sistema de calefacción por radiadores
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Sistema de calefacción por radiadores
Introducción
A la hora de instalar una red de calefacción por radiadores siempre
se han de considerar importantes temas como la orientación de la
vivienda, el aislamiento de sus muros, el tipo de caldera a elegir, la
situación de los radiadores, etc....
En este capítulo consideramos que ya se ha realizado el cálculo de
calorías necesarias para obtener confort en la vivienda y vamos a
tratar la importancia de las redes de tuberías y de los diferentes
tipos de instalaciones que se pueden presentar en un edificio.
Procesos de transmisión de calor
Existen diferentes maneras de calentar un local, pero todas ellas
viene marcadas por la forma de transmisión del calor elegida.
Procesos de transmisión del calor:
• Conducción: es la transmisión de calor de un cuerpo a otro, o de
una parte de un cuerpo a otra del mismo cuerpo, por contacto
directo. Esto es, un material ceden parte de su energía calorífica a
otro material adyacente.
Por ejemplo el calor se transmite a través de la pared de una casa
fundamentalmente por conducción. También el contacto directo
de nuestra mano con un radiador supone un suceso de
transmisión de calor por conducción.
• Convección: es la transmisión de calor dentro de un fluido, o
desde un fluido a una superficie, o viceversa, y se realiza por
movimiento del fluido. Si el movimiento del fluido es producido
por diferencia de temperatura (diferencias de densidad), el
prceso se denomina convección natural o libre. Si el movimiento
del fluido es producido por medios mecánicos, el proceso se
denomina convección forzada.
Como ejemplos más claros de fluidos están el aire y el agua.
En una instalación de calefacción por radiadores el proceso de
transmisión de calor por convección viene provocado por el
calentamiento de agua en la caldera y por el calentamiento del
aire que rodea a los radiadores.
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CALEFACCIÓN
• Radiación: Todo cuerpo, por el hecho de tener una temperatura
superior a otro, radia calor. Evidentemente esta energía radiada
es tanto mayor, cuanto mayor es la temperatura del cuerpo.
El ejemplo más claro de radiación que se nos presenta
cotidianamente es la radiación de energía calorífica por parte del
sol.
En las viviendas con sistemas de calefacción por radiadores,
estos radian calor al ambiente.
Aunque estos tres procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, suele
suceder que uno de ellos predomine sobre los otros dos.
En nuestros hogares el calor se transmite desde los radiadores por
convección y radiación. En el caso de contacto con ellos por
conducción.
Todos estos procesos dependen en gran manera de las
condiciones de transmisión que se presentan en cada caso, así
como de las condiciones de aislamiento que presentan los
conductos de distribución.
Transmisión de calor por conducción
Transmisión de calor por convección
Transmisión de calor por radiación
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El propósito de un sistema de calefacción es compensar y
equilibrar las pérdidas de calor de los ocupantes de el edificio.
En el sistema de calefacción mediante radiadores, el agua caliente
se desplaza por lo general a un máximo de 80º en la tubería de ida,
mientras que le temperatura de retorno será entre 10º y 20º menor,
dependiendo del tipo de instalación.
Condiciones generales de cálculo
La normativa que rige todas las instalaciones de calefacción es el
Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus
Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE).
En este apartado se presentan instrucciones de aplicación común
a todos los sistemas de calefacción:
• ITE 02.4.11 Unidades emisoras: Las superficies calientes de los
aparatos calefactores que sean accesibles al usuario deben tener
una temperatura menor que 80ºC o estar adecuadamente
protegidas. (ver apartado de aislamiento de tuberías pág. 53).
Todos los radiadores deben de tener una válvula que permita
modificar las aportaciones térmicas y dejarlo fuera de servicio. Se
recomienda el uso de dispositivos automáticos (ver válvulas
termostáticas pág. 67).
Todo radiador dispondrá de dispositivos de corte de entrada y de
salida con cierre eficaz (ver válvulas y detentores para radiador
pág. 66).
• ITE 02.8.2-3 Alimentación y Vaciado: El diámetro del tubo de
alimentación de la caldera dependerá de los KW necesarios en la
vivienda. Para el vaciado del sistema se recomienda un diámetro
mínimo de 20 mm.
• ITE 02.8.5 Dilatación: En el capítulo de Fontanería (pag. 29
“Control de dilataciones”) podemos encontrar las condiciones
necesarias de la tubería Tigris Blue de Aquatecnic para compensar
la posible dilatación del sistema.
