Guia Insta Lad or Junker Scale

Calor para la vida

Guía del Instalador de Calefacción

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Robert Bosch España, S.L.U.Bosch TermotecniaHnos. García Noblejas, 1928037 Madridwww.junkers.es

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Presentación

Junkers con la presente documentación pretende ofrecer una nue-va visión de las instalaciones de calefacción.

El objetivo de la nueva normativa es el dimensionado de instala-ciones que sean eficientes energéticamente.

Presentaremos de forma breve aquellos programas para calcularla calificación energética de nuestras instalaciones y presentare-mos la tecnología de la condensación.

Se facilitará a su vez un método simplificado para el cálculo de to-dos los elementos de la instalación.

También se tratan los diferentes tipos de instalación para calde-ras Junkers.

Una guía para el instalador de calefacción en definitiva de marcadocontenido práctico que conjuga la experiencia en instalacionesde Junkers y la normativa aplicable desde la óptica del fabrican-te de calderas.

Robert Bosch España, S.L.U.Ventas Termotecnia

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Índice general

Índice general

Introducción ............................................................................................................................................. 5

La demanda de calefacción .................................................................................................................... 8

Los sistemas de calefacción ................................................................................................................... 9

Las pérdidas de calor .............................................................................................................................. 12

Limitación de la demanda de calefacción ............................................................................................. 19

Calificación energética de los edificios ................................................................................................ 30

Determinación de la potencia en calefacción ...................................................................................... 37

Determinación de los emisores de calor .............................................................................................. 411. Otros elementos de los radiadores ............................................................................................. 46

El trazado de tuberías ............................................................................................................................. 491. Dilatación de las tuberías ............................................................................................................. 53

Cálculo de la bomba ................................................................................................................................ 561. Pérdidas de carga locales ............................................................................................................. 562. Pérdidas de carga en tuberías ..................................................................................................... 573. Curvas de la bomba ...................................................................................................................... 59

3.1. La bomba de circulación de las calderas Junkers .............................................................. 603.2. Los modos de funcionamiento de la bomba ....................................................................... 60

El vaso de expansión ............................................................................................................................... 621. El vaso de expansión de las calderas Junkers ............................................................................ 642. Cálculo gráfico de la presión de llenado de la instalación ........................................................ 65

Condensación ........................................................................................................................................... 671. Principios de la combustión ......................................................................................................... 672. Productos de la combustión ........................................................................................................ 673. Poder calorífico ............................................................................................................................. 674. La tecnología de la condensación ................................................................................................ 68

Suelo radiante .......................................................................................................................................... 711. Composición del suelo radiante .................................................................................................. 712. Ventajas de las instalaciones de suelo radiante ......................................................................... 723. Ejemplo de cálculo ........................................................................................................................ 73

Regulación y control de las instalaciones de calefacción .................................................................. 771. Calefacción por suelo radiante o radiadores controlados mediante un controlador FR 100,

y a.c.s. instantánea ....................................................................................................................... 772. Sistema de calefacción por suelo radiante y producción de a.c.s. instantánea ...................... 783. Sistema de calefacción por suelo radiante controlado por centralita con sonda exterior

y producción de a.c.s. instantánea .............................................................................................. 784. Sistema de calefacción por suelo radiante controlado mediante centralita con sonda

exterior y a.c.s. acumulada con posibilidad de recirculación .................................................... 795. Sistema de calefacción por suelo radiante con dos zonas controlado mediante centralita

con sonda exterior de a.c.s. instantánea .................................................................................... 796. Sistema de calefacción por suelo radiante y radiadores y producción

de a.c.s. instantánea ..................................................................................................................... 807. Sistema de calefacción combinando suelo radiante y calefacción con producción de agua

caliente acumulada mediante regulación en cascada de hasta cuatro generadores ............... 80

Calderas murales a gas Junkers ............................................................................................................ 831. Nomenclatura ................................................................................................................................ 84

Componentes ........................................................................................................................................... 861. Sistemas de intercambio de calor ............................................................................................... 86

1.1. Sistemas de doble tubo o “baño María” ............................................................................. 861.2. Sistema de tubo simple con intercambiador externo ........................................................ 871.3. Microacumulación ................................................................................................................. 881.4. Acumulación .......................................................................................................................... 88

2. Sistemas de detección de caudal de agua .................................................................................. 893. Sistemas de captación de temperatura ....................................................................................... 914. El cuerpo de gas ............................................................................................................................ 945. El quemador .................................................................................................................................. 956. La electrónica Bosch ..................................................................................................................... 96

6.1. La electrónica Bosch Heatronic 3 ........................................................................................ 976.2. Programación de la electrónica Bosch Heatronic 3 ........................................................... 99

7. Los sistemas de seguridad ........................................................................................................... 1028. Los sistemas de evacuación de gases de la combustión ........................................................... 104

8.1. Extracción natural de gases y la sonda antirretroceso de gases ...................................... 1048.2. Extracción forzada de gases de la combustión .................................................................. 105

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Índice general

Introducción

Se pretende con esta publicación presentar de una forma práctica un cálculo simplificado de calefacción haciendo especialreferencia a cómo podemos adaptar las calderas Junkers a cada instalación, variando la potencia máxima de la caldera en ca-lefacción y verificando el vaso de expansión y la bomba.

La utilización de las tablas y fórmulas se aplicarán a viviendas unifamiliares con instalación bitubo, no aplicables a instalacio-nes industriales o locales públicos.

Antes de entrar en materia, definiremos una serie de conceptos que se irán aplicando a medida que avanzamos en esta do-cumentación:

Energía: Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo. La unidad en el Sistema Internacional es el Julio (J).

Potencia: Potencia mecánica es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. En el Sistema Internacional la unidad es el ju-lio/seg llamada Watio (W). Habitualmente en el mundo de la termotecnia se utiliza la kilocaloría/hora, kcal/h, cuyo equivalen-te con respecto al Watio es:

1 kW = 860 kcal/h

Presión: La relación que existe entre la fuerza aplicada (F) y la superficie (S) sobre la que se ejerce se llama presión. P=F/S.La unidad de presión en el Sistema Internacional es el Pascal, aunque la unidad más conocida es el kg/m2 o kilopondio (kp)que es la presión que ejerce una fuerza de 1 kg en un m2.

1 kg/m2 = 9,8 Pa

Existen otras medidas de presión como son:

• el bar: 1 bar = 105 N/m2 = 100.000 Pa

• el milibar: 1 mbar = 102 N/m2 = 100 Pa

• la atmósfera: 1 atm = 1 kg/cm2

• el m de columna de agua: 10 m.c.a. = 1 kg/cm2

Una cuestión que no debemos olvidar es que la presión ejercida en el agua se transmite a todos sus puntos y en todas las di-recciones con la misma intensidad, al ser un fluido incompresible.

Caudal: Es el volumen de agua que atraviesa una superficie en la unidad de tiempo. Caudal = velocidad x superficie. Su uni-dad en el S.I. es el m3/seg.

