mismo. En tramos horizontales, los puntos de fijación se colocan a distancias de 1 a 3 metros.
Vasos de Expansión: Absorben los incrementos de volumen del agua al calentarse. Deben estar protegidos de heladas, situados a una altura superior a la presión de la bomba aceleradora de la instalación, y tener un rebosadero para verter el exceso de agua a un desagüe. Los vasos de expansión cerrados contienen una membrana que separa una cámara de nitrógeno del agua del circuito, evitando el contacto del agua con la atmósfera.
Bombas: Permiten la regulación precisa de la temperatura del fluido controlando el caudal. Es recomendable instalar una bomba por cada circuito de la instalación, ya sea en el circuito de ida o de retorno, siendo esta última posición mejor para la refrigeración de las bombas. En calderas de carbón o leña, es aconsejable instalarlas en el retorno para evitar inercias térmicas en caso de falta de corriente eléctrica. Las bombas circuladoras pueden instalarse horizontal o verticalmente, pero siempre con el eje del motor en posición horizontal y en un tramo recto y rígido de tubería para evitar vibraciones.
Filtros: Protegen la instalación y sus accesorios de la suciedad acumulada, generalmente durante el montaje. Normalmente, se colocan en la línea de entrada.
Depósitos Acumuladores: Permiten disponer de abundante agua caliente sanitaria utilizando el circuito de calefacción. Estos depósitos tienen dos circuitos independientes:
- Circuito de Calentamiento: Es el mismo que el de calefacción y se encarga de calentar el agua de consumo.
- Circuito de Consumo: Contiene el agua sanitaria que se debe calentar y consumir. Cuando se incorpora un depósito para agua caliente sanitaria, se debe añadir la potencia de los radiadores correspondiente al depósito acumulador para calcular la caldera.
Termómetros y Manómetros: Se instalan en lugares donde es importante conocer la temperatura y la presión del agua en un momento determinado. Generalmente, es útil medir la temperatura del agua a la salida y entrada de la caldera, así como la presión de aspiración y descarga de la bomba.
Purgadores de Aire: Se instalan para evitar que las burbujas de aire reduzcan la sección de paso de las tuberías y causen sobrepresión. Estos purgadores pueden ser manuales o automáticos. Todos los emisores deben tener un purgador, y la instalación de tuberías debe incluir tantos purgadores automáticos como puntos elevados existan.
Válvulas: Se intercalan en las tuberías y conductos de la red para cortar y/o regular los caudales, impedir la circulación en un determinado sentido y, en general, permitir las operaciones de apertura, cierre y graduación de la circulación del agua. Estas válvulas se fabrican de bronce o latón para diámetros de hasta 50 mm, y las de mayor diámetro se hacen de fundición y bronce. Diferentes tipos de válvulas según su finalidad incluyen:
- Válvulas de Mariposa: Son simples y ocasionan mínimas pérdidas de carga cuando están abiertas, pero pueden producir golpe de ariete si se cierran demasiado rápido.
- Válvulas de Compuerta: Se utilizan para abrir o cerrar completamente un paso de fluido, no para regular caudales.
- Válvulas de Globo: Son recomendables para servicio de todo o nada, especialmente en modelos angulares o en Y.
- Válvulas de Tipo de Macho: Sirven para ajustar el caudal en un sistema no sometido a cambios frecuentes de caudal.
- Válvulas de Retención: Permiten que el caudal circule en un único sentido, impidiendo su retorno.
Circuito de Calentamiento: Es el mismo que el de calefacción y se encarga de calentar el agua de consumo.
Circuito de Consumo: Contiene el agua sanitaria que se debe calentar y consumir. Cuando se incorpora un depósito para agua caliente sanitaria, se debe añadir la potencia de los radiadores correspondiente al depósito acumulador para calcular la caldera.

Bomba de Calor

El objetivo de una bomba de calor es opuesto al de una máquina frigorífica. Su propósito es transferir calor a un espacio que se encuentra a una cierta temperatura desde una fuente de menor temperatura, requiriendo trabajo para lograrlo.

El medio para transmitir el calor es un refrigerante que, mediante cambios sucesivos de estado, cede o absorbe calor en cada uno de los medios. La bomba de calor se compone básicamente de los siguientes componentes:

1. Evaporador: Este componente permite el intercambio de calor, haciendo que el refrigerante absorba calor del medio que se desea enfriar. Dado que la temperatura y presión de ebullición del refrigerante son menores que las del entorno a enfriar, el refrigerante absorbe calor del medio ambiente. Está en contacto con el foco de menor temperatura (foco frío) y el refrigerante llega a él en estado líquido, pasando a vapor al absorber calor.

2. Compresor: Situado después del evaporator, recibe el refrigerante en forma de vapor y lo comprime. El refrigerante entra en el compresor “cargado” de energía calorífica absorbida del recinto a enfriar. Para licuarlo, es necesario que esta energía calorífica se transfiera a un foco más frío (normalmente el aire), elevando su temperatura mediante un incremento de presión.

3. Condensador: Este componente permite que el gas refrigerante ceda el calor absorbido del entorno. Es un serpentín que actúa como intercambiador de calor. El refrigerante comprimido se envía al condensador, situado en el medio a calentar (foco caliente), donde pasa a estado líquido. Durante la condensación, el refrigerante cede el calor absorbido en el evaporador y el adquirido mediante el trabajo del compresor.

4. Válvula expansora o de laminación: Regula la cantidad exacta de líquido que se transformará en el evaporador. Es un orificio de sección variable que reduce la presión del refrigerante, disminuyendo su temperatura. El refrigerante, tras ser comprimido, pasa a través de esta válvula, reduce su presión y se envía de nuevo al evaporador para repetir el ciclo.

El proceso termodinámico que ocurre en estas máquinas se desarrolla de la siguiente manera:

1-2. Expansión isoentrópica: El refrigerante líquido saturado a temperatura TeT_eTe y presión PeP_ePe llega a la válvula de laminación, donde se expande, disminuyendo su presión PeP_ePe y temperatura TeT_eTe. A la salida de esta válvula, el refrigerante se encuentra en estado líquido + vapor.
2-3. Evaporación: Ocurre un cambio de fase. Al llegar al evaporador, el refrigerante absorbe calor del recinto a enfriar, cambiando de estado líquido a vapor de manera progresiva.
3-4. Compresión isoentrópica: El refrigerante recibe energía externa en forma de compresión, aumentando su temperatura hasta TeT_eTe.
4-1. Condensación: El refrigerante sale del compresor y se enfría a presión constante, luego se condensa hasta volver a estado líquido, comenzando nuevamente el ciclo.

Este ciclo asegura que el refrigerante, a través de cambios de estado y de presión, transfiera calor de un medio a otro, permitiendo el funcionamiento eficiente de la bomba de calor.

