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Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Unidad

FORMACIÓN PROFESIONAL A DISTANCIA

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

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Instalaciones de Calefacción

MÓDULO Instalaciones de Producción de Calor

Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR Título del Módulo: INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DE CALOR Dirección:

Dirección General de Formación Profesional. Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente. Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera Autor: Javier Prado Ruiz

Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias Coordinación: Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Nuria Biforcos Fernández Laura García Fernández María Mera López Diseño y maquetación: Begoña Codina González Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso Sofía Ardura Gancedo Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: en trámite Depósito Legal: en trámite Copyright: © 2007. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) 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 extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Sumario general

Objetivos ..............................................................................................

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Conocimientos .......................................................................................

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Introducción ..........................................................................................

6

Contenidos generales ............................................................................

6

Calefacción mediante radiadores ........................................................

7

Tipos de radiadores ....................................................................

9

La conexión hidráulica ............................................................... 16 Montaje de radiadores ................................................................ 19 Cálculo de la potencia calorífica................................................. 31 Cálculo del número de elementos. El salto térmico..................... 38 Red de tuberías ................................................................................... 43 Modos de instalación.................................................................. 43 Cálculo de tuberías ..................................................................... 48 Materiales empleados ................................................................. 52 Resumen de contenidos ......................................................................... 55 Autoevaluación ...................................................................................... 58 Respuestas de actividades . .................................................................... 61 Respuestas de autoevaluación ............................................................... 63

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Objetivos

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:

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Conocer el sistema de calefacción por radiadores: su configuración, partes y componentes fundamentales: tuberías y tipos de emisores; así como los criterios a seguir para la selección y correcto montaje de éstos. Analizar distintas configuraciones de instalaciones de calefacción, seleccionando la más adecuada en función del ámbito de aplicación, las necesidades existentes, el límite económico y la normativa aplicable. Diseñar la instalación de calefacción para una vivienda unifamiliar a partir de los planos constructivos de la misma, realizando los cálculos necesarios y seleccionando los principales componentes que la forman.

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Conocimientos que deberías adquirir aCONCEPTOSS • Emisor de calor, radiador, llave de radiador, detentor, reducción, purgador. • Sistemas bitubo y monotubo. • Pérdida de calor, potencia calorífica, factores A, B y C. • Instalación en superficie, instalación empotrada.

PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS • Descripción y análisis funcional de los principales elementos de un sistema de calefacción por radiadores. • Elección del sistema de calefacción más adecuado en función del ámbito de aplicación, de las necesidades previstas y de criterios económicos. • Planificación de la distribución de los distintos componentes que forman la instalación a partir del plano del local a calefactar. • Selección y montaje de los componentes que forman una instalación de calefacción.

ACTITUDESS • Apreciar la importancia del trabajo bien realizado. • Valorar la aplicación de los distintos sistemas y configuraciones de las instalaciones de calefacción, analizando objetivamente sus ventajas e inconvenientes según el caso.

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Introducción

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¿Cuáles son los principales componentes de una instalación de calefacción? Como puedes suponer siempre será necesario un generador de calor (caldera, acumulador eléctrico...) que elevará la temperatura de un fluido (agua o aire); este fluido será distribuido mediante tuberías o conductos para finalmente llegar a los emisores de calor situados en el local a calentar: radiadores, suelo radiante, aerotermos, etc. Éstos son los elementos comunes a la mayoría de las instalaciones, pero cada sistema lleva implícitos una serie de elementos diferenciadores. Las ventajas, inconvenientes y posibles configuraciones entre otros factores aconsejarán elegir uno u otro sistema en función de las necesidades y tipo de local a calentar, atendiendo a criterios económicos y en ocasiones a gustos y preferencias personales, aunque debe tenerse en cuenta que estas últimas se basan muchas veces en conjeturas poco razonadas y nada objetivas.

Contenidos generales En esta unidad estudiaremos el sistema de calefacción por radiadores, sus partes y componentes fundamentales. Analizaremos su funcionamiento, diseño, montaje y los criterios a seguir para seleccionar los distintos elementos que lo componen.

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Calefacción mediante radiadores Entre las múltiples utilidades que el fuego tenía en las civilizaciones primitivas figuraba la de calentar las cavernas donde los hombres vivían. El fuego permitió al género humano colonizar territorios con temperaturas ambiente muy bajas y modificar el microclima de sus viviendas. Con el paso del tiempo los métodos para cambiar las condiciones de temperatura que la naturaleza impone han ido lógicamente evolucionando. Son muchos y variados los métodos de calefacción que actualmente se utilizan. ¿Sabrías decir cuál es hoy por hoy el más utilizado?

El sistema de calefacción mediante radiadores es posiblemente el sistema más utilizado. ¿Quiere esto decir que sea el mejor? No necesariamente, pero es indudable que tiene algunas ventajas frente a otros sistemas. Existen variados sistemas de calefacción aunque habitualmente la característica que diferencia a unos de otros, radica en la forma en la que se cede el calor del agua calentado en una caldera, al local que se desea calefactar. En esta unidad didáctica estudiaremos las instalaciones de calefacción mediante los denominados radiadores.

Fig. 1: Circuito básico de calefacción por radiadores.

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¿Conoces cómo funciona un radiador?

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Los radiadores están constituidos básicamente por recipientes de elevada superficie por los que circula agua caliente (calentada en una caldera de la que sale con una temperatura próxima a los 80 ºC). El calor del agua se cede a través de las paredes del radiador al aire, más frío, del local que se quiere calefactar. En el recinto se crean entonces corrientes de aire por convención: el aire caliente, de menor densidad, asciende y desplaza hacia abajo al aire más frío. De ese modo se calienta todo el aire del recinto y el ciclo se repite hasta alcanzar una temperatura uniforme en todo el local.

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Aire Caliente

Emisor Aire Frío

Fig. 2: Corrientes de aire creadas por el funcionamiento de un radiador.

Como es lógico teniendo en cuenta el nombre de estos emisores también producen emisión de calor mediante radiación, es decir a través de ondas. Además de los radiadores y tuberías de distribución por las que circula el agua, componentes fundamentales que estudiaremos en esta unidad didáctica (a las calderas se dedicará una unidad específica), existen otros de igual importancia que analizaremos en unidades posteriores. El conjunto de todos estos elementos deberá proporcionar un correcto funcionamiento de toda la instalación desde los siguientes puntos de vista: Rendimiento, es decir, la energía que aprovechamos teniendo en cuenta el combustible gastado. Seguridad, no olvides que la instalación forma un circuito cerrado en el que se va a calentar agua, con los consiguientes riesgos de aumento de presión, reventones y quemaduras por fugas. Autonomía, una instalación será tanto mejor cuanto mas independientemente trabaje, sin la necesidad de realizar controles, maniobras y mantenimiento por parte de técnicos o del propio usuario.

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Tipos de radiadores La elección de un determinado tipo de radiador a la hora de montar un sistema de calefacción puede ser suponer un dilema debido a la gran cantidad de fabricantes y modelos existentes. Además han de tenerse en cuenta condicionantes de tipo: Técnico, cada radiador posee unas características técnicas diferentes como son la transmisión de calor por superficie, el peso, etc. Económico, no debes olvidar que el coste de una instalación es uno de los mayores inconvenientes a solventar cuando queremos conseguir la adjudicación de una obra. Estético, aunque aparentemente es el menos significativo, en ocasiones el cliente es quien finalmente decide, es posible que no posea ningún conocimiento técnico y sus preferencias, en ocasiones irrenunciables, están basadas únicamente en criterios estéticos. Teniendo en cuenta lo anterior vamos a describir los principales tipos de radiadores existentes, cuya primera diferencia radica en el material en que están fabricados. Fíjate en la siguiente clasificación: RADIADORES

Hierro fundido

Chapa de acero

Panel de chapa

Aluminio

Toalleros

o Radiadores de hierro fundido Es el tipo de radiador más clásico de los empleados actualmente y como su propio nombre indica están fabricados en hierro fundido, lo que les proporciona una duración prácticamente ilimitada. Están constituidos por elementos que se unen entre sí mediante manguitos de rosca derecha-izquierda hasta conseguir la potencia calorífica necesaria, no obstante se pueden comprar ya montados en bloques de varias combinaciones con lo que se ahorra Fig. 3: Radiadores de fundición. bastante tiempo de instalación (Fig. 3).

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Las características fundamentales que definen este tipo de radiador además del número de elementos son, la longitud, la altura y el número de columnas, datos que finalmente condicionan la potencia calorífica, la cual es mayor cuanto mayor sean los anteriores.

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En la figura 4 y en la tabla 1 se muestran datos correspondientes a radiadores de fundición Baxi-Roca Duba de 2, 3 y 4 columnas.

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2 3 columnas columnas

4 columnas

Fig. 4: Emisores de fundición.

Tabla 1: Dimensiones y características técnicas.

Debido al material en el que están fabricados, los radiadores de hierro fundido tienen un peso elevado, lo cual es un inconveniente a tener en cuenta a la hora de colocarlos, más aún cuando la instalación la va a realizar únicamente un operario. Para hacernos una idea, cada elemento de 3 columnas y 600 mm de alto (tipo de elemento muy empleado) pesa aproximadamente 4,5 kg y por tanto un radiador de 10 elementos (sería el utilizado por ejemplo para calentar un pequeño dormitorio) incrementaría su peso hasta los 45 kg lo que ya supone un esfuerzo considerable a la hora de montarlo. En ocasiones el acabado y apariencia clásica de este tipo de radiadores es otro de los aspectos en contra de su elección final; a esto también contribuye su mayor coste frente a otros radiadores. Es importante tener en cuenta para su conexión al resto de la instalación, que estos radiadores disponen de 4 tomas de 1”, siendo los de un lado de rosca derecha y los del otro de rosca izquierda, facilitando el fabricante la información necesaria para su identificación.

Apriete

Apriete

Rosca Izq.

Rosca dcha.

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o Radiadores de chapa de acero Estos emisores se fabrican en chapa de acero estampada de poco espesor, su resistencia a la corrosión es menor que en los anteriores y por tanto su duración no es tan elevada, pero sin embargo son mucho más ligeros y poseen una inercia térmica mas baja, es decir, tardan menos tiempo en calentar que los de fundición, aunque también se enfrían más rápido. Se fabrican en bloques de varios elementos soldados entre sí, por lo que no se pueden separar, Fig. 5: Radiadores de chapa de acero. aunque sí es posible unir varios bloques mediante manguitos (figura 5).