El caudal (Q) es función de la superficie o sección de la conducción (S), de la velocidad del fluido (V) y de la pérdida de car-ga ∆p.

Q = V × S × ∆p

Pérdida de carga: Es el concepto más importante en el cálculo hidráulico de una red de tuberías. Es la diferencia entre la pre-sión Pi al comienzo del tramo considerado y la presión Pf en el punto final del tramo a calcular.

Pi − Pf = ∆p pérdida de carga del tramo

Se han establecido fórmulas sobre el cálculo de las pérdidas de carga en una tubería recta teniendo en cuenta la velocidadde circulación, el diámetro del tubo, su rugosidad, la viscosidad del líquido, su temperatura, etc., pero habitualmente se uti-lizan tablas para su cálculo.

Las pérdidas de carga se suelen expresar en mm. de columna de agua por cada metro lineal de tubería mm.c.a/m.

Densidad: Es la relación entre la masa del cuerpo y el volumen que ocupa, d=m/V. La unidad en el Sistema Internacional esel kg/m3. La densidad depende de la presión y temperatura. Para el agua a 4 °C es igual a 1 gr/cm3.

Temperatura: Es la magnitud que nos indica el nivel de calor de un cuerpo. La unidad más usual es el grado centígrado en laescala Celsius, aunque existe también la escala Fahrenheit y la Kelvin. Las equivalencias entre ellas:

Punto de ebullición del agua: 100 °C 212 °F 373 K

Punto de fusión del hielo: 0 °C 32 °F 273 K

Introducción

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Introducción

Para pasar de una escala a otra pueden emplearse las siguientes expresiones:

°C/100 = (°F − 32) / 180 = (K − 273) / 100

Concepto de calor: Cuando dos cuerpos que están a diferente temperatura se ponen en contacto, el de mayor temperaturacede calor al de menor. La cantidad de calor cedida es función de la masa (m), el calor específico (Ce) y de la diferencia detemperaturas.

Q = m × Ce × (T1 − T2)

Ce = calor específico, que es el calor necesario para elevar un grado la temperatura de la unidad de masa de ese cuerpo.

La unidad, la caloría, que es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la temperatura de un gramo de agua. Launidad más empleada es la kilocaloría, con las equivalencias:

1 kcal = 1.000 cal

1 kcal = 4.180 julios

1 julio = 0,24 calorías

Dilatación: La dilatación es un efecto que se produce al aplicar calor a un cuerpo. Es el aumento de tamaño que experimen-tan los cuerpos al ser calentados (al aumentar su temperatura). Según las formas predominantes de los cuerpos tendremoslos siguientes tipos de dilataciones:

• Lineal: Es el aumento de longitud que experimenta un cuerpo al ser calentado.

• Superficial: Es el aumento en superficie que experimenta un cuerpo por efecto del calor.

• Volumétrica: Es el aumento en volumen que experimenta un cuerpo al aumentar su temperatura.

Debemos tener muy en cuenta las dilataciones lineales de las tuberías y las dilataciones volumétricas del agua contenida enlas instalaciones.

Transmisión de calor: Se puede definir como el paso de calor de unos cuerpos a otros. La transmisión de calor se puede re-alizar de tres formas: conducción, convección y radiación, o por combinación entre ellas.

La conducción: Es la transmisión del calor de partícula en partícula dentro de un mismo cuerpo o entre cuerpos en contac-to, sin que se produzca ningún desplazamiento de sus moléculas. La conductividad de un material se representa por el coe-ficiente λ (lambda) y se expresa en kcal/h x °C x m. Cuanto más elevado es el λ de un material mejor conductor del calor será.

Ejemplo: Cobre: λ = 330 Acero: λ = 50

Hormigón: λ = 1,40 Ladrillo: λ = 0,65

Madera: λ = 0,18 Aislamiento: λ = 0,04

La convección: Es la transmisión de calor por el mo-vimiento real de las partículas de un fluido (líquidoo gaseoso), es decir, siempre con transporte y mo-vimiento de materia.

La radiación: Es la transmisión de calor a través delespacio desde un cuerpo a otro. Todos los cuerposal calentarse emiten radiaciones de tipo electromag-nético cuya velocidad es igual a la velocidad de la luz

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Introducción

Fig. 1

Radiación

Hoguera Radiador

Hierro al rojo

Convección

Conducción

TRANSMISIÓN DE CALOR

La demanda y sistemas de calefacción

Una caldera individual que suministra servicio de calefacción a una vivienda debe compensar las pérdidas de calor que exis-ten a través de sus paredes, así como las pérdidas de calor por infiltración. Estas pérdidas de calor dependen de varios fac-tores, agrupados básicamente en tres:

• De las condiciones interiores: de la temperatura interior de confort, que oscila de 21 °C a 23 °C; de la estancia (ba-ños, cocinas, dormitorios)…

• De las condiciones exteriores: en especial de la temperatura exterior de cálculo según la zona climática, pero tam-bién de la exposición al viento, la orientación…

• De las condiciones de la propia vivienda: tipo de aislamientos, tipo de vivienda, superficie acristalada…

El sistema de calefacción tiene por misión reemplazar las pérdidas de calor a través de ventanas, puertas, paredes, suelos ytechos. Estas pérdidas son proporcionales a la diferencia de temperatura existente entre el exterior y el interior de los loca-les y a los coeficientes de transmisión de cada uno de ellos. Sumando las pérdidas de cada elemento o local, obtendremoslas necesidades caloríficas del edificio.

La demanda de calefacción

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Fig. 2

PÉRDIDAS DE CALOR EN UN EDIFICIO

Para elevar la temperatura de una vivienda se emplean varios sistemas de calefacción. Aparte del generador de calor, que ennuestro caso será una caldera mural a gas o una de pie a gas o gasóleo, necesitamos un circulador que mueva el agua ca-lentada en el generador o agua de primario hacia la instalación a calefactar. Ya en el local calefactado necesitamos unos emi-sores de calor que transmitan el calor del agua calentada o de primario procedente del generador al local.

Dependiendo de estos emisores nos encontraremos los siguientes sistemas de transmisión:

El suelo radiante: el fluido calefactor circula por un conducto situado bajo el suelo del local. El calor se transmite por con-vección natural al aire del local desde el suelo al techo. La sensación térmica que se percibe es muy agradable, ya que se evi-ta tener focos térmicos de temperatura muy localizados y muy por encima de la temperatura ambiente. Utiliza una gran can-tidad de agua de primario a baja temperatura, a unos 40 °C, con una gran inercia térmica, facilitando el trabajo de la caldera.Se trabaja con temperaturas bajas porque a nivel de suelo no se recomienda sobrepasar los 29 °C.