Mantenimiento de Instalaciones de Gas

En edificios grandes, es poco común utilizar calentadores de gas para agua caliente. Más frecuentemente, se utilizan calderas de gasoil, combustible sólido, o calentadores eléctricos.

El sistema de agua caliente se instala en paralelo con las tuberías de agua fría. Cuando se abre un grifo, el flujo de agua activa los quemadores de la caldera a través de un mecanismo de sincronización. El mantenimiento de este sistema, además del mantenimiento general de las tuberías ya mencionado, incluye la comprobación periódica de los quemadores de gas y la detección temprana de cualquier fuga de gas. En caso de una avería de este tipo, es crucial dejar el trabajo a un profesional. La acción inmediata debe ser cerrar la válvula de control del gas y ventilar la zona afectada.

Una de las averías más comunes en las calderas de gas está relacionada con la llama del encendido. Esta llama es visible desde el exterior a través de una pequeña abertura en la carcasa de la caldera, y los modelos convencionales están diseñados para que esta llama arda continuamente. Si la llama se apaga, un termopar sensible al calor detecta la anomalía y detiene el suministro de agua.

El apagado de la llama del encendido puede deberse a varias causas. Por ejemplo, una corriente de aire que penetre por la tobera de ventilación de los gases de la combustión puede apagar la llama. En este caso, solo será necesario volver a encenderla con una cerilla. Sin embargo, en ocasiones, la avería puede ser causada por la obstrucción del eyector de gas. En tal situación, se deberá desmontar, limpiar los residuos y ajustar su funcionamiento. Si la llama no se enciende al presionar el botón de encendido y sí lo hace con una cerilla, esto indica que el sistema piezoeléctrico está averiado y deberá ser reemplazado.

Otra avería frecuente es la del termostato de la caldera, que causa una temperatura inconstante. La única solución es reemplazar el termostato con una pieza nueva de las mismas características.

En estas averías, es esencial que el operario consulte con un profesional y, en casos más complejos, recurra directamente a sus servicios.

Mantenimiento de Calderas de Gas

Para el mantenimiento de las calderas de gas, se deben seguir estas recomendaciones:

Leer detenidamente las instrucciones de uso proporcionadas con los aparatos.
Mantener siempre ventilado el lugar donde funcione un calentador de gas.
Asegurarse de que los conductos de evacuación de humos y gases estén correctamente instalados.
Cerrar el regulador de gas durante ausencias prolongadas y por la noche.
Evitar que los niños manipulen los aparatos o las llaves de gas.

Prescripciones

Si se detecta olor a gas, se deben seguir estos pasos:

Cerrar inmediatamente el regulador del gas.
No encender ninguna llama ni accionar timbres o interruptores eléctricos.
Ventilar el área afectada.
Avisar de inmediato al servicio de averías de la empresa suministradora.
Si se observa que la combustión del calentador de gas no es correcta (la llama debe ser azulada y estable), avisar al servicio de averías de la empresa suministradora.

Prohibiciones

No manipular las partes internas de los suministros de gas.
No modificar las ventilaciones de los recintos donde se encuentren los equipos de gas.
No colocar nunca las bombonas de gas en posición horizontal; deben mantenerse siempre en posición vertical.
Los elementos y equipos de la instalación solo serán manipulados por el personal del servicio técnico de la empresa suministradora.

Operaciones de Mantenimiento para el Usuario

Calentador instantáneo de gas:

Cada seis meses, comprobar el correcto funcionamiento de la evacuación de gases quemados al exterior y asegurar que la ventilación se realiza adecuadamente.
Una vez al año, verificar el encendido y funcionamiento del calentador, así como los valores límite mínimos y máximos de presión en el mismo.
Una vez al año, comprobar el funcionamiento y la estanqueidad de la llave de aislamiento de gas y las demás llaves del resto de circuitos hidráulicos.
Cada cinco años, limpiar y reparar (si es necesario) los elementos susceptibles de mayor deterioro del calentador.

Calentador acumulador eléctrico:

Cada seis meses, comprobar la ausencia de fugas y condensaciones, puntos de corrosión, rezumes, etc.
Cada seis meses, revisar los elementos de conexión, regulación y control: aislamiento eléctrico, resistencia y termostato, válvula de seguridad y vaciado, ánodo de sacrificio (si existe), etc.
Cada año, asegurarse de que la temperatura de salida del agua no sobrepasa los 65 ºC.

Mantenimiento por un Profesional Cualificado

Cuando el usuario necesite realizar alguna modificación que altere el funcionamiento de la instalación, deberá pedir autorización a la empresa suministradora y utilizar los servicios de un instalador autorizado, quien emitirá un certificado del trabajo realizado.

El servicio técnico de la empresa suministradora debe revisar periódicamente la instalación del calentador a gas, realizando pruebas de servicio y sustituyendo los tubos flexibles cuando estén deteriorados y, en cualquier caso, siempre antes de la fecha de caducidad.

Mantenimiento de Instalaciones de Calefacción: Calderas y Radiadores

Existen tres sistemas principales para generar calor en un edificio: agua caliente, aire caliente y electricidad. La calefacción puede ser individual para cada habitación o sección, o bien centralizada, lo que permite mantener una temperatura uniforme en todo el edificio, regulada mediante termostatos en las habitaciones o uno central junto al generador de calor.

El sistema de calefacción por agua caliente hace circular agua caliente por tuberías hacia convectores o radiadores que transmiten el calor al aire. El sistema de aire caliente es similar al de aire acondicionado, que puede proporcionar tanto aire frío como caliente. El aire calentado se distribuye por el edificio a través de conductos en el techo y se expulsa a las habitaciones por rejillas. El sistema eléctrico utiliza radiadores conectados a la red eléctrica, que expulsan aire caliente mediante una resistencia.

El mantenimiento de los sistemas de calefacción se centra en el control de los dispositivos que los regulan: termostatos, interruptores automáticos de encendido-apagado y válvulas que permiten seleccionar las zonas a calentar. A continuación, se detallan las averías más comunes y su solución:

Averías en Calderas y Tuberías

1. Bloqueo de la bomba: Una de las averías más comunes en las calderas es el bloqueo de la bomba que mueve el agua. Esto puede suceder si la caldera ha estado inactiva durante un largo periodo (por ejemplo, en verano) o debido a sedimentos en el sistema. Para solucionarlo:

Corte el suministro eléctrico y cierre la llave de paso del agua.
Desenrosque la ranura al final del eje de la bomba o los tornillos purgadores para liberar los residuos.

2. Corrosión e incrustaciones en tuberías: La corrosión y las incrustaciones son problemas frecuentes. La corrosión ocurre por la conversión del acero en óxido férrico, mientras que las incrustaciones pueden deberse a las sales minerales en el agua.

Estas averías suelen requerir la intervención de un profesional para vaciar y limpiar la red con productos químicos adecuados.

