calderas murales iunkers

Mdulo 2: Calderas murales a gas de bajas emisiones y de condensacin

Calderas murales a gas de bajas emisiones y de condensacin

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INDICE

INDICE ........................................................................................................................................................................... 2

1. CALDERAS MURALES A GAS DE BAJAS EMISIONES Y DE CONDENSACIN ................................................ 3

1.1 Reglamento de Instalaciones Trmicas ................................................................................................................. 3 1.2 Principios de la Combustin. ................................................................................................................................. 7 1.3 Tecnologa de la condensacin y aplicaciones.................................................................................................... 11 1.4 Tipologas y funcionamiento ................................................................................................................................ 17 1.5 Planificacin de la instalacin .............................................................................................................................. 23 1.6 Sistemas solares ................................................................................................................................................. 30 1.7 Mitos acerca de las calderas de condensacin ................................................................................................... 35

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1. CALDERAS MURALES A GAS DE BAJAS EMISIONES Y DE CONDENSACIN

La carrera hacia la eficiencia energtica se ha iniciado y el fomento del uso racional de la

energa es el objetivo a corto plazo.

Actualmente el sector de la vivienda es uno de los que ms consume, tras el transporte y la

industria, es por ello por lo que la construccin de edificios ha de realizarse teniendo en cuenta

criterios de eficiencia energtica y apostando por sistemas eficientes en climatizacin.

Para apostar por estos sistemas Espaa cuenta con tres marcos normativos:

Reglamento de Instalaciones Trmicas (RITE). Es el reglamento de ms peso en la definicin de una instalacin en todos sus trminos, su entrada en vigor se produjo

el 1 de marzo de 2008.

Certificacin energtica de edificios. Otorga una etiqueta al edificio en funcin del consumo de energa que utilice para satisfacer su demanda, su entrada en vigor se

produjo en abril de 2007.

Cdigo Tcnico de la Edificacin. Define tipologas de instalaciones ms especficas, como por ejemplo, las renovables tanto trmica y fotovoltaica y entr en

vigor en marzo del 2006.

El panorama actual normativo marca una lnea clara hacia el ahorro y la mejora de rendimiento

de las instalaciones.

1.1 Reglamento de Instalaciones Trmicas

1.1.1. Disposiciones generales

El Reglamento de Instalaciones Trmicas en los Edificios tiene como objeto establecer las

exigencias de eficiencia y seguridad en las instalaciones, definiendo los procedimientos de

diseo, ejecucin y mantenimiento.


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Su mbito de aplicacin abarca todas las instalaciones trmicas fijas y no industriales

destinadas al bienestar trmico e higiene de las personas tanto en edificios de nueva

construccin como en reformas, entendiendo que en estas ltimas se produce una modificacin

del proyecto.

En todos los casos se indicar que la instalacin se ajusta a las exigencias marcadas en el

RITE.

La ejecucin ser realizada por empresas autorizadas y para su funcionamiento ser necesaria

la emisin de un certificado de instalacin. La supervisin y la emisin del certificado la

realizar o bien el instalador o un tcnico titulado que actuar como director de la instalacin.

La documentacin tcnica que justifica el mbito de aplicacin del RITE adoptar las siguientes

modalidades en funcin de la importancia de la instalacin:

Si la potencia trmica nominal a instalar es mayor que 70 kilowatios es necesario la entrega de proyecto, si es inferior y hasta una potencia de 5kW el proyecto ser

sustituido por una memoria tcnica.

Para instalaciones de menos de 5 kilowatios y aparatos de produccin de agua caliente como calentadores, termosifones, termos elctricos y acumuladores con

potencia inferior a 70 kilowatios no necesitan memoria tcnica.

En instalaciones solares trmicas la documentacin ser la correspondiente al equipo auxiliar

de apoyo, el caso de no existir la potencia se estima multiplicando la superficie de apertura del

campo de captadores por el factor 0,7 kilowatios por metro cuadrado.

En cuanto a las condiciones de los equipos y materiales que incorporarn las instalaciones,

estos debern contar con marcado CE y declaracin de conformidad.

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1.1.2. Exigencias tcnicas

Uno de los puntos ms importantes a tener en cuenta en el diseo de las instalaciones es la

calidad trmica en el ambiente, esta se consigue si dos de los parmetros que definen el

bienestar trmico estn comprendidos entre los siguientes lmites:

Verano, humedad relativa entre el 45 y 60%, con una temperatura de entre 23 y 25C.

Invierno, humedad relativa entre el 50 y 60%, con una temperatura de entre 21 y 23C.

(parmetros establecidos en base a una actividad metablica de las personas y un grado de

vestimenta determinado).

Las condiciones ambiente de los locales donde existan piscinas climatizadas se mantendr 1 o

2C por encima de la temperatura del agua del vaso de la piscina, con una mxima de 30C y

una humedad relativa por debajo del 65%.

En cuanto a la calidad de aire interior sern vlidos los requisitos establecidos en la seccin

HS3 del cdigo tcnico de la edificacin.

Para el control de las instalaciones de climatizacin y en concreto de las centralizadas para la

preparacin de agua caliente sanitaria, se tendrn en cuenta los siguientes conceptos:

Necesario controlar tanto la temperatura de acumulacin como la de la red en el punto ms lejano del acumulador. Y prever todo lo necesario para el tratamiento de

choque trmico.