• ITE 03 – Ap.03.1 Aislamiento de la tubería.
Descripción de un sistema de calefacción
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CALEFACCIÓN
Aislamiento de la tuberíaLas conducciones de las instalaciones de calefacción deben estar
aislados térmicamente con el fin de evitar consumos energéticos
superfluos y conseguir que los fluidos portadores lleguen a los
radiadores con temperaturas próximas a las de salida de la caldera,
así como para evitar contactos accidentales con superficies
calientes (ITE 02.10).
Los espesores mínimos para las tuberias Tigris Blue vienen
indicados en la Tabla CR-1 (ITE 03 apéndice 03.1).
Cuando los componentes estén instalados al exterior, el espesor
indicado en las tablas anteriores será incrementado, como mínimo,
en 10 mm para fluidos calientes y 20 mm para fluidos fríos.
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Tabla CR-1. Espesor del aislamiento
Diámetro exterior Fluido interior caliente Tuberías Temperatura del fluido (2)(1) mm ºC
40 a 65 66 a 100
16-20-25-30 20 mm 20 mm
40-60 20 mm 30 mm
63-75 30 mm 30 mm
(1) Diámetro exterior de la tubería sin aislar.(2) Se escoge la temperatura máxima en la red.
Colectores de calefacción
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RetornoIda
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Clasificación de las redes de calefacción por radiadores
Existen tres tipos diferentes de instalación de calefacción
convencional con radiadores.
La elección de cualquiera de los tres sistemas dependerá de las
necesidades particulares de cada usuario.
Calefacción monotubularEn este sistema de instalación los emisores están instalados en
serie, es decir, el retorno del primer radiador hace de ida del
segundo y a su vez el retorno de este hace de ida del tercero, y así
sucesivamente hasta volver a la caldera.
A medida que el agua caliente va circulando por los radiadores, la
temperatura va disminuyendo, lo que hace que esta sea diferente
en cada radiador.
Este hecho debe compensarse sobre-dimensionando ligeramente
los últimos radiadores del anillo, para compensar el descenso de
temperatura.
Como limitación, cada circuito de calefacción monotubular
podrá alimentar cinco radiadores como máximo (ITE 09.4).
Si es necesario conectar más de 5 radiadores se instalarán más
circuitos, separando las conexiones a cada circuito en base a su uso
(por ejemplo separando locales que se usan por el día o por la noche).
Este sistema requiere menos tubería y se reduce por ello el coste
de la instalación, pero tiene grandes desventajas respecto a los
otros sistemas de calefacción por radiadores en cuanto al
rendimiento calorífico de la instalación.
Instalación
Válvula monotubular.
El funcionamiento es sencillo, en posición totalmente abierta, la
válvula deriva al radiador el 100% del caudal de agua que circula
por el circuito, y en posición totalmente cerrada, impide el paso del
agua al radiador, recirculando el 100% del caudal por el circuito.
Ver Fig. CR-01.
La válvula se suministra con una sonda que permite regular en el
radiador los flujos de ida y retorno.
El equilibrado del sistema se realiza mediante el “detentor” que
lleva la válvula.
Existen también válvulas termostáticas para instalaciones
monotubulares de calefacción.
Precisa de la instalación de un elemento purgador en el radiador.
Instalación monotubular
Fig. CR-01. Válvula monotubular.
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RetornoIda
RetornoIda
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CALEFACCIÓN
Calefacción bitubularEste sistema de calefacción dispone de dos circuitos
independientes para transportar el agua caliente hasta los
radiadores, uno de ida y otro de retorno. El agua que sale de cada
radiador es conducida de nuevo a la caldera por la tubería de
retorno y no se hace pasar al siguiente radiador lo que le diferencia
del sistema monotubular.
Aunque se requieren tramos de tubería mas largos, estas tuberías
pueden reducirse gradualmente al irse alejando de la caldera, e
incrementando en su ruta de retorno a la caldera.
Esto proporciona una mejor distribución de calor en el sistema y se
requiere menos control para hacer uniforme la distribución.
Existen dos variantes de instalación atendiendo al retorno de la red:
• Retorno simple.
• Retorno invertido.
En el sistema de calefacción bitubular para
radiadores de retorno simple se empieza a
retornar el agua hacia el generador desde
el último radiador.
En el retorno invertido, el agua comienza el
retorno desde el primer radiador.
