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4Generadores de Ca or

Tcnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Fro,

Climatizacin y Produccin de Calor

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIOlnes de Produccin de Calor

MDULO

Ttulo del Ciclo: TCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRO, CLIMATIZACIN Y PRODUCCIN DE CALOR

Ttulo del Mdulo: INSTALACIONES DE PRODUCCIN DE CALOR Direccin: Direccin General de Formacin Profesional.

Servicio de Formacin Profesional y Aprendizaje Permanente.

Direccin de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera Garca Arturo Garca Fernndez Ascensin Sols Fernndez Juan Carlos Quirs Quirs Luis Mara Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antua Yolanda lvarez Granda

Coordinacin de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera

Autor: Javier Prado Ruiz

Desarrollo del Proyecto: Fundacin Metal Asturias

Coordinacin:

Javier Maestro del Estal Monserrat Rodrguez Fernndez

Equipo Tcnico de Redaccin: Alfonso Fernndez Mejas Nuria Biforcos Fernndez Laura Garca Fernndez Mara Mera Lpez

Diseo y maquetacin: Begoa Codina Gonzlez Alberto Busto Martnez Mara Isabel Toral Alonso Sofa Ardura Gancedo

Coleccin: Materiales didcticos de aula Serie: Formacin Profesional Especfica Edita: Consejera de Educacin y Ciencia Direccin General de Formacin Profesional Servicio de Formacin Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: 978-84-690-8582-0 Depsito Legal: AS-05745-2007 Copyright: 2007. Consejera de Educacin y Ciencia Direccin General de Formacin Profesional Todos los derechos reservados. La reproduccin de las imgenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicacin se acogen a lo establecido en el artculo 32 (citas y reseas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extradas de documentos ya divulgados por va comercial o por Internet, se hace a ttulo de cita, anlisis o comentario crtico, y se utilizan solamente con fines docentes. Esta publicacin tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, as como la reproduccin total o parcial de sus contenidos sin autorizacin expresa de los autores y del Copyright.

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Generadores de Calor4

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Sumario general

Objetivos .............................................................................................. 4

Conocimientos ....................................................................................... 5

Introduccin .......................................................................................... 6

Contenidos generales ............................................................................ 6

Calderas: funcionamiento, partes y tipos ............................................. 7

Calderas murales ................................................................................ 16

Seleccin, instalacin y puesta en marcha de una caldera mural ......... 50

Resumen de contenidos ......................................................................... 55

Autoevaluacin ...................................................................................... 58

Respuestas de actividades. ..................................................................... 62

Respuestas de autoevaluacin ............................................................... 66

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Mdulo: Instalaciones de Produccin de Calor T

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Objetivos

Al finalizar el estudio de esta unidad sers capaz de:

Conocer y distinguir los distintos tipos de calderas existentes as como sus caracte-rsticas fundamentales.

Reconocer los componentes que forman las calderas murales y analizar su funcio-namiento.

Resolver las averas ms frecuentes que se dan en las calderas murales.

Seleccionar la potencia de la caldera necesaria para calentar un local en funcin de sus dimensiones, calidad constructiva, orientacin y aplicacin.

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Conocimientos que deberas adquirir

CONCEPTOSS

Calderas: partes y clasificacin.

Tipos de calderas murales segn su principio de funcionamiento.

Partes y funcionamiento de una caldera mural.

Averas ms comunes de las calderas murales.

Puesta en marcha de una caldera mural.

PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS

Eleccin de la caldera ms apropiada en funcin de las necesidades planteadas por la instalacin y los costes econmicos.

Comprobacin, sustitucin y/o reparacin de los componentes de una caldera mural.

Puesta en marcha.

ACTITUDESS

Valorar la evolucin seguida en el desarrollo de las calderas murales, analizando su influencia en los distintos trabajos que como instaladores y mantenedores nos corresponden realizar.

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Mdulo: Instalaciones de Produccin de Calor

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Tal vez si te preguntasen sobre lo que ves en la figura de la derecha, diras que un Llar, ese lugar de las antiguas casas en torno al cul tenan lugar las actividades ms importantes de las familias.

Desde luego que habras acertado, sin embargo:

Nos equivocaramos mucho si dijsemos que la figura representa un generador de calor? Acaso no da servicio de calefaccin? No se utiliza para calentar agua? Pues entonces, qu lo dife-rencia de una moderna caldera? Por supuesto el volumen que ocupa, la forma de canali-zar el calor generado y la cantidad de calor que es aprovechado (el rendimiento); pero tambin la falta total de autonoma, que obliga al usuario a permanecer constantemente alerta para asegurar el aporte necesario de combustible capaz de mantener el foco de calor en su justa medida. Las calderas a las cuales destinamos esta unidad, se caracteri-zan por ofrecer una autonoma de funcionamiento casi total, logrando un alto rendimien-to al incorporar en muy poco volumen la mayora de los componentes necesarios de una instalacin de calefaccin y ACS.

Introduccin

Contenidos generales

A lo largo de esta unidad estudiaremos en qu consiste una caldera mural, su funciona-miento y las partes que la componen, que tipos existen y cuales son sus caractersticas fundamentales.

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Calderas: funcionamiento, partes y tipos

Emplearemos el trmino caldera o generador de calor para referirnos a un equipo que es capaz de producir calor al quemar un combustible en su in-terior, transmitindolo posteriormente a un fluido que en la mayora de los casos ser agua y que en general se denominar fluido caloportador. Poste-riormente ese fluido se emplear para calefactar un local o producir ACS.

Existen muchos tipos de calderas, fabricadas con distintos materiales, para combustibles diversos, etc. Cul de ellas es la mejor? No existe una nica respuesta, todo depende de ciertos parmetros, como por ejemplo: de la apli-cacin a que se destine la caldera, de la situacin de la instalacin (no puedes colocar una que funcione con gas natural si no dispones de red de gas en tu poblacin), del coste econmico que puedas o te quieras permitir, etc.

A continuacin analizaremos las caractersticas de las principales calderas existentes, para que cuando t como tcnico debas decidir o aconsejar cual instalar en un momento determinado, dispongas de criterio suficiente, teniendo en cuenta que pueden darse va-rias soluciones factibles para un solo caso.

Conceptos bsicos

Como ya comentamos antes, la caldera es un elemento en el que el calor que se pro-duce al quemar un combustible, se transmite posteriormente al agua que circula por su interior y que luego, una vez caliente, pasa hacia el circuito de radiadores, de suelo radiante, etc.

El calor se transfiere al agua no solo por el contacto directo entre la llama y el cuerpo de la caldera que contiene el agua, es decir por conduccin, sino que se produce tambin un intercambio por radiacin desde la llama a las paredes del hogar y otro por convec-cin, ya que los humos producidos en la combustin y que poseen altas temperaturas calientan las partes metlicas baadas por el agua.


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Fig. 1: Esquema de una caldera.

En la figura anterior se representa una caldera provista de quemador, en la que se apre-cian las siguientes partes:

] Quemador: es el encargado de quemar un combustible lquido, gas o slido pro-duciendo una llama.

] El hogar o cmara de combustin: es donde se quema el combustible y donde se alanzan las temperaturas ms altas, prximas a los 2.000 oC.

] El circuito de humos: cumple la doble misin de conducir los humos que se pro-ducen en la combustin hacia la caja de humos y de arrebatarles el mayor calor posible para luego cedrselo al agua (dejarlos salir directamente a la atmsfera aca-rreara entre otros inconvenientes una gran prdida de energa, al desperdiciar el calor que poseen).

Para aumentar al mximo el intercambio de calor entre los gases y el agua, el cir-cuito de humos tendr la mayor superficie posible y se realizar de forma que dis-minuya en lo posible la velocidad de salida de los gases.

Ten en cuenta que a mayor velocidad menos tiempo da a que los humos cedancalor, esto se puede comparar fcilmente con el gesto de pasar una mano porencima de un mechero, si lo haces rpidamente apenas sentirs calor, pero alcontrario, si lo desplazas lentamente te podrs quemar.

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Esto se logra obligando a los gases a dar va-rias vueltas antes de dejarlos salir e interca-lando a su paso ciertos elementos denomi-nados turbuladores (figura 2) que les dificul-tan el paso frenndolos.

Salida de humos

Turbulador Caja de humos

] Caja de humos: es la zona en la que conflu-yen todos los humos para ser enviados poste-riormente hacia el exterior por la chimenea (figura 2).

] Retorno de agua: es la toma en la que se conec-ta la parte de la instalacin por la que vuelve el agua mas fra, puede llegar de los radiadores , de un acumulador de ACS, etc.

Fig. 2: Circuito y caja de humos.

] Salida de agua: una vez que el agua ha entrado en la caldera y ha absorbido calor es enviada de nuevo hacia la instalacin.

] Circuito de agua: en este el agua circula calentndose al absorber el calor de las paredes que la contienen y que es transmitido por radiacin, conduccin y con-veccin.

o Clasificacin de las calderas

Las calderas se pueden clasificar segn una serie de parmetros, como son:

] El material de que se construyen.

] El servicio que suministran.

] El combustible utilizado.

] El fluido calentado.

] El tipo de cmara de combustin y la forma de extraer los humos.