Averías en Radiadores y Convectores de Aire Caliente

1. Radiadores fríos: Si todos los radiadores están fríos aunque la caldera funcione, el problema puede estar en la bomba de circulación del agua.

Revise la bomba y reemplácela si está en mal estado.

2. Obstrucción en la válvula de entrada: A veces, los radiadores se enfrían porque la válvula de entrada del agua está obstruida por corrosión.

Reemplace la pieza o llame a un técnico para verificar el estado del radiador.

3. Escapes de agua: Las filtraciones o goteras son comunes en los radiadores.

Utilice masilla epoxi o silicona para pequeñas filtraciones, sujetándolas previamente con cinta aislante impermeable.
Si la fuga es debido a un desajuste de rosca o tuerca, límpiela, cubra con cinta de teflón y vuelva a ajustar para garantizar la estanqueidad.

3. Ruidos por bolsas de aire: El ruido en los radiadores puede deberse a la presencia de burbujas de aire atrapadas.

Abra la válvula del purgador lentamente hasta que salga aire y luego agua. Cierre la válvula y, si es necesario, cúbrala con cinta de teflón.

El mantenimiento regular y adecuado de las calderas y radiadores garantiza un funcionamiento eficiente y seguro del sistema de calefacción.

a) Calderas

Una caldera es cualquier aparato a presión que transforma el calor de cualquier fuente de energía en calor utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. Las calderas pueden ser eléctricas, a gasóleo, gas natural, butano, carbón, etc.

Las calderas pequeñas, diseñadas exclusivamente para agua caliente sanitaria (ACS), se conocen comúnmente como calentadores, utilizados para la ducha, fregaderos de cocina, etc.

Es importante evitar cualquier agresión o deterioro en las calderas.
Cualquier manipulación debe ser realizada por personal cualificado, excepto los mandos frontales.

Prohibiciones

No rellenar el circuito de agua con la caldera caliente.
No manipular partes interiores de los suministros de gasóleo, quemadores, electricidad ni de las centralitas de programación.
No modificar las ventilaciones de los recintos donde se ubiquen.
No poner en marcha la instalación sin haber comprobado el nivel de agua del circuito y proceder a su llenado si es insuficiente.

Comprobación del correcto funcionamiento de la caldera

Asegurar la producción de calefacción y agua caliente sanitaria cuando se requiera (calderas mixtas).
Si la caldera es de gas, verificar que las llamas del quemador sean de color azul.
Comprobar la ausencia total de olores.
Verificar la presión de agua en el manómetro, según lo determinado en la puesta en marcha.
Ante cualquier anomalía, notificar a la empresa suministradora.

Al final de cada temporada de uso, limpiar y comprobar el equipo de la caldera, asegurándose de que no hay fisuras, corrosiones o rezumes por las juntas, y que los accesorios de control y medición, así como los dispositivos de seguridad, funcionan correctamente.

Por el profesional cualificado

Cualquier revisión de las instalaciones y reparación de defectos debe ser realizada por un instalador autorizado.
Se realizarán las siguientes operaciones de mantenimiento:

Cada seis meses:

Verificar la ausencia de fugas de combustible y el correcto acoplamiento de la chimenea.
Verificar la estanqueidad hidráulica del circuito primario de la caldera.
Comprobar la ausencia de fugas, condensaciones, puntos de corrosión y rezumes.
Revisar los elementos de conexión, regulación y control: aislamiento eléctrico, resistencia y termostato, válvula de seguridad y vaciado, incluyendo el vaso de expansión si lo lleva incorporado.

Cada año:

Inspeccionar y, si es necesario, limpiar los quemadores, boquillas, electrodos y la chimenea de evacuación de humos.

Radiadores

Los radiadores o paneles en una instalación de calefacción por agua caliente proporcionan el calor necesario para mantener la temperatura de confort elegida. Los tipos más comunes de radiadores son:

Radiadores de hierro fundido
Radiadores de chapa de acero
Paneles de chapa de acero
Radiadores de aluminio

Radiadores de hierro fundido y chapa de acero:

Purgar al principio de la temporada de calefacción o después de cualquier reparación en la instalación.
Ajustar la potencia de emisión con la llave de regulación.
Purgar en caso de una caída anómala de temperatura.
Realizar las labores de pintado en frío.
No cubrir ni tapar los radiadores parcialmente.
No cargar ningún tipo de peso sobre ellos.

Purgadores de radiadores:

Realizar una inspección visual para detectar fugas y verificar el cierre total.
Purgar cada vez que se note una caída anómala de temperatura.
En radiadores de aluminio, purgar semanalmente durante las dos primeras temporadas de calefacción.

Radiadores de aluminio:

Purgar semanalmente el primer año para evitar la acumulación de gases generados por el radiador.
Purgar al principio de la temporada de calefacción o después de cualquier reparación en la instalación.
Purgar en caso de una caída anómala de temperatura.
Ajustar la potencia de emisión con la llave de regulación.
No cubrir ni tapar los radiadores parcialmente.
No cargar ningún tipo de peso sobre ellos.

Por el profesional cualificado

Siempre que se revisen las instalaciones, los defectos encontrados serán reparados por personal cualificado y, si es necesario, se repondrán las piezas correspondientes.
Cada 2 años, un técnico competente realizará una revisión completa de la instalación y del circuito de radiadores.

Purgar un radiador

Los sistemas de calefacción funcionan mediante secciones pequeñas de tubería y una bomba de circulación. El agua caliente es impulsada a través de las tuberías hacia los radiadores. Una vez en ellos, el agua entra por el termostato y va calentando el radiador.

Cuando un radiador “suena”, es decir, emite ruidos molestos y se oye un gorgoteo, significa que algo no está bien. Esto se debe a la presencia de aire. Solucionar este problema es fácil.

¿Por qué hay aire en el radiador?

El paso del tiempo y otros factores, como averías, pueden provocar que el radiador pierda agua. Cuando esto sucede, el recipiente de compensación no puede equilibrar estas pérdidas, lo que lleva a la formación de bolsas de aire en el radiador o en las zonas más altas del circuito. Estas bolsas interrumpen la circulación del agua, causando un mal funcionamiento del radiador y el ruido del agua al caer.

Cómo purgar un radiador

Antes de comenzar a purgar el radiador, es recomendable colocar un trapo debajo de él para proteger el suelo o un recipiente para recoger el agua.

El proceso es sencillo: abre la válvula del radiador (purgador) con una llave de cuatro lados, mantenla abierta hasta que salga agua (puede ser que al principio salga sucia), y luego ciérrala. Los purgadores automáticos eliminan el aire del radiador por sí solos.

Cuando se purga un radiador, se elimina el aire que hay en su interior. Al hacerlo, el nivel de agua sube y el radiador vuelve a funcionar correctamente.