Tabla 2: Dimensiones y características técnicas.

Como no, su potencia calorífica es proporcional a su superficie, es decir, al número de elementos, longitud y altura. En la tabla 2 y en la figura 6 se muestran las características de un radiador de chapa de Acero Baxi-Roca. Las tres últimas columnas de la tabla 2 ofrecen información sobre la potencia calorífica dada por cada elemento de radiador según el modelo; no te preocupes si no comprendes esos datos porque los estudiaremos con detalle en un apartado posterior. Fig. 6: Emisor de acero.

Para la conexión de estos radiadores tendremos en cuenta que los diámetros de los orificios serán de rosca 11/4 “izq. a un lado y de 11/4 “ a dcha. en el otro.

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o Paneles de chapa Están formados por dos chapas de acero soldadas eléctricamente por puntos, que al unirse forman unas columnas por las que circula el agua.

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Al igual que los radiadores de chapa de acero poseen mayor ligereza que los de fundición y una menor duración (fig. 7).

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Fig. 7: Paneles de chapa de acero.

Como novedad aportan una estética totalmente distinta, mucho más plana, lo que reduce el espacio que sobresalen de la pared. En contra para obtener las mismas kcal/h (potencia calorífica) éstos han de tener una mayor longitud que los radiadores vistos hasta ahora. Con el fin de aumentar la potencia calorífica para una misma longitud, a los paneles simples (P) se les une una chapa de acero, adicional en la parte posterior o incluso otro panel simple, dando lugar a los denominados paneles convectores (PC) y dobles paneles convectores (PCCP) (fig. 8).

Fig. 8: Dimensiones de los paneles de chapa.

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En la tabla 3 se ofrecen distintas características de un modelo de panel de chapa del fabricante Roca-Baxi.

Tabla 3: Datos por metro lineal, paneles de chapa Roca-Baxi.

En cuanto a las tomas de conexión difieren de los vistos hasta ahora, ya que este tipo de emisor puede llevar dependiendo del modelo 2 ó 4 agujeros, siempre de ½” y rosca derecha.

o Radiadores de aluminio El aluminio ha sido el último material empleado en la construcción de radiadores; éstos se distinguen fácilmente por un acabado más elegante y sobrio, lo que les suele convertir en el tipo de emisor preferido por la mayoría de los usuarios (fig. 9). Además de una mejor apariencia estética (algo siempre muy discutible) tienen una gran ventaja sobre todos los anteriores, y es su gran ligereza; también su duración es mucho mayor que la de los radiadores de acero y los paneles de chapa, siempre y cuando la cantidad de sales disueltas en Fig. 9: Radiadores de aluminio.

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el agua no sea excesiva. Por otro lado la elevada transmisión térmica del aluminio les otorga una inercia térmica mínima, es decir comienzan a emitir calor rápidamente y se enfrían de igual forma.

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Sin embargo no todo son ventajas, además de tener un precio elevado; el aluminio en contacto con el agua del circuito produce hidrógeno, lo que provoca una bajada en el rendimiento del radiador, ya que en la zona en la que se acumula este gas apenas calienta; así mismo crea los típicos ruidos molestos presentes en las instalaciones de calefacción cuando existe aire. Esto se puede evitar, al menos en parte, utilizando purgadores automáticos, componentes que analizaremos posteriormente.

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En la tabla 4 y la figura 10 se muestran las características del radiador modelo MEC de Roca-Baxi.

(1): ∆T = 60 ºC (2): ∆T = 50 ºC

Tabla 4: Dimensiones y características técnicas, radiadores de aluminio Roca-Baxi.

A

Existen modelos que pueden ser colocados hacia la pared por cualquiera de sus caras, las cuales poseen un diseño diferente, disponiendo en ese caso con un mismo radiador de dos opciones estéticas distintas y dependiendo del perfil escogido, el radiador ofrecerá más o menos potencia. Estos datos en todo caso son siempre ofrecidos por el fabricante.

Fig. 10: Radiadores de aluminio.

Al igual que los radiadores de fundición, éstos se unen elemento a elemento mediante manguitos hasta lograr la potencia necesaria; como los anteriores también se comercializan ya montados en bloques de varias combinaciones. Los diámetros de las cuatro tomas son de 1” de izquierda a un lado y derecha al otro.

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o Toalleros Se destinan a cuartos de baño y aseos, en donde además de calentar el ambiente sirven para secar las toallas. El material en que se construyen puede ser acero (duración limitada) o aluminio (formación de hidrógeno), en forma de tubos circulares o rectangulares planos (figura 11). Algunos modelos se comercializan preparados para la conexión de una resistencia eléctrica, lo que permite activar sólo el emisor del cuarto de baño sin arrancar el resto de la instalación, esto resulta muy cómodo y económico en aquellas viviendas en las que mientras algunas personas se levantan a primeras horas, otras están acostadas y no necesitan calefacción. En estos emisores las dimensiones son fijas, no siendo posible ampliarlos mediante elementos; según el modelo disponen de 3 orificios (dos de ½” y uno de 1/8” para el purgador) o 4 orificios de ½”, en todos los casos roscados a derechas. En la tabla 5 se muestran las características de los toalleros Fig. 11: Toallero. Baxi-Roca.

Tabla 5: Dimensiones y características técnicas de toalleros Baxi-Roca.

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1

ctividad

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a

Completa las siguientes tablas, indicando en la primera al menos dos ventajas e inconvenientes de cada tipo de radiador de los vistos hasta ahora. TIPO DE RADIADOR

VENTAJAS

INCONVENIENTES

NÚMERO DE TOMAS

DIÁMETRO Y SENTIDO DE LAS TOMAS

Fundición Chapa de acero

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Panel de chapa

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Aluminio

TIPO DE RADIADOR Fundición Chapa de acero Panel de chapa Aluminio Toallero

La conexión hidráulica Tan importante como seleccionar correctamente un radiador, en función de la potencia que debe de proporcionar, lo es su conexión hidráulica, montaje y ubicación. Existen dos formas de conectar hidráulicamente un radiador con el resto de la instalación: Conexión bitubo: en la que el emisor se conecta por una de sus tomas a la tubería que viene desde la caldera con agua caliente y por otra a la tubería que retorna con el agua más fría (figura 12A).

Fig. 12A: Sistema de montaje bitubo.

Fig. 12B: Sistema de montaje monotubo.

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Conexión monotubo: en la que la tubería por la que circula el agua procedente de la caldera, entra en el primer emisor y, tras enfriarse al atravesarlo, sale por la misma toma hacia el siguiente radiador, en el que se repite el ciclo anterior. Desde el último radiador el agua retorna hacia la caldera formándose así un anillo (figura 12B). Como resulta previsible, ambos sistemas poseen una serie de características que los diferencian y que analizaremos a continuación.

o Sistema bitubo Con este sistema de conexión el agua que ha pasado por un radiador cediendo calor, no va hacia el siguiente, sino que retorna directamente a la caldera, obteniéndose así un calentamiento más rápido y uniforme que con el sistema monotubo, ya que el agua entra en todos los radiadores con una temperatura alta y similar (figura 13).

R1

R2

R3

La entrada de agua en el emisor se R4 R5 hace siempre por la parte superior, mientras que la salida se conecta por Fig. 13: Instalación bitubo. la inferior (en caso contrario el radiador emitiría menos potencia de la nominal), pudiéndose conectar ambos por el mismo o distinto lado. Hay que tener en cuenta que algunos paneles de chapa únicamente poseen dos tomas en el mismo lado, conectándose arriba la ida y abajo el retorno, igualmente los toalleros disponen sólo de dos tomas principales en la parte inferior conectándose indiferentemente ambos tubos. En la figura 14, puedes ver las distintas posibilidades de conexión hidráulica que existen para los distintos radiadores, siendo únicamente posible en el caso de los paneles de chapa la opción “b” y para los toalleros la “c”.

a

b

c

Fig. 14: Disposición de la entrada y salida del agua en un radiador.

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El caso “a” es el mejor desde el punto de vista del rendimiento, lográndose de esta forma obtener la mayor potencia posible del radiador. El caso “b” ofrece un rendimiento ligeramente menor que el anterior, pero como se puede ver en la figura 15 presenta la ventaja de no tener que ajustar ninguna distancia horizontal (H) entre los tubos cuando éstos se colocan durante la obra, para que posteriormente el radiador se ajuste a su separación. Finalmente el caso “c” aporta menos potencia que los anteriores pero no es necesario tener en cuenta ninguna distancia vertical (V) entre tubos y además se consigue un ligero ahorro de tubo.

18

Ida

a TTU

H

V

V

Retorno

b

c

H

Fig. 15: Distancias entre los tubos según la conexión hidráulica escogida.

o Sistema monotubo La ventaja de este sistema frente al anterior radica en el ahorro de tubo que se consigue al tener que llevar un solo tubo a cada radiador, siendo innecesario además el uso de tes y soldaduras. Como inconveniente destaca que el agua se va enfriando progresivamente según atraviesa los emisores (figura 16) y los que ocupan los últimos lugares deben sobredimensionarse para conseguir la potencia necesaria. Fig. 16: Instalación monotubo.

Para evitar que a un radiador le llegue el agua tan fría que su rendimiento sea mínimo, no es aconsejable colocar más de seis radiadores en un anillo. Además el cálculo que se debe realizar para seleccionar los radiadores se complica respecto al sistema bitubo.

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Montaje de radiadores Una vez escogido el sistema de conexión a emplear y los puntos de entrada y salida del agua en los emisores, se han de colocar válvulas en ambas tomas, denominándose llave de radiador o de regulación a la que se coloca en la entrada y detentor a la ubicada en la salida (figura 17). En el caso del sistema monotubo la entrada y la salida coinciden, por lo que sólo se pondrá una válvula. Estudiemos a continuación los dos tipos de montaje.

o Montaje bitubo En el sistema bitubo, cuando la llave y el detentor están cerrados, el radiador queda aislado del resto de la instalación, pudiendo así quitarlo sin necesidad de vaciar el agua. Cerrando uno solo de ellos, se consigue anularlo en caso de no desear calefactar el hueco en que esta instalado, siendo lo más cómodo actuar sobre la llave de entrada ya que no necesita de herramienta específica para su manipulación, al contrario que el detentor que sí precisa algún tipo de utensilio. La llave de radiador cumple además la misión de regular la cantidad de agua que entra en él, es decir, el caudal y por tanto la potencia (a mayor caudal mayor potencia y viceversa). Esta regulación, debe hacerse una vez esté finalizada la instalación, para ajustar las temperaturas en todos los huecos, logrando así que tengan el valor adecuado en cada habitación según las neceLLAVE DE RADIADOR 1/2 “ sidades del usuario. En muchas ocasiones, la regulación se realiza en el detentor, para dificultar que el usuario la modifique (recuerda que mientras que en la válvula de entrada se actúa manualmente, en el detentor se precisa una herramienta específica). Sin embargo, es necesario apuntar que los detentores están diseñados para funcionar totalmente abiertos o cerrados y en posiciones intermedias determinadas (no son componentes de regulación) y que pueden favorecer la aparición de ruidos.

