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Estimados socios y lectores:

En el mes de Junio recién pasado se ha celebrado el Congreso Iberoamericano de Aire Acondicionado y Refrigeración (CIAR) 2011, en la Ciudad de México, con el tema central “Net Cero”. Se ha buscado intercambiar ideas y analizar soluciones para llegar a construir edificios que no aumenten la demanda gene-ral de energía. El comienzo está en proyectar instalaciones de bajo consumo energético e integrar sistemas de recuperación y regeneración. Como en la mayoría de los casos no se puede lo-grar la independencia total de las fuentes de energía públicas, debe haber un compromiso de generar la misma cantidad del consumo energético restante en otro lugar físico con sistemas de energías renovables. El Balance energético debe dar cero.Chile estaba presente con 8 participantes y una presentación técnica-científica.

El presente CIAR se organizó de una manera muy diferente, lo que hizo que el evento se transforme en un éxito total. Felicitaciones a la Asociación Mexicana de Empresas del Ramo de Instalaciones para la Construcción (AMERIC) por el excelente desem-peño.

Las razones del éxito han sido principalmente tres:

A) Darle al Congreso un enfoque científico-comercial, ofreciendo simultáneamente presentaciones técnicas-científicas y técnicas-comerciales. 21 Empresas estaban presentes como espónsores de diferente nivel lo que hizo posible la realización del evento.

B) Dar un espacio de 2 horas a cada presentación, en comparación de los 40 minu-tos en los CIAR anteriores, lo que dejó muchos espacios para conversaciones e intercambios de experiencias.

C) Haber seleccionado un hotel de 5 estrellas, con un ambiente muy agradable y excelente atención en cada momento.

Es importante mantener este esquema del Congreso. Congresos exclusivamente téc-nicos-Científicos están condenados a fracasar por los altos costos y falta de público.

El próximo CIAR será en Colombia.

Simultáneamente con el CIAR se ha celebrado la reunión anual de la Federación de Asociaciones Iberoamericanas de Aire Acondicionado y Refrigeración (FAIAR). Se hizo el traspaso de la presidencia para los próximos 2 años a Colombia. Todo apunta que el FAIAR no ha sido muy activo hasta la fecha, salvo la preocupación de orga-nizar los CIAR. Se han formado 3 grupos de trabajo con temas importantes, donde algunos directores de nuestra Cámara tienen el compromiso de colaborar y aportar. Oportunamente informaré de más detalles.

PresidenteHeinrich-Paul Stauffer

Frío & CalorAño 21 · Nº 109 · Junio 2011Revista Frío y Calor Órgano Oficial de la Cámara Chilena de Refrigeracion y Climatización A.G. yDITAR Chile.

Instalación de Calefacción por Radiadores de Producción de Agua Caliente Sanitaria 4 - 25

Tratamiento de Legionella mediante choque térmicosimultáneo en las líneas de agua fría y caliente 26 - 29

Producción de ACS gratuita en hospitales medianterecuperación de calor en los equipos de producciónde frío para climatización 30 - 34

Ahorro energético: Reducción de los costes de combustibles y protección del medio ambiente 36 - 40

Representante LegalHeinrich - Paul Stauffer

GerentaXandra Melo H.

Comité EditorialFrancisco AvendañoJulio GormazXandra MeloKlaus Grote

ColaboradoresTomás CanéPedro SarmientoFrancisco MirallesJoaquín Reyes

DirecciónAv. Bustamante 16 · Of. 2-CProvidencia, Santiago-ChileFonos: (56-2) 204 8805 · (56-2) 341 4906Fax: (56-2) 204 7517E-mail: refriyclima@entelchile.netWeb: www.frioycalor.cl

Diseño y ProducciónDATONLINE E.I.R.L.Fono/Fax: (56-2) 274 37 82 E-mail: datonline.rs@gmail.com

Las opiniones vertidas en los artículos son de exclusiva responsabilidad de sus autores y no representan necesariamente el pensamiento de la Revista Frío y Calor. La publicidad es responsabilidad de los avisadores.

directorios

Cámara Chilena de Refrigeracióny Climatización A.G.

Presidente : Heinrich - Paul Stauffer, de Instaplan S.AVicepresidente : Cipriano Riquelme H., de CR Ingeniería Ltda.Tesorero : Tomás Cané C., de Refrigeración y Repuestos S.A.C.Secretario : Alejandro Requesens P., de Business to Business Ltda.Director : Julio Gormáz V., de Gormáz y Zenteno Ltda.Director : Rubén Céspedes A., de RCA Ltda.Director : Peter Yufer S., de Rojo y Azul Ing. y Proyectos Ltda. Director : Jorge Sandrock H., de Rojas, Sandrock y Cía Ltda.Past President : Klaus Peter Schmid S, de Inra Refrigeración Industrial Ltda.

Presidente : Manuel Silva L.Vicepresidente : Julio Gormaz V.Secretario : Francisco Avendaño R.Tesorero : Jorge Sandrock H.Directores : Francisco Miralles S. Francisco Dinamarca Eduardo Mora E. Past President : Klaus Grote H.

Ditar - Chile

Editorial

Cámara Chilena deRefrigeración y Climatización A.G.

International Associate División Técnica de Aire Acondicionado

y Refrigeración de Chile

Radiador de Pared

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Instalación de Calefacción por Radiadores y Producción de Agua Caliente Sanitaria

Material Técnico extraido del Módulo Siete Instalaciones de Producción de Calor. M7 /UD3American Chemical Society

1. DATOS DE PARTIDA

Para dimensionar una instalación de calefacción y agua ca-liente sanitaria, ofreciendo el resultado que sea más favorable al usuario final desde el punto de vista técnico y económico, es necesario disponer de una serie de datos que nos permitan realizar tanto los estudios previos necesarios para determinar las características generales de la instalación (tipo de instala-ción, materiales a emplear, trazados de tuberías, etc.) como los cálculos necesarios para realizar un correcto dimensio-nado.

Entre los datos y documentación necesarios más relevantes, podemos enumerar los siguientes:

• Planos del edificio. • Materiales de construcción empleados. • Uso a que está destinado el edificio. • Temperaturas interiores y exteriores. • Tipo de instalación. • Combustible a emplear.

1.1. Plano de la vivienda

En esta unidad se realizará el diseño de un sistema de ca-lefacción por radiadores y de producción de agua caliente sanitaria para una vivienda unifamiliar. El plano que utiliza-remos a lo largo de toda esta unidad es el Plano 1.

La vivienda en cuestión consideraremos que está situada en la provincia de Valencia, próxima a la costa.

1.2. Demanda de la carga térmica en las dependencias

La instalación de calefacción de un edificio debe suministrar toda la potencia calorífica necesaria para compensar todas las pérdidas de calor que se producen, a través de las paredes o por infiltraciones o aire necesario para la ventilación.

Plano Nº 1

Estas pérdidas de calor están condicionadas básicamente por tres factores:

• Temperatura interior del edificio, que para el caso de vi-viendas oscila entre 20°C y 23°C.

• Zona climática en que se encuentra el edificio y las incle-mencias del tiempo a que se verá sometido.

• Características propias del edificio (materiales empleados en la construcción y calidades de los mismos).

Para conocer la demanda total de calefacción del edificio deberíamos calcular las pérdidas de calor a través de los ce-rramientos del mismo, a partir de datos como los coeficientes de transmisión térmica y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. Este cálculo resulta laborioso y no aporta nada al contenido de este módulo, por ser materia co-rrespondiente a otras asignaturas de este mismo ciclo formati-vo, por ello, para realizar los cálculos de manera aproximada y que nos permita desarrollar de una forma más o menos

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precisa el proyecto propuesto en esta unidad, se expone un método de cálculo estimativo, que con ayuda de tablas nos permite obtener unos resulta-dos aproximados, válidos para la realización de estudios y an-teproyectos.

En la tabla Nº1 podemos ob-tener las pérdidas de calor de

Mapa de zonas climáticas de España

ORIENTACIÓN FACTOR O

Zonas de montaña 1.2 Orientación Norte 1.15 Otras 1

ZONA CLIMÁTICA FACTOR C

A 0.7 B 0.8 C 0.9 D 1.0 E 1.15

cada estancia de la vivienda en función de su volumen.

Los resultados obtenidos de esta tabla deben multiplicarse por una serie de factores que dependen de la zona climática donde se encuentre, y de la orientación de las distintas habi-taciones de la vivienda.

Tabla Nº 1

1.2.1. Cálculo de demandas de calefacción para el ejemplo propuesto

Los cálculos que debemos realizar, empleando el método simplificado anteriormente, para determinar cuál será la de-manda de energía para la calefacción de la vivienda se resu-men en la tabla Nº 2.

Para el cálculo de la volumetría se ha considerado una altura de 2,5 m para todas las estancias, y que la vivienda esté situa-da en una zona climática B.

Las superficies de las habitaciones se han calculado con ayu-da de la escala indicada en el plano de la vivienda, al igual que la orientación de la misma.

Tabla Nº 2

1.3. Puntos de consumo de ACS y demanda prevista

El propósito del sistema de producción de agua caliente sani-taria es suministrar a cada aparato de consumo el caudal de agua caliente que demanda, a la temperatura adecuada y en el momento preciso, teniendo en cuenta que ésta se mezcla habitualmente con agua fría.

Para usos sanitarios, es necesario calentar el agua fría proce-dente de la red, que llega a una temperatura que oscila entre los 6 y los 14° C, dependiendo de la zona y la época del año, hasta los 40 ó 45° C, que es la temperatura de uso.

El consumo diario de agua caliente depende de una multitud de factores.

Entre ellos podemos destacar el uso a que se destina el edi-ficio, las costumbres de sus habitantes, la época del año, in-cluso el día de la semana. Por este motivo, los valores que se utilizan a continuación para realizar el cálculo de la deman-da prevista son orientativos.

Para determinar el consumo de agua caliente sanitaria para el caso de una vivienda, en la que se prevee la instalación de un acumulador, nos basaremos en la tabla 3 de consumos

Tabla Nº 3

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2. TUBERÍAS 2.1. Materiales para tuberías 2.1.2. Cobre

Los tubos de cobre son de los más utilizados para la fabri-cación de tuberías. En el comercio se pueden encontrar dos calidades:

• Cobre duro: tubería rígida que se suministra en barras de 5 ó 6 metros de longitud, apropiada para la ejecución de instalaciones vistas por su resistencia mecánica.

• Cobre recocido: después de aplicarle el tratamiento térmi-co adecuado, se consigue un material más maleable, que conserva el resto de sus características intactas. Comer-cialmente se presenta en rollos, cuya longitud depende del diámetro del tubo, lo que lo hace apto para instalacio-nes sinuosas con tramos de gran longitud, por la facilidad del mismo para adaptarse a cualquier trazado.

El cobre en general presenta una serie de características que lo hacen especialmente apto para realizar instalaciones de fontanería, calefacción, conducción de gases, etc. Sus carac-terísticas más destacables son:

• Gran resistencia a la corrosión.

• Interior totalmente liso (provoca pequeñas pérdidas de carga e impide las incrustaciones).

• Fácil de instalar y manipular, pudiéndose cortar y soldar fácilmente por capilaridad.

Los inconvenientes que presenta su utilización son su eleva-do coste en comparación con otros materiales y el elevado coeficiente de dilatación, que obliga a tomar algunas precau-ciones cuando se utiliza en instalaciones de agua caliente y calefacción.

Para la ejecución de instalaciones con tubería de cobre hay disponibles en el mercado gran variedad de accesorios, pre-parados para su unión mediante soldadura por capilaridad o con manguitos mecánicos de compresión, ofreciendo todas estas uniones gran confiabilidad.

Comercialmente, los tubos de cobre se denominan por su diámetro exterior y el espesor del tubo.

El mayor problema que puede presentar la utilización de tu-berías de cobre aparecerá cuando se realicen instalaciones mixtas en las que se utilizan tuberías de cobre y de acero, ya que se forma una pila elemental que provoca la oxidación y picado de la tubería de hierro. Para evitar la aparición de este fenómeno, hay que tomar las precauciones que se indican a continuación:

• Montar un manguito de plástico que sirva de aislante en el punto de unión de los dos materiales.

• Procurar, siempre que sea posible, que la tubería de hierro

diarios en litros para los distintos puntos de consumo, que nos servirán de orientación.