Tipos de purgadores

Existen básicamente dos tipos de purgadores:

Purgadores manuales: Son elementos de la instalación que tienen la función de expulsar el aire del interior. Estos purgadores son los más comunes en las instalaciones. Funcionan mediante el manejo del tornillo en su extremo para abrir la salida, dejando salir el aire hasta que empieza a salir agua, momento en el cual se debe cerrar.
Purgadores automáticos: Tienen un flotador interno que, cuando el nivel es bajo, permite la salida del aire hacia el exterior. Una vez que todo el aire ha sido expulsado, el flotador sube y cierra la válvula.

Instalaciones de Agua Caliente Sanitaria (ACS)

Introducción

Las instalaciones para la producción centralizada de ACS suelen estar integradas con los sistemas de calefacción de los edificios. La producción de calor se realiza en la sala de calderas y es común para todos los servicios térmicos del edificio. Las calderas se conectan a los colectores, de donde parten los diferentes servicios de calefacción y el circuito primario del ACS.

El agua de consumo se dirige desde la instalación de suministro de agua del edificio hasta la sala de calderas mediante una derivación exclusiva para este uso. Debido a que el agua de calderas no es apta para el consumo humano, siempre se deben utilizar intercambiadores de calor, en cuyo interior se transfiere el calor de las calderas (circuito primario) al ACS (circuito secundario) sin que haya mezcla entre ambos circuitos.

Una vez calentada, el agua se distribuye por todo el edificio hasta los puntos de consumo mediante una red de tuberías exclusivas para este servicio. Debido a las largas distancias que suelen existir entre los puntos de producción y los de consumo, si no se toman medidas adecuadas, los usuarios tendrían que esperar un tiempo excesivo para recibir el ACS, lo que resultaría en un consumo innecesario de agua y una falta de confort. Para evitarlo, las instalaciones centrales cuentan con circuitos de recirculación, que consisten en una red de tuberías que retornan el agua desde los puntos de consumo más alejados hasta el lugar de producción. Estas tuberías cuentan con bombas de recirculación que mueven continuamente el agua por toda la instalación, manteniendo las tuberías a la temperatura adecuada para su uso, de manera que el agua caliente salga de manera casi inmediata por los grifos.

Según la forma de producción del ACS, se distinguen dos tipos de instalaciones: con o sin acumulación. En cuanto a la distribución, todas las instalaciones son similares.

1. Producción instantánea: La característica principal de los sistemas de producción instantánea es que el diseño de los intercambiadores está condicionado al momento de máxima demanda de la instalación. En estos sistemas, el agua de las calderas calienta el agua de consumo en el mismo momento en que se demanda. Como elementos auxiliares, estos sistemas requieren bombas en el circuito primario, que se encargan de hacer circular el agua desde los colectores de las calderas hasta los intercambiadores.

2. Producción con acumulación: Para reducir la potencia necesaria en producción y obtener un funcionamiento más homogéneo de la instalación, se utilizan sistemas con acumulación. Estos sistemas mantienen el agua caliente en depósitos hasta el momento de su uso, de manera que en los picos de demanda del edificio se utiliza el agua acumulada, solicitando una potencia inferior a la del sistema de producción. Los sistemas de acumulación se clasifican, dependiendo del volumen de acumulación, en acumulación y semiacumulación. Los volúmenes de acumulación se diseñan para cubrir la demanda máxima con el agua acumulada, mientras que los de semiacumulación solo pueden cubrir una parte de esa demanda, requiriendo el apoyo de la producción para cubrir el pico completo.

El Agua y su Calentamiento: Tratamiento

Con la implementación del Código Técnico de la Edificación (CTE), todos los edificios de nueva construcción que consuman Agua Caliente Sanitaria (ACS) deberán, salvo algunas excepciones justificadas, contar con instalaciones para el calentamiento de agua mediante energía solar térmica. Estas instalaciones deben integrarse con los sistemas térmicos del edificio, y la energía solar proporcionará una parte del consumo de ACS, siendo la instalación térmica tradicional la que se encargue de llevar el agua a las condiciones de uso cuando la energía solar no sea suficiente.

El porcentaje mínimo de energía solar requerida depende de la ubicación del edificio y del consumo diario de ACS, siendo mayor en áreas con mayor radiación solar y en edificios con mayor demanda de ACS. La instalación solar enviará agua a la instalación tradicional, cuya temperatura puede variar desde la del agua de la red, en períodos sin aportes solares, hasta temperaturas superiores a las necesarias para el consumo.

En instalaciones centrales, integrar sistemas solares es relativamente sencillo, con la diferencia de que el sistema de producción de ACS recibirá agua proveniente de la instalación solar en lugar de la red.

Para maximizar las aportaciones solares, es conveniente que el volumen de acumulación tradicional sea el mínimo necesario, compatible con las necesidades de consumo, destinando mayores acumulaciones a la energía solar.

Para disponer de alta potencia de intercambio con menores acumulaciones, lo ideal es utilizar depósitos y intercambiadores externos de placas en las instalaciones tradicionales, que se pueden dimensionar para altas potencias. Si se utilizan interacumuladores, los depósitos deben incrementarse para proporcionar las superficies de intercambio necesarias, lo que implica manejar un mayor volumen con las calderas y reduce las posibilidades de aportación solar.

Un aspecto crucial es la selección de las conexiones de los depósitos. Normalmente, depósitos pequeños tienen conexiones pequeñas, pero con la integración de la instalación solar, todo el consumo pasará por el depósito principal calentado por las calderas, lo que obliga a dimensionar adecuadamente las secciones de las conexiones según los caudales máximos solicitados por el edificio.

Aspectos a Cuidar en la Integración:

1. Conexión entre la Instalación Solar y la Instalación Tradicional:

La conexión, salvo excepciones, será en serie, de manera que la instalación solar aporte agua precalentada.

2. Tratamiento Antilegionela:

Según el RD 865/2003, cuando haya una instalación de recuperación de calor (como la solar térmica), el agua antes de ser consumida debe calentarse a una temperatura mínima de 60 ºC, lo cual se hará en el depósito calentado por calderas.
Además, se debe diseñar el sistema de forma que periódicamente los depósitos solares alcancen los 70 ºC, lo que se puede lograr utilizando las calderas, afectando el diseño hidráulico de la conexión entre ambas instalaciones.

3. Recirculación del Agua:

La recirculación se conecta al depósito principal calentado por calderas, ya que normalmente el agua de recirculación está a mayor temperatura que la de los depósitos solares.

Sin embargo, en épocas de alta radiación solar, cuando la temperatura de los depósitos solares es superior a la de recirculación, es conveniente recircular el agua a través de ellos.

Esto se logra mediante dos válvulas motorizadas de dos vías (o una válvula de tres vías) después de la bomba de recirculación. Estas válvulas permiten el paso al depósito de calderas o a los depósitos solares según la temperatura detectada por las sondas de temperatura instaladas.

4. Tratamiento Térmico de los Depósitos Solares para Prevenir la Legionelosis:

Este tratamiento se puede realizar con el intercambiador de la instalación centralizada mediante una derivación hidráulica, lo que permite calentar los depósitos solares con el intercambiador.