A. Segn el material de que se construyen

Segn este parmetro, las calderas se pueden clasificar en: calderas de hierro fundido y calderas de chapa de acero.

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] Calderas de hierro fundido.

Estas calderas estn formadas por elementos de hierro fundido, acoplados entre s mediante maguitos en un nmero que depende de la potencia de la propia caldera, de tal manera que si aumentamos el nmero de elementos elevamos la potencia y viceversa.

El hierro fundido es el material usado en las primeras calderas construidas y en la actualidad aun sigue emplendose con gran aceptacin por su gran resistencia a la corrosin, pudiendo utilizarlas en instalaciones con cualquier tipo de combustible.

Su mayor problema radica en la relativa fragilidad ante calentamientos y enfria-mientos bruscos, y en su elevado peso; como gran ventaja destaca por su gran du-rabilidad.

En la figura 3 se muestran va-rios elementos de fundicin y en la figura 4 una caldera de fundicin de la que se apre-cian los distintos elementos que la forman.

Fig. 3: Elementos de fundicin.

Fig. 4: Esquema de una caldera de fundicin.

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] Calderas de chapa de acero.

Como su propio nombre indica estn fabricadas en chapa de acero que se confor-ma para posteriormente ser soldada.

Estas calderas pueden ser pirotubulares, que son las ms comunes y en ellas los humos de la combustin se dirigen hacia la chimenea pasando a travs de una se-rie de tubos que estn rodeados por el agua a calentar, o acuotubulares, circulando en estas el agua por el interior de tubos que estn rodeados por los humos de la combustin.

Las calderas de chapa de acero son ms baratas que las anteriores aunque poseen una menor duracin y soportan en menor grado las condensaciones sulfurosas de los humos.

Cuando los humos se enfran en la caldera por debajo de su punto de roco seproducen condensaciones que contienen entre otras sustancias azufre y quecorroen la caldera.

B. Segn el servicio que suministran

Los generadores de calor pueden ser fabricados para calentar nicamente agua de cale-faccin o abastecer adems de ACS, lla-mndose a stas, calderas mixtas. A su vez, el calentamiento de ACS se puede realizar de forma instantnea o por acumulacin.

Fig. 6: Caldera mixta de acumulacin.

Fig. 5: Caldera mixta instantnea.

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C. Segn el combustible utilizado

Segn el combustible utilizado, las calderas pueden ser: de combustibles slidos, de combustibles lquidos o de combustibles gaseosos.

] Calderas de combustibles slidos.

Pueden quemar lea (figura 7), carbn o las ms actuales combustibles de biomasa (pellets, cscara de almendra, hueso de oliva, etc).

En las dos primeras, la combustin se ge-nera en la parrilla de la propia caldera, regulndose la cantidad de aire necesaria a travs de la puerta reguladora de tiro, siendo posible automatizar la apertura y cierre de esta puerta mediante componen-tes complementarios.

El aire necesario para la combustin se introduce en la caldera de modo natural por el tiro generado en la chimenea, si el tiro no es el correcto por un mal diseo o construccin de la chimenea, el rendimiento de la caldera puede ser nefasto.

Con el paso del tiempo, muchas de las calderas que empleaban combustibles sli-dos, han sido sustituidas progresivamente por otras de mayores rendimientos, que necesitan menos espacio para el almacenamiento del combustible y que permiten un funcionamiento ms autnomo y por tanto ms cmodo para el usuario.

Las nuevas calderas de biomasa son una excepcin dentro de este grupo, estas incorporan un quemador y un sistema de alimentacin de combustible que realizan todo el proceso de forma automtica . La figura 8 muestra una caldera de este tipo, fabricada por Lasian, modelo Biomax.

Fig. 7: Esquema de caldera de com-bustibles slidos.

Depsito de combustible

Alimentador de combustible

Quemador

Caldera

Fig. 8: Caldera de biomasa.

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] Calderas de combustibles lquidos.

En un principio estas calderas eran las construidas para quemar combustibles slidos a las que se les adaptaba pos-teriormente un quemador para combustibles lquidos, con-siguindose un rendimiento considerablemente bajo. Pos-teriormente se disearon calderas especficas para quema-dores de gasleo con las que se consiguen rendimientos muy superiores.

Estas calderas son denominadas de pie, ya que van colo-cadas sobre el suelo y pueden ser mixtas o solo de calefac-cin. En la figura 9 puedes ver una caldera de pie modelo Vitola 111 de Viessmann.

Fig. 9: Caldera Vitola 111.

] Calderas para combustibles gaseosos.

Pueden ser murales (muy utilizadas en viviendas individuales), o de pie.

Las calderas murales se colocan en la pared y son generadores de calor compactos, que se comercializan totalmente equipados con los accesorios y controles ne-cesarios para obtener un funcionamiento autnomo de los sistemas de calefaccin y ACS. Puedes ver una caldera de este tipo en la figura 10, en concreto el modelo Themafast de Saunier Duval.

Estudiaremos estas calderas con detalle a lo largo de la presente unidad.

Fig. 10: Caldera Themafast.

D. Segn el fluido calentado

La mayora de las calderas utilizadas hoy en da utilizan agua como fluido caloportador, existiendo a su vez dentro de estas varias posibilidades en funcin de la temperatura de calentamiento.

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La ms utilizadas posiblemente sean las que funcionan con el agua a temperaturas entre60 y 90 oC (temperaturas muy apropiadas para las instalaciones de calefaccin mediante radiadores). Cuando la temperatura del agua se calienta hasta los 110 oC se tienen las calderas de agua sobrecalentada, emplendose estas para el calentamiento de naves me-diante aerotermos.


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Tambin existen calderas que trabajan con vapor, reducindose su empleo a instalacio-nes industriales, al calentamiento de grandes locales y para aquellos edificios o grupo de estos en los que el vapor pueda tener otras utilidades como lavanderas, etc.

En la actualidad estn en auge las denominadas calderas de condensacin, las cuales pueden funcionar con el agua por debajo de los 60 oC sin que esto les produzca corro-siones. Con las calderas de condensacin se mejora mucho el rendimiento ya que se aprovecha el calor de los humos, adems se disminuyen las prdidas de calor a travs de las paredes de la caldera.

E. Segn el tipo de cmara de combustin y la forma de extraer los humos

Segn el tipo de cmara de combustin y la forma de extraer los humos se distinguen los siguientes tipos de calderas:

] Calderas de cmara abierta y tiro natural.

En estas calderas, la cmara donde se realiza la combustin, est en contacto con el ambiente del local donde se ubica la caldera y la eva-cuacin de los gases se realiza a travs de un conducto, por la depresin que crea la dife-rencia de densidad entres los humos (alta tem-peratura y baja densidad) y el aire ambiente (baja temperatura y alta densidad) (figura 11).

Estas calderas incorporan como sistema de seguridad contra los retornos de los humos un clixon antirrebufos (figura 12).

Fig. 11: Tiro natural.

Fig. 12: Claxon antirrebufos.

Es importante saber que segn el RITE quedar prohibida la instalacin de estetipo de calderas a partir del uno de Enero del 2010.

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] Calderas de cmara abierta y tiro forzado.

Estos modelos se diferencian de los an-teriores en el sistema de evacuacin de los gases, que es forzado. Utilizan para ello un ventilador centrifugo, situado a la salida del quemador que extrae los humos hacia el exterior (figura 13).

] Calderas de cmara estanca y tiro forzado.

En estas, a diferencia de las anteriores, la cmara conde se realiza la combus-tin no est en contacto con el aire del local, es una cmara totalmente aislada, por lo que el aire necesario para la combustin lo recibe del exterior.

Este aire entra por la depresin que crea un extractor colocado a la salida del que-mador y se introduce por un conducto concntrico al de la salida de gases o por uno individual, segn las caractersticas de la instalacin (figura 14).

Al igual que las calderas anteriores, stas poseen un sistema de seguridad antirre-bubos, el ya estudiado presostato diferencial.

Fig. 13: Tiro forzado.

Fig. 14: Esquema de caldera de cmaraestanca.

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Estas calderas utilizan combustibles gaseosos y poseen un volumen reducido, lo que permite que sean encastradas en el mueble de una cocina, adems son bastante ligeras y manejables (en comparacin con las calderas de pie).

Hasta ahora, tal vez lo mximo que conocas de estas calderas era su cuadro de mandos, posiblemente por ser la parte visible ms llamativa y porque en ella se seleccionan y visualizan los parmetros principales que rigen el fun-cionamiento de las instalaciones.

Calderas murales

En la siguiente figura se aprecian las partes que componen un panel de mandos de una caldera Victoria de Roca.

Termostato de ACS

Termostato de calefaccin

Conmutador paro/marcha y selector de servicio calefaccin/ACS Termmetro

Pilotos de sealizacin

Fig. 15: Panel de mandos de una caldera Victoria de Roca.

Comenzaremos a estudiar estas calderas por orden cronolgico de comercializacin, es decir, desde las ms antiguas a las ms actuales, teniendo en cuenta eso s, que existen mltiples fabricantes y modelos, por lo que trataremos de entender la filosofa de funcio-namiento general y no las particularidades de modelos concretos.

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Calderas murales hidrulicas

Denominaremos calderas hidrulicas, a aquellas calderas cuyo funcionamiento est basa-do en una serie de componentes hidrulicos y mecnicos, lo que las caracteriza por una mayor complejidad y mantenimiento en comparacin con las calderas ms modernas.