El cálculo se realiza teniendo en cuenta que la temperatura dentro del acumulador es de 60° C.

Una vez conocidos los puntos de consumo que debemos ali-mentar, el procedimiento a seguir consistirá en sumar todas las demandas de ACS a la temperatura de 40° C, que coinci-den con las indicadas en la última columna de la tabla infor-mativa anterior, y aplicarles un coeficiente de simultaneidad, que dependerá del confort que se quiera conseguir:

Confort reducido K = 0.5 Confort medio K = 0.7 Confort elevado K = 0.9

1.3.1. Cálculo de la demanda de ACS para el ejemplo pro-puesto

Aplicando el método de cálculo propuesto, a la vivienda que estamos utilizando como ejemplo, tendremos que para los puntos de consumo de la misma, la demanda de agua calien-te sanitaria a 40° C será la siguiente:

Si queremos tener un grado de confort medio, tendremos que multiplicar el resultado obtenido por 0,7, obteniendo que la demanda prevista de agua caliente sanitaria a 40° C será de 167,23 litros diarios.

La potencia calorífica necesaria para la producción del agua caliente sanitaria se puede calcular aplicando la fórmula si-guiente:

Donde: V = volumen del acumulador (m3).Pe = peso específico del agua caliente en (kg/l). Ce = calor específico del agua (kcal/kg °C).DT = salto térmico entre el agua de entrada y de salida (°C). t = tiempo necesario para la puesta en servicio (horas).

Considerando valores habituales para viviendas, con un salto térmico de 50° C y tiempo para puesta en servicio de 2 horas, podemos calcular la potencia calorífica requerida para la ins-talación propuesta como ejemplo, obteniendo:

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esté situada antes que la de cobre en el sentido de la cir-culación del agua.

• Utilizar ánodos de sacrificio que protejan las tuberías de hierro.

2.1.2. Acero galvanizado

Son tuberías que se construyen con acero de bajo contenido en carbono que se galvaniza posteriormente para aumentar su resistencia a la corrosión.

Este tipo de tuberías son de elevada resistencia mecánica y permiten realizar las uniones por soldadura, con accesorios roscados o con bridas.

Tienen el inconveniente de presentar una superficie interior rugosa, que además de facilitar los depósitos de cal aumenta las pérdidas de presión.

Su uso en instalaciones de tipo residencial está siendo des-plazado por otros tipos de materiales más duraderos, higiéni-cos y fáciles de instalar.

Comercialmente se presenta en barras de 5 ó 6 metros de longitud en una gama de diámetros en pulgadas.

2.1.3. Acero inoxidable

El acero inoxidable se considera un material higiénico, como se demuestra en la mayoría de las aplicaciones en la indus-tria alimentaria y farmacéutica. Entre las características más destacables para su utilización en instalaciones de agua ca-liente sanitaria y calefacción, podríamos destacar su resisten-cia frente a los agentes externos, que lo hacen resistente a la corrosión, evita las incrustaciones y provoca una mínima pér-dida de carga, obteniéndose mayores velocidades del fluido.

También permite obtener excelente acabado decorativo evi-tando costos adicionales de pinturas o protecciones exte-riores. También presenta menor conductividad térmica que otros materiales.

Los principales inconvenientes de uso de los aceros inoxida-bles son el coste de los materiales, que resultan mucho más caros que otros, y la dificultad de manipulación, mecanizado y soldadura, por su gran resistencia y especial cuidado que hay que tener para evitar que pierda sus características al so-meterlos a procesos de soldadura.

Para las instalaciones sanitarias y en viviendas se han de-sarrollado gamas de tubos y accesorios, para soldadura por capilaridad o uniones prensadas con los que se consiguen abaratar los costes de mano de obra en la ejecución de insta-laciones con tubos de acero inoxidable.

2.1.4. Materiales plásticos

Dentro de la gran variedad de materiales plásticos que po-demos encontrar en el mercado, los que se utilizan más co-múnmente en la fabricación de tuberías son el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno (PE) y el polipropileno (PP).

Cada uno de estos materiales tienen unas características di-ferenciadas, pero en general todas las tuberías de materiales plásticos se caracterizan porque:

• Son ligeras y muy resistentes a los agentes externos (salvo a los hidrocarburos, que pueden deteriorarlas).

• Son aislantes térmicos y eléctricos.

• Son fáciles de manipular, pudiéndose modelar y soldar al aplicarles calor.

• Tienen un interior muy liso, por lo que provocan pocas pérdidas de presión y difícilmente se producen incrusta-ciones.

Como inconvenientes, podemos resaltar los siguientes:

• Elevado coeficiente de dilatación térmica.

• Presión de trabajo limitada a un máximo de 25 bar.

• Envejecen en presencia del aire y de la luz solar.

2.1.4.1. PVC y polietileno

Son tubos rígidos que se presentan comercialmente en barras

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de hasta 5 m, en una gama de presiones que va desde los 4 kg/cm2 a los 16 kg/cm2.

Hay disponibles para este tipo de material gran variedad de accesorios. Las uniones se realizan por un acoplamiento ci-líndrico machihembrado que se puede encolar o soldar por fusión.

En el caso del polietileno, también se presenta en tubos flexi-bles que se pueden unir con acoplamientos elásticos o con accesorios prensados de latón.

Estos tubos son muy resistentes a los materiales de obra y tampoco se ven afectados por la corrosión, como ocurre con los materiales metálicos.

2.1.5. Materiales multicapa

Son materiales plásticos sometidos a un proceso de fabrica-ción especial que permite mejorar sus características resisten-tes, sobre todo aumentando su resistencia al calor.

El más extendido es el polietileno reticulado. Tiene la ventaja de presentarse en tubos flexibles de gran longitud, lo que per-mite realizar largas tiradas de tubería sin empalmes ni unio-nes.

Estos tubos están especialmente indicados para la realización de instalaciones de agua caliente sanitaria y calefacción.

Las uniones se realizan por medio de accesorios de latón prensados.

2.2. Instalación de tuberías para conducción de agua caliente

Las tuberías deben dar un servicio continuo y duradero, por lo que deben instalarse tomando las precauciones necesarias, siguiendo unas sencillas reglas.

En principio, las tuberías pueden montarse vistas o empotra-das en obra.

En general, es aconsejable que las tuberías no entren en con-tacto con los materiales de la obra, por lo que en caso de tuberías empotradas es conveniente protegerlas con recubri-mientos apropiados.

Para evitar la formación de bolsas de aire que dificulten la circulación del agua, hay que prestar especial atención al trazado de las tuberías, evitando recorridos zigzagueantes y cambios de altura. Es recomendable montar los tubos con una pequeña pendiente del 2% para favorecer la evacuación de burbujas de aire, colocando en el punto más alto del cir-cuito un purgador automático de aire.

Deben disponerse los apoyos necesarios para las tuberías, situados, dependiendo del material y del diámetro de la tu-bería, cada dos o tres metros. Estos apoyos se fijarán siempre sobre el tubo y no sobre los accesorios o soldaduras. En el caso de utilizar tubos de cobre, se fijarán a las paredes o techos con abrazaderas de latón o cobre, de las que existen en el mercado a tal efecto.

Las tuberías no deben entrar nunca en contacto con instala-ciones eléctricas o de telecomunicaciones para evitar la co-rrosión o las posibles derivaciones eléctricas.

Cuando se realizan instalaciones de tuberías para la distribu-ción de agua caliente, bien sea para uso sanitario o para sis-temas de calefacción, es necesario tomar precauciones para garantizar un adecuado suministro, para evitar problemas derivados de los fenómenos de contracción y dilatación de los tubos como consecuencia de los cambios de temperatura a que se ven sometidos, y para evitar las pérdidas de calor.

Con carácter general, deberemos tener en cuenta las normas siguientes:

• La distancia entre las tuberías de agua caliente y agua fría debe ser como mínimo de 4 cm, situándose la de agua caliente por encima de la de agua fría.

• Las tuberías de agua caliente deberán estar aisladas térmi-camente para evitar pérdidas de calor, especialmente las tuberías del sistema de calefacción que circulen por el ex-terior del edificio o por locales no calefactados.

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• Cubeta de seguridad para evitar derrames de combustible en caso de que se produzcan fugas o roturas accidentales del mismo. Esta cubeta se instalará con una pendiente del 2% hacia un lado que permita la inspección visual de la misma. No dispondrá de sumidero ya que está prohibido el vertido de hidrocarburos a través de la red de sanea-miento.

• Conducto de respiración o venteo. Esta tubería tendrá un diámetro de 30 mm para depósitos de 1000 litros; se evita-rán codos y tramos horizontales donde pueda quedar acu-mulado combustible y entrarán dentro del depósito más de 30 mm.

• Tubería de carga o llenado. Para depósitos de 1000 litros, debe tener un diámetro de 3” y llegar hasta el fondo del depósito. Tendrá una longitud máxima de 25 m y una pen-diente del 5% para que el combustible fluya hacia el de-pósito.

• Válvula de corte en el conducto de salida del depósito y válvula de vaciado del mismo.

El local donde quede ubicado el depósito de combustible de-berá cumplir con las condiciones siguientes:

• Deberá estar aislado del resto del edificio con paredes resistentes al fuego (RF-120), y ubicado en la planta más baja, con puerta de acceso con apertura hacia el exterior y convenientemente señalizada.

• Deberá disponer de un sistema de ventilación natural o forzada. Esta ventilación será independiente de la reque-rida para la caldera. En este caso se instalarán rejillas para ventilación natural cuya superficie será de 100 cm2 por cada 10 kW. de potencia instalada.

• Alrededor del depósito se dejará un espacio suficiente para poder inspeccionarlo cómodamente (mínimo 40 cm). Del mismo modo es recomendable que el depósito quede ins-talado a una altura de 0,5 metros del suelo.

• El depósito de combustible no podrá quedar ubicado en el mismo local que la caldera salvo en el caso de que su capacidad sea como máximo de 1000 litros y la distancia a la caldera sea superior a 3 metros.

Para llevar el combustible hasta el quemador de la caldera, se instalará un circuito de transporte. La alimentación de com-bustible puede hacerse por gravedad, siempre que el depósito esté situado por encima del quemador y la bomba del com-bustible del mismo sea capaz de aspirar el gasóleo. En caso contrario, será necesario realizar una alimentación forzada, con ayuda de un grupo de presión auxiliar.

En el proyecto que nos ocupa se alimentará el quemador por gravedad, con una instalación ejecutada con tuberías de co-bre rígido y que estará compuesta por una doble línea, para alimentación y retorno. Ambas tuberías deben contar con vál-vulas de corte en sus extremos para permitir aislar el depósito y el quemador para facilitar las posibles operaciones de lim-pieza o mantenimiento.

• En los tramos rectos de tubería, deberá colocarse un com-pensador de dilatación cada 25 metros como mínimo. Así mismo, los soportes del tubo se colocarán lejos de los cambios de dirección (esquinas), situados siempre sobre tramos rectos para permitir la dilatación de las tuberías y evitar la aparición de tensiones sobre los accesorios.

• Deben tomarse las precauciones necesarias para evitar la formación de bolsas de aire, bien dando a la tubería la pendiente adecuada o montando purgadores automáticos de aire.

• El paso de tabiques o forjados se realizará con manguitos pasamuros holgados (mínimo 10 mm), que se sellarán con materiales aislantes flexibles.

• Como norma general, se evitará el uso de materiales plás-ticos en las tuberías de agua caliente.

3. SITUACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN

3.1. Grupo térmico y acumulador de ACS

El grupo térmico y el acumulador de ACS quedarán ubicados en una sala especialmente prevista para su colocación, junto con el depósito de gasóleo. Esta sala no tendrá la conside-ración de sala de máquinas según el RITE por no superar la potencia de la caldera los 70 kW.

Se tomará la precaución de situar dos rejillas de ventilación cuya dimensión mínima debe ser de 5 cm2 por kW instalado. Se situarán una en la parte baja del local, a 10 cm del suelo, y otra en la parte superior, a 20 cm del techo. De esta forma se asegura el aporte de aire necesario para realizar la com-bustión del gasóleo en el hogar de la caldera.

Tanto la caldera como el acumulador se conectarán utilizan-do los racores de conexión proporcionados por el fabricante. Se conducirán a un punto de desagüe tanto las válvulas de vaciado como las de seguridad, procurando que el paso de agua en estos casos resulte visible.