En instalaciones de energa solar se realizar un control diferencial en el primario o bien se emplearn sistemas de accionamiento por radiacin solar.

En general para todas las instalaciones destinadas a la produccin de agua caliente en

trminos de energas renovables seguirn lo establecido en la seccin HE4 del cdigo tcnico

de la edificacin.


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Hasta aqu lo referente a trminos generales de la instalacin, los siguientes conceptos a los

que haremos referencia trata sobre las exigencias en cuanto a los aparatos de calefaccin y

agua caliente sanitaria.

Requisitos mnimos de rendimiento energtico de los generadores de calor.

En el proyecto o memoria tcnica deber aparecer el rendimiento de la caldera a plena carga y al 30% de la carga parcial.

Queda prohibida la instalacin de calderas que segn el Real decreto 275/1995 tengan las siguientes prestaciones energticas:

o Calderas de tipo atmosfrico a partir de enero de 2010.

o Calderas con una estrella de prestacin energtica, desde enero 2010.

o Calderas con dos estrellas de prestacin energtica, desde enero del 2012.

Con estas restricciones, los generadores de calor en las instalaciones sern, seguros y con un

bajo consumo para un alto rendimiento.

Las condiciones de evacuacin de los productos de la combustin en las instalaciones trmicas

se realizarn de acuerdo a las siguientes exigencias:

Obra nueva, independientemente de que exista previsin o no de colocar el generador, la evacuacin de los gases se realizar siempre a cubierta. Si no existe

previsin, se realizar una preinstalacin individualizada para calderas tipo C

(estancas).

Reforma, en este caso la evacuacin tambin se realizar a la cubierta, pero existen 3 excepciones que permiten la evacuacin a fachada o patio de ventilacin:

o Calentadores con potencia til igual o inferior a 24,4 kilowatios.

o Calderas individuales con emisiones de clase 5 NOx.

o Y en general en viviendas unifamiliares.

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En resumen, con la tipologa de las calderas y las condiciones de evacuacin se crea una

nueva perspectiva de instalaciones trmicas en los edificios.

La vida de la instalacin es muy importante y depende en gran medida de que el elemento

principal de la instalacin, el generador de calor, se mantenga en sus condiciones ms

ptimas. En este sentido la evaluacin de rendimiento del generador de calor se realizar

mediante un anlisis peridico como se indica en la siguiente tabla:

Cada parmetro de revisin se realizar dependiendo del rango de potencia de tal manera que

para generadores de pequea potencia la periodicidad es de 2 aos, para mediana potencia 3

meses y una vez al mes para las de gran potencia.

1.2 Principios de la Combustin.

Qu es la combustin?, la combustin es una reaccin qumica entre un combustible, como

puede ser el gas, el gasleo, la madera y un comburente, el oxgeno, la cual es activada por

una energa externa, es decir mediante una chispa o una llama.

Se trata de una reaccin exotrmica, es decir que se produce con la liberacin del calor y cuya

consecuencia es la obtencin de los productos de la combustin como por ejemplo las cenizas

y otros combustibles.


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El carbono y el hidrgeno del combustible reaccionan con el oxigeno, dando lugar a dixido de

carbono y agua, y en algunos casos xido de azufre, como es el caso de los combustibles

lquidos que contienen azufre.

La reaccin de combustin genrica ser:

Combustible, formado por carbono, hidrgeno, y azufre que reacciona con el aire, formado por

oxigeno y nitrgeno, produce dixido de carbono, xido de azufre, nitrgeno y agua que son los

denominados productos de la combustin, a esto hay que aadirle una cantidad de calor

liberada en la reaccin.

1.2.1. Reacciones

Se pueden definir 3 tipos de reacciones dependiendo de la cantidad de aire que intervenga en

la combustin.

Existe un parmetro denominado ndice de exceso de aire identificado con la letra n y que

define la relacin entre la cantidad de aire real empleado en la combustin y el aire terico

correspondiente al combustible que reacciona.

As se denomina, combustin estequiomtrica a la reaccin que se produce con la cantidad exacta de aire, producindose una combustin completa en la que se consume todo el carbono

y el hidrgeno contenido en el combustible. El valor de n es igual a 1.

Combustin incompleta, se produce cuando se emplea menos cantidad de aire, por lo que el oxigeno no se combina totalmente con el carbono del combustible y como producto de la

combustin se obtiene un gas txico como el monxido de carbono, (CO), con el consiguiente

despilfarro energtico. El valor en n en este caso est por debajo de 1.

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Combustin con exceso de aire, es la reaccin que se produce habitualmente y en ella se libera una cantidad de calor que ser empleada en calentar el exceso de aire que inicialmente

se haba introducido. Aqu el valor de n est por encima de 1.

1.2.2. Emisiones

En toda reaccin se generan unos productos de la combustin que en algunos casos tienen

carcter nocivo por lo que se denominan contaminantes.

Entre estos destacan, el monxido de carbono (CO), los xidos nitrosos (NOx NO2/ NO3) y los

xidos de azufre (SO2). A continuacin se hace una valoracin de cada uno de ellos.

Monxido de carbono: Como se ha visto se produce como consecuencia de una reaccin incompleta, su mayor o menor presencia en los humos se debe a como sea el proceso de

combustin. Se trata de una gas ms ligero que el aire y excesivamente txico.