Este grupo de calderas, que en la actualidad se encuentran bastante desfasadas, sin embargo siguen presentes en muchas instalaciones de calefaccin domsticas y aunque cada vez son ms escasas, es interesante conocer su funcionamiento con el fin de capacitarnos en la reso-lucin de posibles averas y de llevar a cabo un mantenimiento adecuado.

o Calderas murales hidrulicas de calefaccin

Incluimos aqu las calderas que solo calientan el agua que va destinado al circuito de calefaccin, es decir, el agua que sale de la caldera hacia los radiadores y desde estos retorna ms fra hacia la caldera, donde comienza el ciclo de nuevo.

En la figura 16 puedes ver el circuito hidrulico bsico de un caldera de este tipo, en concreto el modelo NGM-16 de ROCA (no comercializado desde hace muchos aos), en la que se distinguen sus componentes fundamentales.

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1. Entrada de gas

2. Membrana de la vlvula de agua

3. Pulsador de encendido

4. Vlvula de gas

5. Llama piloto

6. Cartucho termosttico

7. Bobina del termopar

8. Vlvula de ida

9. Termostato de seguridad

10. Vlvula de retorno

11. Impulsin del circulador

12. Intercambiador de calor monotrmico

13. Aspiracin del circulador

14. Quemador

Fig. 16: Esquema del circuito hidrulico de una caldera.


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A. Encendido de la caldera

Para encender la caldera abrimos la vlvula de gas (1), despus al pulsar (2) acercamos la vlvula que abre el paso de gas a la bobina del termopar y el gas llega a la llama piloto, pulsando a la vez el encendido por piezoelctrico encendemos la llama piloto (3).

Si esperamos aproximadamente 30 segundos con el pulsador (2) accionado, la corriente generada por el termopar es suficiente para excitar la bobina (4) y para que esta manten-ga abierto el gas, quedando la caldera en posicin de espera hasta que salga gas por el quemador principal (14), instante en que la caldera arranca para calentar el agua.

B. Funcionamiento

El funcionamiento en estas calderas guarda ciertas similitudes con los calentadores hidrulicos, como en stos, una membrana (8) (figura 16 y 17) al subir, eleva el eje de la vlvula de gas (9) que abre el paso de ste hacia el quemador (14).

La diferencia entre los calentadores y estas calderas se encuentra en la forma de elevar la membrana, mientras que en los calentadores la membrana era levantada al abrir un grifo, en las calderas esto se consigue mediante el circulador.

Si te fijas con detenimiento en las figuras 16 y 17, puedes ver como la impulsin de la bomba esta conectada a la parte inferior de la membrana, mientras que la aspiracin lo esta a su parte superior, por tanto cuando el circulador arranque la membrana ascender al estar sometida a una presin elevada por su parte inferior y otra menor en su parte superior.

Aspiracin

Impulsin

Fig. 17: Caldera mural hidrulica de calefaccin.

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Una vez que el gas llega al quemador, compuesto por boquillas calibradas segn el tipo de gas, este se enciende, al tener muy prxima y encendida la llama piloto.

Como el circulador est funcionando, el agua es llevada hacia el intercambiador donde se calienta para luego continuar hacia los radiadores.

Con el quemador encendido la temperatura del agua aumenta, aproximndose al valor que el usuario ha seleccionado mediante una vlvula termosttica (10).

Esta vlvula acta abriendo un by-pass entre los conductos de aspiracin e impulsin a medida que la temperatura va en aumento, de forma que al llegar el agua a la tempera-tura deseada, las presiones a ambos lados de la membrana (8) se igualan, bajando sta y apagndose entonces el quemador (figura 18).

Aspiracin

Impulsin

Fig. 18: Proceso de apagado del quemador.

Las figuras 19, 20 y 21 pueden ayudarte a entender el principio de funcionamiento de este tipo de caldera.

VEn la figura 19, con el circulador parado la membrana se mantiene en estado de reposo.

Fig. 19.

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En la figura 20, con el circulador girando la membrana asciende y en la figura 21, aunque el circulador est en movimiento, al estar abierta la vlvula V no existe la diferencia de presin necesaria para elevar la membrana.

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Fig. 20.

V

Fig. 21.

C. Intercambiador monotrmico

El intercambiador en el cual se transmite el calor generado por la llama al agua, es bsica-mente un serpentn, denominndose monotr-mico, ya que en l slo se calienta el agua de un circuito, en este caso el de calefaccin (figu-ra 22).

Fig. 22: Intercambiador monotrmico

D. Sistema de seguridad

Como sistema de seguridad estas calderas disponen adems del termopar (15) de un ter-mostato de seguridad (5), que como puedes ver en la figura 16, se encuentran conectados en serie con la bobina que permite el paso del gas, de tal forma que en caso de que uno de los dos abra el circuito elctrico, la caldera se apaga.

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Ejemplo

Cules crees que pueden ser los causantes de las siguientes anomalas?

] La caldera no enciende: membrana de la vlvula inversora rota o eje atas-cado por la cal, circulador estropeado, conexin elctrica incorrecta o falta de gas.

] La llama piloto se enciende pero despus de 30 segundos, se apaga al sol-tar (2): termopar estropeado, mal situado o bobina cortada.

] Salta el termostato de seguridad: vlvulas de la caldera cerradas, intercam-biador sucio o vlvula termosttica estropeada.

El termostato (5) abre el circuito siempre que la temperatura del agua en el intercambiador suba peligrosamente (figura 23).

Adems de las partes que hemos analizado hasta ahora, las calderas hidrulicas incorporan:

] Termmetro para conocer la temperatura del agua.

] Manmetro que indica la presin en el circuito de calefaccin.

Fig. 23: Termostato de seguridad.

] Vaso de expansin, es el encargado de ab-sorber la dilatacin del agua al calentarse.

] Vlvula de seguridad, que se abre si la presin del circuito hidrulico sube de 3 bar.

] Vlvulas de ida (11) y retorno (12) para conexin y desconexin de la caldera a la instalacin.

Al tratar de disminuir al mximo el volumen de las calderas murales, se reducetambin la capacidad del vaso, lo que puede causar que en algunas instalacioneseste resulte raqutico, siendo aconsejable en ese caso aadir otro suplementario.

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o Calderas murales hidrulicas mixtas

Como podrs comprender, utilizar una caldera para la instalacin de calefaccin y otro aparato (calentador instantneo, termo elctrico, etc.) para el calentamiento del ACS, aumenta los gastos tanto de instalacin como de mantenimiento, adems de ser preciso un mayor espacio para su instalacin.

Es por eso que en la mayora de las instalaciones domsticas, la caldera empleada es mixta, es decir suministra ACS y agua de calefaccin, aunque no de manera simultnea, sino que siempre existir prioridad en el suministro de ACS.

Como ya sabes, el calentamiento del agua se puede realizar de forma instantnea o por acumulacin, teniendo las primeras como ventaja el menor precio de venta y espacio ocupado y las segundas un mayor confort.

A. Calderas murales hidrulicas mixtas instantneas

En la figura 24 se especifican las partes que componen una caldera de este tipo, y en la figura 25 puedes ver el esquema hidrulico, en la que destacan como principal novedad respecto a las anteriores dos elementos:

] Intercambiador de placas (16), en el que se transmite el calor del agua calentado en la caldera (el del circuito de calefaccin) al agua de consumo.

] Vlvula desviadora tambin llamada distribuidora o inversora (17), es la encargada de di-rigir el agua calentado en la caldera hacia los radiadores o al intercambiador de placas.

Fig. 24: Componentes de una caldera mural hidrulica mixta instantnea.

A continuacin se describen brevemente ambos elementos.

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1. Entrada de gas 2. Pulsador de encendido 3. Llama piloto 4. Bobina del termopar 5. Termostato de seguridad 6. Impulsin del circulador 7. Aspiracin del circulador 8. Membrana de la vlvula de agua 9. Vlvula de gas 10. Cartucho termosttico 11. Vlvula de ida 12. Vlvula de retorno 13. Intercambiador de calor monotrmico14. Quemador 15. Termopar 16. Intercambiador de placas 17. Vlvula inversora 18. Entrada de agua fra

Fig. 25: Esquema hidrulico de una caldera mural hidrulica mixta instantnea.

] El intercambiador de placas (figura 26).

Est formado por placas de acero inoxidable que for-man dos circuitos independientes, por los que circulan el agua caliente de la caldera y el agua para el consu-mo sanitario respectivamente.

Estos intercambiadores sufren incrustaciones de cal que hacen disminuir su rendimiento, por lo que habr que limpiarlos empleando algn producto que no perjudique

a ninguno de los materiales existentes y que resulte inocuo para el consumo humano ante posibles residuos que pasen al ACS. El cido ctrico es muy eficaz disuelto en agua e in-troducido en el intercambiador.

Fig. 26: Intercambiadorde placas.

Fig. 27: Vlvula distribuidora.

] La vlvula distribuidora (figura 27).

Tiene dos posiciones, la que ves representada en la figura 28, en la que estando la caldera encendida y no habiendo demanda de agua, el agua caliente que viene del inter-cambiador monotrmico se enva hacia los radiadores.