En estos sistemas de calefacción se instalan válvulas mezcladoras en los colectores de primario, ayudado con calderas quepermitan trabajar a bajas temperaturas, como las calderas Junkers que permiten mandar agua de calefacción a temperaturasdesde los 45 °C, pudiéndose combinar con válvulas mezcladoras para recoger agua de retorno del suelo radiante y poder di-rigir agua a la instalación en torno a los 40 °C. Esto nos ayudará con la nueva gama de calderas Cerapur (calderas de con-densación) a conseguir rendimientos de los generadores aproximadamente del 109%.

La diferencia de temperatura entre ida y retorno en estas instalaciones oscila de 5 a 10 °C, por tanto, como veremos más ade-lante, la bomba circuladora debe mover más agua que en una instalación convencional de radiadores. Debemos calcular conespecial cuidado la potencia de la bomba del sistema y en caso necesario colocar una bomba adicional.

En el diseño y fabricación de este tipo de sistemas se utilizan técnicas y materiales que les hacen totalmente diferente a losque estamos acostumbrados. De hecho, la instalación de la superficie radiante supone la preparación exhaustiva de la sole-ra que contendrá las canalizaciones, con aislantes de tipo plástico y aditivos especiales en la composición del cemento. Lared de tubos suele estar constituida por materiales plásticos especialmente resistentes a la presión y a la temperatura, y sesuelen agrupar por zonas en uno o varios armarios colectores, donde están situados los elementos que permiten el equilibradodel sistema y su control, como lo son electroválvulas manipuladas por termostatos ambiente que permiten zonificar la insta-lación de calefacción.

Convectores: Como su nombre indica, estos sistemas basan su efectividad en la convección. Se basan en un elemento metá-lico, normalmente de un metal con gran capacidad de transmisión, al cual se le añaden unas aletas para aumentar la super-ficie de intercambio de calor con el aire. Para aumentar la efectividad del sistema puede forzarse la circulación del aire conun ventilador, además de una trampilla para poder modificar la cantidad de transmisión de calor al local. Estos aparatos sedenominan comúnmente aerotermos.

Los aerotermos son muy rápidos en transmitir una sensación de calor y pueden manejar grandes potencias, pero son muy sen-sibles a las variaciones de temperatura del fluido calefactor. Para evitar este problema se hace necesaria la utilización de cal-deras con regulación del descenso térmico, que permiten programar, después de un corte del quemador, la temperatura que

Los sistemas de calefacción

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JUNKERS

Fig. 3

INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE

debe caer el agua de primario para que encienda nuevamente, como los aparatos Junkers de electrónica Heatronic de Bosch.Con esto se consigue evitar grandes diferencias de temperatura de ida entre el encendido y apagado de la caldera, cuestiónmuy importante debido a la escasa cantidad de agua a utilizar en estas instalaciones, que agrava el problema anteriormentedescrito pues poseen muy poca inercia térmica.

Como punto negativo está su alto nivel de ruido y la necesidad de alimentación eléctrica en cada punto de convección, porlo que estos tipos de sistemas han sido empleados preferentemente para calefactar recintos industriales y en instalacionescentralizadas como aparatos mixtos de climatización y calefacción tomando entonces el nombre de fan-coil, compuesto éstepor un conjunto ventilador e intercambiador aire-agua.

Radiadores: Es el sistema de calefacción comúnmente utilizado que aprovecha la transmisión de calor por convección, comolos sistemas anteriores, aunque el nombre de los elementos disipadores sean radiadores y no sea tan importante el efecto ra-diante de dichos elementos. De los sistemas de calefacción por radiadores trataremos en este manual, extendiéndonos másen capítulos siguientes donde trataremos los distintos tipos de radiadores y de su dimensionamiento.

Habría que comentar que en los sistemas de calefacción por radiadores se localizan éstos en determinados puntos del locala calefactar, trabajando a temperaturas medias que en ningún caso deben superar los 80 °C, produciendo un efecto de cir-culación del aire en la estancia por convección, al calentarse éste en la proximidad del radiador y comenzar un ascenso a laszonas altas de la estancia. Al enfriarse en su recorrido, baja nuevamente el aire volviendo a pasar por el radiador. Cuanta mássuperficie emisora de calor, mayor confort tendremos con este sistema.

Influye notablemente que el radiador no esté tapado o metido dentro de un muro. El tipo de radiador también influye en laemisión de calor.

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Fig. 4

INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN POR AEROTERMOS

JUNKERS

Fig. 5

INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN POR RADIADORES

Las pérdidas de calor

El objetivo de calefactar una vivienda, como apuntamos en el capítulo anterior, consiste en mantener en su interior unas tem-peraturas de confort por encima siempre de la temperatura en el exterior de la vivienda. Las pérdidas de calor dependen fun-damentalmente de la diferencia de temperatura entre ambos ambientes, de la transmisión de calor a través de sus paredes.Es necesario conocer las condiciones exteriores e interiores de confort.

Las pérdidas de calor a las que nos referimos son ocasionadas de dos maneras distintas: directamente por transmisión y de-bido a las ranuras y orificios de la estancia, llamadas pérdidas por infiltración.

En el CTE vemos como para limitar estas pérdidas de calor se establecen 12 zonas climáticas que se identifican con una le-tra para invierno y un número para verano. Esta zona climática está tabulada según el apéndice D del CTE en la tabla D1.


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Tabla D.1. - Zonas climáticas

Provincia CapitalAltura de referencia

(m)Desnivel entre la localidad y la capital de su provincia (m)

200/400 400/600 600/800 800/1000 1000

Albacete D3 677 D2 E1 E1 E1 E1Alicante B4 7 C1 C1 D1 D1 E1Almería A4 0 B3 B3 C1 C1 D1Ávila E1 1054 E1 E1 E1 E1 E1Badajoz C4 168 C3 D1 D1 E1 E1Barcelona C2 1 C1 D1 D1 E1 E1Bilbao C1 214 D1 D1 E1 E1 E1Burgos E1 861 E1 E1 E1 E1 E1Cáceres C4 385 D3 D1 E1 E1 E1Cádiz A3 0 B3 B3 C1 C1 D1Castellón de la Plana B3 18 C2 C1 D1 D1 E1Ceuta B3 0 B3 C1 C1 D1 D1Ciudad Real D3 630 D2 E1 E1 E1 E1Córdoba B4 113 C3 C2 D1 D1 E1Coruña (a) C1 0 C1 D1 D1 E1 E1Cuenca D2 975 E1 E1 E1 E1 E1Donostia-San Sebastián C1 5 D1 D1 E1 E1 E1Girona C2 143 D1 D1 E1 E1 E1Granada C3 754 D2 D1 E1 E1 E1Guadalajara D3 708 D1 E1 E1 E1 E1Huelva B4 50 B3 C1 C1 D1 D1Huesca D2 432 E1 E1 E1 E1 E1Jaén C4 436 C3 D2 D1 E1 E1León E1 346 E1 E1 E1 E1 E1Lleida D3 131 D2 E1 E1 E1 E1Logroño D2 379 D1 E1 E1 E1 E1Lugo D1 412 E1 E1 E1 E1 E1Madrid D3 589 D1 E1 E1 E1 E1Málaga A3 0 B3 C1 C1 D1 D1Melilla A3 130 B3 B3 C1 C1 D1Murcia B3 25 C2 C1 D1 D1 E1Ourense C2 327 D1 E1 E1 E1 E1Oviedo C1 214 D1 D1 E1 E1 E1Palencia D1 722 E1 E1 E1 E1 E1Palma de Mallorca B3 1 B3 C1 C1 D1 D1Palmas de Gran Canaria (las) A3 114 A3 A3 A3 B3 B3Pamplona D1 456 E1 E1 E1 E1 E1Pontevedra C1 77 C1 D1 D1 E1 E1Salamanca D2 770 E1 E1 E1 E1 E1Santa Cruz de Tenerife A3 0 A3 A3 A3 B3 B3Santander C1 1 C1 D1 D1 E1 E1Segovia D2 1013 E1 E1 E1 E1 E1Sevilla B4 9 B3 C2 C1 D1 E1Soria E1 984 E1 E1 E1 E1 E1Tarragona B3 1 C2 C1 D1 D1 E1Teruel D2 995 E1 E1 E1 E1 E1Toledo C4 445 D3 D2 E1 E1 E1Valencia B3 8 C2 C1 D1 D1 E1Valladolid D2 704 E1 E1 E1 E1 E1Vitoria-Gasteiz D1 512 E1 E1 E1 E1 E1Zamora D2 617 E1 E1 E1 E1 E1Zaragoza D3 207 D2 E1 E1 E1 E1

