IDCC UD 3. Sistema de distribución de calefacción. Elementos que la componen.

IDCC 2011-2012 UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Elementos Elementos que la componen.

1.-Sistemas básicos de calefacción. Características. 2.- Formas de transmisión del calor. 3.- Elementos: tipos de emisores, tipos de válvulas, purgadores purgadores manuales y automáticos. 4.- Sistemas de distribución de calefacción: monotubular, bitubular con retorno sencillo o invertido. Suelo radiante. 5.- Parámetros a tener en cuenta para el cálculo de una calefacción. 6.- Actividades prácticas. prácticas.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Características. Características. 1.- Sistemas básicos de calefacción . Características. Los sistemas de calefacción utilizan principalmente agua o aire caliente para calentar el aire de las habitaciones. Al agua, proveniente de una caldera, se la hace circular por tuberías "remansándola" en unos elementos, estratégicamente situados, denominados técnicamente "emisores" , de modo que transfieran transfieran parte de su calor al aire de la habitación.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Características. Características. Suelo o techo radiante: radiante: Otro sistema que utiliza el agua como vehículo calorífico es el denominado de "paneles radiantes", en el que un serpentín se coloca, bien bajo el pavimento, o bien sobre el cielo raso de las habitaciones. Es decir, se convierte el propio suelo o el techo en su totalidad en un radiador completo.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción.

El suelo radiante: el fluido calefactor circula por un conducto situado bajo el suelo del

local. El calor se transmite por convección natural al aire del local desde el suelo al techo. La sensación térmica que se percibe es muy agradable, ya que se evita tener focos térmicos de temperatura temperatura muy localizados y muy por encima de la temperatura temperatura ambiente. Utiliza una gran cantidad de agua de primario a baja temperatura, temperatura, a unos 40 °C, con una gran inercia térmica, facilitando el trabajo de la caldera. Se trabaja con temperaturas temperaturas bajas porque a nivel de suelo no se recomienda sobrepasar los 29 °C. 4

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Características. Características.

En los sistemas por aire distinguiremos fundamentalmente entre aquellos en que se hace pasar el aire de un ventilador a través de un pequeño serpentín, situado sobre muestras cabezas, que contiene agua caliente o fría (según la estación del año), conocido como sistema "FAN- COIL“ o “aerotermos”, de aquellos otros en que se introduce directamente directamente aire calentado y "acondicionado" en las habitaciones. 5

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. 2.- Formas de transmisión del calor.

Los radiadores usan la convección (recirculación del aire en contacto con la superficie del radiador) y la radiación (en forma de ondas) para calentar el ambiente. 6

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Elementos Elementos que la componen.

3.- Emisores

Los emisores de una instalación de calefacción por agua caliente son aparatos destinados a proporcionar al ambiente el calor necesario para mantener la temperatura de confort elegida. Esta emisión calorífica calorífica se basa en los principios de convección y radiación. Los emisores más utilizados en instalaciones individuales de calefacción por agua caliente son: •

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Radiadores de hierro fundido Radiadores de aluminio. Radiadores de chapa de acero. Paneles de chapa de acero. Radiadores para baños.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Elementos Elementos que la componen. •

componentes clásicos de d e toda calefacción Radiadores de hierro fundido. Son los componentes

que quiera aportar el máximo confort. Formados por elementos acoplables o módulos. Debido al volumen de agua que contienen y al material del que están ejecutados tienen una gran inercia térmica es decir, que tardan mucho tiempo en calentarse y en enfriarse, especialmente indicados para su uso en viviendas de uso permanente. Ventaja: de duración, prácticamente ilimitada, los hace los más económicos. Inconvenientes: a) Poca Poca capaci capacidad dad de emisió emisión n d de e cada cada elemento, siendo necesaria la utilización de un mayor número de elementos para la misma potencia. b) Necesi Necesidad dad de real realiz izar ar labo labore ress de mantenimiento periódicas (pintura) para mantenerlos mantenerlos en buen estado.

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Radiadores de aluminio.

También constituidos por partes acoplables llamadas elementos. Son elementos de reducida inercia térmica. Ventajas : peso reducido, facilidad de mantenimiento y montaje, buen rendimiento facilitado por la geometría de los módulos que componen el radiador y precio competitivo. Se están imponiendo imponiendo en viviendas de nueva nueva construcción. En instalaciones nuevas, los radiadores de aluminio pueden producir hidrógeno, procedente del agua de la instalación que oxida inicialmente al material. Es conveniente evitar la acumulación de este gas, por lo que debe colocarse en cada radiador un purgador. Esta oxidación inicial de la instalación es beneficiosa, ya que supone dotar a la instalación de una capa que protege de posibles fugas a través de los poros en el material.