Conexión al radiador ½”

Unión tubo ½”

DETENTOR 3/8”

Con el objetivo de evitar los inconvenientes anteriores, producidos cuando se emplean para la regulación Conexión al bien la llave del radiador o bien el detentor, es aconEntrada 3/8” radiador 3/8” sejable la utilización de válvulas de radiador de doble reglaje, en las que el usuario sólo puede actuar para Fig. 17: Llave de radiador y detentor.

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cerrar o abrir el paso de agua hasta un límite determinado, que es prefijado por el instalador (regulación primaria).

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Estas llaves son aparentemente semejantes a las simples, pero incorporan un sistema que limita el número de vueltas que se puede dar a la llave y por tanto su apertura máxima. En la figura 18 se explica cómo se ha de realizar la regulación primaria por parte del instalador de una válvula de radiador Roca.

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Fig. 18: Regulación de una llave de doble reglaje. 1. Quitar el pasador (1) con la ayuda de un destornillador. 2. El volante dispone de una serie de orificios numerados (2) que permiten seleccionar la posición adecuada, en función de las necesidades establecidas durante el cálculo de tuberías. 3. Girar la placa metálica (3) hasta que su ventana coincida con el nº seleccionado de la escala 2.

Debido a que supone un mayor coste económico, a la escasa importancia que erróneamente se le da a la regulación de las instalaciones y al tiempo añadido que ésta conlleva en el montaje, los elementos de regulación no suelen emplearse mucho, sin embargo, su uso es fácilmente justificable, sobretodo en instalaciones de elevada longitud. Tanto la llave de entrada, sea simple o de doble reglaje, como los detentores se comercializan con una configuración en escuadra o recta para adaptarse a los tubos de alimentación (figura 17) y poseen una toma para conectar al tubo del agua y otra al radiador. El diámetro de estas roscas es una de las características fundamentales que definen las válvulas y se escogen según la potencia del radiador en que se instalan (tabla 6). DIÁMETRO DE LA LLAVE O DETENTOR

POTENCIA DEL RADIADOR

3/8”

Hasta 1.500 kcal/h

½”

Mayor de 1.500 kcal/h

Tabla 6: Relación entre el diámetro de la rosca y la potencia del radiador.

La unión entre la llave de entrada o el detentor con el radiador se realiza roscando éste con la rosca de enlace de la llave (figura 19), y generalmente no es necesaria la aplicación

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de ningún tipo de material para lograr la estanqueidad (teflón, cáñamo, etc.) ya que la propia pieza incorpora un revestimiento a tal fin. Apriete al radiador mediante llave Allen

Rosca de enlace

Radiador

Fig. 19: Rosca de enlace.

Para la sujeción de la válvula o el detentor a los tubos existen distintos sistemas; puedes verlos en la figura 20.

A: Unión llave-tubo empleando casquillos de teflón o metálicos con junta.

C: Acople mediante el roscado directo del tubo de acero con la llave.

B: Unión llave-tubo mediante entronque soldar-roscar, pudiéndose emplear soldadura fuerte o blanda.

D: Detentor unido al tubo mediante soldadura heterogénea.

Fig. 20: Sistemas de sujección entre la válvula o dententor y el tubo existen.

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A. Empleo de reducciones

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El diámetro de la rosca del radiador no siempre coincide con la rosca de las llaves y detentores, por lo que suele ser necesario el uso de reducciones. Éstas poseen una rosca macho para unir al radiador (de diámetros ½”, 1” o 1 ¼” de sentido a derecha o a izquierda, normalmente indicado en la propia reducción) y otra hembra a la que se acoplan las llaves y detentores, siempre a derechas (fig. 21).

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Rosca macho para acople con radiador, izq. o dcha. de diámetros 11/4”, 1” ó ½”

Rosca hembra para unir a llave, detentor o purgador, siempre a dcha. de diámetros 1/2” , 3/8” o 1/8”

Rosca Izquierda

Fig. 21: Reducciones de radiador.

Ejemplo Queremos seleccionar la llave de radiador, el detentor y las reducciones necesarias para un emisor de chapa de acero, que según el fabricante ofrece una potencia de 900 kcal/h. Se va a colocar la ida a la izq. (toma 1 de la figura 22) y el retorno al lado opuesto (toma 4 de la figura 22). En primer lugar y en función de su potencia, a este radiador le corresponden la llave y el detentor de 3/8” (tabla 6). Este tipo de emisor posee cuatro orificios de 1 ¼” y para adaptar los elementos anteriores a los mismos necesitaremos 4 reducciones de 1 ¼”– 3/8”. Nos queda por definir el sentido de la rosca en las reducciones y teniendo en cuenta cómo se van a situar tanto la llave como el detentor y el sentido de las roscas, (figura 22) tendremos que usar una reducción de 1 ¼” (Derecha)- 3/8” para la llave de entrada y de 1 ¼” (Izquierda)-3/8” para el detentor. Para logar la estanqueidad en el roscado entre la reducción y el radiador tendremos que emplear una junta de 1 ¼”

Unidad

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Como puedes observar en la figura 22 aún nos quedan dos tomas libres, la 2 y la 3, pues bien, dado que la existencia de aire en los radiadores disminuye considerablemente el rendimiento de éstos, colocaremos un elemento denominado purgador cuyo objetivo será extraer el aire que pueda acumularse en su interior. Ya que el agua es más denso que el aire, en el interior de un radiador éste ascenderá, por lo que los purgadores han de ponerse en la parte alta. En nuestro ejemplo, en la toma número 2.

1

2

Rosca a Izquierda de 1¼” Rosca a Dcha. de 11/4 3

4

Fig. 22: Disposición de las distintas tomas.

Purgador automático 1¼” – Izq.

Estos componentes pueden ser manuales o automáticos, su diferencia está en que mientras los primeros permiten la salida del aire únicamente cuando se actúa Purgadores sobre ellos mediante una herramanuales 1/8” mienta adecuada, los segundos lo hacen autónomamente en el mo- Fig. 23: Distintos purgadores de radiador. mento en que lo detectan, siendo muy aconsejable su uso en los radiadores de aluminio.

Purgador automático 1/8”

La mayoría de los purgadores de radiador poseen una rosca de 1/8” (sentido a derechas), aunque también se comercializan automáticos con roscas de 1” y 1 ¼” (sentido derecha e izquierda) para roscar directamente al radiador. Continuando con el ejemplo anterior, supongamos que hemos elegido un purgador de rosca 1/8” y ya que la toma 2 es de 1 ¼”, deberemos emplear una reducción de 1 ¼” (Izquierda) – 1/8”. Finalmente tendremos que colocar un tapón en el orificio 3, que será de 1 ¼” a derechas. En la tabla 7 y la figura 24 se muestran los resultados obtenidos.

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TOMA

DIÁMETRO DE LA LLAVE

DIÁMETRO DEL DETENTOR

PURGADOR

REDUCCIÓN

TAPÓN

1

3/8”

—

—

1 ¼”D -3/8”

—

2

—

—

1/8”

1 ¼” I-1/8”

—

3

—

—

—

—

1 ¼”D

4

—

3/8”

—

1 ¼”I–3/8”

—

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Tabla 7.

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Reducción 1 ¼” Dcha – 3/8” (Acoplamiento con llave de regulación)

Reducción 1 ¼” Izqd1/8” (Acoplamiento con purgador)

Junta de 1 ¼” para colocar entre la reducción y el radiador

Reducción 1 ¼” Izqd – 3/8” (Acoplamiento con detentor)

Tapón 1 ¼” Dcha

Fig. 24: Reducciones.

Si en vez del radiador de chapa de acero escogemos un panel de chapa (figura 25) de dos orificios, y de 2.000 kcal/h, las opciones quedan reducidas a colocar el detentor en la toma 2, y la llave de entrada y purgador en la 1, para lo que se ha de emplear una T (1/2”H-1/8”H-1/2”M) como la mostrada en la figura 26. Las soluciones se muestran en la tabla 8.

1

2 Orificios de ½” rosca dcha.

Fig. 25: Panel de chapa.

TOMA

DIÁMETRO DE LA LLAVE

DIÁMETRO DEL DETENTOR

PURGADOR

REDUCCIÓN

1

1/2”

—

1/8””

T ½”H” – 1/8 - ½ M

2

—

1/2”

—

—

Tabla 8.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Purgador 1/8” Llave de regulación de 3/8”

Panel de chapa con tomas de ½” (siempre dcha)

Te de 3/8” (hembra)-1/8” -3/8”(macho)

2

ctividad

Fig. 26: T necesaria para conectar la llave y el purgador a un panel.

a

Completa la tabla con los componentes necesarios para montar un radiador de fundición de 1.600 kcal/h, definiendo los diámetros de la llave, del detentor, del purgador, de las reducciones y los tampones. La entrada y salida se dispondrán tal y como se muestra en la figura, en la que también se señalan los sentidos de las roscas en los orificios. DIÁMETRO TOMA

1

3

2

4

DIÁMETRO

DE LA

DEL

LLAVE

DETENTOR

PURGADOR

REDUCCIÓN TAPÓN

1 2 3 4

25

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

B. Montaje monotubo En el caso de elegir el sistema de conexión monotubo se producen algunas variaciones en el tipo de componentes que se emplean. En este tipo de instalación, la llave de entrada y salida son la misma (figura 27) (siempre con la rosca de enlace de ½”), ocupando por tanto un solo orificio del radiador. Su funcionamiento se explica con la ayuda de la figura 28.

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Distribuidor

26

Volante

Vía de entrada

Detentor Vía de salida

Fig. 27: Llave monotubo. Volante de regulación

Sonda

Detentor Radiador Vía (1)

Vía 2

Fig. 28: Funcionamiento de la llave monotubo.