Esta operación se limita al tratamiento térmico de los depósitos solares, con la periodicidad establecida en la reglamentación de prevención de la legionelosis. Puede ser manual o automatizada en edificios con ocupantes de mayor riesgo (hospitales, residencias, etc.).

Si la instalación central se resuelve con interacumuladores, la integración de la energía solar es similar, con la misma solución de recirculación. Se debe instalar una bomba que conecte la salida de los interacumuladores de la instalación central con la entrada de agua a los depósitos de la instalación solar. Durante el tratamiento térmico, esta bomba enviará agua caliente desde los interacumuladores centrales hacia la entrada de los depósitos solares hasta alcanzar la temperatura requerida de 70 ºC.

Elementos de Regulación, Control y Seguridad

1. Intercambiadores

Los intercambiadores de calor permiten mantener las características sanitarias del agua al separar el agua de las calderas del agua de consumo. Hay dos tipos principales: intercambiadores tubulares e intercambiadores de placas.

A) Intercambiadores Tubulares

Estos intercambiadores consisten en un conjunto de tubos por donde circula el agua caliente (primaria), calentada por las calderas, dentro de una carcasa cilíndrica a través de la cual pasa el agua a calentar (secundaria). El volumen del cilindro es pequeño.

Generalmente, el conjunto de tubos o serpentín se coloca dentro de un depósito de acumulación, formando lo que se conoce como interacumuladores. Estos intercambiadores suelen estar hechos de acero inoxidable para no afectar la potabilidad del agua.

B) Intercambiadores de Placas

Estos intercambiadores están formados por un conjunto de placas y juntas, una placa fija, una placa móvil y una guía de alineamiento. La placa actúa como superficie de intercambio térmico y se obtiene por estampación en frío de una chapa metálica de grosor uniforme.

El diseño de las corrugaciones de las placas determina sus propiedades de transmisión de calor. Al cerrar el intercambiador, se crean canales a través de los cuales circulan los fluidos primario y secundario. Los materiales más comunes para las placas son el acero inoxidable y el titanio.

Los fluidos se dirigen a través del intercambiador mediante juntas. Cada placa tiene una junta principal que rodea la periferia y dos juntas anulares que rodean los orificios de entrada, guiando los fluidos hacia las dos caras de la placa. Las juntas suelen estar hechas de materiales plásticos y deben seleccionarse según las condiciones de operación del intercambiador.

La vida útil de un intercambiador de placas está determinada por la durabilidad de las juntas, que generalmente tienen una vida útil de 4 a 5 años, tras lo cual deben ser reemplazadas. Actualmente, hay disponibles intercambiadores de placas soldadas, que no pueden desmontarse pero ofrecen mejores características de funcionamiento y son más económicos a largo plazo, ya que no requieren reemplazo de juntas. Las placas de estos intercambiadores suelen ser de acero inoxidable y se unen por termosoldadura con cobre, con condiciones de trabajo habituales de temperaturas entre -180 ºC y 200 ºC y una presión máxima de 25 bar.

2. Depósitos

Los depósitos pueden ser interacumuladores o acumuladores, según contengan o no el intercambiador en su interior. La característica más importante para su selección es el material con el que están fabricados, y existen tres tipos principales: acero inoxidable, acero con tratamientos especiales (generalmente con resinas epoxi) y acero con esmalte vitrificado (usualmente para pequeños volúmenes). Otros factores básicos para su selección son la presión y la temperatura de trabajo.

Para asegurar la presión adecuada en los puntos de consumo, la presión mínima de trabajo debe ser de 6 bar, siendo recomendable 8 bar. En cuanto a la temperatura de trabajo, para la prevención de la legionelosis, no debe ser inferior a 70 ºC.

Los depósitos deben tener las siguientes conexiones:

Entrada de agua de consumo: Con un deflector que dirija el agua hacia la parte inferior del depósito para reducir la zona de mezcla y favorecer la estratificación del agua.
Salida del ACS: Ubicada en la parte superior del depósito.
Vaciado: En la parte inferior, para la purga de lodos y toma de muestras para análisis de legionela.
Registro para limpieza: Para depósitos de menos de 750 litros, se admiten tamaños de registro que permitan la limpieza manual; para capacidades mayores, el tamaño mínimo debe permitir el acceso de una persona.
Conexiones para sistemas de producción: Para intercambiadores exteriores de placas o serpentines interiores, que usualmente se acceden a través de una boca de hombre.
Otras conexiones: Para sondas de regulación, termómetros, válvula de seguridad, recirculación de ACS, etc.
Protecciones catódicas: Para prevenir la corrosión en los equipos metálicos.

A) Interacumuladores

Existen dos tipos principales de interacumuladores:

De doble envolvente: Estos tienen una envolvente exterior alrededor del depósito por donde circula el agua de las calderas, rodeando el acumulador. Este conjunto se finaliza con un aislamiento exterior y se utilizan principalmente en instalaciones de menor tamaño.
De serpentín interior: Son depósitos simples con un intercambiador tubular en su interior. Existe una amplia variedad de capacidades, alcanzando grandes volúmenes.

B) Acumuladores

Estos depósitos solo almacenan el agua caliente sanitaria (ACS), por lo que necesitan un intercambiador externo y una bomba para hacer circular el agua que se va a calentar entre el depósito y el intercambiador.

3. Válvulas de Regulación

Para regular las temperaturas del ACS se utilizan dos tipos de válvulas: motorizadas y termostáticas. En ambos casos, el cuerpo de la válvula debe estar diseñado para trabajar con agua de consumo, siendo los materiales más comunes el acero inoxidable, el bronce o aleaciones especiales.

A) Válvulas Motorizadas

Estas son válvulas de tres vías (acumulación, agua fría, distribución de ACS) que funcionan mediante servomotores proporcionales controlados por reguladores que reciben señales de sondas de temperatura. Dado que las demandas de ACS pueden variar significativamente, estas válvulas deben tener una respuesta muy rápida.

B) Válvulas Termostáticas

Estas válvulas funcionan directamente mediante un elemento sensible a la temperatura que las posiciona continuamente. Hay dos tipos:

Válvulas de 4 vías: Diseñadas para instalarse en la salida de los depósitos de acumulación, tienen cuatro conexiones: acumulación, agua fría, ACS y recirculación. El flujo de recirculación mantiene la válvula en funcionamiento constante y facilita la adaptación a demandas variables. Los fabricantes especifican el caudal mínimo de recirculación necesario para mantener la válvula activa, generalmente al menos el 10% del caudal nominal.
Válvulas de 3 vías: Diseñadas para ubicarse cerca de los puntos de consumo y no admiten recirculación. También hay válvulas termostáticas de dos vías, diseñadas exclusivamente para montantes de recirculación, que ajustan el caudal necesario para mantener la temperatura deseada.