Como complemento a esta tabla tenemos la Norma UNE 24045 que fija unas temperaturas exteriores dependiendo de si estáen contacto con locales calefactados o no.

13


Tabla G.2. - Datos climáticos mensuales de capitales de provincia, T en ºC y HR en %

Localidad Ene Feb Mar Abr may Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Albacete

Alicante

Almería

Ávila

Badajoz

Barcelona

Bilbao

Burgos

Cáceres

Cádiz

Castellón

Ceuta

Ciudad Real

Córdoba

A Coruña

Cuenca

Girona

Granada

Guadalajara

Huelva

Huesca

Jaén

León

Lleida

Logroño

Lugo

T 5.0 6.3 8.5 10.9 15.3 20.0 24.0 23.7 20.0 14.1 8.5 5.3HR 78 70 62 6 54 50 44 50 58 70 77 79T 11.6 12.4 13.8 15.7 18.6 22.2 25.0 25.5 23.2 19.1 15.0 12.1

HR 67 65 63 65 65 65 64 68 69 70 69 68T 12.4 13.0 14.4 16.1 18.7 23.3 25.5 26.0 24.1 20.1 16.2 13.3

HR 70 68 66 65 67 65 64 66 66 69 70 69T 3.1 4.0 5.6 7.6 11.5 16.0 19.9 19.4 16.5 11.2 6.0 3.4

HR 75 70 62 61 55 50 39 40 50 65 73 77T 8.7 10.1 12.0 14.2 17.9 22.3 25.3 25.0 22.6 17.4 12.1 9.0

HR 80 76 69 66 60 55 50 50 57 68 77 82T 8.8 9.5 11.1 12.8 16.0 19.7 22.9 23.0 21.0 17.1 12.5 9.6

HR 73 70 70 70 72 70 69 72 74 74 74 71T 8.9 9.6 10.4 11.8 14.6 17.4 19.7 19.8 18.8 16.0 11.8 9.5

HR 73 70 70 72 71 72 73 75 74 74 74 74T 2.6 3.9 5.7 7.6 11.2 15.0 18.4 18.3 15.8 11.1 5.8 3.2

HR 86 80 73 72 69 67 61 62 67 76 83 86T 7.8 9.3 11.7 13.0 16.6 22.3 26.1 25.4 23.6 17.4 12.0 8.6

HR 55 53 60 63 65 76 76 76 78 74 65 57T 12.8 13.5 14.7 16.2 18.7 21.5 24.0 24.5 23.5 20.1 16.1 13.3

HR 77 75 70 71 71 70 69 69 70 73 76 77T 10.1 11.1 12.7 14.2 17.2 21.3 24.1 24.5 22.3 18.3 13.5 11.2

HR 68 66 64 66 67 66 66 69 71 71 73 69T 11.5 11.6 12.6 13.9 16.3 18.8 21.7 22.2 20.2 17.7 14.1 12.1

HR 87 87 88 87 87 87 87 87 89 89 88 88T 5.7 7.2 9.6 11.9 16.0 20.8 25.0 24.7 21.0 14.8 9.1 5.9

HR 80 74 66 65 59 54 47 48 57 68 78 82T 9.5 10.9 13.1 15.2 19.2 23.1 26.9 26.7 23.7 18.4 12.9 9.7

HR 80 75 67 65 58 53 46 49 55 67 76 80T 10.2 10.5 11.3 12.1 14.1 16.4 18.4 18.9 18.1 15.7 12.7 10.9

HR 77 76 74 76 78 79 79 79 79 79 79 78T 4.2 5.2 7.4 9.6 13.6 18.2 22.4 22.1 18.6 12.9 7.6 4.8

HR 78 73 64 62 58 54 44 46 56 68 76 79T 6.8 7.9 9.8 11.6 15.4 19.4 22.8 22.4 19.9 15.2 10.2 7.7

HR 77 73 71 71 70 67 62 68 72 76 77 75T 6.5 8.4 10.5 12.4 16.3 21.1 24.3 24.1 21.1 15.4 10.6 7.4

HR 76 71 64 61 56 49 42 42 53 62 73 77T 5.5 6.8 8.8 11.6 15.3 19.8 23.5 22.8 19.5 14.1 9.0 5.9

HR 80 76 69 68 67 62 53 54 61 72 79 81T 12.2 12.8 14.4 16.5 19.2 22.2 25.3 25.7 23.7 20.0 15.4 12.5

HR 76 72 66 63 60 59 54 54 60 67 72 75T 4.7 6.7 9.0 11.3 15.3 19.5 23.3 22.7 19.7 14.6 8.7 5.3

HR 80 73 64 63 60 56 48 53 61 70 78 81T 8.7 9.9 12.0 14.3 18.5 23.1 27.2 27.1 23.6 17.6 12.2 8.7

HR 77 72 67 64 59 53 44 45 55 67 75 77T 3.1 4.4 6.6 8.6 12.1 16.4 19.7 19.1 16.7 11.7 6.8 3.8

HR 81 75 66 63 60 57 52 53 60 72 78 81T 5.5 7.8 10.3 13.0 17.1 21.2 24.6 24.0 21.1 15.7 9.2 5.8

HR 81 69 61 56 55 54 47 54 62 70 77 82T 5.8 7.3 9.4 11.5 15.1 19.0 22.2 21.8 19.2 14.4 9.1 6.3

HR 75 68 62 61 59 56 55 56 61 69 73 76T 5.8 6.5 7.8 9.5 11.7 14.9 17.2 17.5 16.0 12.5 8.6 6.3

HR 85 81 77 77 76 76 75 75 77 82 84 85

Una vez determinadas las condiciones exteriores debemos fijar la temperatura interior. Para ello debemos tomar como refe-rencia la tabla 1.4.1 (RITE) donde se dan como referencia las temperaturas operativas entre 21-23 ºC y humedad relativa del40 al 50 % teniendo en cuenta una actividad metabólica sedentaria de 1.2 met un grado de vestimenta de 1 clo en inviernoy entre un 10 y un 15 % (ppd) de insatisfechos.