La concentracin de este gas en los humos est limitado por la normativa en un 0.1%. (1000

p.p.m)

xidos de nitrgeno: Aparecen a alta temperatura como consecuencia de la reaccin del nitrgeno contenido en el aire y el oxgeno, por ello es necesario reducir la temperatura de la

llama para que esos xidos se produzcan en menor cantidad. Existe una clasificacin de

emisiones de xido nitroso en la que las emisiones ms bajas corresponden a una cantidad de

70 miligramos por kilowatio hora o lo que es lo mismo, clase 5 de NOx.

La combinacin de estos xidos con el vapor de agua en la atmsfera se convierte en cidos

que al precipitar provocan la denominada lluvia cida. Los xidos de nitrgeno son

destructivos del epitelio pulmonar.

xido de azufre: Aparece comnmente en los combustibles lquidos como el gasleo y se produce tras la reaccin con el oxgeno, si se combinan con vapor de agua producen cidos

altamente corrosivos.


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1.2.3. Poder calorfico

Se ha visto que en cualquier reaccin se produce una liberacin de energa, por lo que, se

denomina poder calorfico a la cantidad de calor generada en la combustin completa de la

unidad de combustible a una temperatura y presin de referencia.

Existen dos definiciones de poder calorfico:

Poder Calorfico Inferior: Es la energa desprendida en la combustin completa cuando el agua resultante de la combustin est en estado vapor.

Poder Calorfico Superior: es igual al poder calorfico inferior ms el calor latente del vapor de agua. El agua resultante de la combustin se supone lquida (condensada) en los productos de

la combustin.

El calor cedido en la condensacin del agua equivale a 597,2 kilocaloras por kilogramo.

A mayor diferencia entre el poder calorfico superior y el poder calorfico inferior, mayor ser el

aprovechamiento obtenido en el proceso de condensacin, ya que como se vio anteriormente

esta diferencia coincide con el concepto de calor latente de condensacin del vapor de agua.

La siguiente tabla muestra los poderes calorficos tanto superior como inferior y la diferencia

entre ambos para varios combustibles.

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Es el gas natural el combustible ms utilizado y del que mejor se saca un aprovechamiento

energtico, ya que la diferencia es del 11% lo que equivale a 960 kilocaloras por newton y

metro cbico.

1.3 Tecnologa de la condensacin y aplicaciones.

La condensacin del vapor de agua contenido en los humos de una caldera, se consigue

reduciendo la temperatura de estos hasta el punto adecuado para que se inicie la aparicin de

lquido. En este proceso la energa liberada en los humos se cede directamente al agua de

primario de la caldera.

La temperatura a la que se produce condensacin se denomina temperatura de roco y depende del tipo de combustible, del exceso de aire que intervenga en la combustin y de la

presin, es por ello por lo que a mayor temperatura de roco mayor grado de condensacin.

Cmo afectan los 3 parmetros anteriormente mencionados?

Combustible, a mayor volumen de vapor de agua por unidad de combustible, mayor temperatura de roco.

Exceso de aire, a mayor exceso de aire en la combustin (menor porcentaje de CO2 en los humos), menor temperatura de roco.

Presin, a mayor presin mayor temperatura de roco.

El siguiente grfico muestra la temperatura de roco tanto para el gas natural como para el

gasleo en funcin del porcentaje de CO2 contenido en los humos.


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As en el caso del gasleo con un porcentaje de aproximadamente 13.5% su temperatura de

roco ser de unos 48C y en el caso del gas natural con un porcentaje de CO2 de un 9% su

temperatura de roco ser de 53C.

La caldera juega el papel ms importante el proceso de la condensacin, ya que de ella se

obtendr el rendimiento que ser transmitido a la instalacin.

Es necesario hacer un balance general de la energa que es capaz de transmitir la cadera,

considerando que para hablar de potencia til es necesario contabilizar las prdidas

energticas.

A la potencia nominal de la caldera se le descontaran, las prdidas superficiales de la caldera

(qrc) son las que se producen por radiacin y convencin en el interior de la misma, las

prdidas por calor sensible (qhs) las cuales dependen de la temperatura de humos y del CO2

contenido en los humos y por ltimo se contabilizaran las prdidas por inquemados (qi), como

por ejemplo el hecho de que aparezca monxido de carbono como producto de la combustin.

En resumen, se define:

Potencia til, energa cedida por la caldera al agua de la instalacin referida por unidad de tiempo. Depende directamente del caudal de agua, del calor especfico, y por de la diferencia

de temperatura entre la entrada y la salida de la caldera.

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Potencia nominal, potencia transmitida por el combustible. Puede obtenerse a partir del caudal y el poder calorfico inferior.

1.3.1. Balance energtico

El aumento del rendimiento en una caldera de condensacin no slo depende del calor latente

recuperado por la tcnica de la condensacin, sino tambin de la disminucin de las prdidas

anteriormente mencionadas.

La siguiente secuencia muestra una comparativa de rendimientos entre caldera convencional y

caldera de condensacin para gas natural

Caldera convencional. Partiendo de un 111% (considerando el poder calorfico superior), las mayores prdidas son debidas al calor perdido o no recuperado de la no condensacin de esta

caldera, podemos hablar de un 11%. Las siguientes son las generadas por el gas de escape en

la chimenea y suponen un 6%. Y por ltimo un 0.5% debido a las prdidas por transmisin.