4. Bombas de Circulación

En las instalaciones de ACS (Agua Caliente Sanitaria) se utilizan bombas en el circuito primario para transferir el calor desde el circuito de calderas hasta el de agua de consumo. Además, se emplean bombas en el circuito secundario cuando la producción se realiza por acumulación con intercambiadores externos, y bombas de recirculación para mover el agua por todo el edificio.

El circuito primario es un circuito cerrado donde el agua tiene muy poca agresividad, ya que después de las primeras purgas se elimina el oxígeno disuelto, y solo se añade agua nueva en caso de reparaciones o para reponer fugas.

En contraste, los circuitos secundarios y de recirculación son abiertos y reciben continuamente agua de consumo, la cual es más agresiva para los materiales de las instalaciones. Además, los materiales en contacto con esta agua no deben alterar su potabilidad.

Estos factores deben considerarse al seleccionar las bombas. Los fabricantes especifican en sus catálogos las bombas adecuadas para estos servicios, siendo las más recomendadas las de bronce o acero inoxidable.

Para los caudales necesarios en estas instalaciones, las bombas más comunes son las de rotor húmedo. Sin embargo, considerando que a altas temperaturas se aceleran las precipitaciones calcáreas, se están utilizando cada vez más bombas de rotor seco.

5. Contadores

En las instalaciones centrales de ACS se requieren contadores en la entrada general de agua fría para controlar el consumo general. Además, en edificios con diferentes usuarios, como los residenciales, se instalan contadores individuales de ACS. Todos los contadores deben estar homologados.

6. Tuberías

Al seleccionar las tuberías para una aplicación específica, es crucial tener en cuenta que se trata de sistemas compuestos por tuberías, uniones y accesorios. Además de estos componentes fundamentales, otros elementos como los soportes, el aislamiento y los dilatadores también forman parte integral de los sistemas de tuberías.

Aspectos a considerar en la selección de tuberías:

Compatibilidad con el fluido: El material de las tuberías debe ser compatible con el fluido a transportar, sin afectar su composición ni provocar reacciones químicas.
Presión de trabajo: Las tuberías deben soportar la presión de trabajo de la instalación.
Temperatura de trabajo: Las tuberías deben mantener su estabilidad a las temperaturas de trabajo de las instalaciones.

Los accesorios y uniones deben cumplir las mismas especificaciones que las tuberías. A veces, las condiciones de trabajo están limitadas más por las uniones y accesorios que por las tuberías mismas.

Los componentes del sistema de tuberías no deben alterar las características de potabilidad del agua, ya que aunque el ACS no se beba directamente, sí está en contacto con las personas.

Al recibir el material en obra, se debe verificar el correcto marcado de las tuberías según la norma correspondiente. Los productos en contacto con el agua de consumo humano deben estar certificados y marcados, siguiendo un procedimiento en el que intervenga un organismo de certificación autorizado.

Materiales utilizados en las tuberías:

Metálicos: Acero galvanizado, acero inoxidable y cobre.
Termoplásticos: Policloruro de vinilo no plastificado, policloruro de vinilo clorado, polietileno, polietileno reticulado, polibutileno, polipropileno, multicapa de polímero/aluminio/polietileno y multicapa de polímero/aluminio/polietileno.

Están prohibidos los tubos de aluminio y aquellos que contengan plomo.

El material de las tuberías debe soportar las temperaturas de trabajo de la instalación. Para prevenir la legionelosis, deben ser capaces de soportar temperaturas periódicas de 70 ºC, aunque las temperaturas habituales sean superiores a 50 ºC.

El acero galvanizado está prohibido para temperaturas superiores a 60 ºC, que se presentan periódicamente en las instalaciones. Los otros materiales metálicos no tienen problemas de temperatura de trabajo.

En cuanto a los termoplásticos, su resistencia a la temperatura se define por la clase especificada en las normas de cada tipo de tubería. Para ACS a 70 ºC, deben ser clase 2, lo que significa que pueden trabajar permanentemente a 70 ºC, alcanzar periódicamente los 80 ºC y esporádicamente hasta 95 ºC, con una vida útil de al menos 50 años.

Se debe considerar la presión de trabajo al seleccionar materiales termoplásticos, ya que a mayor temperatura de trabajo, menor presión soportan. Para garantizar la presión adecuada en todos los puntos de consumo, se debe asegurar una presión mínima de 1 bar y máxima de 5 bar, aunque es más adecuado diseñar para 8 bar, ya que las válvulas de seguridad suelen estar taradas a esta presión.

Cada material termoplástico requiere sus propias especificaciones de serie, y no se puede usar la misma tabla de selección para todos ellos.

Asimismo, conviene colocar las bombas entre elementos antlvlbratorios, de manera que no se transmitan ruidos y vibraciones hacia el interior de los edificios.

Cuando la producción de ACS sea crítica (hospitales, clínicas, hoteles, etc.) las bombas serán dobles, de manera que, en caso de fallo de la principal, entre en funcionamiento la bomba de reserva.

Para las bombas de primario existe una amplia oferta de bombas dobles, que incor poran las dos bombas en un mismo cuerpo simplificando su instalación; sin embargo, en los circuitos de consumo se debe recurrir a la instalación de dos bombas indepen dientes, su conexión requiere dotarlas de válvulas antirretorno para evitar que el circui to de la bomba en marcha se cierre a través de la bomba de reserva.

Los detalles comentados de filtración, antirretorno, vaciados, elementos de medida y colocación de bombas son comunes a todas las instalaciones.

La ubicación en primario de la válvula de regulación como diversora ha sido habitualmente utilizada para poder proporcionar el caudal de circulación mínima por calderas con las bombas de primario de ACS; sin embargo, obligan a trabajar a los intercambia dores siempre con las temperaturas más altas y con caudales variables; otra forma de proporcionar la misma regulación es colocando la válvula como mezcladora. En esta po sición, la potencia aportada al primario se regula mezclando agua de calderas con agua de retorno reduciendo la temperatura del agua impulsada al intercambiador, en el cual el caudal se mantiene constante, de este modo el intercambiador trabaja siempre con la temperatura más baja posible, provocando menor fatiga en las juntas de estanqueidad. Esta solución obliga a proporcionar la circulación mínima por calderas de manera inde pendiente.

En las aplicaciones en que se requiera un control más ajustado puede ser necesario realizar una doble regulación en primario y secundario; la producción se puede mantener por encima de la temperatura de consigna (con bombas con variador de velocidad, o con válvulas de tres vías diversoras o mezcladoras) y posteriormente ajustar la temperatura de distribución con una válvula mezcladora en el secundario.

7. Aislamiento Térmico

Uno de los aspectos más importantes de las instalaciones centrales de ACS es el aislamiento térmico. Estas instalaciones operan todo el año, y aunque las temperaturas de distribución pueden ser inferiores a las de calefacción, las pérdidas de calor acumuladas pueden ser mayores a lo largo del año.