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Radiadores de chapa de acero.

Debidamente instalada y tratada la chapa en su mantenimiento pueden alcanzar una larga duración. Estos radiadores tienen poca inercia térmica. Los elementos están soldados entre sí. Ventaja: económicos, aunque el precio cada vez menor de los radiadores de aluminio inyectado está haciendo que éstos los vayan sustituyendo. Inconveniente: no se puede reducir reducir el tamaño de los radiadores soldados al no ir por módulos, como los de aluminio.

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Paneles de chapa de acero.

Ofrecen líneas más planas, menos voluminosas, pero de mayor superficie de radiación; están indicados para viviendas de reducido espacio. Su duración es igual a los radiadores radiadores de acero.

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Radiadores para baño.

Generalmente están fabricados a base de tubo de acero y aluminio, con diseños modernos que rompen con lo tradicional. Son en realidad un conjunto de tubos de acero o aluminio pensados en muchos casos para colocar y secar toallas.

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Los radiadores o emisores se colocarán en el lugar más frío de la habitación, para obtener una temperatura uniforme en todo el local. Se colocarán colocarán a una distancia mínima del suelo y de la pared. Si se colocan los emisores en nichos o repisas, las potencias caloríficas quedan reducidas. La convección es del orden del 80% de la emisión, siendo muy importante que no se obstaculice la corriente de aire por medio de cubrerradiadores, cortinas, etcétera. A pesar de esto, a menudo se integran los radiadores en muebles o incluso en el mismo muro de la estancia. Esto reduce la potencia emisiva de los mismos, adoptando unos coeficientes que nos valorarán la reducción del poder emisivo de dichos radiadores. radiadores.

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4.- Sistemas de distribución distribución de calefacción: calefacción: trazado de tuberías tuberías

Existen básicamente dos tendidos distintos de tuberías, la ejecución monotubo, monotubo, con los elementos conectados conectados todos en serie (uno detrás de otro), y la bitubo, conectados conectados en paralelo. Dentro de esta ejecución, tendremos dos tipos, según desde donde esté dirigido el retorno: de retorno directo o simple y de retorno invertido. •

Instalación monotubo

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Instalación bitubo:

- de retorno directo o simple - de retorno invertido

La entrada del agua al radiador siempre debe efectuarse por la parte superior y la salida por la inferior. Los orificios de conexión de los paneles suelen ser de 1/2”.

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Instalación Instalación monotubo: Es un sistema de instalación en el que los emisores están instalados

en serie, el retorno del primer radiador hace de ida del segundo, el retorno de éste hace de ida del tercero y así sucesivamente hasta volver a la caldera. A este circuito se le llama anillo. Las temperaturas del agua son diferentes en cada emisor, por tanto, los últimos emisores del anillo deberán sobredimensionarse ligeramente para compensar el descenso de temperatura. No deben instalarse más de 5 radiadores por anillo, según el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE).

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Características Características del circuito monotubo El radiador dispone de la llave monotubo con una entrada y una salida. Un único tubo enlaza los radiadores. Caldera y radiadores forman un anillo. La impulsión de la caldera se une al primer radiador. radiador. A continuación los radiadores se unen uno a otro hasta el último, que se une al retorno de la caldera. Los radiadores no llevan detentor, detentor, pues basta con cerrar la llave monotubo para aislarlos de la instalación. La instalación monotubo se realiza cuando el número de radiadores radiadores es reducido. Permite utilizar menos tubo comparada con la instalación bitubo y abaratar los costes de montaje.

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Instalaciones bitubo : es el sistema de instalación tradicional para calefacción doméstica.

Consiste en dos tuberías principales: una de ida y otra de retorno (de vuelta), donde se van conectando los emisores. Este sistema es el que se usa más por ser muy fácil de instalar i nstalar y regular. regular. La temperatura del agua a la entrada de cada radiador es prácticamente la misma en todos ellos. Retorno directo: el primer radiador al que le llega el agua es el primero que la devuelve. Retorno invertido: el primer radiador al que le llega el agua es el último que la devuelve. 18

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Características Características del circuito bitubo El radiador dispone de la llave (entrada de agua) y del detentor (salida de agua). Llave y detentor deben estar montados en lados opuestos, la llave arriba, el detentor abajo. Los radiadores están unidos entre si y con la caldera por dos tubos, uno de impulsión y otro de retorno. Por la tubería de impulsión, el agua ag ua de la caldera alimenta los radiadores. Durante su paso por un radiador el agua se enfría. El agua enfriada en los radiadores retorna a la caldera por la tubería de retorno. retorno.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Radiadores.