El agua, que proviene de un radiador o de la propia caldera, entra a través de la llave por la vía 1 y recorre el emisor perdiendo temperatura y retornando hacia la vía 2, desde donde parte hacia el siguiente radiador o a la propia caldera si éste ocupa el último lugar en el anillo. Mediante un tornillo que actúa como detentor, se puede aislar el emisor del resto de la instalación cerrándolo totalmente o, en caso de hacerlo parcialmente, el caudal entrante por la vía1 se dividirá entre este radiador y el siguiente saliendo directamente por la vía 2.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

C. Ubicación de radiadores Una vez decidido el tipo de conexión y seleccionados los componentes correspondientes, pasaremos a planificar la colocación de los emisores. Lo primero que hemos de tener en cuenta es el emplazamiento del radiador. Lo ideal es colocarlo en la pared mas fría, a poder ser bajo una ventana, con el fin de conseguir una temperatura lo más uniforme posible en el local. Si comparamos las figuras 29A y 29B, vemos que en el primer caso el aire frío penetra del exterior por las rejillas de la ventana y es inmediatamente calentado por las corrientes de aire caliente que por convección salen del emisor.

A. Radiador colocado en la pared más fría

B. Radiador colocado en la pared más caliente

Fig. 29: Ubicación de radiadores.

Sin embargo en el caso de la figura 29B, el aire exterior frío debe atravesar toda la habitación, calentándose sólo ligeramente antes de llegar al emisor. Como consecuencia, a parte de producirse una fuerte caída de temperatura en la proximidad del suelo (lo que resulta muy incomodo e insano), aparecen diferencias muy apreciables de temperatura en el local. Además, en este segundo caso, al estar el aire que llega al emisor más caliente que en el caso anterior, la transmisión de calor desde el radiador disminuye. Es fundamental también, que las corrientes de aire de convección que circulan por el radiador no queden obstaculizadas por cubre-radiadores, cortinas, etc. Para favorecer dichas corrientes los emisores se colocarán separados de las paredes y suelos una distancia mínima, que generalmente señala el fabricante. En la figura 30 se muestran distintas opciones de ubicación de los emisores. Fíjate en las reducciones de rendimiento que conlleva cada una de ellas (los datos tienen un carácter orientativo).

27

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Colocación correcta. Emisión 100%

28

Colocación bajo una tabla. Emisión 65 - 90%

Colocación bajo una tabla con rejilla frontal. Emisión 55 - 90%

Colocación con poca separación. Emisión 75 - 90%

Fig. 30: Distintos emplazamientos de un radiador.

D. Tipos de soportes Soporte de alicatar Soporte de alicatar regulable en altura

Soporte de empotrar

Fig. 31: Soportes para emisiones de fundición, chapa de acero y aluminio. Soporte para panel de chapa (superior) Soporte para panel de chapa (inferior)

Una vez que se ha decido en qué pared se van a colgar los radiadores, debe elegirse el tipo de soporte que se va a utilizar. Para emisores de poco peso, como es el caso de radiadores de aluminio y chapa de acero de pocos elementos, se utilizan soportes de alicatar (figura 31). Para la fijación de radiadores de fundición o chapa de acero de alto número de elementos es conveniente emplear los soportes de empotrar (figura 31) que aunque más laboriosos de colocar soportan mayor peso. Para los paneles de chapa se usan soportes específicos de alicatar como los representados en la figura 32.

Fig. 32: Soportes para paneles de chapa.

E. Procedimiento de colocación Una vez elegidos los componentes adecuados para la conexión y montaje de un radiador y conocidas las recomendaciones para su ubicación, resumimos a continuación los pasos para la colocación del radiador.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Sobre la pared en la que se va a colocar el emisor, trazar el recorrido de las rozas que posteriormente contendrán los tubos, no olvidando señalar el punto de salida de los tubos. Para ello se puede emplear una plantilla, o simplemente trasladar con el metro la distancia entre orificios del emisor (figura 33).

Entrada

Salida

Marcadas y realizadas las rozas empotrar los tubos, en este caso de cobre, introducidos en coarrugado para protegerlos de posibles pinza- Fig. 33: Marcado de las rozas. mientos y permitir dilataciones. Es importante tapar los extremos de los tubos para evitar la entrada de suciedad. Y recuerda que si se emplean soportes de empotrar este es el momento de anclarlos. (fig. 34). Mínimo 10cm + espesor Con la pared ya alicatada o pintada situar los de mortero + espesor soportes. Tener mucho cuidado en ajustar correcbaldosa tamente las distancias entre soportes y entre éstos y los tubos de entrada y salida (fig. 35). Fig. 34: Empotramiento de los tubos.

Taladrar y atornillar los soportes para poder colgar el radiador (momentáneamente) y marcar los tubos (Fig.36). Antes de cortar los tubos debemos marcar la longitud que éstos entran en la llave y en el detentor respectivamente, en caso contrario puede quedarnos cortos (fig. 37).

Fig. 35: Marcado de los soportes.

Fig. 36: Atornillado de los soportes.

Fig. 37: Marcado de los tubos.

29

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Antes de colgar y conectar el radiador definitivamente, abocar y apretar las reducciones adecuadas, introduciendo siempre entre éstas y el radiador una junta del mismo diámetro que el orificio. Recuerda que existen reducciones con rosca a derecha y con rosca a izquierda.

30

Fig. 38: Abocado de las reducciones.

Fig. 39: Apriete de las reducciones.

Para apretar la rosca de enlace de la llave de entrada y del detentor ha de utilizarse la herramienta adecuada, en este caso una llave Allen. Una vez ajustadas las roscas de enlace se une el tubo a la llave y el detentor.

Fig. 40: Apriete de la rosca de enlace.

Fig. 41: Unión de la llave al tubo.

Para terminar, apretar las roscas de enlace con la válvula de entrada y el detentor (fig. 42) y colocar un escudo para tapar la salida del tubo (fig.43).

Fig. 42: Ajuste de la llave de entrada a su rosca de enlace.

Fig. 43: Colocación de escudos.

Unidad

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Cálculo de la potencia calorífica En la elección de un emisor de calefacción, además del diseño y el material de fabricación, es importante conocer su potencia calorífica, para asegurar que el local en el que se instale alcanzará la temperatura adecuada. Una de las primeras operaciones en relación con la potencia calorífica es el cálculo de las pérdidas de calor que se producen en el local que se va a calentar. En ese cálculo han de tenerse en cuenta varios factores: Las condiciones interiores. Hacen referencia a la temperatura que se desea conseguir en la zona calefactada, la cual no deberá superar ciertos valores para evitar gastos exagerados de energía. Además han de evitarse en lo posible, grandes diferencias térmicas entre el local y el exterior que provoquen posibles trastornos de salud. Los valores de temperatura vienen fijados en el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios), norma fundamental por la que se rigen las instalaciones de calefacción. En su instrucción técnica I.T.1 Diseño y Dimensionado da los siguientes valores posibles de temperatura (estos valores están dados para cierto grado de actividad física y vestimenta, siendo posible su variación en otras condiciones siempre y cuando éstas estén justificadas). ESTACIÓN

TEMPERATURA OPERATIVA

Verano

23…..25

Invierno

21…..23

Las condiciones exteriores. Dependen de la temperatura de la zona climática en la que se ubica el local. En este caso los valores de temperatura están establecidos en el CTE (Código Técnico de la Edificación) en su Parte II – Documento Básico DB-HE (Ahorro de Energía). Las pérdidas por transmisión. Dado que el local que se va a calentar estará a una temperatura superior a la existente en el exterior, se producirán una serie pérdidas de energía a través de los cerramientos, es decir, las paredes, ventanas, puertas, techos, etc. Estas pérdidas dependerán del tipo de materiales utilizados en la construcción de la vivienda (tipo de aislamiento empleado, instalación de ventanas de simple o doble acristalamiento, etc.). Cada elemento constructivo permite en diferente medida el paso del calor. Para indicar su capacidad como aislante o como conductor térmico, se utiliza su coeficiente de transmisión térmica K (kcal/hm2 oC ó W/m2 oC) de forma que cuanto mayor sea K, mayor será el calor perdido a través de dicho elemento.

31

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Las pérdidas por transmisión variarán no sólo según el tipo de materiales empleados, sino también con la superficie de éstos y las diferencias térmicas entre el interior y exterior: a más superficie y diferencia de temperatura mayores serán las pérdidas. Pérdidas por renovaciones de aire. Los edificios no son herméticos. Cuando la temperatura exterior es inferior a la interior se producen corrientes de aire a través de puertas, ventanas, conductos de ventilación y chimeneas que rebajan la temperatura ambiente del local.

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Existe un gran número de métodos, que teniendo en cuenta las condiciones anteriores, permiten calcular cuál es el calor que se debe aplicar en un local para mantenerlo a una temperatura determinada. Estos métodos se pueden englobar en tres grupos:

32

Sistemas matemáticos. Consisten en la aplicación de una serie de fórmulas matemáticas en las que se relacionan los coeficientes térmicos, K, de cada cerramiento, su superficie y el salto térmico, además de tener en cuenta otros coeficientes dependientes de las infiltraciones de aire y la orientación del edificio. Son métodos muy exactos, pero bastante laboriosos y poco prácticos a nivel de instalador, por lo que nosotros no los emplearemos. Sistemas informáticos. Actualmente son muy utilizados, dado que son muy rápidos y exactos a la vez que fáciles de usar. Además pueden adquirirse fácilmente ya que muchos fabricantes disponen de ellos para su distribución gratuita entre los instaladores. (En la página www.Ferroli.es puedes, tras registrarte, descargar gratuitamente un programa de cálculo de calefacción. También puedes conseguir un programa de este tipo siguiendo las instrucciones indicadas en la página www.Baxi-Roca.es). Sistemas aproximados. Están muy extendidos, fundamentalmente entre los instaladores experimentados, ya que permiten un cálculo inmediato y, por lo general, suficientemente preciso; sin embargo, en ocasiones abusando de la confianza que ofrece la experiencia, se recurre a estos métodos simplificándolos aún más, lo que puede dar lugar a errores en algunas circunstancias. Nosotros, en esta unidad, vamos a analizar un sistema sencillo pero eficaz de la marca Baxi-Roca, el cual tiene en cuenta los condicionantes anteriormente descritos: pérdidas de calor por transmisión a través de los cerramientos, infiltraciones de aire, coeficientes según la orientación y nº de paredes al exterior.

o Sistema para calcular la potencia de los radiadores Fundamentalmente este método consiste en multiplicar la superficie de los locales que componen una vivienda por tres factores A, B y C, variables en función de las características y situación de la vivienda y que a continuación se describen.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

A. Cálculo del factor A Este factor es un coeficiente expresado en kcal/h/m2 que varía en función del uso al que se destina el local, de su emplazamiento en el contexto del edificio y del régimen de calefacción que se utilice en la edificación. Lógicamente no habrá que aportar el mismo calor a una vivienda de una planta intermedia (situada entre dos plantas) que a otra construida en mitad de una parcela; ni siquiera será igual calentar una vivienda de un edificio en el que sólo algunos vecinos poseen calefacción, que otra perteneciente a una construcción en la que todas las viviendas disponen de dicha instalación. Existen tablas que recogen el valor del factor A para distintas circunstancias. Fíjate en los casos que se muestran a continuación. Edificación con calefacción. Para edificios con calefacción en todas las viviendas y con régimen de funcionamiento a nivel individual.