Contabilizando los resultados el rendimiento final de una caldera convencional quedara en un

93,5%.

Caldera de Condensacin. Partiendo de un 111% (considerando igual que en la caldera convencional, el poder calorfico superior), las prdidas en este caso estn ms equilibradas,

de tal forma que un 1% es debido al calor perdido en la condensacin de la caldera, un 1% por

el gas de escape en la chimenea y un 1% debido a las prdidas por transmisin.

Contabilizando los resultados, el rendimiento final de una caldera de condensacin quedara en

un 108 %. En las calderas Junkers minimizamos las prdidas y el rendimiento global es de un

109%.


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Las calderas de condensacin se caracterizan por una temperatura de trabajo menor y unas

temperaturas de humos entre los 30 y los 60C.

1.3.2. Suelo radiante

La principal aplicacin de una caldera de condensacin es trabajar en una instalacin de suelo

radiante, en la que la temperatura de trabajo de la caldera coincide con la temperatura de

impulsin de este circuito.

Con un sistema de suelo radiante, con temperaturas de impulsin entorno a 40C y de retorno

a 30C, puede aprovecharse durante todo el periodo la tecnologa de la condensacin.

Tomando como referencia la temperatura de retorno del circuito, sta se encuentra por debajo

de la temperatura de roco por lo que siempre hay calor de condensacin.

El siguiente grfico muestra el funcionamiento de una caldera en el periodo de demanda de

calefaccin, teniendo en cuenta las temperaturas exteriores y las temperaturas de impulsin al

circuito.

La lnea amarilla marca como, a temperaturas exteriores bajas su funcionamiento es del 100%

y que a medida que la temperatura exterior va aumentando el porcentaje de funcionamiento va

disminuyendo, lo que ya se defini como trabajo en descenso progresivo.

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Tomando como referencia la lnea gris que representa la temperatura de roco del gas natural

(53C), se observa que la impulsin a 40C haca el circuito, representada por la lnea roja y el

retorno a 30C representado por la lnea de puntos azul, se encuentran por debajo, por lo que

toda la zona sombreada en azul representa el rango en rgimen de condensacin que en estas

condiciones se da durante todo el periodo de funcionamiento.

1.3.3. Radiadores

Como ya se mencion, una caldera de condensacin tambin puede trabajar en circuitos

convencionales de radiadores.

En este caso, un circuito de calefaccin convencional trabaja a temperaturas de impulsin

entorno a 75C y retornos a 60C, por lo que el rgimen de condensacin ser menor que en

condiciones de baja temperatura pero asegurar un rendimiento por encima del obtenido en la

misma instalacin con una caldera convencional, es decir que existir un aprovechamiento del

calor de condensacin durante un alto porcentaje del funcionamiento de la caldera.

El siguiente grfico muestra el funcionamiento de una caldera en el periodo de demanda de

calefaccin, teniendo en cuenta las temperaturas exteriores y las temperaturas de impulsin al

circuito.

La lnea amarilla marca como la caldera trabaja en descenso progresivo de carga a medida que

aumenta la temperatura exterior.


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Tomando como referencia la lnea gris que representa la temperatura de roco del gas natural

(53C), se observa que la impulsin a 75C haca el circuito durante un periodo de tiempo en

que la temperatura exterior es baja se encuentra por encima de la temperatura de roco, al

igual que ocurre con la temperatura de retorno cuando esta es a 60C.

Existe un punto de corte entre la temperatura de retorno de la instalacin y la temperatura de

roco de la caldera a una temperatura exterior determinada, es en ese punto en el que se podr

hablar de rgimen de condensacin en una instalacin convencional y supondr un 95% del

funcionamiento de la caldera.

En este ejemplo la condensacin se origina cuando la temperatura exterior es de -7C y est

representado por la zona sombreada en azul. Hay que tener en cuenta que en cada aplicacin

y zona geogrfica ese punto de inicio de condensacin puede ser desplazado o bien hacia la

derecha o hacia la izquierda, de cualquier manera queda justificado su funcionamiento.

1.3.4. ACS

Una caldera no slo condensa cuando trabaja en calefaccin, cuando se produce una

demanda de agua caliente tambin se puede hablar de un aumento del rendimiento gracias a

esta tcnica.

Cundo se consigue condensacin en a.c.s?

En gran medida en los sistemas de produccin de a.c.s por acumulacin, ya que la elevada

estratificacin que se puede conseguir en el interior del acumulador genera unas temperaturas

de retorno bajas.

Hay que destacar que existe un periodo transitorio en el que cuando se produce el

calentamiento inicial del depsito, el secundario se encuentra a una temperatura muy baja lo

que es muy propicio para condensar desde el inicio.

El grfico muestra, como un depsito de agua caliente conectado a una instalacin solar

genera una elevada estratificacin, ya que, cuando se inicia el calentamiento del depsito la

impulsin y el retorno identificadas con las lneas SV1 mantienen un gran salto trmico lo que

provoca una elevada temperatura en la parte superior del acumulador. A medida que pase el

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tiempo y conforme se vaya calentando el acumulador se irn elevando homogeneizando las

temperaturas como indican las lneas desde M6 a M1.