3.2. Depósito de gasóleo

El depósito para almacenamiento de combustible tendrá una capacidad tal que garantice el funcionamiento de la instala-ción durante un período de 30 días.

Existen diversas posibilidades para la instalación del depósito de combustible; enterrados en interior o exterior, se super-ficie interiores o a la intemperie, en posición horizontal o vertical, depósitos de chapa de acero o de polietileno.

Para la instalación proyectada en esta unidad se propone la instalación de un depósito de polietileno, apto para almace-nar productos petrolíferos con punto de inflamación superior a los 55° C, instalado en el interior y con una capacidad de 1.000 litros de gasóleo.

Para la correcta instalación del depósito de polietileno, se utilizarán los accesorios siguientes:

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A la entrada del quemador se instalará un filtro de gasoil para evitar la llegada de impurezas al mismo, y a la salida una válvula antirretorno que impida el retroceso del combustible hacia el quemador.

3.3. Chimenea

Para garantizar el correcto funcionamiento de la caldera es necesario que la instalación de la chimenea se realice ade-cuadamente, situando el conducto vertical de la misma lo más cerca posible de la salida de humos de la caldera y limi-tando en lo posible la presencia de codos, o tramos horizon-tales que favorecen las pérdidas de carga y la acumulación de suciedad, con la consiguiente pérdida de tiro.

La chimenea a utilizar debe estar aislada térmicamente con lana de roca para evitar condensaciones por enfriamiento de los humos.

Por tratarse de un uso residencial y estar instalada a la intem-perie, el material elegido para los tubos que conforman la chimenea es el acero inoxidable, que es resistente a la corro-sión, al tiempo que ofrece un aspecto decorativo.

Para evitar molestias provocadas por los humos resultantes de la combustión, la chimenea deberá tener una altura tal, que supere en 3 metros la altura de la vivienda.

3.4. Radiadores

Como se verá más adelante, los radiadores son los elementos que van a ceder calor a la habitación.

Para obtener una temperatura uniforme en todo el local, los emisores deben emplazarse, 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 que-den 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 elegidos para la instalación ejem-plo, 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.

En el proyecto que se está desarrollando como ejemplo, los radiadores se han situado debajo de las ventanas en los dor-mitorios. En el pasillo se ha optado por colocar uno en cada extremo, donde están las puertas. Los aseos no tienen una pared especialmente fría, por lo que se han instalado junto a las puertas, donde había espacio disponible. En el salón comedor, hay una gran ventana, pero por la distribución del mobiliario y las características de la ventana mirador, se ha optado por dividir el radiador en dos módulos iguales y si-tuarlos uno a cada lado de la puerta, por ser el único espacio que quedaba libre.

4. SELECCIÓN Y DIMENSIONADO DE LOS EMISORES (RADIADORES)

4.1. Tipos de radiadores

Los radiadores son los elementos de la instalación que pro-porcionarán el calor necesario a cada estancia del edifico para mantener unas condiciones de confort preestablecidas. Los radiadores permiten la cesión del calor desde el fluido caloportador al ambiente por convección y por radiación.

Los tipos de radiadores más utilizados en las instalaciones de calefacción de viviendas son los siguientes:

• Radiadores de hierro fundido:

Son el tipo de radiador más tradicional, está compuesto por varios módulos que se acoplan entre sí.

Tienen la ventaja de ser muy duraderos. Debido al material con que están construidos y a la gran cantidad de agua que contienen, son emisores con mucha inercia térmica, es decir, que tardan mucho tiempo en calentarse y en enfriarse, por lo que son especialmente apropiados para ser utilizados en instalaciones de funcionamiento continuo.

El principal inconveniente que plantea el uso de estos radia-dores es la baja capacidad de emisión de cada módulo, lo que implica el uso de radiadores de gran tamaño. Además es necesario someterlos a operaciones periódicas de man-tenimiento, sobre todo pintura y eliminación de óxido para mantenerlos en buen estado.

• Radiadores de aluminio inyectado:

Al igual que los radiadores de hierro fundido están formados por varios módulos que se unen entre si para formar el radia-dor del tamaño deseado.

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El uso de este tipo de radiadores está muy extendido por las ventajas que presenta frente a los anteriores: poco peso, mayor rendimiento térmico, facilidad de montaje y manteni-miento. También tiene una inercia térmica reducida.

• Radiadores de chapa de acero:

Están formados por módulos de chapa de acero estampado soldados entre sí, por lo que no es posible desmontarlos ni ampliar su tamaño. Son aparatos de poca inercia térmica y pueden tener una vida útil muy larga si se montan y mantie-nen correctamente.

4.2. Dimensionado de los radiadores

El dimensionado de los radiadores que se colocarán en cada estancia de la vivienda consistirá en determinar el número de módulos que deben componer cada uno de los emisores.

Como paso previo a la selección de los radiadores, debere-mos tener en cuenta las condiciones de funcionamiento de la instalación, es decir, la temperatura de llegada del agua al ra-diador, la temperatura de salida del mismo y el salto térmico.

Generalmente, el dimensionado del emisor se realiza para un salto térmico de 50° C con temperatura de entrada del agua al radiador de 80° C y temperatura de salida de 60° C.

El tipo de radiador utilizado también será determinante, ya que la potencia de emisión de cada uno de ellos es diferente. A modo de orientación se puede ver en la siguiente tabla informativa, la potencia emitida por los distintos tipos de ra-diador que podemos encontrar en el mercado, en función de sus dimensiones y para las condiciones de funcionamiento establecidas anteriormente ( DT = 50°C).

• Paneles de chapa de acero:

Como los anteriores, están construidos con chapa de acero, y no son modulares. Son elementos planos con una superficie de emisión plana y muy grande. Son de reducido tamaño, lo que permite montarlos en lugares donde el espacio disponi-ble es reducido.

• Radiadores para baño (toalleros):

Son radiadores que se construyen con tubos de acero o de aluminio y que están especialmente diseñados para ser insta-lados en cuartos de baño y ser utilizados para secar o calentar las toallas.

En el supuesto probable de que las condiciones de trabajo de los radiadores difieran de las establecidas anteriormente, los valores que se ofrecen en la tabla anterior no serán válidos y deberán recalcularse.

Para ello utilizaremos las fórmulas siguientes:

Temperatura media del radiador:

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Salto térmico:

Potencia para un salto térmico distinto a 50° C:

Donde: P : es la potencia para un salto térmico distinto de 50° C P50 : es la potencia facilitada en tablas para un salto térmico

de 50° C DT : es el salto térmico n : es un número característico del emisor y que propor-

ciona el fabricante.

Para el correcto funcionamiento de los todos los emisores de la instalación será necesario regular el caudal de agua que atraviesa cada uno de ellos, permitiendo así el ajuste de la transmisión de calor en cada uno de ellos.

Esto se consigue con la utilización de válvulas que conve-nientemente taradas permiten distribuir de forma uniforme todo el caudal de agua caliente disponible en la instalación, entre todos los radiadores. Estas válvulas se denominan de-tentores.

Además de los detentores es necesario montar purgadores manuales o automáticos que permiten eliminar el aire del cir-cuito de calefacción.

También será necesario colocar un purgador en cada radia-dor, teniendo en cuenta que en el caso de radiadores de alu-minio es necesario instalar purgadores automáticos especia-les, para eliminar la posible formación de hidrógeno gaseoso en la instalación, como resultado del proceso de oxidación de los radiadores nuevos.

4.3. Dimensionado de radiadores para el ejemplo propuesto

Para la vivienda unifamiliar que es objeto de este estudio, se pretenden utilizar radiadores de aluminio con aberturas para todas las habitaciones, salvo para los dos baños donde sería conveniente instalar radiadores de tipo toallero.

El tamaño, o más bien la altura del radiador dependerá del lugar donde pretenda montarse. Los radiadores que están si-tuados debajo de una ventana serán de 45 cm de altura, ya que en estos casos hay menos espacio disponible. El resto se-rán todos de 60 cm de alto, que resultan menos voluminosos.

En la tabla anterior se resumen los cálculos necesarios para determinar los módulos que deberá tener el radiador que se monte en cada estancia, así como la potencia instalada real-mente como consecuencia de los redondeos.

Los módulos de que se compone cada radiador se han redon-deado a un número par, por si es necesario dividirlo en dos partes, bien por la forma y dimensiones del local donde van a situarse (como es el caso del pasillo) o por ser un radiador muy grande y ser más conveniente para su montaje (como ocurre en el salón).

5. Distribución y dimensionado de tuberías de calefacción

5.1. Tipos básicos de instalación

5.1.1. Instalación monotubular

En la instalación monotubo los emisores quedan instalados en serie, formando un circuito en forma de anillo que sale y retorna a la caldera. La temperatura del agua que entra a cada radiador es diferente, por lo que es necesario sobredi-mensionar los últimos emisores de la instalación para com-pensar estas pérdidas de temperatura del agua que entra a los radiadores. Según el RITE no pueden instalarse más de cinco radiadores en cada anillo.

Para este tipo de instalaciones deben utilizarse llaves especí-ficas que realizan la función de detentor y mezclador. Des-vían parte del agua que llega al próximo emisor.

Por tratarse de un circuito en serie, el caudal de agua caliente que llega de la bomba circuladora debe recorrer toda la tu-bería, por lo que no es posible hacer reducciones de sección en el circuito hidráulico, montándose todas las tuberías del mismo diámetro.

5.1.2. Instalación bitubular

La instalación bitubular es un sistema de distribución que consiste en la utilización de dos tuberías, una de ida y otra de retorno donde se conectan los emisores. La conexión de los radiadores siempre se realiza de forma que la entrada del agua se efectúa por la parte superior del mismo y la salida por la inferior.

Con este tipo de instalación se consigue que la temperatu-ra de entrada del agua a cada radiador sea prácticamente la misma.

La instalación bitubular permite realizar el retorno a la cal-dera de forma directa, con lo que la longitud de la tubería a emplear será menor o se puede realizar un retorno invertido, por lo que necesitaremos más metros de tubo para completar

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la instalación, pero a cambio conseguiremos un circuito me-jor equilibrado en los aspectos térmicos e hidráulicos.

La solución adoptada para la instalación que estamos utili-zando como ejemplo es una instalación bitubular de retorno directo, con lo que las tuberías de alimentación y retorno se-rán paralelas.

5.2. Dimensionado de la red de tuberías

5.2.1. Trazado sobre el plano

El trazado de la instalación sobre el plano nos permitirá se-leccionar el trazado óptimo de las mismas y nos servirá pos-teriormente para obtener las longitudes de tuberías necesarias para realizar los cálculos hidráulicos de la instalación.

El trazado de las tuberías se realiza cuando ya tenemos ubi-cados el resto de los componentes de la instalación, (caldera, acumulador, radiadores, etc.) teniendo en cuenta, que en la mayoría de los casos éstas circulan sobre el falso techo de la vivienda, pero fijadas sobre los muros, por lo que es conve-niente que sigan paralelas a lo mismos, lo que facilitará las posteriores bajadas a los radiadores.

5.2.2. Esquema de la instalación y numeración de los tramos

Con el trazado de las tuberías sobre el plano, tenemos perfec-tamente ubicadas las tuberías y demás elementos que com-ponen la instalación. Esto nos permite obtener las longitu-des de tubo a escala por medida directa sobre el plano, pero complica la comprensión del circuito hidráulico así como los cálculos posteriores que debemos realizar.

Por todo esto es conveniente realizar un esquema numera-do, de forma que podamos identificar a primer golpe de vista cada tramo, su recorrido y caudal circulante.

A cada radiador de la instalación se le ha asignado un nú-mero de orden y se ha numerado también el inicio y cada bifurcación que se produce en la tubería. Esto nos permitirá identificar cada tramo de tubería por el número del punto de inicio y el número del punto final del mismo.

También se puede anotar en el esquema la longitud de cada tramo y el caudal que circula por el mismo.

En la tabla siguiente se hace un resumen de todos los tramos, con su identificación y longitud (para obte-ner las longitudes de tubería del plano hay que tener en cuen-ta que los ramales principales circulan por el falso techo y las conexiones de los radiadores deben lle-gar hasta ellas. Con-sideraremos en este caso que el techo de la vivienda está a 2,5 metros del suelo).

En este esquema se representan con diferentes colores las tu-berías de ida y retorno, así como todos los radiadores de la instalación. Para facilitar la identificación de cada tramo de tubería y de cada elemento de ha optado por numerarlos.