Los locales no habitables no deben climatizarse, salvo cuando se empleen fuentes de energía renovables o residuales. (IT 1.2 RITE)

Se entiende tal y como dice el CTE en las definiciones por recinto no habitable el no destinado al uso de personas o cuyaocupación, por ser ocasional solo exige unas condiciones de salubridad adecuadas. Por tanto quedan incluidos como no ha-bitables los garajes, los trasteros, las cámaras técnicas y desvanes no acondicionados.

Para calcular las perdidas por transmisión tendremos:

QT = U × S × (Ti-Te)

Qt = Pérdidas del local (W)

U = coeficiente de transmisión (W/m2 ºC)

Ti = temperatura interior ºC

Te = temperatura exterior ºC

S = superficie de contacto con el exterior

Una medida de la capacidad de conducir el calor por parte de un material homogéneo es la conductividad térmica, que semide en W / ºC m. Este factor representa la cantidad de calor que pasa través de una pared de un metro cuadrado y un mi-límetro de espesor durante una hora, cuando sus caras mantienen un grado centígrado de diferencia de temperatura.

14


Fig. 5

Pérdida de calor (Q) por transmisión, del lugar de ma-yor temperatura T1 al de menor T2.

T1 > T2

1/h1

1/hi

Q

T3

λ1 λ2

T5

T2

1/h2T1

e1 ew e2

T4

En función de la conductividad (λ) de los cerramientosy el espesor (e).

Siendo U el coeficiente de transmisión del muro kcal/h m2 °C.

La pérdida de calor Q por transmisión depende delmuro, del área y de la diferencia de temperaturas:

Qt = U × S × (Ti − Te)

1

+ + + … + + + 1hi

1h2

1h1

en

λn

e3

λ3

e2

λ2

e1

λ1

U =

1

+ + + … + + + 1hi

1h2

1h1

en

λn

e3

λ3

e2

λ2

e1

λ1

Q = × s × ∆T

DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURAS EN UN MURO

El programa para determinar la limitación de la demanda energética (LIDER) ya carga en su base de datos los materiales consus coeficientes de transmisión, para obtener el coeficiente U directamente.

Estos valores de conductividad térmica los podemos encontrar en la norma UNE EN ISO 10:456:2001.

15


La cantidad de calor (Q) que pasa a través de una pared homogénea de espesor constante (e) y superficie (S) a cuyos ladosexisten temperaturas (Ti) y(Te) durante una hora será:

Q = λ/e × S × (Ti − Te)

Siendo el coeficiente de transmisión de calor U = λ/e

En el caso de varias capas de material de distinta conductividad térmica, el coeficiente de transmisión total será:

1

+ + + … e3

λ3

en

λn

e2

λ2

e1

λ1

U =

Materiales de Construcción

FAMILIA MATERIAL O SISTEMA CONSTRUCTIVO Conductividad(W/mk)

Densidad(kg/m2) Calor Específico Factor de resistencia

al vapor de agua

Fábricas de ladrilloTabique de LH sencillo (40 mm < Espesor < 60 mm) 0,44 1000 1000 10Tabicón de LH doble, tabicón (60 mm < E < 90 mm) 0,375 930 1000 10Tabicón de LH triple, medio pie (100 mm < E < 110 mm) 0,434 920 1000 10Tabicón de LH sencillo gran formato (40 mm < E < 60 mm) 0,434 920 1000 10Tabicón de LH doble gran formato (60 mm < E < 90 mm) 0,182 630 1000 10Tabicón de LH triple gran formato (100 mm < E < 110 mm) 0,208 620 1000 101/2 pie LP métrico o catalán (40 mm < G < 60 mm) 0,694 1140 1000 101/2 pie LP métrico o catalán (60 mm < G < 80 mm) 0,595 1120 1000 101/2 pie LP métrico o catalán (80 mm < G < 100 mm) 0,543 900 1000 101 pie LP métrico o catalán (40 mm < G < 60 mm) 0,743 1220 1000 101 pie LP métrico o catalán (60 mm < G < 80 mm) 0,634 1150 1000 101 pie LP métrico o catalán (80 mm < G < 100 mm) 0,553 1000 1000 101/2 pie LM métrico o catalán (40 mm < G < 50 mm) 1,042 2170 1000 101 pie LM métrico o catalán (40 mm < G < 50 mm) 1,529 2140 1000 10

Fábricas de bloquecerámico de arcillaaligerada

BC con mortero convencional espesor 140 mm 0,438 1170 1000 10BC con mortero convencional espesor 190 mm 0,432 1080 1000 10BC con mortero convencional espesor 240 mm 0,421 1090 1000 10BC con mortero convencional espesor 290 mm 0,426 1080 1000 10BC con mortero aislante espesor 140 mm 0,318 1020 1000 10BC con mortero aislante espesor 190 mm 0,302 910 1000 10BC con mortero aislante espesor 240 mm 0,296 920 1000 10BC con mortero aislante espesor 290 mm 0,296 910 1000 10

Fábricas de bloquede hormigónconvencional

BH convencional espesor 100 mm 0,625 1210 1000 10BH convencional espesor 150 mm 0,789 1040 1000 10BH convencional espesor 200 mm 0,909 860 1000 10BH convencional espesor 250 mm 1,000 685 1000 10BH convencional espesor 300 mm 1,154 585 1000 10

Fábricas de bloquede hormigónaligerado

BH aligerado macizo espesor 200 mm 0,286 840 1000 6BH aligerado macizo espesor 250 mm 0,301 850 1000 6BH aligerado macizo espesor 300 mm 0,316 860 1000 6BH aligerado macizo - muro de carga - espesor 300 mm 0,309 940 1000 6BH aligerado hueco espesor 250 mm 0,472 760 1000 6BH aligerado hueco espesor 300 mm 0,455 1050 1000 6BH aligerado hueco - muro de carga - espesor 300 mm 0,448 1130 1000 6

Forjadosunidireccionales

FU Entrevigado cerámico - Canto 250 mm 0,893 1220 1000 10FU Entrevigado cerámico - Canto 300 mm 0,938 1110 1000 10FU Entrevigado cerámico - Canto 350 mm 1,000 1030 1000 10

Y si consideramos en los extremos de la pared, el coeficiente de película (h) o de proximidad, y los posibles aislamientos, ten-dremos el coeficiente de transmisión total del muro multicapa:

Para las resistencias térmicas superficiales h1, h2, las tomaremos de las tabla E.1 del CTE.