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Por el contrario segn la figura 29 , siempre que abramos un grifo, el agua circula por debajo de la membra-na, ejerciendo una presin ascendente sobre ella, adems al pasar por un pequeo vnturi, conectado a la parte superior de la membrana, sta queda sometida a una dife-rencia de presiones que la eleva, subiendo el eje de la vlvula desviadora que cierra el paso del agua de calefaccin hacia los radiadores y lo enva hacia el intercambiador de placas, en donde cede su calor al agua de consumo.

Adems de dirigir la circulacin del agua hacia el circuito adecuado, esta vlvula tambin se encarga de arrancar o parar el circulador en combinacin con el ter-mostato ambiente segn solicitemos ACS o calefaccin.

Vlvula desviadora

Membran

Microrruptores

Agua caliente de la caldera

Intercambiador de placas (ACS)

Entrada de Agua Fra

Retorno de calefaccin

Intercambiador de placas

Fig. 28: Posicin 1, agua caliente hacia los radiadores.

Eje

A los radiadores

Grifo

Agua caliente de la caldera


Termostato de ACS

Membrana

Entrada de agua fra

Vnturi

Fig. 29: Posicin 2, agua caliente hacia el intercambiador de placas. 24

Unid

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Para comprender su funcionamiento debes darte cuenta de que durante el verano (salvo casos excepcionales), no es deseable que la caldera arranque en la posicin de calefaccin.

Para lograr esto se emplea un conmutador invierno/verano, que nosotros posicio-namos correctamente segn el periodo del ao en que nos encontremos y con el que se consigue el siguiente funcionamiento:

Durante el invierno (conmutador en posicin I), el circulador arranca siempre que se solicite ACS (cierra microrruptor superior) y el termostato de ACS este tambin cerrado (La temperatura del ACS es baja).

En la posicin de calefaccin (la vlvula desciende al no solicitarse ACS) el cir-culador arranca mientras el termostato ambiente este cerrado (temperatura del local inferior a la deseada).

Durante el verano (conmutador en posicin V) el circulador arranca siempre que se solicite ACS (cierra microrruptor superior) y el termostato de ACS este tambin cerrado (La temperatura del ACS es baja). Sin embargo, con la vlvula en la posicin de calefaccin (microrruptor inferior cerrado) el circulador no arranca, independientemente del estado del termostato ambiente.

En la figura 30 puedes ver los microrruptores que gobernados por la vlvula cambian de posi-cin mientras que la figura 31 representa el es-quema elctrico con todos los componentes que intervienen en el funcionamiento del circulador.

Microrruptores

Vlvula Inversora

Fig. 30: Microrruptores.

Conmutador invierno-verano

Microrruptores

Termostato ambiente

Termostato ACS

Circulador

L N

I

V

Fig. 31: Esquema elctrico del funcionamiento del circulador.

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Calo

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Ejemplo

Qu crees que ocurrir si la membrana de la vlvula desviadora se rompe o seperfora? Al romperse la membrana, las presiones a ambos lados de sta se igualan y, por tanto, sta no asciende al abrirse un grifo, con lo que la caldera seguir suminis-trando agua al circuito de calefaccin en invierno o, simplemente, no se encen-der en el verano.

Contesta de forma razonada las siguientes cuestiones: a. Qu elemento o elementos de la caldera y de que forma

nos pueden indicar que el intercambiador de placas se en-cuentra perforado?

b. Cmo se consigue dar prioridad al servicio de ACS frente

al de calefaccin en estas calderas? c. Qu crees que ocurrir en una caldera como la anterior si el

microrruptor superior se deteriora a causa de las numerosas maniobras que realiza y no es capaz de cerrar el circuito?

ctiv

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1

Unid

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B. Calderas murales hidrulicas mixtas de acumulacin

Con estas calderas se consigue un mayor confort al disponer de un volumen de agua siempre caliente para su consumo, tcnicamente son incluso ms sencillas, pero sin em-bargo tienen el inconveniente de precisar un espacio extra para albergar el acumulador.

En la figura 32 se representa el esquema hidrulico de este tipo de caldera (en ser-vicio de ACS), en el que puedes ver que no existe el intercambiador de placas de las calderas anteriores ya que ahora este se sustituye por un inter-acumulador. Tambin destaca la nueva vlvula desviadora, que aho-ra distribuye el agua hacia el circuito de radiadores o hacia el inter-acumulador.

Interacumulador

Termostato Vlvula motorizada

Fig. 32: Esquema hidrulico de una caldera mixta de acumulacin.

La figura 33 es muy similar a la anterior y en ella se aprecia el funcionamiento de la caldera en servicio de calefaccin.

El funcionamiento de la vlvula de tres vas es relativamente sen-cillo: mediante un motor se hace girar una excntrica que sube o baja un eje, ste arrastra una soleta que abre el paso del agua caliente hacia el circuito de calefaccin o el de ACS.

Las figuras 34 y 35 representan de forma muy simplificada el funcionamiento de esta vlvula.

Fig. 33: Caldera en servicio de calefaccin.

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Salida ACS Retorno de calefaccin

Agua caliente

Fig. 34: Vlvula desviadora en servicio de calefaccin.

Salida ACS Retorno de calefaccin

Agua caliente

Fig. 35: Vlvula desviadora en servicio de ACS.

Para hacer girar el motor hacia una u otra posicin, a ste se le enva la seal de un ter-mostato de ACS (situado en el acumulador), de un termostato ambiente o de ambos a la vez.

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Unid

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Las primeras calderas murales electrnicas

Todos somos conscientes de la importancia que la electrnica tiene en nuestros das, resulta muy difcil mirar a nuestro alrededor y no encontrar varios aparatos que incorpo-ren algn elemento electrnico: ordenadores, equipos de msica, consolas, etc.

Esta invasin, que ahora asumimos como normal, supuso hace algunas dcadas una innovacin que poco a poco fue introducindose en todos los sectores, mejorando los productos existentes y dando lugar a otros que antes no existan.

La automocin es un ejemplo bien conocido de la revolucin que la electrnica supuso, o no te parece ciencia ficcin que con solo cambiar una tarjeta electrnica, podamos aumentar la potencia de nuestro vehiculo en varias decenas de caballos?

Los fabricantes de calderas no iban a ser menos y poco a poco han ido introduciendo en sus productos componentes elctricos y electrnicos que les proporcionan nuevas carac-tersticas que los mejoran, por ejemplo: Sabias que muchas de las calderas murales exis-tentes identifican y sealan mediante un cdigo sus propias averas?

o Calderas hidrulicas-elctricas

En las calderas anteriores eran comunes las averas en el sistema de modulacin, es decir en la vlvula termosttica que ajustaba la potencia de la caldera segn la temperatura del agua: el eje mvil, la membrana y el cartucho termosttico formaban un conjunto de cierta complejidad.

Es aqu donde se producen las primeras modificaciones como veremos a continuacin.

La figura 36 representa el circuito hidrulico de una caldera (NGM 20 SE) de Roca fun-cionando en servicio de ACS, en la que se mezcla la tecnologa hidrulica y la elctrica.

En la figura 37 la caldera estara funcionando en servicio de calefaccin siempre y cuando no se abriese un grifo, ya que en ese caso, al poseer la caldera prioridad en el servicio de ACS, la vlvula inversora (12) cambiar a la posicin de la figura 36.

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Fig. 37: Caldera en servicio de calefaccin.

13

14

Fig. 36: Caldera en servicio de ACS.

1. Entrada de gas

2. Pulsador de encendido (abre el paso de gas al piloto)

3. Llama piloto

4. Bobina del termopar

5. Termostato de seguridad

6. Electrovlvula comn (ACS y calefaccin)

7. Electrovlvula de calefaccin

8. Electrovlvula de ACS

9. Grifo de ACS

10. Entrada de AF

11. Circulador

12. Vlvula desviadora o inversora

13. Termopar

Aunque muchos de los componentes ya los conoces, existen algunas novedades, funda-mentalmente en la forma de realizar la regulacin de potencia.

En esta caldera la potencia se vara abriendo o cerrando electrovlvulas (figura 38) de ma-nera que aumente o disminuya el caudal de gas, todo en funcin de las rdenes que la caja de control indica segn las posiciones de los termostatos de ACS, de caldera y ambiente.

Electrovlvulas

Bobina de termopar

Fig. 38: Electrovlvulas.

30

Unid

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En el servicio calefaccin se abre la electrovlvula comn 6 (color azul), y al cabo de 2 segundos, abre la electrovlvula 7 (color calabaza) dando plena potencia. Una vez pues-ta la caldera a rgimen, la regulacin se obtiene mediante el termostato de la caldera o de ambiente (figura 39).

Para el servicio ACS al abrir un grifo de consumo (9) el agua entra a travs de 10 atravesando el regulador de caudal y elevando la vlvula inverso-ra 12. El circulador (11) se pone en marcha abrindose primero la elec-trovlvula comn 6 (color azul) y, al cabo de 2 segundos, la electrovlvula 8 (color negro) dando plena potencia en ACS.

8

Fig. 39: Regulacin de la caldera (servicio calefaccin).

A parte del sistema de alimentacin de gas al quemador, el resto de partes de estas calde-ras conservan en general los principios de funcionamiento de las calderas anteriores:

] Seguridad por termopar y llama piloto.