Hay condensacin en la produccin instantnea de a.c.s?

En este caso el intercambiador de la caldera situado en la parte ms baja juega un papel muy

importante, ya que, cuanto ms bajo sean los retornos, ms condensacin se generar. Esto

se consigue con una superficie de intercambio mayor, con caudales elevados y temperaturas

de preparacin del agua entre 50 y 60C.

1.4 Tipologas y funcionamiento

1.4.1. Principios bsicos

El principio de funcionamiento de las calderas de condensacin Junkers se basa en un sistema

en el que la condensacin se produce en el interior y la combustin se basa en un sistema de

premezcla.

Por ello, en el diseo se ha tenido en cuenta que el intercambiador interno comunique

trmicamente el fluido de retorno de la instalacin de calefaccin con la salida de gases para

provocar que los humos se enfren.


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Funcionamiento de una caldera de condensacin:

El ventilador recibe un aporte de aire de la cmara de combustin y un aporte de gas a travs

del cuerpo de gas de la caldera, se trabaja con un exceso de aire que ha de ser lo ms

ajustado posible para reducir las prdidas por humos.

Se trata de un ventilador modulante y se encargar de hacer la mezcla que posteriormente

entregar al quemador. El nivel de modulacin ha de ser lo ms alto posible, lo que provocar

un mayor ajuste de la potencia entregada a la instalacin y una disminucin de las prdidas

como consecuencia de una reduccin en las paradas de la caldera.

En el quemador se producir la combustin y se ceder el calor a las paredes del

intercambiador a la vez que los humos continuarn su recorrido hacia la parte inferior de la

caldera donde al enfriarse, se convertirn en vapor de agua que sern recogidos en el sifn

que posee internamente la caldera.

Unido al intercambiador se encuentra la chimenea interna que hace que los humos no

condensados fluyan y no queden retenidos, saliendo posteriormente por la chimenea

convencional.

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1.4.2. Diseo

Las calderas Junkers son calderas con condensador integrado, por lo que al producirse la

condensacin en el interior los componentes deben de cumplir una serie de requisitos

especiales para su correcto funcionamiento.

El quemador. De material cermico, muy diferente al de una caldera convencional ya que no genera una llama, se encuentra en la parte superior del intercambiador en posicin invertida

con el fin de que cuando la caldera condense, los condensados no caigan sobre el propio

quemador.


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El intercambiador. Sirve de soporte al quemador y a su vez est conectado al circuito de humos. Presenta dos caractersticas esenciales:

1. Gran superficie de intercambio, con ello conseguimos enfriar los gases procedentes

de la combustin y de este modo recuperar la energa latente en el vapor de agua.

2. Bloque de Aluminio Silicio. Este material le confiere una buena resistencia a la

corrosin y su vez una buena conductividad trmica.

1.4.3. Caractersticas generales

Junkers, incorpora una nueva generacin de calderas murales a gas de condensacin

denominadas Cerapur, de una alta eficiencia energtica y avanzada tecnologa.

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Caractersticas generales:

Todas nuestras calderas son respetuosas con el medio ambiente en cuanto a que tienen clase 5 de emisiones de NOx ya que emiten menos de 70 miligramos por hora

y menos de 20 miligramos por hora de CO.

Alto confort en a.c.s segn la norma EN 13.203 ya que poseen tres estrellas.

Rendimiento del quemador de 4 estrellas segn la directiva 92/42/CEE

Caudales que van desde 14,3 litros minuto en el modelo Cerapur de 25kilowatios, 17,1 litros minuto en el modelo Cerapur confort y modelo excellence de ms potencia

con 42 kilowatios y 24,1 litros minuto. En todos los casos con un salto trmico de

25C.

Hay que destacar tambin las calderas Cerapur Solar que aprovechan la energa solar para

agua caliente con un caudal de 17,2 litros minuto pero tambin aprovechan esa energa para

calefaccin.

Las calderas Cerapur se pueden clasificar segn el sistema de produccin de a.c.s en:

Instantneas de condensacin: modelos cerapur, cerapur comfort y cerapur excellence, con potencias desde 25 hasta 42kW y caudales de hasta 24 litros minuto, con una gran estabilidad

de temperatura. Modo de funcionamiento con microacumulacin y programador integrado en el

frontal de la caldera para la gestin de la calefaccin y del agua caliente.


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Acumulacin dinmica: caldera cerapur acu, con potencia de 28 kilowatios y 42 l de capacidad distribuida a travs de 3 depsitos de acero inoxidable. Debido a su funcionamiento

permite obtener un ahorro significativo y un confort aportado por la combinacin condensacin-

acumulacin, el caudal mximo suministrado es de 21litros minuto.

El sistema CerapurSolar: constituido por una caldera mural de condensacin y un acumulador solar de inercia de 400 litros, combina la tecnologa de condensacin con la solar trmica.

Gracias al acumulador, la energa solar puede ser utilizada para calefaccin y para la

produccin de agua caliente, permitiendo un ahorro del consumo de gas de hasta el 55%

respecto a las antiguas instalaciones convencionales y todo en cerca de 1 m2 de superficie.

El siguiente grfico permite conocer el confort que se puede obtener con una caldera

instantnea, una de acumulacin o un sistema que combina ambas cosas de manera externa,

caldera y acumulador, considerando en todos los casos que la potencia de la caldera es de 28

kilowatios.