Para la resistencia térmica de la cámara de aire tomaremos del apartado E. 1.1.6 (CTE-DB HE-1) m2 k /W

Otra pérdida de calor que se produce en la vivienda es provocada por la entrada de aire frío del exterior a cada estancia, yaque se supone que el habitáculo no es perfectamente estanco, y que existen infiltraciones de aire al entrar y salir del localcalefactado. Son las pérdidas de calor por infiltración que hay que compensar con el sistema de calefacción.

Se considerará que cada local cambiará todo el aire contenido por el aire del exterior un número determinado de veces a lahora. Este método no es aconsejable en determinados casos donde predominen las renovaciones por rejillas; en dichos ca-sos se determinará por el llamado método de rendijas.

La expresión que se utiliza para medir las pérdidas que se producen en un local por las infiltraciones es:

Qi = C × V × 0,306 × ∆T

Qi = Pérdidas por infiltración en kcal/h

C = Renovaciones por hora del local

0,306 = Calor específico del aire en kcal/m3

V = Volumen del local en m3

∆T = diferencia de temperaturas

16


1

+ + + … + + + 1hi

1h2

1h1

e3

λ3

en

λn

e2

λ2

e1

λ1

U =

E (cm) Horizontal Vertical

1 0.15 0.15

2 0.16 0.17

5 0.16 0.18

Posición del cerramiento y sentido del flujo de calor Rse Rsi

Cerramientos verticales o con pendiente 0,04 0,13sobre la horizontal >60º y flujo horizointal

Cerramientos horizontales o con pendiente 0,04 0,10sobre la horizontal ≤60º y flujo ascendente

Cerramientos horizontales y flujo descendente 0,04 0,17

Para los valores correspondientes de las renovaciones en cada local se puede estimar:

Este método para calcular las pérdidas por infiltración es orientativo para poder calcularlo exhaustivamente deberíamos ir ala sección calidad del aire interior HS 3 del CTE.

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NÚMERO DE FACHADASAL EXTERIOR

RENOVACIONESPOR HORA (C)

0 0,2

1 0,5

2 0,8

3 1

4 1,5

Limitación de la demanda de calefacción

El objetivo de este capítulo y de los siguientes coincide con el de la nueva normativa que será:

– La reducción de la producción de CO2 y del consumo energético de los edificios

– Fomentar el uso de las energías renovables

– Mejora del medio ambiente

– Información al usuario final

En concreto en este capítulo el objetivo es que los edificios consuman un 25 % menos con el CTE que con CT-79 utilizadohasta ahora.

Las diferencias mas señaladas entre CT 79 y CTE quedan especificadas en la tabla siguiente:


Para determinar la demanda energética de un edificio

• Se establecen en el CTE, HE 1, 12 zonas climáticas identificadas mediante una letra para invierno (apéndice D CTE).

• Se clasifican los espacios interiores de los edificios en espacios habitables y espacios no habitables

Dentro de los locales habitables se va a diferenciar entre:

– Espacios de baja carga interna donde se disipa poca carga térmica.

– Espacios de alta carga interna donde se genera gran cantidad de calor ya sea debido a su ocupación, iluminación etc.

• Referente a la limitación de condensaciones en los cerramientos separamos los locales habitables dependiendo del excesode humedad en el interior.

• Definimos la envolvente térmica del edificio.

Tal y como se indica en la figura la envolvente térmica estará compuesta por todos los cerramientos que limitan espacios ha-bitables con el exterior y por las particiones interiores que limitan habitables con no habitables.

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CT 79 HE 1

K (kcal/hm2 ºC) U (W/m2 ºK)

Zona climática: Invierno Zona climática: verano-invierno5 zonas 12 zonas

Valor máximo K U máxima incluso vidrios y marcos

Valor límite de transmisión Parámetros característicos medios y comparacióntérmica KG (Factor de con U lim.forma) Muros dependiendo de la orientación

UHLim depende de porcentaje de huecos y orientación

Radiación solar

Puentes térmicos

Aislamiento vivienda con zona común

Nuevos valores λ

COMPARATIVA DE NORMATIVAS

La envolvente térmica se compone de: cubiertas (inclinación < 60º horizontal); suelos (en contacto con el aire, terreno o es-pacio no habitable); fachadas (inclinación > 60 º horizontal); medianeras; cerramientos en contacto con el terreno y particio-nes interiores.

Una vez dados los parámetros generales se puede aplicar la opción simplificada o la opción general.

Opción simplificada: limitación de la demanda de forma indirecta, mediante los valores limite de transmitancia térmica U yde un factor solar modificado. Se rellenará una ficha justificativa con la comparación de los valores límite.

Esta opción se podrá aplicar cuando el porcentaje de huecos en cada fachada sea inferior al 60 %, y el porcentaje de lucer-narios sea inferior al 5 % de la superficie total.

Para aplicar la opción simplificada primero determinaremos los siguientes puntos:

– zona climática

– Clasificación de espacios habitables de alta y baja carga térmica y no habitables.

– Definición de la envolvente térmica tal y como hemos definido en el párrafo anterior.

– limitación de la permeabilidad al aire de las carpinterías siendo para las zonas A y B: 50 m3/h × m2 y para las zonas C, D,E 27 m3/h × m2.

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(Imagen CTE)

21


Tabla 2.1 Transmitancia térmica máxima de cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica U en W/m2 K

Cerramientos y particiones interiores ZONAS A ZONAS B ZONAS C ZONAS D ZONAS E

Muros de fachada, particiones interiores en contacto con 1,22 1,07 0,95 0,86 0,74espacios no habitables, primer metro del perímetro desuelos apoyados sobre el terreno(1) y primer metro demuros en contacto conel terreno

Suelos 0,69 0,68 0,65 0,64 0,62

Cubiertas 0,65 0,59 0,53 0,49 0,46

Vídrios y marcos(2) 5,70 5,70 4,40 3,50 3,10

Medianerías 1,22 1,07 1,00 1,00 1,00

Una vez establecidos los parámetros de entrada comprobamos los límites de la transmitancia térmica que aparecen en la ta-bla 2.1 según la zona climática.

Calculamos la media de de los distintos parámetros característicos de la zona de alta y baja carga interna comprobando quecumplen los valores límite de los parámetros caracteristicos medios de la tabla 2.2

(1) Se incluyen las losas o soleras enterradas a una profundidad no mayor de 0,5 m.(2) Las transmitancias térmicas de vidrios y marcos se compararán por separado.

(1) En los casos en que la transmitancia media de los muros de fachada UMm, definitiva en el apartado 3.2.2.1, será inferior a 0,52, se po-drá tomar el valor de UHlim indicado entre paréntesis para las zonas climáticas C1, C2, C3 y C4.