] Intercambiador de placas para el calentamiento del ACS.

] Encendido piezoelctrico.

] Inclusin de vlvula de seguridad, manmetro y termmetro analgico y vaso de expansin.

Ejemplo

Qu crees que puede motivar una subida de la presin en el circuito de cale-faccin por encima de los 3 bar (causando el disparo de la vlvula de seguridad)sin que se haya producido manipulacin alguna de la caldera, ni su encendido?

Puede ser que la vlvula de llenado est abierta o haya perdido la estanqueidad, o tal vez el intercambiador de placas se encuentre perforado y el circuito de ca-lefaccin se llena a la presin del agua de red.

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Puede ser el motivo de lo que ocurre en el ejemplo anteriorun mal funcionamiento del vaso de expansin?

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Coloca sobre la siguiente figura el nombre de los componen-tes numerados.

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3

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Unid

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Novedades en seguridad

Las calderas que hemos visto hasta ahora incorporan el termopar como elemento de se-guridad, ste a pesar de aportar muchas ventajas frente a sistemas anteriores (bimetal) tiene algunos inconvenientes:

La utilizacin de termopar hace necesario el empleo de una llama que est permanente-mente encendida denominada llama piloto, con el consiguiente gasto de combustible, adems el proceso ha de ser manual y precisa de cierto tiempo entre que se enciende la llama piloto y que el termopar caliente y sea capaz de generar la tensin necesaria para mantener abierta la clapeta del gas.

Cuando la llama piloto se apaga, el termopar se mantiene caliente durante algunos se-gundos y, por tanto, la clapeta del gas abierta, lo que puede motivar que salga gas a tra-vs del quemador, gas que no se va a quemar, con los consiguientes peligros que esto acarrea (figura 40).

Entrada de gas

Clapeta abierta

Llama piloto

Termopar

Clapeta abierta

Fig. 40: Caldera con termopar como elemento de seguridad.

Con el fin de corregir estos inconvenientes, la mayora de las calderas actuales han cam-biado el sistema de seguridad mediante termopar por la sonda de ionizacin, en las figu-ra 41 y 42 puedes ver la representacin de una caldera NGM-20IE de la marca Roca que incorpora este elemento.

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Fig. 41: Caldera en posicin de

suministro de calefaccin.Fig. 42: Caldera en servicio de ACS.

En estas calderas el encendido no requiere de nuestra intervencin (figura 43), cuando la caja de control (3) recibe una seal del termostato ambiente, del termostato de la caldera o de la apertura de un grifo, alimenta elctricamente las electrovlvulas correspondientes (segn el servicio solicitado), a la vez que provoca un tren de chispas entre los electrodos (2), que encienden el quemador, en caso de no producirse el encendido, esto es detecta-do por la sonda de ionizacin (1) que deja de enviar la correspondiente seal a la caja de control, cortando sta la alimentacin a la electrovlvula (4) y anulando el paso del gas al quemador.

1

3

6 4 5

2

7

1. Sonda de ionizacin 2. Electrodos 3. Caja de control 4. Electrovlvula de seguridad 5. Electrovlvula de ACS 6. Electrovlvula comn 7. Electrovlvula de calefaccin

Fig. 43: Encendido de la caldera.

34

Unid

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Se te ocurre cmo podras comprobar el estado de las vlvulas de la figura anterior?

ctiv

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En estas calderas an siguen mantenindose elementos comunes a las primeras, como son:

] Intercambiador de placas para la produccin de ACS.

] Vlvula inversora con su correspondiente membrana.

] Control del circulador mediante microrruptores maniobrados por la vlvula desviadora.

Calderas electrnicas

Actualmente el desarrollo de la electrnica ha alcanzado niveles altsimos y su empleo permite un abaratamiento en los costes de produccin y tambin en los de mantenimien-to de las calderas, adems, posibilita la reduccin de su volumen, lo que supone una gran ventaja, teniendo en cuenta que estas calderas se instalan frecuentemente encastra-das en los muebles de cocina.

En estas calderas, la placa electrnica controla totalmente el funcionamiento, segn las dis-tintas seales que le llegan de los diferentes sensores, su evolucin llega a permitir la co-nexin de ordenadores para la realizacin del mantenimiento o el diagnostico de averas.

Lo ms llamativo, al menos para el usuario, es la posibilidad de controlar el funciona-miento de su caldera a travs del telfono, no te gustara tener la posibilidad de encen-der la calefaccin de tu casa a travs de una llamada o mensaje de mvil?

Las calderas electrnicas poseen distintas caractersticas:

35

oC). ] Antiheladas: es un sistema que consiste en arrancar el circulador cuando la

temperatura desciende por debajo de cierto valor (ejemplo 7

] Antibloqueo: como ya sabes de unidades anteriores, los circuladores de calefac-cin y ACS debido a su baja potencia suelen quedarse bloqueados cuando perma-necen mucho tiempo parados. Para evitar este bloqueo las calderas actuales arran-can automticamente el circulador cada cierto tiempo (ejemplo 24 horas).


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] Regulacin mediante centralita: algunas calderas regulan la temperatura del agua de calefaccin proporcionalmente a la temperatura del exterior, mediante la conexin a la caldera de una sonda; con esto se consigue un mayor confort y ahorro energtico.

] Anti-inercias: despus de cada servicio de calefaccin y una vez que el termostato correspondiente apaga los quemadores, el circulador contina funcionando unos minutos para extraer el calor residual en la caldera, que entre otros inconvenientes, puede elevar excesivamente la temperatura del agua acumulada en su interior.

Algunos de estos sistemas podemos anularlos voluntariamente segn las particularidades de nuestra instalacin, empleando generalmente los microrruptores que el fabricante incluye a tal fin.

o Produccin de ACS

En las calderas electrnicas, cuando incorporan el intercambiador de placas para la pre-paracin del ACS, la vlvula de tres vas que dirige el agua hacia el circuito de calefac-cin o ACS ya no tiene un funcionamiento hidrulico, sino elctrico, este es el caso de la caldera SARA (Baxi-Roca), de la cual se puede ver su circuito hidrulico en la figura 44 (servicio de calefaccin) y en la figura 45 (servicio de ACS).

Llenado de caldera

Sonda de ACS

Sonda de calefaccin

Vlvula de 3 vas motorizada


Presostato

Fig. 44: Caldera SARA en servicio de calefaccin. Fig. 45: Caldera SARA en servicio de ACS.

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En la figura 46 puedes ver el actuador elctrico de la vlvula de tres vas y en la figura 47 la situacin de la vl-vula de tres vas en la caldera.

La unin hidrulica entre el circula-dor, el intercambiador de placas, la

vlvula inversora y otros componentes de la caldera se reali-zan en un solo bloque denominado grupo hidrulico, cuyas partes principales y funcio-namiento puedes ver en la figura 48.

37

Las calderas mixtas instantneas que hemos visto hasta ahora realizaban el calentamiento del ACS mediante un intercambiador de placas, sin embargo, en los ltimos tiempos se ha intro-ducido en las calderas otro sistema basado en el denominado intercambiador bitrmico.

Este elemento sustituye al intercambiador de placas y se sita en el lugar que antes ocu-paba el intercambiador monotrmico de la caldera, es decir en la parte superior del quemador, donde el agua que circula por l se calienta mediante la llama del quemador y la salida de los humos.

El intercambiador bitrmico consiste bsicamente en un intercambiador monotrmico en el que se introduce otro tubo por el que circula el ACS (figuras 49 y 50).

Fig. 46: Actuadorelctrico.

Fig. 47: Vlvula tres vas.

Circulador sncrono IDA

INTERCAMBIADOR MONOTRMICO Intercambiador

de placas

Manmetro primario

Vlvula de seguridad 3bar

Sonda de ACS

Grifo de llenado

Soleta de conmutacin ACS/Calefaccin

Motor de accionamientode la soleta

RETORNO INTERCAMBIADOR

MONOTRMICO

ENTRADA AFS RETORNO

CALEFACCIN

IDA CALEFACCIN SALIDA ACS

Fig. 48: Grupo hidrulico de una caldera electrnica.


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Entrada agua de calefaccin

Salida de agua de calefaccin

Entrada de ACS

Salida de ACS

Fig. 49: Intercambiador bitrmico. Fig. 50: Circulacin de ACS.

El funcionamiento de una caldera con este tipo de intercambiador se describe a conti-nuacin, empleando para ello el circuito hidrulico de la figura 51 perteneciente a una caldera Ferroli Domiproject C24.

7. Entrada de gas8. Salida de agua fra 9. Entrada de agua sanitaria 10. Salida a calefaccin 11. Retorno de calefaccin 14. Vlvula de seguridad 20. Quemador 27. Intercambiador calefaccin y ACS 32.Circulador 38. Fluxostato 42. Sensor de temperatura de ACS 44. Vlvula de gas 56. Vaso de expansin 74. Llave de llenado de la instalacin 78. Cortatiro 81. Electrodo de encendido y detencin 114.Presostato de agua 126. Termostato de humos 278. Sensor de temperatura en agua de calefaccin

Fig. 51: Circuito hidrulico de una caldera con intercambiador biotrmico.