La principal diferencia entre ambos
sistemas de retorno surge a la hora de
equilibrar el sistema. El retorno simple al
tener un recorrido bastante mas corto entre
el radiador mas próximo y la caldera que el
más alejado, origina un desequilibrado del
sistema.
En cambio con retorno invertido las
pérdidas de carga en los emisores más
próximo y más alejado de la caldera están
compensadas.
Instalación
Se requiere el uso de una válvula para radiador en la parte superior
de este y un detentor en la parte inferior, así como la instalación de
un elemento purgador.
La válvula regula la entrada de agua caliente en el radiador,
pudiendo clausurarlo en caso de necesidad, mientras que el
detentor realiza la función de equilibrado del sistema.
Las válvulas deberán ser termostáticas en los lugares que indica el
ITE 02.11.2.2 (ver “válvulas termostáticas”).
Instalación bitubular retorno invertido.
Instalación bitubular retorno simple.
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RetornoIda
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Calefacción por colectoresEl sistema de distribución mediante colectores permite una
perfecta distribución del rendimiento calorífico, ya que hace
posible que la llegada del agua caliente a todos radiadores sea
prácticamente a la misma temperatura.
El equilibrado es similar al existente en un
sistema bitubular con retorno invertido, ya
que utiliza el mismo recorrido para la ida
que para el retorno de agua a los
colectores y caldera.
Con este sistema el ahorro es considerable, ya que no es necesario
el empleo de accesorios para unir el colector con el radiador,
simplemente basta con montar tubería multicapa Tigris Blue, ya
que es fácilmente curvable.
Instalación
El conjunto de colectores se instala dentro en un armario metálico
utilizando una válvula de corte a la entrada de cada uno de ellos.
Los colectores para calefacción Tigris Blue son dobles, es decir,
vienen montados en bloque el colector del circuito de ida y el
colector del circuito de retorno con purgadores incluidos (ver ficha
colectores dobles Tigris Blue).
En el caso de la distribución por colectores la pérdida de carga se
reduce considerablemente debido a que en el trazado de ida y
retorno no existen accesorios. Esto facilita el posterior equilibrado
del sistema.
Instalación por colectores
Armario de colectores
Detalle válvula de corte
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CALEFACCIÓN
Pérdida de carga de los accesorios
En la Tabla CR-3 ofrecemos la pérdida de carga en función del
accesorio y el diámetro de la tubería.
Para realizar el cálculo de la pérdida de carga de los accesorios
Tigris Blue en un sistema de calefacción utilizaremos la siguiente
fórmula:
Pérdida de carga accesorios = ∑ ( r . v2. γ/2g) mm c.a.
Siendo:
r: el coeficiente de resistencia de los accesorios Tigris Blue. Si hay
más de un accesorio se sumarán los coeficientes y se
introducirán en la fórmula.
v: velocidad en m/s obtenida de la tabla de perdida de carga de la
tubería (Tabla CR-2).
γ: peso específico del agua a 60ºC (966 Kg/m3).
g: 9,81 m/s2.
Para calcular la pérdida de carga de una instalación se sumará el
total de pérdida de carga de las tuberías a el total de pérdida de
carga de los accesorios (ver ejemplo en pág. 60).
Tabla CR-3. Valores del coeficiente de pérdida de carga de los accesorios
Coeficiente de resistencia (r)
Accesorio Símbolo Ø 16 Ø 20 Ø 25 Ø 32 Ø 40 Ø 50
Codo 90º 0,37 0,29 0,26 0,26 0,21 0,19
Reducción 0,14 0,11 0,10 0,09 0,09 0,08
Te con separación de corriente 0,44 0,34 0,31 0,26 0,25 0,23
Te de paso 0,10 0,08 0,08 0,07 0,06 0,05
Te contracorriente 0,39 0,31 0,28 0,23 0,22 0,20
Te unificadora de corriente 0,36 0,29 0,25 0,2 0,21 0,21
Te de paso unificadora de corriente 0,25 0,26 0,19 0,15 0,14 0,13
Te contracorriente unificadora de corriente 0,77 0,61 0,55 0,47 0,44 0,42
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CALEFACCIÓN
La resistencia del sistema Tigris Blue a las temperaturas generadas
en los sistemas de calefacción, su fácil montaje y la gama de
accesorios lo convierten en el solución idónea para ser instalado en
cualquiera de los tipo de calefacción por radiadores (monotubular,
bitubular o por colectores).