Vivienda situada en una planta intermedia (tabla 9)

Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta (tabla 10)

33

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Edificación con calefacción central. Para edificios con calefacción integral y con régimen de funcionamiento a nivel central.

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Vivienda situada en una planta intermedia. Planta intermedia de una vivienda unifamiliar con más de dos plantas (tabla 11)

34

Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta. Planta baja y última de una vivienda unifamiliar con más de 1 planta (tabla 12)

Edificación sin calefacción. Para edificios sin calefacción y con régimen de funcionamiento a nivel individual.

Vivienda situada en una planta intermedia (tabla 13)

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta (tabla 14)

Para edificios o viviendas unifamiliares de una sola planta y con régimen de funcionamiento a nivel central (tabla 15)

B. Cálculo del factor B Este factor es un coeficiente corrector que se aplica en función de la temperatura en el exterior. Sus valores están tabulados para distintas temperaturas (tabla 17). Para conocer las temperaturas mínimas medias de la zona en la que se va a realizar la instalación, se pueden utilizar los valores generales por provincias facilitados previamente en la tabla 16.

Tabla 16: Temperaturas mínimas exteriores por provincias.

35

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Tabla 17: Factor B dependiente de la temperatura exterior.

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C. Cálculo del factor C

36

El factor C depende de la calidad de los materiales empleados en la construcción del edificio, relacionando ésta con la antigüedad del edificio (tabla 18).

Tabla 18: Factor C dependiente del material de construcción y antigüedad de la edificación.

Ejemplo (Continúa en la página siguiente) La siguiente tabla muestra los resultados tras hallar la potencia (kcal/h) de los radiadores que tendrías que colocar en una vivienda situada en Logroño. La vivienda, situada en la 3ª planta de un edificio de 7 alturas, en el que no existe calefacción central, fue construida en 1969 y no se han realizado reformas de importancia, además posee los huecos y superficies especificadas en la tabla.

Nº

UTILIZACIÓN

SUPERFICIE m2

FACTOR FACTOR A B

FACTOR C

POTENCIA DEL RADIADOR

(kcal/h)

1

Dormitorio 1

12

81

1,10

1,44

1.539,6

2

Dormitorio 2

14

81

1,10

1,44

1.796,25

3

Cocina

10

76

1,10

1,44

1.203,84

4

Sala de estar

21

90

1,10

1,44

2.993,76

5

Baño exterior

5

85

1,10

1,44

673,2

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Ejemplo (Continuación) Para buscar el factor A debemos acudir a la tabla 13, ya que la vivienda está en una planta intermedia, en un edificio sin calefacción central. El factor B se obtiene llevando el resultado de la tabla 16 (en la Rioja se supone una temperatura media de las mínimas de -1,2 oC) a la tabla 17. En el caso que nos ocupa este valor se encuentra comprendido entre –1 oC y -2 oC y consideramos la situación más desfavorable: -2 ºC, obteniendo un valor de B = 1,10.

3

ctividad

Por último, el factor C (tabla 18) es 1,44, aunque se podría considerar la opción de C = 1,10, ya que el enunciado, en cierto modo ambiguo, lo permite. ¿La razón? Pues muy sencilla, salvo en edificios en construcción resultará muy difícil “adivinar” las características de ciertos elementos constructivos como por ejemplo el tipo y espesor del aislamiento. Por tanto, en muchas ocasiones deberás interpretar según tus conocimientos, experiencia y sentido común los datos existentes, lo que posibilita que puedan existir varias soluciones.

a

Completa la siguiente tabla hallando la potencia (en kcal/h) de los radiadores que se deberían colocar en una vivienda unifamiliar con una única planta y en construcción (con un buen aislamiento), localizada en Oviedo en una finca privada con los huecos y superficie que se especifican en la propia tabla. Nº

UTILIZACIÓN

SUPERFICIE m2

1

Dormitorio 1

8

2

Dormitorio 2

8

3

Dormitorio 3

11

4

Cocina

9

5

Sala de estar

18

6

Baño exterior

4

FACTOR A

FACTOR B

FACTOR C

POTENCIA DEL RADIADOR

37

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En el caso de emplear el sistema monotubo, para calcular la potencia de los radiadores, se deben utilizar ciertos coeficientes para corregir el efecto que tiene en los últimos emisores la llegada a éstos de agua más fría. Estos coeficientes se recogen en la siguiente tabla.

38

Tabla 19: Factores de corrección para el sistema montubo

Ejemplo Partamos de los datos y resultados del ejemplo anterior, y hallemos ahora las nuevas potencias que tendrían los radiadores si el sistema de conexión elegido fuese monotubo. Suponemos un anillo de 5 emisores. A los valores de potencia obtenidos en el ejemplo anterior les aplicamos los factores de corrección correspondientes extraídos de la tabla 19. ORDEN EN EL ANILLO

POTENCIA INICIAL DEL RADIADOR (kcal/h)

FACTOR

POTENCIA FINAL (kcal/h)

Dormitorio1

1º

1.539,6

1,01

1.554,99

Dormitorio 2

2º

1.796,25

1,07

1.921,98

Cocina

3º

1.203,84

1,13

1.360.33

Sala de estar

4º

2.993,76

1,19

3.562,57

Baño exterior

5º

673,2

1,25

841,5

UTILIZACIÓN

Cálculo del número de elementos. El salto térmico Una vez hallada la potencia de cada radiador y con ayuda de la información dada por el fabricante, ya es posible determinar las dimensiones o número de elementos de los radiadores. Únicamente es preciso interpretar un nuevo concepto, el de salto térmico, ∆t.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

¿A que se llama salto térmico? pues simplemente a la diferencia entre la temperatura media del agua en el radiador y la del ambiente del local en el que está instalado (figura 44) Siendo: Te = Temperatura de entrada Ts = Temperatura de salida Tm = Temperatura media Ta = Temperatura ambiente

Te

Tm Ts

Tm =

Te + Ts 2

∆T = Tm - Ta

Fig. 44: Salto térmico.

Ejemplo Para una temperatura de entrada del agua en el radiador de 80 oC, temperatura de salida de 60 oC y temperatura ambiente de 20 oC (estos valores son habituales pero no fijos), obtendríamos un salto térmico de 50 oC.

Tm =

80 + 60 = 70 º C 2

∆T = 70 - 20 = 50 º C Observa la siguiente tabla. En ella están representadas las potencias (en distintas unidades) de los radiadores Open de Manaut para un salto térmico de 50 ºC. Concretamente el modelo Open 500 ofrece una potencia de 105,9 kcal/h.

Tabla 20: Características técnicas de radiadores Open de Manaut.

39

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Ejemplo

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Retomemos los datos obtenidos en el primer ejemplo del cálculo de potencia calorífica de radiadores. En el caso del dormitorio1 era necesaria una potencia de 1.539,6 kcal/h. Supongamos, considerando los datos del ejemplo anterior que la instalación va a funcionar con un salto térmico ∆t= 50 °C. En ese caso necesitaremos un radiador Open 500 con los siguientes elementos:

40

Nº de elementos =

Potencia requerida Potencia por elemento

Nº de elementos =

1.539,6 kcal/h = 14,5 ≈ 15 elementos 105,9 kcal/h

Ejemplo

Calculemos ahora el número de elementos que requieren los radiadores instalados en los huecos del ejemplo anterior, si se emplea en este caso el modelo Open 600 de Manaut.

Nº

USO

SUPERFICIE m2

POTENCIA DEL RADIADOR (kcal/h)

Nº DE ELEMENTOS

1

Dormitorio1

12

1.539,6

12,77 ≈ 13

2

Dormitorio 2

14

1.796,25

14,9 ≈ 15

3

Cocina

10

1.203,84

9,99 ≈10

4

Sala de estar

21

2.993,76

24,84 ≈ 25(1)

5

Baño exterior

5

673,2

5,58 ≈ 6

(1) A partir de cierto nº de elementos, aproximadamente 20, el rendimiento del radiador desciende notablemente, por lo que es aconsejable, si se da el caso, dividir los elementos en varios emisores.

En otras ocasiones las temperaturas en el radiador o la temperatura ambiente del local varían, dando lugar a saltos térmicos distintos, en ese caso, un mismo elemento proporcionará distinta potencia.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Esto hace que algunos fabricantes faciliten las potencias de sus radiadores para saltos térmicos diferentes, pero en general, es más frecuente recurrir a la siguiente expresión:

Siendo:

Q= Q

 ∆t  50  50 

n

Q = Emisión calorífica buscada para el nuevo salto térmico Q50 = Emisión calorífica para ∆t = 50 °C ∆t = Salto térmico utilizado n = Exponente de la curva característica del emisor (dato dado por el fabricante)

Ejemplo ¿Cuál será la potencia de un radiador Open 600 de Manaut, de 6 elementos, que está montado en una instalación en la que se dan los siguientes valores? Te = 90 oC

Ts = 70 oC

Ta = 20 oC

90 + 70 = 80 º C; y por tanto : ∆t = 80 - 20 = 60 º C 2 Finalmente : Tm =

Q=Q

n

1,304

 ∆t  ; Q = 120,5  60    50  50   50 

= 152,84 kcal/h

Con un ∆t = 60 oC la emisión calorífica aumenta, ya que cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura del ambiente y la del radiador, éste más calor cede. Sin embargo, a pesar de esta ventaja, incrementar el salto térmico, aumentando la temperatura del agua, ocasiona pérdidas de calor superiores y más posibilidades de quemar el polvo en suspensión contenido en el aire, causando las típicas manchas oscuras en la pared.