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5.2.3. Caudales circulantes en cada tramo

El caudal que circula por cada tramo de tubería debe ser el suficiente para garantizar el correcto funcionamiento del ra-diador al que alimenta.

Se calcula dividiendo la potencia calorífica del radiador por el salto térmico. Para sistemas de calefacción que utilicen agua como fluido térmico, tendremos que:

Aplicando la fórmula anterior con la potencia calorífica ex-presada en kcal/h y el salto térmico en grados centígrados, se obtiene el caudal expresado en l/h.

Para sistemas que utilicen un fluido térmico distinto del agua, el resultado obtenido lo dividiremos por el calor específico del fluido utilizado.

En la tabla siguiente se muestra el caudal requerido por cada uno de los radiadores instalados:

El caudal que circula por cada tramo debe ser el suficiente para alimentar todos los radiadores que tenga aguas abajo.

En la instalación de nuestro ejemplo el caudal de agua que circula por cada tramo de tubería será el que se indica en la tabla resumen siguiente:

Podemos observar, que por tratarse de un sistema de distribu-ción con retorno directo, con el trazado paralelo de tuberías, los caudales que circulan en tramos homólogos de ida y re-torno son iguales.

5.2.4. Selección del diámetro de las tuberías

La selección del diámetro de los tubos que debemos utilizar, se realiza atendiendo a dos criterios, siempre partiendo de que sabemos el tipo de tubería que vamos a utilizar.

En primer lugar, debemos limitar la velocidad de circulación del agua dentro de las tuberías, que no debe superar los 2 m/s

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para evitar ruidos. Generalmente se utilizan velocidades comprendidas entre 0,5 y 1,5 m/s.

En segundo lugar, debemos tener en cuenta que las pérdidas de presión por metro de tubería no superen un valor máximo de 40 mm.c.a., fijado por normativa. Generalmente se toman valores de diámetro de tubo de forma que las pérdidas estén alrededor de 15 mm.c.a.

La forma más sencilla de seleccionar el diámetro de la tube-ría es utilizando tablas de doble entrada, en las que a partir del caudal circulante y la velocidad de circulación del agua podemos determinar el diámetro de la tubería a utilizar y al mismo tiempo comprobar la pérdidas de presión que tendre-mos con este diámetro de tubo.

Sobre la tabla se ha dibujado (línea roja discontinua) un ejem-plo para que sirva de guía para poder calcular los diámetros de todas las tuberías de la instalación. Se ha representado la forma de recalcular el diámetro de la tubería para el tramo 1–2 de ida, por la que debe circular un caudal de agua de 463,73 litros/hora.

En la tabla se entra con el valor del caudal en l/h. Se traza una recta vertical a partir de este punto, que debe prolongarse hasta que corte a la línea oblicua de la velocidad de circula-ción de agua que hemos establecido. Ahora ya podemos ob-tener en la parte superior de la tabla el diámetro interior del tubo, y trazando una recta horizontal podemos comprobar cuál será la pérdida de presión por metro de tubería.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

Caudal: 463,73 l/h

Velocidad: 0,5 m/s

Diámetro tubo: 20 mm

Pérdidas presión: 17 mm.c.a./m

Aplicando esto a nuestro ejemplo, teniendo en cuenta que vamos a realizar la instalación con tubería de cobre recocido, podemos utilizar la tabla de tramos, diámetros y pérdidas ad-junta para calcular el diámetro de las tuberías que debemos utilizar.

5.2.5. Pérdidas de carga en las tuberías. Selección de la bomba de circulación

La función de la bomba de circulación es la de hacer circular el agua calentada en la caldera hacia los elementos emisores. El caudal que debe mover la bomba ya lo hemos calculado en los apartados anteriores.

También necesitaremos calcular las pérdidas de presión tota-les de la instalación para poder seleccionar el circulador más adecuado.

Las pérdidas de carga totales de la instalación, se calculan su-mando a las pérdidas de presión que se producen en las tube-rías las pérdidas locales debidas a los accesorios de la tubería (codos, tes, reducciones.) a las válvulas, a los emisores, etc.

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Existen diversos métodos para calcular las pérdidas de pre-sión locales. En este texto proponemos utilizar el método de la longitud equivalente, que consiste en asignar a cada accesorio una longitud equivalente de tubería que provoca las mismas pérdidas de presión que el propio accesorio. Este dato lo podemos obtener en tablas informativas elaboradas a tal efecto, como la que se muestra a continuación:

Como en el apartado anterior hemos calculado el diámetro de todas las tuberías de la instalación y al mismo tiempo las pérdidas de presión por metro de tubería, si a cada tramo de tubería le añadimos la longitud equivalente de todos los ac-cesorios montados sobre ella, podemos calcular fácilmente la caída de presión en ese tramo.

Aplicando esto a la instalación de nuestro ejemplo, podemos elaborar una tabla para el ramal más desfavorable de la ins-talación (el ramal más desfavorable, coincide habitualmente con el más largo, ya que al tener más metros de tubo, las pérdidas de presión son mayores):

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de caudal y de presión sobre esta gráfica podemos obtener el punto de funcionamiento del circulador de la instalación. En el ejemplo propuesto, podemos ver que este punto se en-cuentra dentro del campo de trabajo de la bomba tipo 1, que es la que se ajusta a nuestra instalación y la que debemos por tanto instalar.

5.2.6. Equilibrado hidráulico de la instalación

Una vez que se ha ejecutado la instalación del sistema de ca-lefacción por radiadores, es posible que algunos parámetros de funcionamiento de la misma no sean los previstos en al cálculo teórico. Por este motivo es necesario disponer en la instalación de componentes de regulación que nos permitan ajustar el sistema de transmisión de energía calorífica a los radiadores, regulando el caudal de agua caliente que circula a través de cada uno de ellos.

Es posible que dentro de una misma instalación nos encontre-mos 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 au-mentar las pérdidas de presión en los radiadores más favore-cidos para compensar hidráulicamente la instalación.

El detentor se monta a la salida del radiador, en caso de insta-laciones bitubulares, o en la propia válvula de regulación, en el caso de instalaciones monotubulares.

Con el equilibrado hidráulico de la instalación, podremos conseguir que cada emisor funcione según lo previsto.

Para realizar el equilibrado, procederemos del modo siguien-te:

En primer lugar abriremos al máximo el detentor del radia-dor que esta en posición más desfavorable, para ir cerrando progresivamente el de los demás radiadores, quedando más cerrado el del radiador que esté más próximo a la caldera.

Posteriormente comprobaremos que la regulación ha sido efectiva poniendo en marcha el sistema de calefacción y comprobando que el salto térmico en cada radiador es co-rrecto y se mantiene constante.

A la vista de los resultados de la comprobación se procederá a corregir el funcionamiento de la instalación abriendo o ce-rrando los detentores de aquellos emisores que no funcionen correctamente.

Este proceso puede resultar engorroso y complicado en ins-talaciones complejas, pudiendo resultar más conveniente el uso de reguladores de caudal que regulen el flujo de agua caliente en cada rama.

Con los datos de caudal que debe impulsar la bomba y la caí-da de presión en el tramo más desfavorable, podemos selec-cionar la bomba que necesitamos, ayudándonos con la curva característica del circulador que proporciona el fabricante.

A continuación se muestra cómo utilizar el gráfico, entrando con los datos del ejemplo propuesto, caudal de 463,75 l/h y pérdida de presión de 1481,69 mm.c.a.

El fabricante de los circuladores proporciona un gráfico como el anterior, en el que se representa el campo de trabajo de los modelos de circulador que nos ofrece. Trazando las líneas

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6. DISTRIBUCIÓN Y DIMENSIONADO DE LAS TUBERÍAS DE ACS

6.1. Tipos de instalación

Existen dos sistemas para el abastecimiento de agua caliente en el interior de una vivienda: la distribución directa o la dis-tribución en anillo, con recirculación de agua caliente.

La solución que se adopta generalmente es la distribución directa, por ser un sistema de instalación más sencillo, que requiere el uso de menos metros de tubería y no necesita la instalación de una bomba de recirculación. Si se utiliza este sistema será necesario vaciar el agua fría de las tuberías antes de poder disponer de agua caliente en el grifo.

Este sistema de distribución de agua caliente se utiliza en instalaciones cortas, es decir, que el acumulador de agua ca-liente no está demasiado lejos de los puntos de consumo, máximo 12 metros, como suele ocurrir en el caso de vivien-das con suministro individual.

La distribución en anillo supone la instalación de una bomba de recirculación que mantiene en movimiento el agua ca-liente dentro de un circuito de tuberías en el que está inclui-do el acumulador, con lo que está más cerca de los puntos de consumo y su disponibilidad en el grifo es inmediata. Por la complejidad de este tipo de instalación, solamente se uti-liza en edificios singulares (colegios, centros deportivos, ho-teles,…) o en edificios de viviendas con suministro colectivo de agua caliente sanitaria.

6.2. Dimensionado de las tuberías de ACS

6.2.1. Trazado sobre el plano

El trazado de la red de tuberías para distribución de ACS so-bre el plano nos permitirá seleccionar el trazado óptimo de

las mismas y nos servirá posteriormente para obtener las lon-gitudes de tuberías.

En el plano facilitado de la vivienda, están representados los puntos de consumo de agua caliente. Trazaremos la red de tuberías necesaria para llevar el agua caliente desde el acu-mulador hasta los puntos de consumo, que para el ejemplo que estamos desarrollando a lo largo de este capítulo, se en-cuentran en la cocina, en un aseo y en un cuarto de baño.

Como en el caso de la red de tuberías del sistema de calefac-ción, en el trazado de las tuberías se recomienda seguir las líneas de los muros de la vivienda.

6.2.2. Esquema y numeración de tramos

En el plano de la instalación, queda perfectamente represen-tado el recorrido de las tuberías para el suministro de ACS a los distintos puntos de consumo. Con objeto de facilitar el proceso de cálculo para dimensionado de la tuberías es con-veniente elaborar un esquema simplificado donde sea fácil identificar los distintos ramales de distribución, así como sus puntos de partida y llegada, para asignarles el caudal circu-lante, longitudes, etc.

Para poder trabajar con mayor facilidad, el esquema se nu-merará para poder hacer referencia a los distintos tramos por el número del punto de inicio y el número del punto final del mismo. El proceso de numeración consistirá en asignar núme-ros correlativos a todos los puntos de consumo de la red y a todas las derivaciones de la misma.

En la figura siguiente se muestra el esquema numerado co-rrespondiente a nuestra instalación.

Sobre este esquema también es conveniente indicar las lon-gitudes de los tramos de tubería, los caudales circulantes y otros datos que puedan resultar de interés para el proceso de dimensionado de la red.

6.2.3. Cálculo de longitudes

El cálculo de longitudes de tubos debe realizarse como se ha indicado para las instalaciones de calefacción. Se toman me-didas sobre el plano a escala del edificio, teniendo en cuenta que la instalación de las tuberías se ha realizado por el falso techo de la vivienda, por lo que será necesario añadir a las medidas obtenidas la longitud de tubo necesaria para llegar desde el falso techo hasta el punto de consumo. Para el ejem-plo que estamos desarrollando podemos considerar que esta bajante tiene una longitud aproximada de 2 metros.

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Para el cálculo de las pérdidas de carga añadiremos a estas longitudes, la longitud equivalente de los accesorios utiliza-dos para realizar la instalación, como se ha expuesto ante-riormente.

6.2.4. Caudales de cada tramo

Los caudales que circulan por cada tramo se determinarán a partir del gasto de cada aparato sanitario y teniendo en cuen-ta que cada ramal deberá abastecer a todos los aparatos que estén situados aguas abajo. En la tabla siguiente se indica el gasto de los aparatos sanitarios más comunes en viviendas:

Como resulta improbable que se utilicen al mismo tiempo to-dos los aparatos sanitarios de un edificio, deberemos aplicar coeficientes de simultaneidad para aminorar el caudal que circula por cada tramo.

En el caso de viviendas como la que nos ocupa, considera-remos que sólo se utilizan simultáneamente un sanitario por

cada estancia, siendo éste el de mayor consumo.

En la vivienda considerada en el ejemplo, tenemos tres habita-ciones con suministro de ACS, la cocina, un aseo y baño. Por tanto, el máximo consumo simultáneo lo tendremos cuando se utilicen al mismo tiempo el fregadero, la ducha y la bañera.