Colocación de radiadores Para obtener una temperatura uniforme en todo el local, los radiadores deben colocarse, siempre que sea posible, en la pared más fría de la estancia o en los puntos de entrada de corrientes de frío, evitando siempre que sea posible que queden ubicados dentro de nichos o debajo de repisas, ya que esto provoca la pérdida de potencia calorífica de los mismos. •

El lugar más adecuado para su instalación es debajo de las ventanas que pueda tener la habitación. •

Los radiadores deben quedar fijados con soportes específicos y manteniendo las distancias al suelo y a la pared adecuadas. •

En el caso de los radiadores, deberán quedar situados a 10 cm sobre el suelo y a 4 cm de la pared, de forma que se deje suficiente espacio para la correcta circulación de aire. •

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UD 03: Sistema de distribución de calefacción.

Incremento térmico Δ tr = (te - ts )

Temperatura media del radiador

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Equilibrado hidráulico de la instalación Es posible que dentro de una misma instalación nos encontremos con radiadores que se calientan más y más rápidamente que otros, que incluso pueden llegar a no calentarse. Esto es debido a que el caudal que impulsa la bomba tiende a circular por aquellos tramos del circuito que tienen menos pérdidas de presión, con lo que el caudal de agua caliente que circula por los tramos con mayores pérdidas de carga es menor, con el consiguiente defecto de aporte calorífico. Para compensar estas diferencias entre unos emisores y otros es necesario utilizar una válvula o detentor que permita aumentar las pérdidas de presión en los radiadores radiadores más favorecidos favorecidos para compensar hidráulicamente la instalación. El detentor se monta a la salida del radiador, en caso de instalaciones bitubulares, o en la propia válvula de regulación, en el caso de instalaciones monotubulares. monotubulares. Con el equilibrado hidráulico de la instalación, podremos conseguir que cada radiador funcione según lo previsto.

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Expansión del agua El agua, al calentarse, se expande, se puede decir que engorda. Si calentamos un litro (1000 cm3) de agua de 10°C a 90°C, su volumen aumentará aprox. un 4 %, es decir, a 90°C ocupará un espacio de 1040 cm 3. En el circuito de calefacción, se puede comprobar la expansión del agua observando la presión. Estando el circuito frío (a aprox. 20°C), la presión suele estar a alrededor de 1 bar. bar. Si calentamos el agua del circuito, la presión aumentará aumentará debido a la expansión del agua.

Vaso de expansión cerrado 23

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Otros componentes del circuito de calefacción. Vaso de expansión Es un depósito destinado a acumular agua y compensar su expansión. Por ejemplo, en un circuito cerrado de calefacción, al calentarse el agua y expandirse, el vaso de expansión se va llenando de agua, impidiendo así que la presión del circuito suba por encima de un límite, generalmente 3 bar.

Válvula de seguridad Esta válvula protege el depósito contra sobrepresiones. sobrepresiones. Si la presión del agua dentro del depósito alcanza la presión de tarado de la válvula de seguridad, la válvula abre y deja salir agua para evitar que la presión siga aumentando. La presión máxima en circuitos de calefacción suele ser de 3 bar, en circuitos de ACS 6 bar.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Termómetro Indica la temperatura en grados centígrados (°C). En una instalación de calefacción podemos encontrar termómetros en diferentes sitios, por ejemplo; en la caldera, en las tuberías, dentro de la vivienda. El agua es el medio portador de calor de la instalación de calefacción. En la caldera la temperatura del agua es de unos 70° C. A su paso por el radiador el agua pierde aprox. 20° de temperatura y retorna a la caldera a unos 50° C.

Manómetro Indica la presión en bar o kg/cm2. En la instalación de calefacción el manómetro suele encontrarse cerca de la caldera e indica la presión del agua del circuito. c ircuito.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Termostato Es un interruptor que da paso o corta la corriente eléctrica, dependiendo de la temperatura a la que se haya ajustado. En las calderas de calefacción, el termostato termostato es ajustable y arranca o para el quemador para regular la temperatura del agua de caldera. En el interior de la vivienda se encuentra el termostato de ambiente que actúa sobre la bomba de circulación del circuito de calefacción. Este termostato se suele montar en el comedor. Cuando la temperatura en el comedor alcanza el valor ajustado en el termostato, termostato, se desconecta la bomba del circuito de calefacción.