41

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

o Retorno invertido

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Aunque en teoría la temperatura del agua que entra en los radiadores, y por tanto el salto térmico, se decide y ajusta en el termostato de la caldera, en realidad, la temperatura del agua que circula por las tuberías va disminuyendo, aunque éstas estén aisladas térmicamente; cuanto mayor sea la longitud y el diámetro del tubo más se incrementarán las pérdidas de calor, llegando así mas fría cuanto mas alejado esté el radiador de la caldera. Por esta razón los últimos emisores calentarán menos de lo esperado (figura 45).

42

84oC

∆t1>∆t2

82oC

∆t2>∆t3

80oC

85oC

o

83 C

o

81 C

Fig. 45: Pérdida de temperatura en los últimos radiadores.

Además también ha de tenerse en cuenta que, como consecuencia de que el agua recorre un camino más largo para llegar hasta estos emisores finales, se produce una mayor pérdida de presión y por lo tanto disminuye también el caudal de agua que les llega y con ello su potencia calorífica. Ya que una disminución de caudal y temperatura implican una menor cesión de calor por parte del radiador, puedes intuir que los locales en los que están situados los últimos emisores tendrán una menor temperatura, para evitar este inconveniente se debe efectuar un equilibrado hidráulico de alguna de las dos maneras siguientes: 1. Reduciendo el caudal que les llega a los primeros radiadores, ajustando la llave de entrada o de salida (detentor). 2. Realizando un denominado retorno invertido que consiste en hacer más largo el retorno en los primeros radiadores que en los últimos para igualar así el camino total seguido por el agua en todos los emisores (figura 46).

Fig. 46: Sistema bitubo con retorno invertido.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Red de tuberías Seguro que ya eres capaz de seleccionar los emisores de calor según el tipo y la potencia necesaria, que sabes cómo y dónde situarlos y también la forma de conectarlos escogiendo los componentes adecuados; pero ahora debemos proseguir el estudio del resto de componentes que forman la instalación. ¿Y por qué no estudiar el sistema de tuberías, que son las encargadas de distribuir el agua desde el generador hasta los emisores?

Modos de instalación Al igual que en la mayoría de las ocasiones cuando se acomete un trabajo, las posibilidades existentes para llevarlo a cabo son varias. En el caso de la elección del sistema de tuberías tendremos que tomar varias decisiones: el material que debemos emplear y sus sistemas de unión, si la instalación se realiza empotrada o vista, si se hace mediante colectores o empleando T de derivación, etc. Al igual que haremos a lo largo de todo este módulo, no enumeraremos aquí todas las posibles opciones existentes indicando un orden determinado de preferencia, sino que estudiaremos los casos más comunes, y analizaremos sus características con el fin de que tú, futuro instalador, puedas decidir según las circunstancias el sistema más aconsejable. La primera cuestión que se plantea es cómo acometer las derivaciones hacia cada emisor. Existen fundamentalmente dos sistemas: El primero y más tradicional, en el que se emplean T que dividen el caudal hacia los distintos radiadores, reduciendo el diámetro cuando sea necesario (figura 47).

T reducidas

Fig. 47: Sistema de derivaciones mediante T reducidas.

43

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

El segundo, más moderno, en el que la distribución del fluido se logra mediante dos colectores independientes conectados a la ida y retorno de la caldera (figura 48). Colector de ida

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Colector de retorno

44

Fig. 48: Sistema bitubo mediante colectores.

En el caso de emplear el sistema monotubo no existe duda alguna, ya que no se emplean derivaciones y los tubos van de uno a otro radiador sin interrupción. A continuación se enumeran los inconvenientes de ambos métodos. Empleando T.

• Necesidad de utilizar T, cuyo coste es relativamente alto, más aun si son reducidas. • Las T irán soldadas y cada soldadura representa un mayor riesgo de fuga y un incremento en la mano de obra. • Ya que los diámetros de tubo se reducen al igual que el caudal, exige trabajar con diferentes diámetros, aumentando así el stock de material. Derivación a emisor 12 mm T reducida 15-12-12

Derivación a emisor 12 mm Distribuidor principal 15 mm

Fig. 49: Sistema de derivaciones mediante T reducidas.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Empleando Colectores.

• Se produce un mayor gasto de tubo. • Es necesario reservar cierto espacio para ubicar los colectores.

Colector de ida

Colector de retorno

Fig. 51: Colectores de calefacción.

Fig. 50: Sistema de derivaciones mediante colectores.

Otra de las decisiones sobre el modo de instalación es elegir entre realizarla empotrada o en superficie, aunque en este caso la opción escogida dependerá básicamente de que la vivienda o local esté en construcción (obra nueva) o no.

o Instalación en superficie Cuando la instalación se va a efectuar en un edificio ya construido, lo habitual es decantarse por montar los tubos sobre la superficie de la pared, es decir, vistos, ahorrando de esta manera tiempo y reduciendo la envergadura de las obras, al evitar realizar rozas y cubrirlas posteriormente (figuras 52a y 52b).

a

b

a. Interior con polietileno reticulado. b. Exterior con acero negro.

Fig. 52: Instalaciones en superficie.

45

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

En este caso se emplea el sistema de distribución mediante T y los tubos se sustentan a la pared empleando grapas, que pueden ser simples o dobles y de distintos materiales. El proceso a seguir es el siguiente: Colocación de radiadores y sus válvulas de entrada y salida (este paso puede posponerse, aunque este orden facilita la distribución posterior de los tubos y otros accesorios).

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Marcado mediante plomada trazadora u otro sistema de la línea en la que posteriormente se taladrará para colocar los tacos y roscar las grapas (figura 53), que distarán entre sí una distancia máxima que dependerá del tipo y diámetro del tubo.

46

Fig. 53: Grapas y abrazaderas para instalaciones en superficie.

Planteamiento de la instalación, cortando, curvando y anclando los distintos tramos de tubería, T y demás accesorios provisionalmente. Soldado y/o unión entre tubería y accesorios. Los tubos se podrán llevar tanto por las paredes como por los techos, teniendo cuidado de aislar aquellos tramos que discurren por locales que no deseamos calentar (figuras 54 y 55).

Fig. 54: Aislante térmico (coquilla).

Fig. 55: Instalación en superficie aislada.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Además de colocar purgadores en cada uno de los radiadores, se dispondrán purgadores automáticos en todos los puntos altos que existan en la instalación (figuras 56, 57 y 58).

a. Cuando no existe aire en la instalación, el flotador está elevado por el empuje del agua, cerrando así el orificio. b. Al existir aire en la instalación, el nivel del agua

a

b

baja, descendiendo entonces el flotador y evacuando el aire por el orifico superior

Fig. 56: Funcionamiento de un purgador automático.

Fig. 57: Punto elevado con purgadores automáticos.

Fig. 58: Purgadores automáticos.

Si los tramos horizontales de tubo son de mucha longitud, debe preverse el uso de compensadores de dilatación tipo lira u otros dispositivos existentes en el mercado.

o Instalación empotrada Cuando el edificio o vivienda en la que se va a realizar la instalación de calefacción se encuentra en construcción, es habitual decidir una distribución empotrada, ocultándose los tubos a la vez que se realizan las obras de albañilería, bien en el suelo, en la pared o en los falsos techos de escayola. Cuando los tubos se llevan por el suelo (figura 59), la rapidez y comodidad son máximas. Generalmente en este caso se trabaja con materiales comercializados en rollos de ele- Fig. 59: Tubos por el suelo.

47

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

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vadas longitudes (cobre y tuberías plásticas), lo que hace innecesaria la realización de empalmes. Es aquí donde tendremos que decidir entre utilizar una distribución mediante T o colectores, ya que ambos sistemas son admisibles, pero en cualquier caso es muy importante poner sumo cuidado al desenrollar el material para evitar machacones y entradas de suciedad.

48

Si la distribución se realiza por la pared, antes de colocar las tuberías se realizarán las rozas, siempre en dirección paralela y perpendicular a los distintos elementos estructurales del edificio y tendrán la profundidad necesaria para alojar a los tubos y sus correspondientes cubiertas. Fig. 60: Tubo coarrugado protector.

Antes de tapar los tubos, tanto si discurren por el suelo como por la pared, éstos deben aislarse, o como mínimo introducirse en el interior de tubo plástico coarrugado, con la finalidad de permitir su dilatación y protegerlos de posibles punzaduras. El coarrugado deberá ser rasgado en toda su longitud (figura 60), para que en caso de fuga permita la salida del agua en el punto exacto en que ésta se produzca. También deberán ser cubiertos los accesorios que vayan empotrados, y además, como se dicta en el RITE, IT 1.2.4.2.1 Aislamiento térmico de redes de tuberías, todas aquellas tuberías y accesorios que contengan fluidos con temperaturas superiores a 40 oC y que estén instalados en locales no calefactados dispondrán de aislamiento térmico.

Cálculo de tuberías ¿En qué crees que puede influir un diámetro inadecuado de tubería? Al igual que los radiadores se escogen por la potencia calorífica que emiten (entre otras características), las tuberías deben poseer un diámetro adecuado, que les permita transportar la cantidad de agua suficiente (caudal). ¿Qué consecuencias crees que puede tener la elección de un diámetro inadecuado de tubería? ¿Qué ocurre si utilizamos un diámetro menor del necesario? Como es lógico dependerá de cuál sea la diferencia con el diámetro ideal, pero se puede afirmar que, cuanto menor es el diámetro, más pérdidas de presión se producen, más se reduce el caudal y menor es la potencia calorífica del emisor. Entonces, ¿sería aconsejable sobredimensionar los diámetros para asegurar que no ocurre todo lo anteriormente expuesto? La respuesta es no, ya que en ese caso además de incrementarse los costes de la instalación, aumentarían las pérdidas térmicas (a mayor superficie más pérdidas de calor).

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

La conclusión a la que podemos llegar es que el diámetro de los diferentes tramos de tubo debe seleccionarse en función del caudal que los atraviesa, el cual a su vez depende de la potencia del radiador o radiadores que alimente. El cálculo se puede llevar a cabo mediante diferentes sistemas más o menos precisos (existen programas informáticos de gran precisión). Los métodos son similares al que se describe resumido a continuación. 1. Hallar el caudal del tramo correspondiente mediante la expresión:

Siendo: Potencia del tramo Q= ∆T

Q = Caudal en l/h Pt = Potencia del tramo en kcal/h ∆t = Salto térmico en ºC (habitualmente se toma un valor de 20 ºC)

2. Teniendo en cuenta la pérdida de presión en los accesorios (utilizando un ábaco específico) deducir su longitud equivalente de tubería, también es posible aumentar las pérdidas de presión totales en un 15-20%. 3. Fijando una pérdida de presión máxima (entre 10 y 30 mmc.a/m) o una velocidad máxima (entre 0,5 y 1,5 m/s), acudir a un ábaco del material correspondiente (figura 61) y hallar el diámetro adecuado.