El caudal que circula por cada tramo se resume en la tabla siguiente:

6.2.5. Velocidades de circulación y pérdidas de carga

Las velocidades de circulación y las pérdidas de carga, al igual que ocurre con las tuberías del sistema de calefacción, se establecen a partir de valores recomendados.

La pérdida de carga en tuberías no deberá superar en ningún caso los 40 mm.c.a./m, aunque para realizar los cálculos de dimensionado de tuberías se procura mantener el valor de la pérdidas de presión alrededor de los 15 mm.c.a./m.

La velocidad de circulación del agua caliente por dentro de las tuberías debe mantenerse siempre por debajo de los 2 m/s para evitar que se produzcan ruidos. Como valores aconseja-bles de diseño, se recomienda tomar como velocidad máxi-ma 1,5 m/s, para evitar vibraciones de los tubos y como velo-cidad mínima 0,5 m/s, con objeto de evitar que se produzcan depósitos de cal o arenilla en el interior de los tubos.

6.2.6. Selección del diámetro de los tubos

Los diámetros de los tubos que componen la red de distri-bución de agua caliente sanitaria pueden dimensionarse de igual modo que las tuberías del sistema de calefacción.

Los diámetros de los ramales que alimentan cada aparato sa-nitario no es necesario calcularlos, ya que se pueden fijar a partir de datos establecidos en tablas informativas y que indican valores que por la experiencia práctica garantizan un buen funcionamiento.

El resultado obtenido para el resto de los tramos será el si-guiente:

7. PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACIÓN

Antes de proceder a la puesta en marcha de la instalación, deberemos asegurarnos de que todos los componentes de la instalación se encuentran en disposición de prestar servicio. Para poner en servicio equipos e instalaciones, realizaremos en primer lugar las siguientes operaciones:

• Llenado del circuito de calefacción:

En primer lugar se abrirán los purgadores de todos los emi-sores de calor (radiadores) y se procederá a abrir la llave de llenado de agua fría de la caldera.

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El termostato controla la parada y puesta en marcha del que-mador en función de la temperatura del agua en el circuito de calefacción.

La parada de la caldera se efectúa desde el interruptor gene-ral. Si se procede a parar la caldera, deberemos cerrar la sali-da del depósito de combustible como medida de precaución.

8. OPERACIONES DE MANTENIMIENTO DE LA INSTALA-CIÓN

Para mantener la instalación en buenas condiciones de fun-cionamiento es necesario realizar una serie de operaciones periódicas de mantenimiento preventivo y correctivo, que nos permitirán garantizar que todos los componentes de la instalación se conservan en buen estado.

Para este tipo de instalaciones, y como norma general, el mantenimiento debe realizarse de acuerdo con las instruc-ciones del fabricante de los equipos.

El mantenimiento preventivo de este tipo de instalaciones se realizará anualmente y consistirá en la realización de las si-guientes operaciones:

• Comprobar que la presión del circuito en frío se encuentra dentro de los límites establecidos (entre 1 y 1,2 bar).

• Revisar y limpiar el filtro de gasoil.

• Revisar el correcto funcionamiento del termostato de cale-facción.

• Revisar el correcto funcionamiento del termostato de agua caliente sanitaria.

• Limpiar el interior de la caldera y el quemador.

• Comprobar que la presión del vaso de expansión es de 1 bar.

• Comprobar la estanqueidad de las tuberías de agua y gasoil.

• Limpiar la chimenea.

• Comprobar el buen estado de los sensores de temperatura.

• Comprobar el caudal de gas y la presión del mismo.

• Comprobar el funcionamiento de la bomba de recircula-ción.

• Accionar la válvula de seguridad y comprobar su funcio-namiento.

• Revisar el estado general de la caldera y el acumulador de ACS.

• Comprobar el estado de los emisores.

• Purgar el aire de la instalación, si no se han instalado pur-gadores automáticos.

La frecuencia de las revisiones que se efectúan a los distintos componentes de la instalación, puede ser modificada en fun-ción de las características de la misma, localización, intensi-dad de uso.

El mantenimiento correctivo tiene la función de realizar las reparaciones y correcciones, de los defectos observados du-rante el mantenimiento preventivo o de los daños por averías ocasionales.

Cuando empiece a salir agua por los purgadores, se irán ce-rrando progresivamente, y al final se cerrará la válvula de llenado, cuando podemos comprobar en el manómetro de la caldera que la presión en el interior del circuito es de 1 bar.

Una vez que el circuito está lleno y presurizado procedere-mos a poner en marcha la bomba de circulación, asegurán-donos de que no gira en seco, lo que podría provocar que se averiase.

Con la bomba en marcha, procederemos a purgar de nuevo el circuito de calefacción, y una vez finalizada esta operación se restituye la presión del circuito abriendo de nuevo la vál-vula de llenado de la caldera.

Una vez finalizado el proceso, deberemos comprobar que no hay fugas de agua en el circuito.

• Llenado del circuito de ACS:

Para llenar el circuito de ACS se procederá primeramente a abrir los grifos, y se abrirá la entrada de agua. Los grifos se cerrarán cuando salga agua por ellos de forma continua, ase-gurándonos de este modo que quedan llenas las tuberías y el acumulador de agua caliente sanitaria.

Cuando esté el circuito lleno, se procederá a comprobar que no hay fugas de agua en la instalación.

• Llenado del circuito de gasoil:

Antes de proceder a llenar las tuberías de alimentación de gasoil al quemador, nos aseguraremos que el depósito de combustible está lleno, a continuación se procederá a abrir la llave de salida de gasoil del depósito, y se comprobará la ausencia de fugas en toda la conducción, tanto en la ida como en el retorno.

Tras comprobar que el filtro está limpio y correctamente ins-talado, se procederá a purgar la tubería de combustible.

Una vez realizadas estas operaciones con éxito, la instala-ción estará lista para ponerla en funcionamiento. La puesta en marcha se realizará, comprobando antes que hay alimen-tación eléctrica, accionando el interruptor general de puesta en marcha de la caldera.

En este momento el quemador se pone en marcha y comien-za la producción de agua caliente sanitaria, que quedará almacenada en al acumulador. El quemador se parará au-tomáticamente cuando la temperatura del agua dentro del acumulador alcance el valor prefijado (entre 35 y 60° C). No volverá a ponerse en marcha hasta que por consumo o por pérdidas de calor, la temperatura del agua dentro del acumu-lador descienda.

El sistema de calefacción se activa desde el panel de control que estará situado dentro de la vivienda y que permite selec-cionar la temperatura ambiente además de conectar y des-conectar la calefacción. Al accionar el interruptor de pues-ta en marcha, la caldera se pone en funcionamiento, junto con el circulador para enviar agua caliente a los emisores. La temperatura del agua se puede regular entre 60 y 85° C.

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Tratamiento de Legionella MedianteChoque Térmico Simultáneo en las

Líneas de Agua Fría y Caliente

Escrito por José A. Torre Calvo, Director de Mercado y Grandes Cuentas / Ciatesa EspañaProporcionado por Patricio Geni, Jefe de Unidad Estratégica de Negocios, Eficiencia Energética y

Renovables Anwo S.A. - www.anwo.cl

Introducción

La Legionella es una familia de bacterias formada por más de 40 especies. Las enfermedad se presenta en dos formas distin-tas: Fiebre de Pontiac no neumónica, que se manifiesta con fiebre alta y es de pronóstico generalmente leve y Legionelo-sis pneumophila también conocida como enfermedad del Le-gionario, está última produce neumonía de pronóstico grave.

Esta bacteria se encuentra en los medios acuáticos natura-les, siendo importante para su desarrollo y propagación que se den unas condiciones de temperatura de agua entre 20 a 45ºC grados, un pH entre 5 y 8,5 y unos sustratos alimenti-cios (materia orgánica, óxidos, lodos).

Existen varios modos de lucha y tratamiento para evitar ries-gos de Legionella, siendo los únicos autorizados (anexo 3 R.D. 865/2003), el tratamiento químico (generalmente con cloro) y el choque térmico. La influencia de la temperatura del agua sobre el desarrollo y supervivencia de la bacteria es altísima, de manera que con un adecuado choque térmico se puede eliminar por completo del agua.

Influencia de la temperatura

El contagio en las personas se produce por inhalación de mi-cro gotas de agua que están en suspensión en el aire (aerosol), estas microgotas presentan un mayor riesgo cuando su tama-ño está entre 3 y 5 micras, ya que son capaces de permanecer más tiempo en suspensión en el aire y además penetran más en las vías respiratorias.

El personal de mayor riesgo de contagio, generalmente son personas de avanzada edad, inmunodeprimidos, así como otros pacientes con bajas defensas, siendo mayor la posibi-lidad de contagio cuanto más sea el tiempo de exposición.

El proceso de proliferación dentro de las instalaciones, se pro-duce por un estacionamiento de la bacteria en la tubería, la cual gracias a la acumulación de nutrientes forma una bio-capa. Si la temperatura es propicia, esta biocapa protege a

la bacteria de los biocidas y favorece la multiplicación hasta niveles infectantes.

Esta enfermedad ha tenido gran incidencia en países desa-rrollados, especialmente debido a instalaciones de agua antiguas, en ocasiones mal diseñadas o con un deficiente o inadecuadado mantenimiento de las mismas. En todos ellos se han desarrollado legislaciones y normativas que tratan de prevenir el desarrollo de la legionelosis.

En España en particular tenemos el Real Decreto 865/2003 sobre Criterios Higiénico Sanitarios para la prevención y con-trol de la legionelosis, y en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) también se hace referencia a la Norma UNE 1000030-Guía para la prevención y control de la proliferación y diseminación de la Legionella en instalacio-nes. Existen otras normas internacionales de referencia que tratan el tema y pueden sernos de utilidad, en este sentido es importante citar a ASHRAE Guideline 12-2000 Minimizing the risk of Legionellosis associated with building water sys-tems.

Choque térmico simultáneo de la línea de agua fría y caliente

El tratamiento que habitualmente se le da al agua mediante choque térmico para evitar la proliferación de la Legionella hace referencia sólo al agua caliente ACS, que se va a utilizar para su distribución en la instalación, dejando el agua fría sin tratamiento alguno.

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Existe la creencia que dada la temperatura del agua de red (en torno a los 17ºC), el agua fría no es necesario tratarla ya que la bacteria a esa temperatura se encuentra aletargada. Del mismo modo, la norma indica que el sistema de distribución de agua fría debe diseñarse de manera que no se supere los 20ºC de temperatura en su recorrido. Sin embargo, incluso con un adecuado diseño de la red de tuberías, no se pue-de garantizar que el agua fría no supere esta temperatura en su recorrido, especialmente en los momentos en los que no hay consumo y está parada en las tuberías. En estas paradas, las tuberías ceden al agua el calor del edificio, elevando su temperatura hasta alcanzar valores en los cuales la bacteria podría comenzar a desarrollarse (> 20ºC).

Otro aspecto a considerar es que cuando se produce la mez-cla de agua fría y caliente en las alcachofas de las duchas, no sólo tenemos la temperatura adecuada para desarrollo y proliferación de la bacteria, sino que además una vez que el agua ha dejado de correr, permanece un tiempo estancada en la alcachofa y tramo de manguera, estando en condiciones idóneas para su proliferación y desarrollo pudiendo volver a introducirse aguas arriba y colonizando de nuevo las tube-rías (punto de riesgo de retorno de Legionella). Todo ello, sin tener en cuenta, que en muchas instalaciones todavía que-dan alcachofas metálicas o grifos antiguos no preparados, en ocasiones con óxidos que constituyen un importante sustrato alimenticio para la bacteria.

La solución tradicional que se propone, trata el agua calien-te eliminando la Legionella de la misma, sin eliminar la Le-gionella que haya en la red de abastecimiento de agua fría. Cuando aguas abajo se mezclan ambas corrientes de agua, tenemos temperatura propicia para su proliferación además de un aerosol en la ducha lo cual constituye un importante punto tanto de riesgo de Legionella, como de retorno de Le-gionella al interior de la red de agua.

Dicho esto, podemos pensar, que si existiera un sistema de tratamiento “bi-red” de manera que TODO el agua que se lleva a los grifos, tanto la caliente como la fría, fuera tratada previamente y eliminada su Legionella, evitaríamos de forma segura que cuando se mezclaran en las duchas o grifos ambas corrientes, pudiera volver a aparecer y desarrollarse.