En el eje de las abcisas se representa el tiempo durante el cual cada uno de los sistemas

suministra un determinado caudal y una temperatura. En el eje de las ordenadas, se representa

la temperatura de suministro.

El ejemplo considera un caudal de 12 litros minuto y una temperatura de entrada a la caldera

de 10C.

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Lo que se observa es:

La lnea verde que representa la caldera mixta, mantiene una lnea continua durante todo el

tiempo de la demanda, lo que confirma la estabilidad en cuanto al caudal y la temperatura que

puede suministrar, en el ejemplo la temperatura de suministro sera de 42C.

La lnea azul corresponde al sistema de caldera con acumulador externo de 75 l, la respuesta

del sistema es estable a una temperatura de 60C durante aproximadamente 5 minutos, pero

pasado ese tiempo el agua almacenada en el depsito se ha consumido, lo que provoca que si

la demanda continua se produce un descenso brusco de la temperatura de suministro, hasta

volver a estabilizarse a una temperatura demasiado baja que se aleja del concepto de confort.

La lnea roja define la repuesta de la caldera cerapur acu con acumulacin dinmica. En el

inicio de la demanda se solapa con la producida por caldera ms acumulador, pero con la

consideracin de que en la caldera cerapur acu slo tiene 42 l almacenados, la estabilidad en

la temperatura y caudal la mantiene durante ms tiempo, llegamos a aproximadamente 6

minutos. Agotados los 42 l de acumulacin la caldera se convierte en una caldera instantnea

por lo que las lneas roja y verde se solapan y destaca el que el salto en la temperatura es ms

suave que en el caso de la caldera ms acumulador, por lo que queda justificado el alto confort

entregado en una caldera con acumulacin dinmica.

1.5 Planificacin de la instalacin

1.5.1. Generalidades

Conocido el funcionamiento y el rendimiento que se puede obtener de una caldera de

condensacin, el siguiente paso es planificar su ejecucin.

No existe normativa especfica para este tipo de calderas por lo que para su instalacin le ser

de aplicacin el RITE.

La planificacin se puede dividir en 4 bloques: Circuito hidrulico, recogida de condensados,

circuitos de humos y regulacin.

Circuito hidrulico: Como ya se ha definido, la instalacin en la que la caldera es de condensacin el mximo rendimiento se obtiene al trabajar con temperaturas de retorno lo ms


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bajas posibles. Es por ello por lo que en el diseo de la instalacin se ha de tener en cuenta los

siguientes aspectos que no benefician a la instalacin:

Colocacin de vlvula de 4 vas. Provocara una mezcla del agua de impulsin y de retorno de la instalacin y unos caudales mayores.

Diseo de la instalacin con by-pass. No se producira condensacin al ser elevada la temperatura de retorno.

Compensador Hidrulico. Implica un ajuste adecuado de los caudales de circulacin en los circuitos primario y secundario.

En todos los casos se produce un aumento de la temperatura de retorno.

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1.5.2. Recogida de condensados

No existe obligatoriedad en conducir los condensados producidos en la caldera, pero se

llevarn a un desage debido a las caractersticas que posee. Las ms destacables son:

Carcter cido. El valor de pH se encuentra entre 4 y 5.5 para el caso del gas.

Altamente corrosivo daa las conducciones metlicas

Contiene CO2.

Por estos motivos es conveniente tomar una serie de medidas:

Correcta canalizacin. Es conveniente que los condensados de la caldera no encuentren ningn sifn en la instalacin y que sigan un tramo descendente hasta

comunicar con el punto de desage.

No siempre la salida de condensados de la caldera se encuentra cerca del desage por

lo que en esos casos es necesario la colocacin de una bomba de condensados.


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Material del desage. No todos los desages son adecuados, ver la siguiente clasificacin. Desages adecuados: PVC, acero inoxidable. Desages no adecuados:

Hierro, Zinc, Cobre, Acero, Plomo, Fibrocemento.

Neutralizacin. La acidez que poseen puede verse compensada mediante neutralizadores externos a la caldera, lo que permitirn evacuar los condensados a

cualquier tipo de desage. Aunque no existe normativa al respecto.

1.5.3. Circuito de humos

En la evacuacin de gases de los productos de combustin de una caldera de condensacin no

hay requisitos especiales, son los mismos que marca el RITE para otros tipos de calderas.

Lo que s es de especial importancia es el material utilizado en la chimenea:

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Materiales Recomendados: Polipropileno Autoextinguible (PPs), Polifluoruro de Vinilideno

(PVDF) y el acero inoxidable.

Materiales a evitar: Acero galvanizado y tubos corrugados.

En cuanto al diseo, es conveniente evitar tramos horizontales y mantener una inclinacin

mnima de 3 para que los condensados en la evacuacin caigan al interior de la caldera, as

como crear un drenaje en la parte ms baja de la chimenea con el fin de evitar la acumulacin.

Estos 3 de inclinacin se logran elevado el tramo horizontal 5,2 cms por metro horizontal.

1.5.4. Regulacin

El mejor sistema de regulacin de una instalacin con caldera de bajas emisiones o de

condensacin es a travs de una centralita con sonda exterior, ya que el ajuste y modulacin

de la potencia se realizar con el menor consumo posible para la demanda solicitada en el

interior de la vivienda. Este sistema de centralita con sonda exterior se anticipa a las prdidas

de energa de la vivienda cuando existe un descenso de la temperatura en el exterior del local

a calefactar.