ZONA CLIMÁTICA C2

Transmitancia límite de muros de fachada ycerramientos en contacto con el terreno UMlim: 0,73 W/m2KTransmitancia límite de suelos USlim: 0,50 W/m2KTransmitancia límite de cubiertas UClim: 0,41 W/m2KFactor solar modificado límite de lucernarios FLlim: 0,32

Transmitancia límite de huecos(1)

UHlim W/m2KFactor solar modificado límite de huecos FHlim

Baja carga interna Alta carga interna

% de huecos N E/O S SE/SO E/O S SE/SO E/O S SE/SO

de 0 a 10 4,4 4,4 4,4 4,4 - - - - - -

de 11 a 20 3,4 (4,2) 3,9 (4,4) 4,4 4,4 - - - - - -

de 21 a 30 2,9 (3,3) 3,3 (3,8) 4,3 (4,4) 4,3 (4,4) - - - 0,60 - -

de 31 a 40 2,6 (2,9) 3,0 (3,3) 3,9 (4,1) 3,9 (4,1) - - - 0,47 - 0,51

de 41 a 50 2,4 (2,6) 2,8 (3,0) 3,6 (3,8) 3,6 (3,8) 0,59 - - 0,40 0,58 0,43

de 51 a 60 2,2 (2,4) 2,7 (2,8) 3,5 (3,6) 3,5 (3,6) 0,51 - 0,55 0,35 0,52 0,38

Para ayudarnos con este procedimiento están las fichas justificativas, en la ficha justificativa 1 donde se van obteniendo todolos parámetros característicos medios.

Dependiendo de la orientación y el tipo de cerramiento.

22


23


Ficha justificativa 2 – demanda energética.

En la ficha justificativa 2 (ficha de conformidad) se compara con la transmitancia térmica de la tabla 2.1 y de los parámetroscaracterísticos medios definidos en la 2.2.

Opción general: Limitación de la demanda energética de los edificios de forma directa evaluando dicho edificio como edifi-cio objeto, tal y como ha sido proyectado en geometría, construcción y operación; y como edificio de referencia que tiene lamisma forma y tamaño que el objeto con unas calidades constructivas que garantizan el cumplimiento de las exigencias de lademanda energética.

El edificio de referencia podríamos decir que es el edificio objeto con las calidades constructivas que se imponen para cum-plir la opción simplificada.

Para hacer este cálculo la versión oficial se denomina Limitación de la Demanda Energética, LIDER, y tiene la consideraciónde Documento Reconocido del CTE.

Se ha tomado un ejemplo que facilita el propio programa para ir explicando cada concepto.

Descripción del Edificio:

Se trata de un edificio de viviendas situado en Orense zona C2

Clase Higrométrica: 3 y nº de renovaciones hora: 1

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Al igual que hacíamos antes se define la envolvente del edificio y clasificaremos los espacios.

Definimos los cerramientos, y los dividimos (tal y como hace el CTE 3.1.3) en: cubiertas, suelos, fachadas o muros exteriores,medianerías, forjado terreno y particiones interiores o tabiques.

Los materiales utilizados son los que carga la base de datos.

25


26


27


Indicaremos en la parte de construcción lo que corresponde a cada cerramiento.

Para que a la hora de calcular este sea satisfactorio hay que tener en cuenta que la demanda térmica de la envolvente del edi-ficio objeto para el régimen de calefacción (meses de diciembre a febrero) y refrigeración (junio a septiembre) han de ser in-feriores a las del edificio de referencia.

Además para evitar descompensaciones entre la calidad térmica de diferentes espacios se ha de comprobar cada una de lastransmitancias térmicas de los cerramientos y particiones de la envolvente es inferior al valor máximo indicado en la tabla 2.1.

Teniendo en cuenta esto seleccionaremos la opción de calcular. En nuestro caso cumple con el CTE tanto en calefacción comoen refrigeración.

Una vez realizada esta parte del proceso exportaremos al programa CALENER para acceder a la calificación energética del edificio.

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Calificación energética de los edificios

El objetivo de este capítulo es la reducción de las emisiones de CO2, y el uso de las Energías Renovables.

Este capítulo junto con la Limitación de la Energía dan un nuevo enfoque al diseño de los edificios y a las instalaciones de losmismos, buscando el ahorro de Energía.

En nuestro caso el enfoque para conseguir este ahorro energético irá centrado en la búsqueda de un sistema de instalacióneficiente ayudado de un generador de alto rendimiento estacional.

Se puede definir calificación de eficiencia energética como la expresión del consumo de energía que se estima necesario paradeterminar la demanda energética del edificio en unas condiciones normales de funcionamiento y ocupación. Se expresarácon indicadores energéticos mediante una etiqueta que aparece en el anexo II del RD 47/2007.

Una vez que hemos hallado la limitación de la demanda mediante el programa LIDER exportamos el edificio a la aplicaciónCALENER VYP, o CALENER GT.

Al igual que ocurre con la limitación de la demanda existe un método simplificado que se podrá aplicar en el caso deque se trate de un edificio de uso residencial y que el tanto por ciento de los huecos a fachada sea inferior al 60 % de su su-perficie y el de lucernarios sea inferior al 5% de la superficie total de la cubierta.

Este método simplificado consiste en un método prescriptivo formado por una serie de tablas que dependiendo de lazona climática nos dará una serie de opciones para elegir el sistema.

Con este sistema la calificación energética máxima que vamos a conseguir será una D.

La diferencia entre el CALENER VYP y el CALENER GT es el uso del edificio, realmente el CALENER VYP va a ir indicado parauso residencial y pequeño terciario, y el GT irá indicado para gran terciario.

Tomamos como ejemplo en primer lugar un edificio de cinco plantas situado en Madrid.

Vamos a ir considerando diferentes tipos de generador para poder comparar la calificación dependiendo de dicho generador.


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En el primer caso hacemos el cálculo de la certificación colocando calderas mixtas convencionales por cada vivienda, de estamanera obtendremos una calificación energética de D con un índice de 23.4 kgCO2 /m2 esta cifra sale de la suma de los co-eficientes de Emisiones de CO2 calefacción (20,8 kgCO2 /m2) + Emisiones CO2 refrigeración (3.5 kgCO2 /m2) + Emisiones CO2

ACS (1.3 kgCO2 /m2)

Ahora cambiamos los generadores mixtos por calderas de condensación.

Para agua caliente sanitaria el programas no considera calderas de condensación por lo cual dejamos por separado el siste-ma de acs y si consideramos condensación como generador de calefacción.

A su vez hay que tener en cuenta que la temperatura de impulsión debe ser menor que un sistema convencional, tomamosuna temperatura de impulsión de 45 ºC.

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El resultado que hemos obtenido ha cambiado, obtenemos una calificación tipo C con un índice de 20,8 KgCO2/m2 siendoeste inferior al que obteníamos con calderas mixtas convencionales.

Si nos vamos a uno de los casos extremos, como sería colocar calderas eléctricas por vivienda vemos que el indice o la cali-ficación energética que se obtiene es exagerado, la cantidad de kg CO2/m2 es 69.1 kg CO2/m2.