La propuesta de utilizar un sistema de aseguramiento simultá-neo bi-RED FRÍO y CALIENTE, se basa en tener una única en-trada de agua de red al sistema de eliminación del Legionella, y dos salidas, una fría y otra caliente, tratadas y segurizadas habiendo eliminado previamente por completo la bacteria.

La segurización del agua que se propone, se realiza mediante “choque térmico” del agua, elevando su temperatura (toda

FRÍA+CALIENTE) hasta la eliminación por completo de la bacteria, para prevenir la contaminación de la misma de la Legionella y de otras pseudonomas.

Tratamiento continuo del agua en modo preventivo.

El principio se basa, como se ha comentado anteriormente, en la eliminación continua de la bacteria tanto del agua fría como del agua caliente. De manera que tenemos que garanti-zar que cuando se abre el grifo, toda el agua que pasa por el mismo está limpia de Legionella.

El éxito de dicha operación, se puede conseguir con un siste-ma de intercambiadores de calor provisto de los correspon-dientes elementos y dispositivos de regulación y seguridad. Del mismo modo será necesario un sistema de control elec-trónico que nos permita gestionar todos los elementos y nos proporcione informes de salida (generalmente se utilizan sis-temas con salida para telegestión (servidor WEB, protocolo TCP/IP).

Los elementos de seguridad sanitaria deben garantizar que el 100% del agua que pasa recibe el tratamiento adecuado y que el agua permanece el tiempo necesario para asegurar la eliminación completa de la bacteria. En primer lugar debe-mos disponer de un limitador de caudal para evitar que pueda entrar más cantidad de caudal de agua de la que somos ca-paces de asegurar. Con esto garantizaríamos que el 100% del agua que entra va a ser debidamente tratada. Paralelamente, debemos disponer de un deposito (ver “C” en esquema) de dimensiones adecuadas, para que el agua a alta temperatura (Tª>65ºC) a su paso por él, permanezca tiempo suficiente para la eliminación completa de la Legionella. Según distin-tas fuentes se estima que el tiempo necesario para eliminar la bacteria con temperatura superior a 65ºC está entre 2 y 3 minutos. En nuestro caso, diseñaremos un depósito para que el agua permanezca 10 minutos a 65ºC, dejando así un coefi-ciente de seguridad sanitaria.

Para explicar el sistema de tratamiento, seguiremos el esque-ma adjunto. El agua de red (circuito azul) entra toda en el sistema bi-red, siendo limitado su caudal por el Regulador, como ya se mencionó anteriormente. En modo de funciona-miento continuo preventivo, una válvula de derivación hace pasar toda el agua por un primer intercambiador de recupe-ración de calor A o precalentamiento, que precalienta toda el agua que entra, enfriando a su vez el agua que queremos enviar a abastecimiento como “agua fría”. Después de este intercambiador, el agua entra en el intercambiador de desin-fección B elevando su temperatura hasta los 65ºC. Un con-junto formado por válvula de regulación, bomba de circu-lación y sonda de temperatura, comandados por el control, aseguran que se alcanza a la salida de este intercambiador la temperatura de consigna que hemos seleccionado en el control (generalmente 65ºC). Una vez el agua abandona el intercambiador de desinfec-ción, entra en el depósito de seguridad C, permaneciendo un tiempo de 10 minutos para asegurar la erradicación de los organismos patógenos. A la salida del depósito la tubería de agua se bifurca, una rama va a una válvula mezcladora para producir agua a 60ºC (ACS CALIENTE segura) y la otra rama va al primer intercambiador de recuperación de calor o pretratamiento que enfría el agua para suministrar (red de agua FRÍA segura) a los grifos. El agua fría de suministro no llega a alcanzar la temperatura tan baja como el agua de red, pudiendo ser ésta unos 5 grados superior (suministro agua fría entre 19 a 24ºC).

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Funcionamiento del Sistema en modo desinfección.

Periódicamente conviene hacer una desinfección completa del sistema de tuberías y de la instalación. Es necesario que nuestro sistema de intercambiadores contemple esta necesi-dad, que por otro lado es exigida por Ley. Este paso a “modo desinfección” debe realizarse fuera de los períodos de utili-zación del agua sanitaria.

Al igual que en modo de tratamiento continuo, en el modo desinfección, todo el agua que va a circular entra en el sis-tema, pero esta vez la válvula de derivación, dirige todo el agua fría al intercambiador de desinfección B sin pasar por el de recuperación de calor, elevando la temperatura del agua por encima de los 70ºC. Posteriormente a la salida del depó-sito de seguridad que garantiza la desinfección total, el agua se bifurca y se distribuye a 70ºC circulando en bucle cerrado 2, 4 o las horas necesarias (según indique la ley) tanto por el circuito destinado al agua fría, como por de agua caliente, descontaminando de esta manera ambos circuitos.

Una vez hecho esto, se va realizando la apertura de los PRL (puntos de riesgo de Legionella) de forma controlada, en este momento todos los puntos de riesgo de retorno de Legione-lla, duchas y grifos (PRL) reciben la alimentación temporal de agua muy caliente. Para que se pueda cumplimentar el cer-tificado de limpieza y desinfección (anexo 2 R.D. 865/2003) según el anexo 3 del R.D. 865/2003 en la desinfección ruti-naria, la temperatura debe ser de 70ºC durante 2 horas y en la desinfección tras un brote de Legionella, de 70ºC durante 4 horas.

Para evitar riesgos de quemadura, se recomienda instalar en las duchas, dispositivos térmicos “antiquemaduras”. Estos elementos consisten en un limitador de caudal termostático que se coloca antes de la salida de agua y reduce el flujo del agua en un 95% cuando la temperatura de agua supera los 48ºC. Este reducido caudal es suficiente para asegurar la descontaminación y evita al mismo tiempo las posibles que-maduras de las personas que están realizando la operación de desinfección.

No hace falta decir, que la eficacia del sistema depende ob-viamente del diseño de la instalación de agua, la red de tu-berías y la antigüedad de la misma, y lógicamente será tanto más eficiente cuando más actual y mejor realizado esté el mismo.

No obstante, el sistema ha sido ya probado y está funcionan-do en diversos hospitales en Europa, y un estudio del CNRL (Centro Nacional para la Legionella en Francia) certifica la eficiencia del sistema y los fundamentos de su solución téc-nica.

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Introducción

Los hospitales son edificios con una idiosincrasia propia que los hace diferentes de otros que a priori podrían parecernos similares (hoteles, edificios de oficinas, etc.) En este sentido se hace especialmente relevante la Calidad de Aire, el Confort, el Consumo de Energía y la Seguridad Higiénica. Cada uno de estos aspectos debe tener una consideración especial en un hospital y el sistema de climatización que elijamos debe inte-grar y ser coherente con el hospital de manera que responda a estas necesidades. No podemos pensar en un sistema de climatización que nos suministre la calidad de aire requerida si el consumo del mismo es disparatado, o si no cumple los requisitos de seguridad higiénica necesarios.

Como solución a estos requisitos, los hospitales de más al-tas prestaciones utilizan sistemas hidrónicos, capaces de dar una solución global, flexible y coherente que realmente com-prende e integra estas necesidades del edificio y se adapta al mismo.

Los sistemas hidrónicos, se basan en la utilización de agua como elemento de transporte para la distribución de energía térmica (fría o caliente) a las distintas depen-dencias del hospital. El agua es un medio de transporte de energía seguro, capaz de conseguir las más altas prestaciones de calidad de aire y confort en el interior del edificio, permitiendo además integrar sistemas de recuperación y ahorro de energía dependiendo de la climatología y características propias del hospital.

A grosso modo un sistema hidrónico, consta de un polo de producción de energía térmica (mediante plantas enfriadoras de agua, bombas de calor, calderas, coge-neración, etc.), una red de tuberías para la distribución del agua, y unas unidades terminales (climatizadores, fancoils, techos fríos u otros) para transmitir esta ener-gía térmica que lleva el agua de las tuberías al aire de las distintas habitaciones.

A la vez que estas unidades climatizadoras transmiten la energía del agua al aire, consiguiendo una tempera-tura de aire adecuada para mantener las condiciones de confort interior, proporcionan también las condi-ciones de filtrado (mediante varias etapas de filtración), renovación (aportando aire exterior), y humedad ade-cuada (mediante humectación o deshumectación) si fuese necesaria.

Producción de ACS gratuita en hospitales mediante recuperación de calor en los

equipos de producción de frío para climatización

Escrito por Salvador Osorio, Marquet Manager Regional Sanidad en EspañaProporcionado por Patricio Geni, Jefe de Unidad Estratégica de Negocios, Eficiencia Energética y

Renovables Anwo S.A. - www.anwo.cl

Hay que tener en cuenta que todos estos requisitos (calidad de aire, confort y seguridad higiénica) que hemos menciona-do anteriormente adquieren una relevancia importantísima en un hospital ya que van a afectar a la recuperación del paciente y evitan la transmisión de enfermedades nosoco-miales.

El cuarto aspecto de especial relevancia en hospitales es el ahorro de energía, y es en este aspecto en el que nos vamos a centrar en este artículo.

Los hospitales tienen unas necesidades muy altas de pro-ducción de agua caliente (ACS) tanto para las habitaciones como para otras aplicaciones. Los equipos de producción de agua fría (plantas enfriadoras) que distribuyen esta agua a cli-matizadores y fancoils, son generalmente grupos frigoríficos (plantas enfriadoras) que para producir este frío en una parte de su circuito frigorífico, necesitan forzosamente eliminar un calor excedente en otra parte del circuito. ¿Tiene sentido que desperdiciemos este calor excedente, tirándolo al exterior del edificio, cuando paralelamente necesitamos producir calor para calentar ACS? Los sistemas de recuperación de calor,

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se basan en este concepto, y lo que hacen es aprovechar el calor que en principio se desperdiciaría de los grupos frigorí-ficos para producir agua caliente sanitaria de forma gratuita. La finalidad del siguiente artículo es llamar la atención de que se puede aprovechar una parte del circuito frigorífico de la planta enfriadora o bomba de calor para producir agua caliente gratuita, que podríamos utilizar para el consumo de ACS, calentamiento del vaso de la piscina, etc.

Fundamento de la Recuperación de Calor Frigorífica

Los equipos de producción de frío, están construidos por un circuito frigorífico con un gas refrigerante que circula por su interior y dos intercambiadores. Un compresor se encarga de hacer circular el gas refrigerante a través del circuito frigo-rífico, cediendo o absorbiendo el calor a su paso por dos intercambiadores.

Uno de los dos se encarga de absorber calor, así se consigue enfriar el agua que entra en la planta, y el otro intercambia-dor se ocupa de ceder ese calor “robado”. Generalmente ese calor se cede al aire ambiente, despercidiando esa energía producida, y es este hecho en el que se basa la recuperación de calor, ¿y si en lugar de calentar aire exterior de la calle, pudiera calentar agua que me sirviera para mi hospital?

Obviamente, este sistema no pretende en absoluto eliminar la caldera de ACS, que siempre debe estar, sino que durante determinadas épocas del año va a suponer un importantísi-mo ahorro de energía y de consumo de combustible de la caldera.

Recuperación Parcial y Recuperación Total

Como hemos adelantado, la Recuperación de Calor consiste en aprovechar parte o todo ese calor que se tira al ambiente y utilizarlo para producir agua caliente.

El gas refrigerante cuando cede calor al ambiente lo hace en dos etapas, en una primera etapa intercambia calor a alta tem-peratura (intercambio sensible) y en una segunda etapa cede calor a temperatura más moderada (intercambio latente). En función del calor que recuperemos podemos encontrarnos con dos formas de recuperación, la Recuperación Parcial y la Recuperación Total.

La Recuperación Parcial, aprovecha sólo esa primera eta-pa de cesión de calor a alta temperatura, pudiendo de este modo, producir agua caliente a alta temperatura (>60ºC) ideal

para ser almacenada y/o distribuida a lavamanos y duchas. La limitación que tiene este sistema, es que sólo se recupera un 25% aproximadamente de la energía frigorífica total que el equipo está dando.