Para prevenir la legionelosis, se utilizan temperaturas más altas, lo que aumenta la necesidad de un buen aislamiento. Cuanto mejor sea el aislamiento, menos problemas habrá para mantener las temperaturas necesarias en los puntos más alejados.

También es crucial aislar térmicamente las tuberías de agua fría cuando estén cerca de las de ACS. El aislamiento mínimo de los depósitos debe ser el correspondiente a tuberías de más de 140 mm.

Principios Fundamentales para la Instalación de ACS

En este apartado se analizan diferentes esquemas de producción de ACS, describiendo los componentes de las instalaciones y sus funciones.

1. Producción Instantánea

El componente principal de los sistemas de producción instantánea es el intercambiador, generalmente de placas de acero inoxidable. Este intercambiador se conecta al circuito de calderas en el lado primario y al circuito de agua de consumo en el lado secundario.

En la entrada del agua de consumo, después de la llave de corte general, se debe instalar un filtro que cumpla con las normativas vigentes. A continuación del filtro, se coloca el contador para controlar el consumo de ACS. Después del contador, se debe situar una válvula antirretorno para prevenir el retroceso del agua, evitando la posible contaminación de la red de suministro.

Para facilitar el mantenimiento, es obligatorio que las instalaciones puedan vaciarse completamente, por lo que se deben colocar llaves de vaciado en todos los puntos bajos necesarios.

El agua fría se conecta al lado secundario del intercambiador y su salida se dirige a la distribución general de ACS. Para mantener la temperatura en los puntos más alejados, se instala un circuito de recirculación cuyo retorno se conecta a la entrada de agua fría, mediante una bomba de circulación. Esta conexión requiere una válvula antirretorno para evitar que el agua fría pase directamente a consumo a través del circuito de recirculación.

El calentamiento del agua provoca su expansión. Normalmente, esta dilatación se absorbe al abrir los grifos, evitando así aumentos de presión. Sin embargo, en previsión de períodos sin consumo, es esencial instalar válvulas de seguridad. También es recomendable instalar vasos de expansión para evitar disparos innecesarios de las válvulas de seguridad y reducir los golpes de ariete por cierres bruscos de los grifos.

Para regular la temperatura de producción, se utilizan dispositivos especiales, como válvulas motorizadas de tres vías, actuadas por una sonda de temperatura en la producción. Dado que la instalación se dimensiona para la demanda máxima, la potencia será generalmente superior a las necesidades instantáneas.

La válvula desviadora ajusta el caudal primario en el intercambiador para adecuarlo a la demanda. Otra forma de regular la producción es utilizar bombas con variador de velocidad, ajustando el caudal primario directamente en la bomba en lugar de en la válvula de tres vías.

La instalación se completa con llaves de corte manuales para reparar los diferentes elementos sin vaciar totalmente los circuitos. Se requieren termómetros en todos los circuitos para analizar el comportamiento de la instalación en tiempo real.

Las bombas de circulación necesitan manómetros para verificar su funcionamiento. Lo más adecuado es usar un único manómetro conectado con llaves de corte en la aspiración e impulsión de la bomba, de modo que cualquier error en el dispositivo afecte por igual a ambas mediciones. La conexión del manómetro debe tener un dispositivo amortiguador para evitar oscilaciones continuas en la lectura.

Para evitar la transmisión de ruidos y vibraciones hacia el interior de los edificios, es recomendable colocar las bombas entre elementos antivibratorios.

En instalaciones críticas como hospitales, clínicas, y hoteles, las bombas deben ser dobles para que, en caso de falla de la principal, la bomba de reserva entre en funcionamiento.

Para las bombas de primario, existe una amplia oferta de bombas dobles que incorporan las dos bombas en un mismo cuerpo, simplificando su instalación. Sin embargo, en los circuitos de consumo, se deben instalar dos bombas independientes, dotándolas de válvulas antirretorno para evitar que el circuito de la bomba en funcionamiento se cierre a través de la bomba de reserva.

Los detalles comentados sobre filtración, antirretorno, vaciados, elementos de medición y colocación de bombas son comunes a todas las instalaciones.

La ubicación de la válvula de regulación en el primario, como diversora, ha sido comúnmente utilizada para proporcionar el caudal de circulación mínima por las calderas con las bombas de primario de ACS. Sin embargo, esta configuración obliga a los intercambiadores a trabajar siempre con las temperaturas más altas y con caudales variables. Otra forma de regular la potencia aportada al primario es colocando la válvula como mezcladora. Esta configuración permite que el intercambiador trabaje siempre con la temperatura más baja posible, reduciendo la fatiga en las juntas de estanqueidad, aunque requiere proporcionar la circulación mínima por calderas de manera independiente.

En aplicaciones que requieran un control más preciso, puede ser necesario realizar una doble regulación en primario y secundario. La producción se puede mantener por encima de la temperatura de consigna mediante bombas con variador de velocidad, o con válvulas de tres vías diversoras o mezcladoras, y posteriormente ajustar la temperatura de distribución con una válvula mezcladora en el secundario.

Producción con Acumulación

Además de los intercambiadores, los elementos básicos en este sistema son los depósitos de acumulación. Estos pueden ser interacumuladores, que incorporan el intercambiador, o simplemente acumuladores.

El uso de interacumuladores debe limitarse a instalaciones pequeñas debido a que su potencia está muy limitada por la superficie de intercambio y presentan mayores problemas de limpieza que los depósitos acumuladores.

A) Sistemas con Interacumuladores

El circuito de calderas se conectará al serpentín del interacumulador, requiriendo una bomba de primario adicional a la de recirculación.

El agua acumulada se mantiene a una temperatura superior a la de consumo, por lo que a la salida de los depósitos se efectúa una regulación mediante una válvula motorizada de tres vías que mezcla agua de acumulación con agua fría.

Una solución común es conectar el circuito de recirculación a la entrada de agua fría. Sin embargo, esta configuración puede afectar negativamente al funcionamiento de la bomba de recirculación cuando el consumo es alto. La solución más adecuada es realizar una doble conexión del retorno, al depósito y a la tercera vía de la válvula de regulación, permitiendo que la bomba de recirculación trabaje sobre un circuito de retorno cuya pérdida de carga no depende del consumo, obteniendo un comportamiento más homogéneo.

El circuito de retorno se debe conectar a la tercera vía de la válvula de regulación para evitar que, en ausencia de consumo, se eleve la temperatura en la distribución. Si la bomba se conectase únicamente al depósito, al no haber consumo por la entrada de agua fría, no habría aportación de agua, extrayéndose únicamente agua del depósito a alta temperatura. La conexión de la recirculación al depósito y a la tercera vía asegura que en momentos de bajo consumo, solo circule el caudal estrictamente necesario para compensar las pérdidas de calor, facilitando la estratificación del agua en los depósitos.