Descripción del sistema
Tubería multicapa con alma de aluminio y capas exterior e interior
de polietileno reticulado por radiación (PEXc-AL-PEXc) Aquatecnic
Tigris Blue, para red de distribución de calefacción por radiadores
en sistema monotubular, bitubular y por colectores (T=95ºC a 10
atm. en uso continuo), en instalación vista u oculta, para unir
mediante compresión mecánica (press-fitting) a accesorios y
piezas termoplásticas en Polifenilsufona (PPSU) con junta elástica
y casquillo de acero inoxidable. De conformidad con PNE 53 964.
Componentes del sistema
Tuberías multicapa TiGRiS BLUE Aquatecnic Ofrecen unas características tales que su vida útil no es inferior a 50
años.
Son impermeables a la difusión del oxígeno, impidiendo la entrada
del oxígeno en circuitos cerrados de calefacción.
Son opacas, no permitiendo el contacto de la luz con el agua y
evitando de este modo la aparición de microorganismos.
Nota: para ver las características de “Marcado de la tubería” y la
“Composición” consultar pag. 22.
Sistema de calefacción Tigris Blue Aquatecnic
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Dimensiones
En el capítulo de Fontanería (pág. 38) se encuentran las dimensiones,
espesores y largos de las tuberías Tigris Blue.
Características mecánicas
Rugosidad interior: inferior a 0,007mm.
Coeficiente de dilatación lineal (para incrementos de 10 ºC): 0,025
mm/m ºC.
Conductividad térmica: 0,43 W/m ºC.
Impermeabilidad a la difusión del oxígeno (en circuitos de
calefacción): total
Características funcionales
Temperatura máxima de trabajo continuo (a 10 bar): 95 ºC.
Temperatura máxima transitoria: 110 ºC.
Presión máxima de trabajo continuo (a 95 ºC): 10 bar.
Presión de reventamiento (a 20 ºC): superior a 80 bar.
Curvado de los tubos
La especial composición de los tubos multicapa PEXc-AL-PEXc
permite combinar las propiedades de rigidez metálica (aluminio) y
la flexibilidad de los plásticos, controlando simultáneamente la
dilatación que pueda originarse por saltos térmicos importantes
(50ºC o incluso más). Por tanto, el tubo puede ser curvado en obra
(manualmente, con muelle curva-tubos o curvadora), siempre que
el radio de curvatura resultante no sea inferior a los valores
indicados en la pág. 31 del capítulo de Fontanería.
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CALEFACCIÓN
Requisitos de aptitud al uso
El sistema Tigris Blue dispone de tubos y accesorios con la cara
interna plástica, con lo cual no están expuestos a la corrosión
originada por el contacto con el agua, los pares galvánicos o la
agresividad de otros materiales de la construcción. Los valores de
migración se evaluarán conforme con UNE-EN-ISO 8795.
Los materiales empleados en tubos y accesorios resisten la acción
agresiva de los biocidas y desinfectantes en las dosis aplicadas
para la prevención y control de la proliferación y diseminación de
legionela en las instalaciones (conforme con UNE 100 030).
La acción alternada de la temperatura (elevación hasta 70 ºC o
más) y de los desinfectantes (inyección de cloro hasta alcanzar de
20 a 50 ppm de cloro libre residual en tanques o depósitos) no
produce corrosión o alteración de la estructura molecular de los
materiales que componen los tubos y accesorios.
Detalle colector de calefacción
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Accesorios TiGRiS BLUE AquatecnicSe utilizarán los mismos accesorios en PPSU que en fontanería.
Calefacción: Colectores de calefacción metálicos, Soportes
distanciadores para colectores, Armario de colectores,
Adaptadores roscados para radiadores, Codo prolongado a
radiador, Te prolongada a radiador, Válvula para instalaciones de
calefacción monotubulares y Válvula para instalaciones de
calefacción bitubulares.
Los accesorios plásticos están fabricados mediante inyección de
PPSU y son de color azul.
Composición
La composición de los accesorios de Polifenilsulfona (PPSU) de
color azul se puede ver en la pág. 24 del capítulo de Fontanería.
El codo y la “T” prolongados a radiador están formados por un
cuerpo de PPSU y una prolongación a radiador de diámetro 16 mm
en latón cromado.
Los accesorios de entrada y salida a radiador están compuestos de
latón y presentan un aspecto cromado en su parte exterior.
La pieza de transición entre el tubo y válvulas o detentores se
realiza con un accesorio de latón con junta elástica que asegura su
estanqueidad.