Bomba de circulación Las bombas de circulación en una instalación de calefacción cumplen la función de producir la circulación del agua a través de caldera, tuberías y radiadores. El tipo de bomba usado es la bomba centrífuga. Partes de una bomba: -Rodete: -Rodete: impulsa el líquido. -Carcasa o cámara de impulsión: conduce el líquido desde la entrada a la salida convirtiendo la energía cinética en presión. 26

UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Purgadores de aire En el circuito de calefacción puede entrar aire a causa de una falta de presión de agua. Los purgadores permiten sacar el aire del circuito de calefacción, al aumentar la presión del agua del circuito. La caldera de calefacción y cada radiador disponen de purgadores, además puede haber montados purgadores en los puntos altos del circuito de calefacción en los que el aire tiene tendencia a acumularse. Los purgadores automáticos dejan salir el aire de forma automática, es decir, sin necesidad de manipularlos, mientras que en los no automáticos (normales) hay que desenroscar una tornillo, dejar salir el aire, y volver a apretar el tornillo al comenzar a salir agua.

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Instalación de radiadores radiadores Los radiadores son los emisores de calor de la instalación de calefacción. Transmiten el calor generado en la caldera a la estancia a calentar. La cantidad de calor que un radiador puede transmitir depende de su temperatura y tamaño.

Los radiadores están compuestos por elementos radiadores. En la hoja de datos técnicos o en el catálogo figuran las medidas del elemento radiador la potencia calorífica que el elemento emite a una temperatura dada. Actualmente, los radiadores de aluminio son los más utilizados, debido a su reducido peso.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Componentes del radiador El radiador esta compuesto por: • Elementos radiadores: forman el cuerpo del radiador, emitiendo el calor. • Tapones: Tapones: en el primer y último elemento del radiador es necesario montar 2 tapones

respectivamente. respectivamente. Los tapones pueden ser ciegos o disponer de rosca hembra en su interior para el montaje de una llave, ll ave, detentor detentor o purgador sobre el tapón.

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UD 03: Sistemas de distribución de calefacción. Llave Cada radiador debe disponer a su s u entrada de una llave que permita regular el caudal de agua que pasa por el radiador.

Detentor Cada radiador debe disponer de un detentor que hace la función de llave de corte para poder aislar el radiador de la instalación

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Soporte radiador

El radiador cuelga del soporte que está fijado a la pared.

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UD 03: Sistema de distribución de calefacción. Parámetros. Parámetros. Para calcular las cargas térmicas de una vivienda hay que tener en cuenta: 1.- Orientación de la vivienda: v ivienda: Norte, Sur, Sur, etc. 2.- Temperatur Temperatura a mínima del lugar donde esté la vivienda ubicada. (Cádiz: Tªmin. = 2,9°C). 3.- Temperatura en el interior de la vivienda (22 ó 23° aproximadamente). 4.- Superficie de las paredes paredes exteriores, en m², e interiores interiores (medianeras (medianeras o particiones). 5.- Materiales de construcción de la vivienda, para tener en cuenta el coeficiente de transmisión de calor, K. 6.- Coeficiente de mayoración por orientación, dependiendo de la orientación de los muros exteriores (N=10% y un 5% para las demás orientaciones, excepto para la componente Sur). 7.- Coeficiente de mayoración por uso intermitente. Se tiene en cuenta si la calefacción se apaga de noche o se reduce la temperatura. temperatura. 8.- Pérdidas de calor por ventilación e infiltraciones. Método de las renovaciones. El volumen del aire se calcula que se renueva dependiendo de las paredes que dan al exterior si tiene una fachada 1 renovación, renovación, con dos o más fachadas 1,5 renovaciones/hora. renovaciones/hora. 9.- Se suman todas las Kcal./h y se elige el tipo de caldera.

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En el Reglamento de Instalaciones I nstalaciones Térmicas Térmicas en Edificios, en la instrucción técnica ITE 02, se obliga a trabajar con temperaturas temperaturas medias superficiales en los radiadores inferiores a 80 °C.

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IDCC UD 3. Sistema de distribución de calefacción. Elementos que la componen.

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