Fig. 61: Ábaco para cálculo de ∆P en tubo de polipropileno.

49

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o Método simplificado de cálculo

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Para el dimensionado de la red de tuberías vamos a utilizar un método simplificado, rápido y eficaz, obtenido de la información técnica que ofrece la marca Roca, en el que mediante gráficos y en función de la potencia requerida se halla el diámetro buscado.

50

Tabla 21: Selección de tuberías en instalaciones bitubo.

En concreto la tabla 21 se emplea para instalaciones bitubo realizadas con cobre o acero negro y las tablas 22 y 23 para instalaciones monotubo realizadas con radiadores o paneles de chapa, respectivamente, siempre en cobre.

Tabla 22: Selección número de anillos y diámetro de tubería, instalaciones monotubo, radiadores.

Tabla 23: Selección número de anillos y diámetro de tubería, instalaciones monotubo, paneles de chapa.

Unidad

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Ejemplo Vamos a seleccionar los diámetros de tubería de cobre para los tramos que forman la instalación de calefacción monotubo con radiadores representada en la siguiente fig.

Radiador 1 = 600 kcal/h Radiador 2 = 800 kcal/h Radiador 3 = 1.200 kcal/h Radiador 4 = 1.100 kcal/h Radiador 5 = 900 kcal/h

2

1

3

Potencia total = 4.600 kcal/h

4

5

4

ctividad

Acudiendo a la tabla 21, determinamos que para una potencia de 4.600 kcal/h es suficiente con realizar un solo anillo y concretamente en la columna de 5 emisores por anillo, obtenemos que el diámetro de tubo necesario es de 14/16 (en la actualidad el diámetro de 14/16 ha desaparecido prácticamente, por lo que acudiríamos a un diámetro de 18/16 mm).

a

Decide el número de anillos y diámetro de los tubos de cobre que se han de colocar en una instalación de calefacción monotubo con paneles de chapa representados en la siguiente figura.

2

1

3 4

5

Radiador 1 = 700 kcal/h Radiador 2 = 900 kcal/h Radiador 3 = 800 kcal/h Radiador 4 = 850 kcal/h Radiador 5 = 1.000 kcal/h Radiador 6 = 1.300 kcal/h Radiador 7 = 1.100 kcal/h Potencia total = 6.650 kcal/h

7

6 5

51

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Materiales empleados Aunque tradicionalmente las tuberías más empleadas son las de acero negro y cobre, cada vez es más habitual el uso de tubos plásticos que a pesar de no gozar de la confianza necesaria entre parte de los instaladores, se van imponiendo día a día debido a las numerosas ventajas que poseen. Debemos tener en cuenta que en otros países europeos su uso es mayoritario.

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o Tubos de cobre

52

El tubo de cobre se emplea fundamentalmente en instalaciones individuales, ya que en diámetros elevados (>28 mm) su precio y el de los accesorios aumenta exageradamente, y no es rentable su uso, a pesar de que los tiempos necesarios para su colocación son mucho menores que en el caso del acero negro. Entre sus características fundamentales destacan: Alta resistencia a la corrosión. Menores pérdidas de carga que el acero, aunque mayores que en los plásticos. Al admitir uniones soldadas por capilaridad, permite montajes más fáciles y rápidos que el acero, aunque más lentos que en los plásticos. Soporta elevadas presiones interiores. Posee alta resistencia ante el ataque de los productos empleados en la construcción, excepto en el caso de cemento, que contienen amoniaco. El tubo de cobre se comercializa en barras rectas en estado duro de 5 metros de longitud, cuya utilización es común en instalaciones vistas, donde el acabado tiene mayor importancia. También se puede adquirir en rollos recocidos, con lo que se consiguen cualidades mecánicas distintas al caso anterior; en concreto el recocido facilita el curvado y otros mecanizados utilizando las herramientas adecuadas. Los tubos en rollos se suministran hasta un diámetro de 20-22 mm (la primera cifra indica el diámetro interior y la segunda el exterior), siempre en longitud de 50 m, lo que los hace muy útiles en instalaciones empotradas, sinuosas o irregulares de gran longitud, evitando de este modo el uso de soldaduras. En la tabla 24 se dan las diámetros y espesores comerciales de los tubos de cobre.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Tabla 24: Diámetros y espesores de los tubos de cobre.

o Tubos de acero Las tuberías de acero están formadas por acero dulce con un bajo contenido en carbono y según su sistema de fabricación se distinguen tubos con costura (una hoja de acero se enrolla y se suelda posteriormente) y tubos sin costura (fabricación por laminado o estirado). El tubo de acero se utiliza fundamentalmente en instalaciones colectivas o de grandes edificios en los cuales los diámetros empleados son elevados y el empleo de cobre encarecería notablemente la instalación. Entre sus características fundamentales destacan: Posee alta resistencia mecánica y soporta elevadas presiones. Menor coste que el cobre y los plásticos. Baja resistencia a la corrosión. Aumento de la mano de obra. Peso elevado. La longitud comercial más habitual es de 6 m lo que supone un inconveniente en instalaciones de gran extensión pues obliga a realizar gran número de uniones.

53

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

En la tabla 25 se ofrecen los datos técnicos de los tubos de acero que tienen aplicación en las instalaciones de calefacción.

54

Tabla 25: Datos técnicos de los tubos de acero.

o Tuberías plásticas Estas tuberías se estudian con suficiente profundidad en el módulo “Instalaciones de Agua y Gas”, por lo que en este apartado simplemente haremos una pequeña introducción a sus características fundamentales. Existen varios tipos de tuberías plásticas, obtenidas mediante procesos diferentes lo que les confiere lógicamente ciertas peculiaridades, sin embargo, todas ellas tienen en común determinadas cualidades: Son mucho más ligeras que las anteriores. Resistentes a la agresividad del agua y la tierra. Tienen una superficie interior más lisa que el cobre y el acero y, por tanto, ocasionan menores pérdidas de presión. Mejor comportamiento ante heladas, al admitir una mayor deformación. Son aislantes térmicos y también eléctricos, no afectándoles por ello el fenómeno de la electrolisis. Tienen un elevado coeficiente de dilatación. Su presión de trabajo es inferior a la máxima que soportan tanto el acero como el cobre. Envejecen rápidamente si no están protegidas del aire y la radiación solar. Soportan temperaturas inferiores y su vida útil disminuye al aumentar ésta. Los métodos de unión varían para cada uno de los plásticos existentes, pudiendo emplearse múltiples sistemas para un mismo material. También existen diferencias en los formatos de comercialización; algunos se pueden adquirir solo en barras, mientras que otros se fabrican tanto en barras como en rollos.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Resumen Sistema de calefacción por radiadores

En el sistema de calefacción estudiado en esta unidad, el agua calentado en una caldera se distribuye hasta los radiadores que al ser atravesados por el agua caliente, ceden parte del calor al local en el que están instalados. Los radiadores se fabrican en distintos materiales, lo que les proporciona características diferentes en cuanto a su duración, emisión térmica, acabado estético y precio. Los más habituales son: radiadores de fundición, radiadores de chapa de acero, paneles de chapa, radiadores de aluminio, toalleros.

Conexión de radiadores

Existen dos formas de conectar un radiador al resto de la instalación en función de cómo se coloque la entrada y salida del agua: Bitubo: en la que el emisor se conecta por una de sus tomas a la tubería que viene desde la caldera con agua caliente y por otra, a la tubería que retorna con el agua más fría. Monotubo: la tubería por la que circula el agua procedente de la caldera, entra en el primer emisor y tras enfriarse al atravesarlo, sale por la misma toma hacia el siguiente radiador, en el que se repite el ciclo anterior. En el último radiador, el agua retorna ya hacia la caldera formándose así un anillo. Mientras que con el bitubo se consigue un calentamiento mas rápido y uniforme que con el sistema monotubo, éste consigue un gran ahorro de tubo, siendo además innecesario el uso de T y soldaduras. Una vez escogido el sistema de conexión y los puntos de entrada y salida del agua en los emisores, se han de colocar válvulas en ambas tomas, y como el diámetro de la rosca del radiador no siempre coincide con la rosca de las válvulas anteriores, suele ser necesario el uso de reducciones. Para completar el montaje se añaden los tapones necesarios y se coloca un purgador en la parte alta del radiador.

55

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Ubicación de radiadores

56

El emplazamiento del radiador, ha de ser en la pared más fría, a poder ser bajo una ventana con el fin de conseguir una temperatura lo más uniforme posible en el local. Es fundamental también que las corrientes de aire de convección que circulan por el radiador no queden obstaculizadas por cubre-radiadores, cortinas, etc. Además, para favorecer dichas corrientes los emisores se colocarán separados de las paredes y suelos una distancia mínima.

Cálculo y selección de radiadores

Además de elegir el emisor que vamos a utilizar por su diseño y material de fabricación, tendremos que hallar la potencia calorífica de éste, para que el local en el que se instale alcance la temperatura adecuada. Para realizar los cálculos se tendrán en cuenta las temperaturas exteriores de la zona, la temperatura interior deseada y las pérdidas de calor a través de los cerramientos, así como las entradas de aire por puertas, ventanas y conductos de ventilación. Un mismo radiador podrá emitir más potencia al aumentar el caudal de agua que lo atraviesa o la temperatura de ésta.

Red de tuberías

Son las encargadas de distribuir el agua desde la caldera hasta los radiadores y existen varias opciones de ejecución: Derivaciones mediante Tes. El caudal principal en cada T se va dividiendo hacia los radiadores, reduciendo el diámetro del tubo cuando sea necesario. Derivaciones mediante colectores. La distribución se realiza de forma independiente para cada radiador desde dos colectores conectados directamente a la ida y retorno de la caldera. En el sistema monotubo no se emplean derivaciones y los tubos van de uno a otro radiador sin interrupción.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Instalación de tuberías

Instalación de superficie. Cuando se deba efectuar la instalación en un edificio ya construido, lo habitual será decantarse por montar los tubos sobre la superficie de la pared, es decir, vistos, ahorrando de esta manera tiempo y reduciendo la envergadura de las obras. Instalaciones empotradas. Si el edificio o vivienda en la que se va a realizar la instalación de calefacción se encuentra en construcción, es habitual decidir una distribución empotrada, ocultándose los tubos a la vez que se realizan las obras de albañilería, bien en el suelo, en la pared o en los falsos techos de escayola.