Características mecánicas
Módulo de elasticidad: 2300 Mpa.
Resistencia al alargamiento: superior al 7%.
Alargamiento a la rotura: superior al 60%.
Resistencia al impacto: 400 kJ/m2.
Coeficiente de dilatación lineal (para incrementos de 10 ºC): 0,056
mm/m ºC.
Conductividad térmica: 0,35 W/m ºC.
Características funcionales
Temperatura máxima transitoria: superior a 200ºC
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Purgador
Radiador
Purgador
Detentor
PurgadoresRadiador
Válvula monotubular
Válvula corte
Armario de colectores
Cabeza termostática
Tubería Tigris Blue
Válvula radiador
Accesorios calefacción Tigris Blue
Cabeza termostática
Tubería Tigris Blue
Tubería Tigris Blue Tubería Tigris Blue
Colectores
Puesta en obra Debido a que las instalaciones de calefacción discurren bajo el
suelo de la casa, el sistema para calefacción por radiadores Tigris
Blue, al ser un tubo flexible y con escaso coeficiente de dilatación,
esta diseñado para solventar todas las posibles complicaciones de
instalación que se puedan presentar en una obra.
Su rapidez y facilidad de montaje, unido a características similares
a las tuberias metálicas, le convierten en el sistema perfecto para
conseguir altas prestaciones en el menor tiempo de instalación
posible.
Componentes de un sistema de calefacción
En estos esquemas de dibujo se pueden observar los principales
componentes de los sistemas de calefacción.
En todos ellos es común la instalación de un elemento purgador
para eliminar el aire de los radiadores, así como la instalación de
válvulas termostáticas en los locales que sea necesario.
Los sistemas de calefacción bitubular y por colectores tienen en
común el “detentor” a la salida del agua caliente del radiador. Este
elemento regulador sirve para realizar el equilibrado hidráulico de la
instalación, tan importante para garantizar el caudal necesario en
cada radiador y así lograr una correcta distribución de la energía
calorífica en toda la instalación. En los sistemas de calefacción
monotubular el detentor viene incorporado en la válvula del
radiador.
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CALEFACCIÓN
Prolongaciones a radiador vistas
En instalaciones vistas o donde las características de la vivienda no
permitan hacer “rozas” en la pared (muros de piedra, etc...), se
utilizarán los accesorios Tigris Blue especialmente diseñados para
esto, como son los codos y Tes prolongados a radiador. Estos
accesorios disponen de una prolongación en latón cromado que
varia entre 350 y 1100 mm.
Válvulas termostáticas
Según el ITE 02.11.2.2 en las instalaciones de calefacción dotadas
de radiadores se dispondrá, para cada circuito un sistema
centralizado de control de la temperatura del agua, y válvulas
termostáticas en todos los radiadores situados en los locales de la
vivienda, exceptuando aseos, cuartos de baño, cocinas y pasillos.
Las válvulas termostáticas han sido concebidas para controlar la
temperatura ambiente de un espacio, variando el caudal de agua
en cada radiador. Esto permite obtener mejor confort y mayor
economía.
En la cabeza de la válvula va impresa una numeración que
corresponde a la temperatura deseada en el habitáculo.
El eje del cuerpo termostático debe estar orientado horizontalmente
(Fig. CR-02).
Las válvulas termostáticas pueden ser instaladas en cualquiera de
los tres sistemas de calefacción descritos con anterioridad.
Sistema de unión de las tuberías
El sistema press-fitting de TiGRiS Blue, con junta elástica,
garantiza una perfecta estanqueidad y permite girar el accesorio
después de la unión para facilitar su montaje (ver instrucciones de
montaje en capítulo de Fontanería pág. 27).
Unión entre accesorios de calefacción y tubería Tigris Blue.
La unión se realiza mediante un sencillo accesorio que une la
tubería multicapa Tigris Blue de Aquatecnic de Ø 16 mm a la válvula
utilizando un elemento roscado de 1/2”. Ver Fig. CR-03.
En la unión de accesorios roscados de PPSU de Tigris Blue a otros
accesorios (accesorios de Tigris Blue, llaves de corte, etc...) se
utilizará cáñamo, estopa, teflón, evitando en todo momento los
selladores químicos del tipo Loctite
Casquillo
Tigris Blue
Arandela
Racord
Junta tórica
Cuerpo
Fig. CR-03Croquis de unión a tubo Tigris Blue
Fig. CR-02
Detalle de te prolongadaa radiador
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