La Recuperación Total, utiliza tanto el calor que cede el gas refrigerante en la primera etapa, cuando está a alta tempera-tura (calor sensible), como el calor que cede posteriormente en la segunda etapa, cuando está a temperatura moderada (calor latente). La energía que se aprovecha en este caso es muy superior, pudiendo llegar a alcanzar el 130% de la ener-gía frigorífica que esté produciendo el equipo. La limitación que tiene este sistema, es que es una energía de más baja temperatura, de manera que podemos calentar más cantidad de agua pero con el inconveniente de que no podremos al-canzar temperaturas superiores a 50ºC. Por lo tanto, con este sistema, será siempre imprescindible, el apoyo de una calde-ra para poder elevar esta temperatura de agua desde 50 hasta 60ºC.

Cálculo de energía ahorrada en Hospital con 50 Habitaciones

Se mencionó anteriormente que la Recuperación parcial po-día producir un 25% de la energía que la planta enfriadora está dando, y con el total de un 130%. Esto no significa que seamos capaces de cubrir las necesidades totales de deman-da de ACS que tiene un hospital, ya que hay que ver cómo y en qué momento se cede esta energía.

Hay que tener en cuenta que los grupos frigoríficos no están trabajando continuamente al 100% de su potencia, sino que van adecuándose a las necesidades reales del hospital con-forme la demanda de energía varía. De este modo cuando la necesidad de frío sea menor (momentos de menor ocupa-ción, salones cerrados, etc.) la planta enfriadora reducirá su producción de frío y en consecuencia la energía que poda-mos recuperar también será menor. Igualmente, en los mo-mentos de mayor demanda (mayor ocupación, salones, hora más calurosa, etc.) el equipo frigorífico estará dando mayor potencia y en consecuencia será más la energía que podemos recuperar para producir ACS.

De aquí, sacamos dos conclusiones inmediatas, por un lado

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que es necesario acumular la energía que el equipo nos ceda en función de la curva de carga horaria de la instalación, y la segunda que habrá que incluir el apoyo de una caldera para los momentos en los que no se demande frío en el hospital (y por tanto no se pueda recuperar energía).

En el esquema adjunto se muestra una planta enfriadora su-ministrando agua a los fancoils para enfriar las habitaciones (y demás dependencias) y por otro lado estaría suministrando agua caliente al primer depósito de acumulación. Depen-diendo de la demanda de ACS, y el tipo de recuperación ele-gido, podría ser suficiente para cubrir el 100% de la demanda de ACS o sería necesario el apoyo de la Caldera.

Cálculo de necesidades de ACS a 60ºC

Para realizar un cálculo real de energía gratuita, se ha con-siderado un hospital de 50 habitaciones con la demanda máxima de ACS que puede llegar a tener, según el Código Técnico de la Edificación de España (en otros países se podría realizar cálculos similares acordes con su legislación). Según el C.T.E., un hospital puede consumir 55 litros de ACS a 60ºC por cama/día. Hemos considerado, el caso más desfavorable de 2 camas por habitación, lo cual supone un consumo de 110 litros por habitación.

La energía necesaria de ACS en un día, la calculamos par-tir del caudal consumido de ACS (CTE), multiplicada por el calor específico del agua y por la diferencia de temperatura desde la temperatura de agua de red (17ºC como desfavora-ble) hasta la tempera de suministro (60ºC).

Articulo

Energía necesaria ACS (1 día) = QCONSUMO x Cp x (TACS-TRED) x 1 día =

50hab x 2camas/hab x 55l/(cama•día) x 1,16Wh/(ºC•l) x (60ºC-17ºC) x 1 día =

274,34 kWh

Energía gratuita mediante Recuperación Parcial:

Se ha elegido Madrid como población para el cálculo de car-gas, y las temperaturas medias anuales del mes de julio. Para abastecer este hospital de 50 habitaciones (sin tener en cuen-ta salones) nos salía una planta enfriadora de potencia nomi-

nal de 80 kW. Esta potencia, realmente no se llega a alcanzar en ningún momento del día (podría darse excepcionalmente en algún día puntual de mucho calor y ocupación).

En la gráfica adjunta se muestra en azul la variación de la de-manda real y la potencia que la planta enfriadora está sumi-nistrando a lo largo del día. Por otro lado en rojo se muestra la energía que se recupera en cada hora (recuperación par-cial). Como podemos observar, esta recuperación está en tor-no al 25% aunque este porcentaje puede variar ligeramente en función de la presión a la que se encuentre el gas caliente (se ha tenido en cuenta en el estudio).

De este modo vemos las horas reales en las que se recupera calor y la cantidad que recuperamos en cada hora. Si suma-mos todas las barras en rojo, obtenemos la energía que somos capaces de recuperar a lo largo del día:

Recuperación Parcial (1 día):

E REC AGUA 60ºC = 159,7 kWh.

Como la Energía necesaria ACS (1 día) es 274,34 kWh, vemos que somos capaces de llegar al ¡55% DE PRODUCCIÓN TOTAL DE ACS GRATUITA!.

Como ya se ha comentado, esto puede ser incluso superior, ya que se han considerado necesidades con ocupación de 2 camas por habitación (en ocasiones la ocupación es sólo 1) y una temperatura de agua de red de 17ºC (en verano puede ser superior).

Energía gratuita con Recuperación Total

Hacemos igual que con el calculo anterior. La hoja de cargas y los datos del hospital son los mismos, lo que varía ahora es el porcentaje de energía que se puede recuperar en función de la potencia que da el equipo. En la gráfica adjunta, al igual que en el caso anterior, se muestra en azul la curva de

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carga del hospital y en rojo la energía recuperada, pudiendo alcanzar valores del 130% de la energía frigorífica que da el equipo.

Si sumamos toda la energía que somos capaces de recuperar a lo largo del día (barra en rojo) en este caso somos capa-ces de recuperar E RECUPERABLE A 50ºC = 701,3 kWh, esto supone casi un 300% de la energía necesaria para ACS. Sin embargo, como ya se comentó anteriormente esta energía es de menor calidad térmica, o lo que es lo mismo, de más baja tempera-tura. Con lo que aunque seamos capaces de recuperar 700 kWh como el agua está a 50ºC, tendremos que subir la tem-peratura del agua desde 50 a 60ºC, con lo que realmente la energía gratuita que podemos recuperar y aprovechar para ACS E APROVECHADA ACS = 5500 x 1,16 x (50ºC-17ºC) = 210,54 kWh.

Como la energía necesaria ACS (1 día) era 274,34 kWh, en este caso somos capaces de llegar al ¡77% DE PRODUC-CIÓN TOTAL DE ACS GRATUITA!.

El resto de energía (unos 490 kWh a 50ºC) que no podemos aprovechar para ACS se podría utilizar para otros usos (calen-tamiento de una piscina climatizada, u otras dependencias frías en el caso de necesidades simultáneas de frío y calor u otros usos).

Conclusión

Para terminar, no podemos pasar por alto el costo de inver-sión y la amortización. No se trata en este estudio de abordar este tema en profundidad, pero si que es importante destacar que los más importantes fabricantes de plantas enfriadoras, in-corporan la posibilidad de incluir estos opcionales (recupera-ción total o parcial) en sus equipos con un mínimo sobrecoste del equipo que no supera el 7% para la recuperación parcial y el 15% para la total. Si a esto añadimos que las modifi-caciones que se deben realizar en el circuito hidráulico son mínimas (en una instalación nueva), el retorno de la inversión estaría garantizado en muy pocos meses de funcionamiento del equipo.

Como conclusión, hacer hincapié en la idea de que todos los hospitales tienen necesidades de refrigeración durante todo el año, y para cubrir esas necesidades mediante un equipo frigo-rífico, vamos a despilfarrar una energía calorífica que se tira al ambiente exterior y que es incluso superior a la energía de frío que estamos produciendo. Partiendo de que en el hospital existe siempre una alta demanda de calor (para ACS, piscinas, etc.), en muchos momentos vamos a poder cubrir no sólo más del 70% de la necesidades de ACS sino también gran parte del calor necesario para otros usos como piscinas de hidroterapia, y de manera totalmente gratuita.

En este artículo nos hemos centrado solamente en la Recu-peración de Calor para producción de ACS gratuita, pero conviene recordar y tener presente, que los sistemas de cli-matización mediante agua, permiten añadir además otras tec-nologías que nos van a permitir mantener alcanzar los niveles de calidad de aire y confort con una alta eficiencia energética, como son el freecooling (sobre el aire y sobre el agua), el almacenamiento nocturno de energía térmica (acumulación), cogeneración, geotermia, energía solar, etc., haciendo más sostenible nuestro hospital, no sólo por el importante ahorro energético y económico, sino además por la importante re-ducción de emisiones de CO2 a la atmósfera.

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Ahorro energético: Reducción de los costes de combustibles y protección

del medio ambiente

Con el propósito de reducir el gasto energético en los países in-dustrializados surge la necesidad en la década de los `70 de me-jorar los procesos térmicos. Hoy, cuando ya han pasado más de tres décadas, el panorama tecnológico para la fabricación de cal-deras de última generación apuesta por la aplicación de técnicas de baja temperatura y condensación. En el siguiente artículo, se abordan las características y ventajas de esta tendencia tecnoló-gica.

En la década de los 70, tras la crisis del de petróleo surge la nece-sidad de reducir el gasto energético en los países industrializados. Uno de los caminos a seguir consistió en la mejora de los procesos térmicos, basado en la reducción de las pérdidas de energía en los procesos industriales de combustión, aplicados en el caso que nos ocupa a los servicios de calefacción y producción de agua caliente sanitaria.

En 1979, Viessmann presenta en el mercado las primeras calderas capaces de modular la temperatura de funcionamiento sin proble-mas de condensación, consiguiendo importantes ahorros energé-ticos. En 1981 aparece en España el primer reglamento para regular el diseño, montaje y mantenimiento de las instalaciones de climati-zación, que contempla una instrucción técnica específica para el ahorro y uso eficiente de la energía (lT.lC. 04). Es el primer paso nacional hacia la reducción de pérdidas. En 1982 aparece en Alemania la primera definición del concepto “baja temperatura”, recogido en la norma DlN 4.702, que a su vez sirvió de base para la redacción de la directiva comunitaria 92/42/CE.

Profundizando algo más, sepamos cómo define la Directiva Co-munitaria 92/42/CE, los conceptos de baja temperatura y conden-sación:

“Serán calderas de baja temperatura aquellas que pueden funcio-nar continuamente con una temperatura de agua de alimentación de entre 35 y 40 ºC y que, en determinadas circunstancias, puede producir condensación.

Serán calderas de condensación aquellas diseñadas para conden-sar de forma permanente una parte importante del vapor de agua contenido en los gases de combustión”. Por lo tanto y siguiendo las definiciones de la Directiva, el resto de calderas pasan a ser de rendimiento estándar, definiéndose como aquellas cuya temperatura media de funcionamiento puede limi-tarse a partir de su diseño.

Para conseguir estos resultados, las calderas de baja temperatura y condensación deberán permitir la reducción de la temperatura del agua contenida, sin sufrir daños.

ANÁLISIS DETALLADO DE LA TECNOLOGíA DE LAS CALDE-RAS DE BAJA TEMPERATURA

Las calderas convencionales requieren mantener una temperatura de agua media de trabajo, que impida la aparición de conden-saciones en el interior de los tubos de humos y en el colector de humos.

El peligro de condensaciones se agudiza aún más, cuando el com-bustible empleado contenga azufre en su composición, ya que provocaría la aparición de ácidos sulfuroso y sulfúrico, altamente corrosivos para los componentes de la caldera.

Una vez se alcanza la temperatura de régimen, el vapor de agua se evapora, quedando en estado sólido los residuos de azufre en los tubos de humos, con un característico color amarillento.

La continua repetición de este proceso conduce al aumento de los depósitos ácidos, que a su vez provocan la corrosión interna de las paredes. Este fenómeno se presenta con una rapidez extraordi-naria en calderas de tipo convencional.

Las calderas de baja temperatura basan su tecnología en la uti-lización de superficies calefactoras (haz tubular) de doble pared de 6 mm de espesor con cámaras de aire, capaces de dosificar la transmisión de calor y evitar la producción de condensaciones.

Este sistema permite reducir la temperatura del agua en el interior de la caldera hasta los 40 ºC, sin que se produzcan condensacio-nes, pudiendo por lo tanto conseguirse temperatura de salida de humos de hasta 130 ºC aproximadamente (siempre dependiendo del tipo de combustible), consiguiéndose rendimientos estaciona-les entre el 93 y el 95 %.