En el funcionamiento para calefaccin, la caldera enciende el quemador cuando la tem-peratura ambiente baja del valor deseado o la sonda de calefaccin de la caldera (278) detecta una temperatura inferior a la que el usuario haya seleccionado, a la vez arranca el circulador que recoge el agua del retorno (11) y lo hace pasar por el intercambiador donde es calentada y enviada hacia los radiadores (10).

38

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Mientras la caldera funciona en servicio de calefaccin o cuando est parada, al abrir un grifo, el detector (38) da una seal a la caja de control que para el circulador (si estuviese arrancado) y enciende el quemador, circulando el agua sanitaria por su propio intercam-biador (27) donde se calienta y sale hacia los grifos (8).

Las figuras 52 y 53 representan el esquema hidrulico de la caldera Victoria (Baxi-Roca), cuyo funcionamiento bsico es similar a la anterior.

Entrada de AF

Salida de ACS

Fig. 52: Caldera Victoria en servicio calefaccin.

Vaso de expansin

Salida a radiadores Circulador

Sonda de calefaccin

Fig. 53: Caldera Victoria en servicio ACS.

Existen otras calderas como la R20/20F de Roca que aunque coinciden en el empleo del intercambiador bitrmico con las anteriores, se distinguen por no parar el circulador en el funcionamiento de ACS.

En la figura 54 la caldera estara suministrando agua caliente al circuito de radiadores, sin embargo en la figura 55 cuando se abre un grifo, la caldera lo detecta y hace girar el cir-culador en sentido contrario, de forma que este recoge el agua a la salida del bitrmico (circuito de calefaccin) y lo vuelve a enviar al mismo, donde este calienta al bao Maria al ACS, que circula por un tubo interior.

La ventaja de este sistema frente al anterior no es otro que la menor deposicin calcrea que se produce en el intercambiador al no pararse el agua de calefaccin, sin embargo, el circulador en este caso es ms complejo ya que incorpora la vlvula de tres vas inver-sora que el mismo maneja.

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Entrada AF Salida ACS

Ida calefaccinRetorno calefaccin

Fig. 54. Caldera R20/20F (servicio

calefaccin). Fig. 55: Caldera R20/20F (servicio ACS).

La utilizacin del intercambiador bitrmico frente al uso de uno monotrmico en combi-nacin con el intercambiador de placas, aporta un considerable ahorro de espacio y un menor coste econmico. De todos modos es comn que un mismo fabricante comercia-lice ambos sistemas de preparacin de ACS segn el modelo.

o Deteccin de la demanda de ACS

En las primeras calderas, cuando abramos un grifo, esto era detectado por la vlvula desviadora, que adems de distribuir el agua hacia el circuito adecuado (ACS o calefac-cin) realizaba la conexin elctrica del circulador.

Esta vlvula, era uno de los componentes que mayor nmero de averas provocaban en las calderas, por lo que en las calderas actuales se han repartido sus funciones entre dos elementos independientes.

Ahora, mientras que la parte que se encarga de distribuir el agua es una vlvula de tres vas elctrica, la seal elctrica que llevada a la caja de control arranca la caldera cuando se abre un grifo es un fluxostato o detector de flujo.

Estos fluxostatos pueden estar compuestos por una membrana, que se desplaza accionando un microinte-rruptor cuando el agua los atraviesa, pero los ms em-pleados en este momento son los denominados detec-tores magnticos (figura 56).

Fig. 56: Fluxostato magntico Caleffi.

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Unid

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Los fluxostatos o detectores magnticos, estn formados por un flotador o una turbina magntica, que se desplaza al entrar el agua que va hacia los grifos en la caldera, el mo-vimiento de estos elementos produce una pequea variacin del campo magntico que es detectado por un sensor, el cual enva una seal a la placa electrnica que acta sobre la vlvula de tres vas, desviando el agua del circuito de ACS hacia el intercambiador bitrmico o de placas.

Turbina

ElementomagnticoEn la figura 57 aparece una foto de una turbina magnti-

ca y en la 58 una de un sensor magntico, que consiste en una bobina que al sufrir en su en-torno una variacin de campo magntico gene-ra una seal elctrica.

En la figura

Fig. 57: Turbina magntica.Fig. 58>: Sensor magntico.

59 puedes ver el corte de un detector de ACS magntico (Caldera Roca 20/20F) en el que se aprecian sus partes fundamentales, la fotografa 60 muestra el mismo detector.

41

Fig. 59: Corte detector ACS magntico.

Flotador magntico

Detector magntico

Limitador de caudal

Filtro

Entrada de AF

Salida al intercambiador

de ACS

Vlvula de llenado Fig. 60: Detector ACS magntico.


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Ejemplo

Una caldera idntica a la mostrada en la figura 51 est funcionando en serviciode calefaccin de forma correcta, sin embargo, al abrir un grifo se observa queaunque el quemador permanece encendido, el ACS sale a temperatura de red. Cul crees que puede ser el motivo que causa esta disfuncin?

Se descarta algn problema en el quemador o en el circuito de alimentacin de gas, ya que la caldera se enciende correctamente en el servicio de calefaccin.

Como adems en el instante en que se solicita el ACS el quemador est encendi-do, es evidente que se est generando calor pero que este no se transmite al ACS.

El problema queda por tanto limitado a un funcionamiento incorrecto de la vl-vula inversora o del detector de ACS.

En el caso planteado en el ejemplo anterior, una vez realiza-das las comprobaciones pertinentes se ha descartado la avera en la vlvula, por lo que la conclusin es que el detector de ACS es el causante del mal funcionamiento de la caldera. Qu tipo de defectos crees que puede tener un detectormagntico y como los confirmaras o descartaras?

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5

42

Unid

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43

o Vlvula de gas

En las calderas anteriores la cantidad de gas que alimentaba al quemador se regulaba de forma discontinua abriendo o cerrando unas u otras electrovlvulas segn la potencia solicitada.

Aunque este sistema mejora el que posean las anteriores, basado en un funcionamiento hidrulico, no es capaz de adaptar de forma constante la cantidad de gas que pasa al quemador segn el calor necesario.

Para solventar este inconveniente las calderas ms modernas incorporan vlvulas modu-lantes, es decir, vlvulas que se abren o cierran progresivamente adecuando el caudal de gas segn las necesidades.

Estas vlvulas poseen una serie de mecanismos, que aunque no son exactamente iguales para todas ellas, si que coinciden en la mayora; en general estas vlvulas se componen de los siguientes mecanismos.

A. Electrovlvulas de seguridad

La vlvula de gas incorpora dos electrovlvulas de seguridad dispuestas entre s en serie, es decir, el gas pasara primero por una de ellas y despus por la otra. En estas condicio-nes, si se produce el corte de una de ellas, se interrumpe el paso de gas al quemador.

Se trata de electrovlvulas todo-nada, normalmente cerradas, que se abren cuando se las excita con una seal elctrica dada por la caja de control.

Esta seal elctrica se corta cuando la sonda de Ioniza-cin detecta un fallo de llama o por parada simple del quemador.

En la figura 61 se ofrece el esquema constructivo de una vlvula SIT, modelo Sigma 845 y en la figura 62 la vista exterior.

Fig. 61: Esquema de una vlvula SIT, modelo Sigma 845.


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1. Toma de presin de gas en la entrada.

2. Toma de presin de gas en la

salida.

3. Conector para la bobina del modulador de gas.

4. Tornillo para regulacin de la

mnima presin de gas.

5. Tuerca para regulacin de la mxima presin de gas.

Fig. 62: Vlvula SIT, modelo Sigma 845 (vista exterior).

B. Electrovlvula de modulacin

Est tambin incluida en la vlvula de gas y se trata de una electrovlvula modulante, que recibe de la placa electrnica de control una tensin variable segn la temperatura del agua en la caldera.

En funcin de la tensin recibida vara su apertura, modificando el caudal de entrada de gas al quemador. Esta electrovlvula va situada a la salida de las electrovlvulas de segu-ridad, instalada en serie con las mismas.

En la siguiente tabla se dan los valores ofrecidos por Baxi-Roca para la regulacin de la vlvula de gas de su caldera mural Victoria, y en la figura 63 se indica la posicin en que has de colocar la columna de agua para realizar las medidas de presin correspondiente.

CONSUMO (M3/H) PRESIN (MMCA) (**)

POTENCIA G20 G30 G31 G20 G30 G31

20.000 kcal/h 2,39 0,83 1,03 85 270 341

12.000 kcal/h 1,46 0,57 0,71 36 140 158

7.000 kcal/h 0,87 0,31 0,38 14 47 52

(*) Presin de alimentacin a la entrada: - G20 (GN): 20 mbar. - G30(GB): 2830 mbar. - G31(GP): 37 mbar.

(**) Presiones en inyectores.

Tabla 1: Caldera Victoria: valores para regular la vlvula de gas.

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Presin de alimentacin

Presin en inyector

Fig. 63: Posicin columna de agua.

o Medida de la temperatura del agua

En este apartado vamos a analizar los sistemas que las calderas electrnicas emplean para medir la temperatura del agua, para lo que debes recordar que el encendido del quemador se producir siempre que:

] En calefaccin, cuando exista demanda de calor por parte del termostato ambiente y de la sonda que mide la temperatura del agua de calefaccin.