Los sistemas de regulacin se pueden clasificar en:

Convencionales todo-nada: Es el sistema de regulacin ms usado en las instalaciones. Su funcionamiento consiste en la apertura o cierre de un contacto de


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rel segn se necesite demanda de calefaccin o no. Este tipo de control no informa

a la caldera de la temperatura del local a calefactar y por tanto como regla general

siempre existe un exceso de energa en este tipo de regulacin.

Regulacin con modulacin: Este tipo de sistemas de regulacin informan continuamente de la temperatura del local a calefactar y la caldera slo aporta la

energa necesaria para mantener la temperatura del local en el grado de confort que

desee el cliente. Hay que decir que el local pierde energa a travs de las paredes del

local y lo que se intenta es aportar la misma energa que se pierde. Este tipo de

regulacin permite un ahorro de energa con respecto a la regulacin todo-nada de

hasta un 10%. Para un mayor ahorro existen relojes programadores que se instalan

en el frente de la caldera que permiten controlar tiempos de funcionamiento de la

calefaccin y tambin del servicio de a.c.s.

Centralita con sonda exterior. En este sistema se ha de instalar una sonda en el exterior del local a calefactar y es muy importante su correcta ubicacin. Este tipo de

sistemas de regulacin informan continuamente de la temperatura del local a

calefactar o bien de la temperatura exterior o bien de ambas. Con la sonda exterior el

sistema se anticipa a que se pierda energa por las paredes del local, con el

consiguiente ahorro de energa frente al sistema anterior.

Junkers

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Ubicacin de la sonda exterior.

Todas las calderas Junkers permiten los tres tipos de regulacin antes mencionada, pero

recomendamos o bien la regulacin modulante o bien la centralita con sonda exterior.


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1.6 Sistemas solares

Actualmente las instalaciones de los edificios tienen que cumplir una serie de requisitos en

ahorro de energa que implica la incorporacin de instalaciones de energa solar trmica para

cubrir la demanda de agua caliente sanitaria.

Por lo que, cualquier instalacin tanto en edificios de varias viviendas por planta como en

unifamiliares contar con una serie de elementos bsicos de instalacin como, captador solar,

regulador solar, grupo de bombeo y acumulador solar y a su vez ser imprescindible disponer

de un sistema de energa auxiliar que cubra las necesidades no cubiertas por la instalacin de

energa solar para la demanda de agua caliente sanitaria y a su vez la de un sistema de

calefaccin.

Las calderas cerapur de condensacin pueden trabajar directamente con agua precalentada

proveniente de un sistema solar y son modulantes termostticamente por lo que son las

calderas idneas para este tipo de instalaciones.

1.6.1. Caldera cerapur para agua caliente sanitaria

En una instalacin de agua caliente sanitaria la configuracin del sistema es como se muestra

en la imagen.

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Una instalacin para preparar agua caliente sanitaria que incorpora una caldera cerapur en

serie con el acumulador de energa solar.

La caldera es capaz de detectar la temperatura de entrada y slo arrancar en caso de que sea

necesario modulando para aportar nicamente la temperatura que precisa.

En las calderas cerapur se puede programar el encendido para que, dependiendo del tipo de

instalacin solar no se produzcan encendidos innecesarios en la caldera. La programacin

consiste en generar un retardo a la turbina y que permita conocer la temperatura proveniente

del sistema solar, este retardo puede llegar a ser de hasta 50 segundos.

1.6.2. Caldera Cerapur para agua caliente sanitaria y suelo radiante

Si la instalacin de energa solar se disea y ejecuta para cubrir las necesidades de agua

caliente y calefaccin por suelo radiante el esquema sera como el que se indica.


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El circuito de primario aportara la energa necesaria a los dos depsitos de almacenamiento,

en primer lugar dando prioridad al depsito de a.c.s y en segundo lugar al de suelo radiante.

El principio de funcionamiento para agua caliente es como se explic anteriormente y el suelo

radiante sigue el siguiente proceso:

La instalacin de suelo radiante es un circuito de baja de temperatura por lo que la caldera

realizar una impulsin entorno a 40C, el fluido de la caldera ir directamente a la instalacin

para ceder la energa y que se produzca el calentamiento en la estancia. Una vez entregado el

calor en la instalacin el fluido retornar o bien a la caldera en el caso de que la temperatura de

retorno est por encima de la del depsito solar o al depsito de solar de la instalacin porque

la temperatura de este sea ms alta que el retorno. El retorno que ser de aproximadamente

30C jugar un papel importante.

De cualquier manera, la combinacin de caldera de condensacin con sistemas de energa

solar trmica genera un ahorro extra por lo que se consideran los aparatos mejor indicados.

1.6.3. Caldera Cerapur Solar

El sistema CerapurSolar es directamente adaptable a captadores solares para la produccin de

agua caliente sanitaria y calefaccin tanto suelo radiante como radiadores. Pero no slo es

adaptable a la energa solar sino tambin a bombas de calor, estufa, caldera de pellets o de

lea.

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Detrs de un diseo compacto se esconden todos los componentes necesarios para la

instalacin del sistema solar (a excepcin de los captadores y vasos de expansin).