A todo lo anterior habrá que añadir la reducción de pérdidas por convección, radiación y transmisión, mediante la dotación de un perfecto aislamiento térmico, que impida fugas de calor indesea-das.

Proporcionado por el Departamento Técnico de Viessmann, www.energuia.com

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Además de la reducción de consumos, este tipo de técnica per-mite la reducción de emisiones contaminantes, por reducción del tiempo de funcionamiento y por el menor número de arranques del quemador, momento en el que las emisiones contaminantes son mayores.

ANÁLISIS DE LA TÉCNICA EMPLEADA POR LAS CALDERAS DE CONDENSACIÓN

Si anteriormente veíamos cómo la tecnología empleada en la construcción de calderas de baja temperatura perseguía la reduc-ción de la temperatura del agua en el interior de la misma, sin que se produjesen condensaciones en el lado de humos, veremos a continuación cómo podemos aprovechar el calor latente de va-porización con las calderas de condensación.

Las calderas de condensación emplean como combustible el gas, por carecer de azufre en su composición y por producir una ma-yor cantidad de vapor de agua durante la combustión, por lo tanto hablaremos de calderas de condensación a gas.

La técnica de la condensación aprovecha gran parte del calor que en las calderas convencionales se pierde con los gases de com-bustión evacuados por la chimenea. Para conseguir aprovechar toda la energía puesta en juego en un proceso de combustión, será necesario condensar la mayor parte posible del vapor de agua producido en dicho proceso, recupe-rándose el calor latente de vaporización. Con ellos podría conse-guirse, en el mejor de los casos, un rendimiento instantáneo de hasta el 109 %.

Para la fabricación de este tipo de calderas se emplean materiales como el acero inoxidable AlSl 316, consiguiéndose una durabi-lidad de las mismas muy superior a la de las calderas convencio-nales, pese a la condensación.

Será necesario, por lo tanto, disponer de grandes superficies de contacto entre humos y agua, para conseguir la máxima transmi-sión de calor, llegándose a obtener una temperatura de humos a la salida de la caldera de sólo 10 ºC por encima de la temperatura de retorno.

Gracias a estas superficies de intercambio térmico, el rendimiento instantáneo de estas calderas es superior incluso al de las calderas de baja temperatura, aún con una temperatura en que no se pro-duzca condensación.

El grado de aislamiento térmico de las calderas obedece al mis-mo criterio que las de baja temperatura: reducción al máximo de

pérdidas por radiación y convección, llegándose a un nivel del 0,3 %.

Las calderas de condensación ocupan una posición privilegiada, no sólo en cuanto a rendimiento térmico, sino en cuanto a reduc-ción de emisiones contaminantes, gracias al diseño de su hogar, refrigerado por agua, que en las calderas Viessmann, reducen de forma considerable las emisiones de óxidos de nitrógeno y mo-nóxido de carbono hasta unos valores inferiores a los mínimos exigidos por el Reglamento Suizo de Medio Ambiente, habiendo obtenido incluso distintivos ecológicos. Podemos afirmar por todo ello, que las calderas de condensación son el máximo exponente actual del aprovechamiento energético en procesos de combustión, para uso de confort, unido a la máxi-ma reducción de emisiones contaminantes.

EL “RENDIMIENTO ESTACIONAL”

Analicemos a continuación el concepto que realmente refleja la mayor o menor eficiencia de un sistema basado en la combustión: el “rendimiento estacional”. El rendimiento instantáneo es el que habitualmente facilitan los fabricantes de calderas entre sus ca-racterísticas técnicas. Este rendimiento resulta de la relación entre potencia útil y potencia nominal, expresado en tanto por ciento. La potencia útil es la realmente cedida al agua y resulta de restar a la nominal las pérdidas sufridas durante el proceso de combus-tión. Estas pérdidas son, en distinto porcentaje, las siguientes:

• Pérdidas por radiación y convección a través de la envolvente de la caldera, pese a su aislamiento exterior.

• Pérdida de una pequeña parte del combustible, que no llega a quemarse, siendo desaprovechado en el proceso (inquemados).

• Pérdidas de calor sensible a través del conducto de humos. Los humos abandonan la caldera a una temperatura superior a la del agua contenida en la misma.

• Pérdidas de calor latente a través del circuito de humos. Los humos abandonan la caldera con un contenido en humedad, fruto de la combustión, desperdiciándose una cantidad impor-tante de energía (mayor o menor en función del contenido en hidrógeno del combustible utilizado).

Para evitar las pérdidas por radiación y convección es necesario dotar a la caldera de un espesor y calidad de aislamiento adecua-do, tanto en la envolvente, como en las partes frontal (puerta) y trasera (colector de humos).

Actualmente, los fabricantes de calderas de alto rendimiento, ve-lan por la máxima calidad en el nivel de aislamiento de sus gene-radores, reduciéndose a pérdidas inferiores al 0,3 %.

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Articulo

La reducción de inquemados requiere de una perfecta regulación del quemador, procurándose que la mezcla entre combustible y comburente sea lo más íntima posible y la granulometría de la pulverización (en el caso del gasóleo) sea extremadamente fina. En este aspecto los combustibles gaseosos salen beneficiados fren-te a los líquidos y, sobre todo, presentando un nivel de in-quema-dos muy inferior.

Las pérdidas a través del circuito de humos se reducen notable-mente en generadores de baja temperatura, limitándose a valores mínimos en calderas de condensación, con unas pérdidas tota-les de esta naturaleza, inferiores en muchos períodos de funcio-namiento al 3%, fijándose para calderas estándar en una banda próxima al 10 %.

Entre las enumeradas, las más significativas son las debidas a pér-didas por el circuito de humos y a las de radiación y convección.

El rendimiento estacional se determinará integrando en el tiem-po los rendimientos instantáneos obtenidos durante un período completo de funcionamiento (una temporada de calefacción, por ejemplo).

Habrá que tener en consideración que las pérdidas por el circuito de humos dependerán de las horas de funcionamiento del que-mador acoplado al generador, ya que a medida que la demanda térmica de la instalación aumenta, aumentan las pérdidas totales inherentes a la combustión.

Las pérdidas debidas a radiación y convección dependerán de las horas totales en que el generador esté a temperatura de régimen o, lo que es igual, a las horas anuales en disposición de servicio. Una caldera de producción de agua caliente sanitaria estará por regla general a temperatura de régimen (temperatura media aproximada 80 ºC), durante las 24 horas de los 365 días del año, cuando las horas de demanda térmica para dicho servicio no superarán, por regla general y para edificios de viviendas, las 5 horas diarias.

Con estos planteamientos, el rendimiento estacional se verá per-judicado en proporción directa al incremento en la temperatura media del generador, durante las horas en disposición de servicio.

DIFERENCIAS FUNCIONALES

Comparemos las diferencias funcionales en los modos de funcio-namiento entre calderas estándar y calderas de baja temperatura o condensación.

CALEFACCIÓN

Calderas convencionales

La temperatura media del agua en el interior de la caldera se situa-rá entre 70 y 80 ºC, a fin de evitar el fenómeno descrito anterior-mente de condensación. La temperatura del agua enviada hacia los emisores se conseguirá mediante la mezcla de parte del agua

procedente de la caldera y parte de la procedente del retorno de la instalación, siempre en función de la temperatura exterior.

La temperatura media elevada de la caldera provocará pérdidas por disposición de servicio (radiación y convección) elevadas y prácticamente constantes durante dicha disposición de servicio.

Durante el período de funcionamiento del quemador, las pérdi-das por el circuito de humos serán altas, salvo durante la puesta a temperatura de régimen, que debido a la baja temperatura del agua, la transmisión de calor y por lo tanto el aprovechamiento térmico será mayor. Sin embargo, este período transitorio es muy corto en relación con el número de horas de funcionamiento a régimen, por lo que los humos saldrán a una temperatura cons-tante, por ser prácticamente constante la temperatura media del agua en la caldera. Las pérdidas de calor sensible serán elevadas (temperatura de humos aproximada 240 ºC) y las de calor latente totales (se evita a toda costa la condensación).

Por último, cuando el factor de carga baja, se interrumpe el fun-cionamiento continuado del quemador, provocándose frecuentes encendidos y apagados del mismo, por lo que, debido a los pre-barridos anteriores al encendido, se introduce aire a temperatura de la sala, en un hogar a temperatura elevada, robándose calor al agua, hasta la aparición de la llama.

Calderas de baja temperatura y condensación

La caldera permite la disminución de la temperatura del agua, en función de la demanda real instantánea de la instalación, con lo que ya no hablamos de una temperatura constante en el agua. Este hecho permite reducir de forma significativa las pérdidas por radiación y convección; más aún el nivel de aislamiento se au-menta significativamente, tanto en el cuerpo (material aislante de mayor espesor), como en puerta (material refractario especial).

En cuanto a las pérdidas por el circuito de humos, hay que tener en cuenta las características constructivas de estas calderas, que permiten trabajar a una temperatura de humos de 130 ºC (en el caso de baja temperatura) y sin límite inferior, llegándose hasta 10 ºC sobre la temperatura de retorno (en el caso de condensa-ción), lo que reduce enormemente este tipo de pérdidas.

AGUA CALIENTE SANITARIA

Calderas convencionales

La caldera permanece a temperatura de régimen de forma per-manente, con una disponibilidad de servicio plena durante todo el año, por lo que las pérdidas por radiación y convección serán continuas durante todas las horas de dicho período.

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Las pérdidas por humos serán similares a las indicadas para el fun-cionamiento en modo de calefacción, pero las pérdidas debidas a los prebarridos serán mayores, ya que el quemador arrancará y parará, para mantener constante la temperatura del primario, aun-que no exísta demanda de agua caliente sanitaria.

Calderas de baja temperatura y condensación

Dado el alto número de horas en disposición de servicio, la princi-pal diferencia radicará en la reducción de pérdidas por radiación y convección, debido a la mejora del aislamiento térmico. A esto podríamos añadir la incorporación de sistemas de regulación de la temperatura, de acción proporcional, que reducen el número de prebarridos sensiblemente, estabilizando el funcionamiento del quemador.

Comprobamos por lo tanto que, mientras que las pérdidas por el circuito de humos son más importantes en la determinación del rendimiento instantáneo, para el cálculo del rendimiento estacio-nal son más significativas las debidas a radiación y convección por el cuerpo de caldera.

Apliquemos el análisis anterior, para determinar las medidas a adoptar que permitan mejorar el rendimiento estacional en insta-laciones de calefacción y producción de agua caliente sanitaria.

• lnstalación de calderas de baja temperatura y/o condensación para ambos servicios, distinguiendo calefacción de agua calien-te en cuanto al tipo de tecnología a utilizar. Será recomendable la instalación de calderas de condensación para calefacción, por existir una variación permanente de las necesidades de la instalación, en función de las temperaturas exteriores, de este modo, dada la climatología española, podremos trabajar la ma-yor parte de las horas de la temporada con un factor de carga cercano a 0,3 (al 30 % de la demanda máxima en las peores condiciones climáticas de proyecto). Gracias a esta reducción, las pérdidas serán muy bajas y se conseguirá el máximo rendi-miento consiguiéndose ahorros energéticos entre un 10 y 30% y, por consiguiente, el menor coste de explotación.

• El sistema de control de la potencia instantánea liberada deberá contemplar la intervención de todos los parámetros implicados en el servicio prestado: temperatura exterior, temperatura de im-pulsión de agua a radiadores, temperatura interior seleccionada en los recintos a calefactar, tipo de emisores, etc. Será por lo tanto este equipo el encargado de elegir la temperatura a la que trabajará la caldera en cada momento, permitiéndose de este modo la modulación a la baja de la misma, con el consiguiente logro en cuanto a aumento de rendimiento.

A modo de resumen, concluiremos diciendo que las técnicas de baja temperatura y condensación marcan actualmente la pauta tecnológica para la fabricación de calderas de última generación, ya que no quedan más pérdidas que eliminar, salvo una mayor reducción en las pérdidas por radiación y convección, ya de por sí extraordinariamente reducidas.

Una mayor reducción de costes energéticos pasaría por una acer-tada combinación de este tipo de calderas, con sistemas de ca-lentamiento por energía solar, sobre todo teniendo en cuenta las horas anuales de sol de que disponemos en España.