] Para ACS, siempre que se abra un grifo y la temperatura del ACS sea menor que la demandada por el usuario (detectado por la sonda de temperatura de ACS).

Adems recuerda que una caldera se bloquear (entre otros motivos)siempre que la tem-peratura del agua en su interior suba por encima de cierto valor, el cual ser controlado mediante un termostato de seguridad.

A. Sonda de calefaccin

La sonda de calefaccin tiene la misin de informar a la placa de control sobre la tempe-ratura del agua a la salida del intercambiador principal de la caldera. En base a la seal recibida, la placa de control hace modular la vlvula de gas.

La sonda de calefaccin es una termistancia o sonda NTC, que tiene la caracterstica de variar su resistencia elctrica al variar la temperatura a la que est sometida; siendo esta variacin inversamente proporcional, es decir, al aumentar la temperatura, disminuye la resistencia.

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Estas termistancias pueden ser de contacto o de inmersin; mientras que las primeras se instalan abrazando el tubo de salida del intercambiador de calor que corresponde al circuito de calefaccin (figura 64a y 64b) , las segundas van insertadas en el interior de dicho tubo (figura 65).

a. b.

Fig. 64: Termistancia de contacto.

En la siguiente tabla se da la relacin entre la tempe-ratura y la resistencia de una sonda NTC empleada en las calderas murales electrnicas.

Fig. 65: Termistancia deinmersin.

TEMPERATURA (OC) RESISTENCIA (K) TEMPERATURA (OC) RESISTENCIA (K)

20 12,40 70 1,75

25 10,00 80 1,25

30 8,06 90 0,91

40 5,33 100 0,67

50 3,60 110 0,51

60 2,49

Tabla 2: Relacin temperatura / resistencia de una sonda NTC.

B. Sonda de ACS

Al igual que en el caso anterior, esta termistancia es una sonda NTC y su situacin suele ser la salida del intercambiador de placas o del intercambiador bitrmico de ACS.

Un problema en esta sonda hace que la temperatura del ACS no sea la seleccionada por el usuario, en caso de que la termistancia est cortada o desconectada la caldera lo sea-lar con un cdigo de error.

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C. Termostato de seguridad

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Es un elemento de seguridad que ya incorporaban las calderas ms antiguas y cuya misin es controlar la temperatura del agua en la zona prxima al inter-

cambiador principal de la caldera (figura 66).

Si la temperatura del intercambiador supera el valor ajustado en el termostato, ste abre sus contactos y produce, a travs de la placa de control electrnica, el cierre de la vlvula de gas.

Fig. 6: Termostato de seguridad.

Fig. 67: Termostato de rearmemanual.

Este termostato puede ser de rearme manual (figura 67), es decir, despus de su actuacin debemos rearmarlo para que la caldera pueda arrancar de nuevo, en caso contrario permanecer bloqueada, lo que ser indicado mediante el correspondiente cdigo de error.

Razona lo que ocurrira si la termistancia de calefaccin secortase y explica el proceso que seguiras para comprobarla

ctiv

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Resuelve las siguientes cuestiones: a. Se te ocurre cmo podras comprobar el estado del

termostato de seguridad? b. Intenta deducir cules son algunos posibles motivos por los

que acta el termostato de seguridad bloquee la caldera.

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Calderas de condensacin

El uso de estas calderas se traduce en un aumento del rendimiento del 15% respecto a las calderas convencionales. Esto permite reducir el consumo y la reduccin de la emisin de gases contaminantes para un grado de confort idntico.

Te das cuenta de la cantidad de calor que constantemente se desecha por las chimeneas a travs de los humos de combustin? No sera posible aprovechar ese calor para calen-tar, al menos en parte, el agua de las calefacciones y el ACS?

Pues claro que es posible y eso es lo que logran precisamente las calderas de condensa-cin, reducen la temperatura de los humos hasta provocar la condensacin del vapor de agua contenido en ellos. En este proceso de condensacin los humos ceden el calor la-tente del vapor de agua, que es transmitido al agua de la caldera.

En que consisten estas calderas?

Imagina una caldera convencional con un serpentn enrollado a su chimenea, si hacemos pasar por l agua, esta se calentar al salir los humos, a la vez que se podrn producir con-densaciones si la temperatura de los humos baja en exceso (figura 68).

Fig. 68: Caldera con serpentn enrollado a la chimenea.

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En la prctica es posible acoplar un condensador adicional en serie con la caldera (figura 69) aunque en las murales, lo habitual es que stas lo lleven incorporado.

Fig. 69: Caldera con condensador acoplado en serie.

Para que una caldera de condensacin trabaje al mximo rendimiento, la temperatura del agua de retorno tendr que ser ms baja que la temperatura de roco de los humos y por ello, el sistema de calefaccin ms adecuado para su aprovechamiento es el de suelo radiante, lo que no quiere decir que no se mejore el rendimiento respecto al de una cal-dera tradicional en un circuito de radiadores.

El mayor problema que se presenta en el diseo de estas calderas, es el de la posible co-rrosin que puede sufrir el intercambiador al entrar en contacto con los cidos produci-dos en la condensacin (cidos ntricos y cidos sulfurosos segn el combustible), es por ello que en su fabricacin se emplean materiales como el aluminio o el acero inoxidable.

Adems, tendremos en cuenta que hemos de conectar la salida de condensados a un desa-ge en el que estos deberan ser tratados antes de enviarlos a la red de alcantarillado.

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Seleccin, instalacin y puesta en marchade una caldera mural

Tal vez cuando trabajes como instalador debas recomendarle a tus clientes la caldera que han de instalar y es posible, que incluso t en alguna oca-sin, tengas la necesidad de adquirir una.

A continuacin se enumeran algunos de los criterios fundamentales que debes tener en cuenta para llevar a cabo la seleccin de una caldera mural:

] Lo primero que has de concretar es el combustible a utilizar, que podr ser: un gas, (propano o gas natural), un combustible lquido (gasleo) o un slido.

] Otra decisin a tomar ser la de instalar una caldera mural o de pie y si ser mixta o solo de calefaccin.

] En caso de elegir una caldera mixta tendrs que solventar otro dilema mejor una caldera instantnea o de acumulacin? recuerda que si el suministro de ACS debe abastecer un caudal de agua elevado, son ms adecuadas las calderas de acumula-cin y tambin ms caras.

] Mejor condensacin o convencional? aunque las primeras ofrecen un mayor ren-dimiento, su coste es ms alto y es posible que no se amortice en el tiempo desea-ble, por tanto, depender del uso y las caractersticas de la instalacin.

] La marca de la caldera tambin se debe valorar, aunque no olvides que dejando a un lado las preferencias personales, siempre existirn varios modelos que cumplan las perspectivas de precio y prestaciones requeridas.

] Finalmente debers hallar la potencia que te ha de dar la caldera para abastecer las necesidades del circuito de calefaccin y de ACS, recuerda para ello los clculos realizados en la unidad didctica1, en la que determinbamos la potencia de los radiadores de la vivienda. La potencia de la caldera ser:

Potencia mnima de caldera = Potencia de radiadores + 10%

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Instalacin de calderas murales

o Anclaje a la pared

La calderas murales suelen colgarse de la pared, empleando el conjunto de tornillos y tacos que el fabricante recomienda segn las caractersticas de cada modelo.

En la mayora de los casos la fijacin se realiza empleando los agujeros que el propio bastidor de la caldera posee o bien un soporte colgador en el que se cuelga la caldera. En cualquier caso la fijacin a la pared debe ser firme y estable.

Si el aparato se instala dentro de un mueble o se adosa a otros elementos, tendremos que dejar un espacio libre para las actividades normales de mantenimiento, cada fabricante ofrece las distancias mnimas recomendables segn el modelo.

o Conexin hidrulica

Para facilitar la conexin hidrulica de las calderas, los fabricantes suelen ofrecer una plantilla de montaje, que ayuda al instalador a ajustar correctamente las distintas medi-das entre tomas, de forma que el acoplamiento entre la caldera y la instalacin se realice fcilmente y sin que haya que forzar ninguna de las partes (figuras 70a y 70b).

a.

Plantilla de montaje

Soporte para colgar la caldera

b.

Fig. 70: Montaje de unacaldera.

No olvides que adems de enlazar los tubos del circuito de calefaccin, los del circuito de ACS (en calderas mixtas) y la alimentacin de gas, tendrs que conectar la descarga de la vlvula de seguridad a un embudo o tubo de recogida, para evitar el derrame de agua en el suelo en caso de sobre presin en el circuito hidrulico de calefaccin.

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ecuerda que es indispensable que la presin

o Conexin de gas

eraciones descritas en los apartados anteriores, para realizar la

la normativa que sobre instalaciones de gas

de la caldera

uberas de alimentacin para eliminar todas

e prueba de estanqueidad, para verificar que

o Conexin elctrica

La instalacin elctrica que alimenta a la caldera deber cumplir el reglamento electro-tcnico de baja tensin y como es lgico debers asegurar que coinciden la tensin de alimentacin y la de funcionamiento de la caldera.

Evita la realizacin de soldaduras en los tubos prximos a la caldera, una vez que sta se encuentre instalada, ya que es muy posible causar daos en algunas partes de la misma, como en el cableado o la caja de control. Es preferible perder algunos minutos en volver a descol-garla para as trabajar ms cmodo y seguro (figura 71).