El sistema est constituido por una caldera mural de condensacin y un acumulador de inercia

de 400 litros, gracias al cual la energa solar puede ser acumulada y utilizada para la

produccin de calefaccin y agua caliente, permitiendo un ahorro energtico de hasta 55%

respecto a las antiguas instalaciones convencionales. Adems, es posible combinar de manera

fcil y rpida la caldera de condensacin con otras fuentes de energa: la integracin del

sistema no ha sido nunca tan fcil y verstil.

Explicacin de funcionamiento de la Cerapur Solar:

1-caso

Temperatura de ida calefaccin 50 C

Temperatura de retorno calefaccin 30 C

Temperatura acumulador de inercia 80 C


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La energa necesaria para la calefaccin y la produccin de agua caliente ser proporcionada

enteramente por el acumulador de inercia en cuanto el agua contenida en su interior tenga una

temperatura superior a la de ida. La vlvula mezcladora manda el flujo de agua proveniente del

acumulador de inercia al circuito de la caldera. Ese agua, oportunamente mezclada, atravesara

el circuito para despus ser mandada a los radiadores o al intercambiador sanitario de la

caldera. En este caso la caldera de condensacin, no entrando en funcionamiento, no consume

energa para la calefaccin o produccin de agua caliente, con evidente ahorro en el consumo

de energa.

2-caso




La energa necesaria para la calefaccin y la produccin de agua caliente sanitaria ser

proporcionada casi en su totalidad por el acumulador de inercia en cuanto el agua contenida en

su interior tenga una temperatura ligeramente superior a la de retorno. La vlvula mezcladora

manda el flujo de agua proveniente del acumulador de inercia al circuito de la caldera, que

entra en funcionamiento para producir la energa adicional con el objetivo de obtener la

temperatura necesaria para los radiadores o el intercambiador de la caldera. En este caso la

caldera de condensacin contribuye parcialmente a la produccin de energa para la

calefaccin y la produccin de a.c.s., reduciendo el consumo respecto a un sistema constituido

por solo una caldera de condensacin.

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3-caso




La energa necesaria para la calefaccin y la produccin de agua caliente ser generada

enteramente por la caldera en cuanto el agua contenida en el interior del acumulador de inercia

tenga una temperatura inferior a la del agua de retorno. La vlvula mezcladora manda el flujo

de agua proveniente del retorno de la calefaccin hacia la caldera de condensacin. En este

caso el acumulador de inercia no ser alimentado con agua proveniente del retorno de la

calefaccin, que tiene una temperatura mayor de aquella contenida en el acumulador. As se

evita que la caldera caliente intilmente el agua contenida en el acumulador, con el evidente

ahorro de consumo.

1.7 Mitos acerca de las calderas de condensacin

La incorporacin de nuevos aparatos y nuevas tcnicas de funcionamiento generan una serie

de dudas a nivel de instalacin, rendimiento y rentabilidad. En el caso de las calderas de

condensacin estos son los mitos que las envuelven:

Slo son eficientes cuando condensan durante todo su funcionamiento. Falso, como se ha visto a lo largo del curso, an en el caso de trabajar en rgimen de no

condensacin ofrecen un rendimiento muy superior.

Son muy caras. Falso, en el pasado las calderas de condensacin eran ms caras debido a los materiales de sus componentes (como por ejemplo el intercambiador).

Actualmente los precios se ha reducido y su amortizacin en una instalacin est

asegurada.


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Son difciles de instalar. Falso, su instalacin es similar a la de una caldera convencional, con la nica diferencia de que en este caso es necesario realizar la

recogida de condensados.

Los condensados son un problema. Falso, el pH de los condensados se encuentra entre 4 y 5.5, es similar al de un zumo de un limn. Lo ms importante es conocer el

material del desage o en su defecto neutralizar los condensados.

Exigen un mayor mantenimiento. Falso, la nica diferencia significativa es la necesidad de asegurarse de que la caldera est limpia de condensados.

No pueden utilizarse en reformas de instalaciones existentes. Falso, como en cualquier sustitucin de caldera debe de evaluarse la efectividad del sistema de

control, la evacuacin de humos y el estado general de la instalacin.

La columna de humos es una molestia. Falso, son menos perjudiciales que los gases de salida de calderas convencionales, lo que s es cierto es que poseen un color ms

blanquecino.

1.7.1. Justificacin y futuro de la condensacin

Como resumen se destacarn los puntos fuertes de las calderas de condensacin que

justifican su incorporacin en las instalaciones frente a las calderas convencionales.

Funcionamiento en rgimen de condensacin durante todo el ciclo en instalaciones de baja temperatura las hace ideales frente al resto.

Justificadas en instalaciones con temperatura elevada debido a su rendimiento estacional ms elevado y mayor rango de trabajo en rgimen de condensacin.

Ventajas aadidas como modulacin de potencia y bajo nivel de emisiones.

La reglamentacin actual y futura apunta claramente a la utilizacin de la condensacin. Tanto el cdigo tcnico como el rite establecen las exigencias de

ahorro energtico de los edificios y sus instalaciones. La directiva eup establecer los

requisitos mnimos de aparatos de calefaccin en cuanto a sus emisiones y se les

entregar una calificacin energtica igual que la tienen actualmente los

electrodomsticos.

calderas murales iunkers

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