Cálculo de tuberías

Debe seleccionarse el diámetro de los diferentes tramos de tubo en función del caudal que los atraviesa, el cual a su vez depende de la potencia del radiador o radiadores que alimente.

Materiales para tuberías

Aunque tradicionalmente las tuberías más empleadas son las de acero negro y cobre, cada vez es más habitual el uso de tubos plásticos que debido a las numerosas ventajas que poseen se van imponiendo día a día. Debemos tener en cuenta que en otros países europeos su uso es mayoritario.

57

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Autoevaluación

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

1. ¿Qué condicionantes se han de tener en cuenta para la elección de un radiador?

58

2. ¿Cuáles son los tipos de radiadores más comunes?

3. Cita las ventajas e inconvenientes de los sistemas de conexión monotubo y bitubo.

4. En un radiador en sistema bitubo ¿cómo conectarías la entrada y salida para lograr el mayor rendimiento? Indícalo de mejor a peor de izquierda a derecha.

Mejor

Medio

Peor

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

5. ¿Qué se debe hacer una vez finalizada la instalación bitubo para ajustar las temperaturas en los diferentes locales? ¿En qué componente se debe actuar con esa finalidad?

TOMA

DIÁMETRO

DIÁMETRO

DE LA LLAVE

DETENTOR

DEL

PURGADOR

Rosca izquierda

montar un radiador de aluminio de 1.300 kcal/h, definiendo los diámetros de la llave, del detentor, del purgador, de las reducciones y de los tapones. La entrada y salida se dispondrán tal y como se muestra en la figura, en la que también se señalan los sentidos de las roscas en los orificios.

2 Rosca derecha

6. Haz un listado de los componentes necesarios para

4

3

REDUCCIÓN

TAPÓN

1 2 3 4

7. ¿Por qué se aconseja colocar purgadores automáticos en emisores de alumino?

59

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

8. Rellenar la tabla siguiente (kcal/h) con la potencia de los radiadores que tendrías que colocar en una vivienda leonesa. La vivienda, situada en la 1ª planta de un edificio de 5 alturas en el que existe calefacción central, fue construida recientemente cumpliendo con la normativa actual sobre aislamiento térmico. Además posee los huecos y superficies especificadas en la tabla mostrada a continuación.

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Nº

60

SUPERFICIE m2

UTILIZACIÓN

1

Salón

13

2

Cocina

6

3

Baño interior

3

4

Dormitorio

8

FACTOR FACTOR A B

FACTOR C

POTENCIA DEL RADIADOR

9. Apoyándote en los datos de la tabla 4 incluida en esta unidad didáctica (Dimensiones y características de los radiadores de aluminio Baxi-Roca MEC), halla el número de elementos necesarios de radiador MEC 45 para conseguir una potencia de 650 kcal/h, suponiendo un salto térmico de 50 oC.

10.Halla los diámetros de las tuberías de acero que forman los distintos tramos, en la instalación de calefacción representada en la figura. 4

2

5

0 0” 1

3 1”

TRAMO

5”

4”

2”

Radiador a) = 1.600 kcal/h Radiador b) = 1.121 kcal/h Radiador c) = 500 kcal/h

3”

POTENCIA (kcal/h)

DIÁMETRO ACERO

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Respuestas Actividades 1. La respuesta correcta es la siguiente: TIPO DE RADIADOR

VENTAJAS

INCONVENIENTES

• Duración prácticamente • Precio elevado. ilimitada.

Fundición

• Están constituidos por

bricados, estos radiadores poseen un elevado peso.

elementos que se unen entre sí hasta conseguir la potencia calorífica precisada.

• Son bastante ligeros. Chapa de acero

• Debido al material de que están fa-

•

Su resistencia a la corrosión no es muy grande y por tanto su duración tampoco.

•

No se pueden unir por elementos.

• Son baratos.

• Son mucho más ligeros • Su resistencia a la corrosión es menor que los de fundición. Panel de chapa

• Son más planos, por lo que ocupan menos espacio.

• Precios más bajos que los de fundición y aluminio.

Aluminio

que en los de fundición y aluminio y por tanto su duración también es reducida.

• Para obtener la misma potencia que el resto necesitan una mayor longitud

• Muy ligeros.

• Precios altos.

• Duración elevada.

• Producción de hidrógeno en contacto

• Estética preferida por la

con el agua.

mayoría.

TIPO DE RADIADOR

NÚMERO DE TOMAS

DIÁMETRO Y SENTIDO DE LAS TOMAS

Fundición

4

ø1”, 2 a izda. y 2 a dcha.

Chapa de acero

4

ø11/4”, 2 a izda. y 2 a dcha.

Panel de chapa

2ó4

Aluminio

4

Toallero

3ó4

ø1/2”, todos a dcha. ø1”, 2 a izda. y 2 a dcha2 mínimo de ø1/2” y otro de ø3/8”

61

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

2. El purgador se podría poner indiferentemente en la toma 1 o en la 2. DIÁMETRO

DIÁMETRO

DE LA LLAVE

DETENTOR

1

—

2

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TOMA

62

PURGADOR

REDUCCIÓN

TAPÓN

—

1/8”

1”D – 1/8”

—

—

—

—

—

1”l

3

1/2”

—

—

1”D – 1/2”

—

4

—

1/2”

—

1”I – 1/2”

—

DEL

3. Las distintas partes de un sistema de ventilación localizada son: Nº

UTILIZACIÓN

SUPERFICIE m2

FACTOR FACTOR A B

FACTOR C

POTENCIA DEL RADIADOR

1

Dormitorio 1

83

86

1,05

1

722,4

2

Dormitorio 2

8

86

1,05

1

722,4

3

Dormitorio 3

11

86

1,05

1

993,3

4

Cocina

9

81

1,05

1

765,45

5

Sala de estar

18

95

1,05

1

1.795,5

6

Baño exterior

4

90

1,05

1

378

4. Según la tabla 23 para esa potencia total (6.650 kcal/h) y 7 paneles se deben hacer dos anillos, procurando que la potencia de cada uno sea similar. En la figura se marcan los escogidos.

2

1

3

4 5

Para ambos anillos el diámetro de tubo de cobre hallado es de 12-14 mm, diámetro que, aunque se comercializa, es poco utilizado y por tanto en la práctica sería posible emplear el de 13-15 mm.

7

6 5

El tramo común a ambos anillos (marcado en rojo) se calcularía como una instalación bitubo, dando como resultado un diámetro de 20-22 mm.

Unidad

1 Instalaciones de Calefacción

Respuestas Autoevaluación 1. Los condicionantes a tener en cuenta cuando seleccionemos un radiador serán de tipo: técnico, económico y estético.

2. Los radiadores más comunes son los de hierro fundido, chapa de acero, paneles de chapa, aluminio y los toalleros.

3. Las características principales que diferencian el sistema monotubo del bitubo son: SISTEMA MONOTUBO

SISTEMA BITUBO

• Los últimos radiadores deben sobredimen- • El calentamiento es más rápido al ser mayor sionarse para logar la potencia necesaria, ya que el agua les llega más fría.

• El cálculo de las potencias resulta más complejo.

• Se produce un gran ahorro de tubo y tiempo.

la temperatura del agua y más uniforme en todos los radiadores, ya que llega a la misma temperatura.

• La regulación es independiente en cada radiador y por tanto más sencilla.

• Se deben hacer derivaciones mediante T o empleando colectores, lo que aumenta los gastos y, el tiempo de realización.

4. La solución correcta se muestra en la figura:

Mejor

Medio

Peor

63

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

5. Una vez finalizada la instalación, en la primera puesta en marcha se debe regular

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

el caudal que entra en cada radiador, para lograr así que todos calienten de forma uniforme.

64

Aunque en ocasiones esta labor se realiza en el detentor, éste no está diseñado como elemento de regulación, sino de corte y pueden producirse ruidos. Lo ideal es ajustar el caudal en la llave de entrada siempre que ésta sea de doble reglaje; si es simple, el usuario puede echar al traste con todo el trabajo anterior al manipularla.

6. Los componentes necesarios para el correcto montaje del radiador dado, se desglosan en la tabla siguiente: DIÁMETRO

DIÁMETRO

DE LA LLAVE

DETENTOR

1

3/8”

2

TOMA

PURGADOR

REDUCCIÓN

TAPÓN

—

—

1”l – 3/8”

—

—

—

1”D

—

—

3

—

—

—

—

1”l

4

—

3/8”

—

1”D – 3/8”

—

DEL

7. Se recomienda colocar purgadores automáticos en este tipo de radiadores ya que el agua de calefacción en contacto con el aluminio forma bolsas de hidrógeno, que en caso de no ser eliminadas bajan el rendimiento del emisor y producen ruidos. Sin embargo, se debe tener precaución si los suelos del local son de tarima o parquet, pues aunque no debiera ser así, en ocasiones estos purgadores liberan además de gas pequeñas gotas de agua.

Unidad

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8. Las potencias halladas están reflejadas en la siguiente tabla y han sido obtenidas de las tablas 14 – 18 – 19 y 20 Nº

UTILIZACIÓN

SUPERFICIE m2

FACTOR FACTOR A B

FACTOR C

POTENCIA DEL RADIADOR

1

Salón

13

78

1,30

1

1.318,2

2

Cocina

6

64

1,30

1

499,2

3

Baño interior

3

55

1,30

1

214,5

4

Dormitorio

8

69

1,30

1

717,6

9. Según los datos de la tabla 4, para obtener una potencia de 650 kcal/h con un radiador MEC 45 y un salto térmico de 50 ºC necesitaremos:

Nº de elementos =

Nº de elementos =

Potencia requerida Potencia por elemento 650 kcal/h = 8,7 ≈ 9 elemento 74,7 kcal/h

10.Según la potencia de cada tramo y mediante la tabla 27, se obtienen los siguientes diámetros: TRAMO

POTENCIA (kcal/h)

DIÁMETRO ACERO

0-1 / 0”-1”

3.221

½”

1-2 / 1”- 2”

1.600

½”

1-3 / 1”- 3”

1.621

½”

3-4 / 3”- 4”

1.121

3/8”

3-5 / 3” – 5”

500

3/8”

65

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