Por ltimo, rdel agua de red no sobrepase ciertos valores, ya que en caso contrario se producira un funcionamiento incorrecto de la caldera o incluso podra no arrancar, tambin hemos de tener en cuenta la dureza del agua, ya que para valores elevados es necesario tratarla, evitando as posibles incrustaciones en la caldera.

Fig. 71: Evita hacer soldaduras.

Al igual que para las opconexin entre la caldera y el circuito de gas es necesario estar capacitado como tcnico autorizado, concretamente en este caso es imprescindible poseer como mnimo el carn de instalador de gas de categora C.

En todo caso, siempre tendremos que respetarexista, en este momento el Reglamento tcnico de distribucin y utilizacin de combustibles gaseosos y sus Instrucciones tcnicas complementarias, pero no olvides que tambin pue-den existir normativas autonmicas o locales que condicionen la instalacin.

Recuerda que segn el tipo de gas empleado, la presin de ste a la entradavara (ver tabla 1), debindose utilizar los reguladores y limitadores necesarios para ade-cuar el valor de dicha presin.

Es conveniente realizar un soplado de las tlas posibles impurezas (rastros del mecanizado y de la soldadura) que posteriormente puedan atascar algunos componentes.

Por ltimo tendrs que efectuar la pertinentno existen fugas de gas en la instalacin.

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por motivos de seguridad como de funcionamiento, que

Siempre que el local en que se instala la caldera exista campana extractora, tendremos que colocar un conmutador que impida el funcionamiento simultaneo de ambos aparatos, en las calderas actuales existen kits que realizan esta conmutacin automticamente.

Si como es recomendable decides colocar un termosta-to ambiente para controlar el funcionamiento de la calde-ra, no olvides revisar antes de la conexin las instruc-ciones del fabricante de la caldera (figura 72) y del pro-pio termostato (termostato Campini, figura 73).

o Salida de humos

La chimenea debe tener un dimetro igual al del cortatiro de la caldera y en todo caso existen accesorios de dimetro, forma y longitud que los fabricantes comercializan segn el modelo de caldera.

Es aconsejable que a partir del cortatiro tenga un tramo vertical de longitud no inferior a medio metro y tendremos que evitar en lo posible los tramos horizontales.

As mismo es necesario tanto exista una correcta puesta a tierra, tambin es importante saber que en muchas calderas no se debe invertir la fase y el neutro de alimentacin, pues esto produce defectos de funcionamiento.

Fig. 72: Instrucciones del fabricante.

Fig. 73: Instrucciones del termostato.


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xisten algunas directrices que son comunes a la mayora y que debes tener en cuenta siempre que vayas a arrancar una caldera por primera vez:

valores prescritos para la caldera.

] Abre los purgadores automticos existentes.

] Comprueba en vaco la presin de llenado del vaso de expansin.

] Llena lentamente el circuito primario de la caldera segn las caractersticas de la instalacin (normalmente entre 1 y 1,5 bar).

] Abre un grifo para que se llene y purgue el circuito de ACS (calderas mixtas).

] Enciende la calefaccin para que el circulador facilite la purga del circuito, si el cir-culador no funciona comprueba que el termostato ambiente, si existe, est cerrado.

Coloca la columna de lquido o un manmetro de la precisin ade-cuada en la toma de presin de la caldera, para comprobar que la pre-

adecuada (figura 74), ten en cuenta que al es- existe circulacin de gas y la presin deber ser

en la tabla 1.

ldera segn las caractersticas de la instalacin.

prueba que todos los emisores calientan en to- contrario revisa todas las llaves y detectoresn abiertos y los radiadores purgados.

probar la potencia til de la caldera, siendo necesario emplear rmmetro para posteriormente aplicar la siguiente expresin:

a de agua o el manmetro y no olvides colocar el tornillo tapn

rmativa vigen-te sobre entradas y renovaciones de aire.

Puesta en marcha

Aunque cada fabricante realiza sus propias recomendaciones para la puesta en marcha de sus modelos, e

] Lee las instrucciones que acompaan a la caldera.

] Asegrate de que coinciden la tensin y frecuencia de alimentacin con los

sin de combustible es latar parada la caldera nosuperior al valor indicado

] Regula la potencia de la ca

] Arranca la caldera y comda su superficie, en casoasegurndote de que est

] Sera aconsejable comun caudalmetro y un te

] Retira la column

Fig. 74: Columnade lquido.

P = Caudtil al x Calor especfico x Incremento de temperatura

con su junta.

] Comprueba que el local donde est instalada la caldera cumple la no

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Resumen

Calderas: funcionamiento,partes y tipos

Una caldera o generador de calor es un equipo capaz deproducir calor al quemar un combustible

transmitiendo ese calor

do caloportador. Posteriormente ese fluido se emplear

en su interior,a un fluido que en la mayora de

los casos ser agua y que en general se denominar flui-

para calefactar un local o producir ACS.

: el calor se transfiere al agua nollama y el cuerpo

ue se produce tambin un intercambioogar y

en

ra son:

mbustin, cir-torno de agua,

a de agua y circuito de agua.

ee acero.

ACS (calderas mixtas). A su vez el calentamientonstantnea o

Por el combustible utilizado: calderas de combus-

combustibles gaseosos.

solo por el contacto directo entre la

] Conceptos bsicos

de la caldera que contiene el agua, es decir por con-duccin, sino qpor radiacin desde la llama a las paredes del hotro por conveccin, ya que los humos producidos la combustin y que poseen altas temperaturas calien-tan las partes metlicas baadas por el agua.

Las partes fundamentales de una calde

Quemador, hogar o cmara de cocuito de humos, caja de humos, resalid

] Clasificacin de las calderas:

Por el material de que se construyhierro fundido y calderas de chapa d

n: calderas de

Por el servicio que suministran: los generadores decalor pueden ser fabricados para calentar nica-mente agua de calefaccin o abastecer adems de

de ACS se puede realizar de forma ipor acumulacin.

tibles slidos, de combustibles lquidos y para

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Por el fluido calentado: son las ms utilizadas, fun-cionan con el agua a temperaturas entre 60 y 90 oC.

Segn el tipo de cmara de combustin y forma enque expulsan los gases: calderas de cmara abiertay tiro natural, de cmara abierta y tiro forzado y decmara estanca y tiro forzado.

Utiliredumueman

] Cn onenteshuna mayor complejidad y mantenimiento en compa-ra

] Las fabricantes decalderas no iban a ser menos y poco a poco han idon componentes elctri-

cos yracte

] Cla eempprodlas cvolu e una gran ventaja teniendoen cuenta que estas calderas se instalan frecuente-m t

zan combustibles gaseosos y poseen un volumencido lo que permite que sean encastradas en elble de una cocina, adems son bastante ligeras yejables (en comparacin con las calderas de pie).

alderas murales hidrulicas. Aqullas cuyo funcio-amiento est basado en una serie de compidrulicos y/o mecnicos, lo que las caracteriza por

cin con las calderas ms modernas.

primeras murales electrnicas. Los

i troduciendo en sus productos electrnicos que les proporcionan mejores ca-rsticas.

en e empotradas en el mueble de cocina.

alderas electrnicas. Actualmente el desarrollo delectrnica ha alcanzado niveles altsimos y suleo permite un abaratamiento en los costes deuccin y tambin en los de mantenimiento dealderas, adems posibilita la reduccin de sumen, lo que supon

alderas murales

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Seleccin, instalacin ypuesta en marcha de unacaldera mural

] Cauma sc sla re

Red rovocarla condensacin del vapor de agua contenido enellos. En este proceso de condensacin, los humos

Uencvarien ccaldcara

] I

] I

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Adeexigtrict

Auncionalgudebes t car unacaldera por primera vez.

alderas de condensacin. Su uso se traduce en unento del rendimiento del orden del 15% respecto

la calderas convencionales. Esto nos permite unon umo inferior para un grado de confort idntico, y

duccin de la emisin de gases contaminantes.

ucen la temperatura de los humos hasta p

ceden el calor latente del vapor de agua, que estransmitido al agua de la caldera.

no de los mayores inconvenientes con los que nosontramos cuando vamos a instalar una caldera, es laedad de tcnicas y normativas que deberemos teneruenta, no olvides que ser necesario conectar a laera las siguientes instalaciones, las cuales poseenctersticas muy particulares:

nstalacin hidrulica (Normativa vigente: CTE HS4).

nstalacin de gas (Normativa vigente: RTCG).

nstalacin de humos (Normativa vigente: RTCG).

nstalacin elctrica (Normativa vigente: REBT)

ms de la reglamentacin anterior, que es la mnimaible a nivel nacional, pueden existir otras ms res-ivas.

que cada fabricante realiza sus propias recomenda-es para la puesta en marcha de sus modelos, existennas directrices que son comunes a la mayora y que

ener en cuenta siempre que vayas a arran

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Autoevaluacin

1. Tras el perodo estival, se observa que la primera ve n, aunque sin embargo el qu tar el clixon de sobre temper n-cionamiento?

2. En la tabla siguiente se da

para calentar los distintos la caldera para que el sistem

en el que la calefaccin est parada durante unos meses, z que se enciende la caldera los radiadores no c

funcionamiento calderas de gas

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