Para la regulación se disponen sondas de temperatura en la parte inferior de los depósitos que arrancan la bomba de primario cuando la temperatura de acumulación es inferior a la de consigna y siempre que se esté dentro del horario fijado para este servicio.

Las aportaciones de calor al depósito se pueden regular con sondas de temperatura que actúen sobre las válvulas de primario (diversoras o mezcladoras) o sobre bombas con variador de velocidad, con las mismas alternativas que para la producción instantánea. No obstante, cuando se tienen depósitos de acumulación, esta regulación no es tan necesaria, ya que los primarios suelen trabajar a 80 ºC, y con temperaturas de acumulación de 70 ºC, se pueden permitir diferenciales de temperatura que serán corregidos por las válvulas mezcladoras que controlan las temperaturas de distribución.

Existen válvulas de regulación termostáticas como alternativa a las motorizadas de tres vías. Las válvulas termostáticas para estas aplicaciones disponen de una cuarta vía para la conexión del circuito de retorno, similar a la solución de válvulas motorizadas. Aunque aquí se analizan esquemas con válvulas motorizadas, en todos los casos se pueden utilizar válvulas termostáticas de 4 vías.

B) Sistemas con Acumuladores

Los sistemas con acumuladores requieren una bomba adicional para el circuito secundario, que mueva el agua entre los depósitos y los intercambiadores. Una configuración común es conectar la entrada de agua fría tanto al depósito como al intercambiador, con la salida del intercambiador yendo al depósito y al consumo. La recirculación también se conecta directamente a la entrada de agua fría.

Esta configuración, aunque más sencilla desde el punto de vista del montaje y requiriendo menos conexiones en los depósitos, provoca que las condiciones de funcionamiento de la bomba del circuito secundario varíen continuamente en función de los consumos instantáneos. Cuando los consumos son muy altos, la bomba puede llegar a trabajar sin mover agua, ya que el propio consumo mantiene la circulación.

Para lograr un funcionamiento homogéneo de la bomba del circuito secundario, es mejor conectar el intercambiador directamente a los depósitos, de manera que la bomba siempre funcione bajo las mismas condiciones, y el agua de consumo se mueva únicamente a través de los depósitos.

En cuanto a la regulación, las sondas ubicadas en la parte inferior de los depósitos activarán simultáneamente las bombas del circuito primario y secundario. El control de las aportaciones del circuito primario se puede realizar mediante válvulas (mezcladoras o desviadoras) o con bombas de velocidad variable. Si la conexión se realiza directamente al consumo, esta regulación es más crucial; sin embargo, si se conecta a los depósitos, estos pueden absorber los diferenciales de temperatura que se originan, lo que podría permitir prescindir de la regulación en el circuito primario.

Conexión de los Acumuladores

Los esquemas analizados anteriormente consideran un único depósito de acumulación (acumulador o interacumulador). Sin embargo, en muchas ocasiones es necesario utilizar varios depósitos, principalmente por tres razones:

Necesidades altas de acumulación.
Espacios disponibles de baja altura, que limitan el tamaño de los depósitos.
La fiabilidad del servicio, que permite realizar operaciones de mantenimiento en algunos depósitos mientras se mantienen otros en funcionamiento.

Cuando se utilizan varios depósitos, las posibilidades de conexión hidráulica entre ellos son en paralelo o en serie. La conexión en paralelo es más sencilla y provoca menores pérdidas de carga. Sin embargo, tiene la desventaja de una mayor zona de mezcla, lo que resulta en un menor aprovechamiento del volumen acumulado y un mayor riesgo de desarrollo de legionela.

La conexión en serie, por otro lado, reduce la zona de mezcla, aprovechando mejor la estratificación. No obstante, las conexiones hidráulicas son más complejas: en caso de avería en alguno de los depósitos, hay que prever conexiones que permitan dejarlos fuera de servicio sin afectar al resto, y las pérdidas de carga son mayores ya que el agua de consumo debe pasar por el conjunto de depósitos.

Dado que la estratificación en los depósitos mejora el aprovechamiento del volumen acumulado y reduce el riesgo de desarrollo de legionela, es preferible utilizar depósitos verticales y lo más esbeltos posible.

A) Sistemas con Interacumuladores

Los interacumuladores deben conectarse siempre en paralelo, ya que si se conectasen en serie, el agua que llega a mayor temperatura al depósito más cercano al consumo haría que su intercambiador no aportara calor, reduciendo así la potencia disponible para este servicio.

Es recomendable realizar las conexiones con retorno invertido para asegurar que la instalación esté completamente equilibrada, tanto en la producción como en el consumo.

B) Sistemas con Acumuladores

Los acumuladores permiten una conexión en serie. Para ello, el secundario de producción debe conectarse con la entrada al intercambiador desde la parte inferior del depósito más cercano a la entrada de agua, y la salida a la parte superior del depósito más próximo al consumo. Para realizar operaciones de mantenimiento en los depósitos de manera independiente, es necesario prever las conexiones adecuadas.

Esquemas Especiales para la Prevención de la Legionelosis

En edificios de alto riesgo, como hospitales y residencias, es fundamental adoptar medidas adicionales para prevenir la legionelosis. Dado que el riesgo es muy bajo cuando el agua alcanza los 70 ºC, los sistemas de acumulación en estos edificios deben diseñarse para mantener el agua constantemente a esa temperatura. De esta manera, el agua que va a consumo debe haber permanecido a 70 ºC o mezclarse directamente de la red a través de las válvulas de regulación (motorizadas o termostáticas), evitando la zona de riesgo. Este tipo de funcionamiento puede realizarse con los esquemas de acumulación previamente analizados.

Sin embargo, el agua del circuito de retorno podría mantenerse en condiciones de riesgo para el desarrollo de la legionella. Asimismo, el agua de aportación, especialmente cuando las temperaturas de los locales son altas o cuando las tuberías de agua fría se ven afectadas por fuentes de calor, también puede alcanzar condiciones de riesgo. Por ello, especialmente en edificios ocupados por personas vulnerables (enfermos, ancianos, etc.), se han desarrollado sistemas con doble intercambiador, que aseguran que toda el agua (ACS, recirculación y entrada de agua fría) pase por 70 ºC antes de ser distribuida al consumo.

Estos sistemas constan de un primer intercambiador por el que pasa el agua fría y el agua de recirculación, calentándolas a contracorriente con el agua a 70 ºC que sale del depósito de acumulación, enfriando esta última hasta la temperatura de distribución. El agua de aporte precalentada se lleva hasta el acumulador, donde un segundo intercambiador eleva su temperatura hasta 70 ºC.

Varios fabricantes ofrecen estos equipos en conjuntos que incluyen todos los elementos necesarios: acumuladores, intercambiadores, bombas, reguladores, etc. Para su instalación, simplemente deben conectarse a los primarios de calderas y a las distribuciones de agua caliente y fría.