Hemos realizado otro ejemplo en este caso un edificio del Sector Terciario de uso oficinas, hemos utilizado el CALENER GT,para simular el sistema de calefacción con diferentes generadores.

32


33


Una vez definida la ubicación, la actividad a la que se dedica el edificio el tipo de acondicionamiento dentro de lo que marcael CTE – HE1 definiremos junto con el sistema el generador.

Colocamos una caldera convencional de combustible gasóleo impulsando a una temperatura de 80 ºC y un salto térmico de20 k.La regulación para este caso se hace a un punto fijo.

34


En este caso el índice de calificación que se obtiene es 0.67 tn de CO2 /m2.

Modificamos la caldera convencional por una de condensación.

Al modificar el generador también podemos variar la regulación considerando en este caso un sistema de temperatura pro-gresivamente descendente dependiendo de las condiciones climatológicas:

De esta forma hemos reducido a 0.54 Tn CO2 /m2 las emisiones consiguiendo una calificación energética B.

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Vemos al igual que en el caso anterior los dos casos extremos con una caldera de biomasa y una caldera eléctrica donde lasemisiones se disparan.

Como conclusiones al estudio podemos decir que el generador influirá en la calificación energética global del edificio.

Hemos visto como el uso de las calderas eléctricas como sistema de calefacción no es solución a una calificación energéticaaceptable.

Por el contrario aquellos sistemas que intentan sacar mayor rendimiento a las instalaciones como calderas de condensacióno generadores con uso de energías renovables como la biomasa cada vez tienen mayor cabida en el mercado debido al granahorrro energético que nos proporcionan.

Con caldera eléctrica

Determinación de la potencia en calefaccióny de los emisores de calor

Para la determinación de la potencia de la caldera en servicio en calefacción, debemos determinar previamente las pérdidasde calor a través de las paredes del edificio. Para ello debemos conocer los coeficientes de transmisión térmica de las pare-des, como hemos visto y las temperaturas interior y exterior de cálculo; esto nos llevaría bastante tiempo para el dimensio-nado de la instalación.

Existen otros métodos alternativos al anterior basados en tablas que de una forma inmediata nos permiten determinar la pér-dida de calor por m3 en cada estancia de la vivienda de forma muy aproximada, pérdidas expresadas en kcal/h m3. Si multi-plicamos el volumen de cada estancia por dichas demandas (D), obtenemos la demanda térmica en kcal/h de cada local (P).

Expresado en función de los metros cuadrados de las estancias, considerando una altura del techo de 2,5 m.

A estas demandas térmicas de las habitaciones de la vivienda las iremos sucesivamente multiplicando por una serie de fac-tores dependientes de las condiciones del local y de las condiciones exteriores. Es este valor, P, el que sucesivamente iremosmultiplicando por una serie de factores.

DEMANDASPOR LOCAL (D)

Temperaturainferior (°C)*

DemandaskW/m2

Demandaskcal/h m2

Salas de estar 22 °C 0,147 126

Dormitorios 21 °C 0,134 115

Cocina 20 °C 0,120 103

Baños 21 °C 0,134 115

Pasillos 18 °C 0,100 86

* Temperaturas interiores sugeridas.

DEMANDASPOR LOCAL (D)

Temperaturainferior (°C)*

DemandaskW/m3

Demandaskcal/h m3

Salas de estar 22 °C 0,0588 50,6

Dormitorios 21 °C 0,0536 46,0

Cocina 20 °C 0,0480 41,4

Baños 21 °C 0,0536 46,0

Pasillos 18 °C 0,0400 34,5

* Temperaturas interiores sugeridas.

Determinación de la potencia en calefacción

37


38


1. El primer factor es la zona climática. Necesitamos conocer dónde está localizada la vivienda, según el mapa adjunto:

Según la localización de la vivienda se multiplicará P por los factores siguientes:

2. El segundo factor a considerar es la orientación de los locales de la vivienda.Si estuviera la vivienda orientada al norte o en zonas sombrías, se multiplica-rá el nuevo valor P obtenido al aplicar el factor anterior, por un nuevo factor:

Si no corresponde a los casos anteriores el factor F2 toma el valor de 1.

ZONAS CLIMÁTICAS

ZONA A

ZONA B

ZONA C

ZONA D

ZONA E

Fig. 7

ZONA CLIMÁTICA Factor F1

Zona A 0,7

Zona B 0,8

Zona C 0,9

Zona D 1,0

Zona E 1,15

ORIENTACIÓN Factor F2

Zona de montaña 0,7

Orientada al norte oen zona de sombra

1,15

Fig. 8Fachada orientada al Sur Fachada orientada al Norte Montaña

ORIENTACIÓN

3. Un tercer factor a considerar es el número de paredes al exterior, contando como paredes también el techo y suelo de lavivienda. Se multiplica el valor de P procedente del punto anterior por los factores siguientes:

Si la vivienda no corresponde a ninguno de los tipos anteriores, F3 es igual a 1.

4. Un cuarto factor es referente al tipo de aislamientos, multiplicaremos el nuevo valor de P por los siguientes factores:

Con este valor de P en kcal/h obtenido al multiplicar sucesivamente por los factores anteriormente considerados, tendremosdeterminada la pérdida de calor, es decir, el calor que deben aportar los elementos emisores a cada local.

Una vez que se han calculado las pérdidas de calor en cada uno de los locales, se suman, obteniendo la pérdida de calor to-tal en la vivienda. La potencia de la caldera será equivalente a este valor más un margen del 10% por encima y ya tenemos fi-jada la potencia de nuestra caldera en servicio de calefacción, con un margen suficiente para no quedarnos por debajo de laspérdidas de calor calculadas por un método más exhaustivo.

AISLAMIENTO Factor F4

Buen aislamiento 0,75

Aislamiento normal 1

Acristalados > 10% o mal aislamiento 1,2

PAREDES AL EXTERIOR Factor F3

Pisos de dos o menos paredes al exterior 1,1

Más de dos paredes al exterior 1,3

39


Fig. 9

TIPOLOGÍA DE EDIFICACIÓN

40


EJEMPLO: Para una vivienda con aislamiento normal, con una pared al exterior, situada en Ciudad Real y no en zona de mon-taña, calcular la potencia necesaria de la caldera en servicio de calefacción. Cada una de las estancias a calefac-tar tienen las siguientes orientaciones y superficies: Cocina, de 9 m2 y orientación Norte; Salón, de 17 m2 y orien-tación Norte; Dormitorios de 15, 14 y 14 m2, con orientación Oeste, Sur y Este en zona sombría, respectivamente;y un Cuarto de Baño de 7 m2, orientado al Sur. La altura de la vivienda es de 2,5 m.

De acuerdo con las tablas anteriores fijamos los factores de corrección. Así, para la zona climática 3, F1 = 1, y por el tipo deaislamiento, F4 = 1. Para cada local, según su orientación (F2) y el número de paredes al exterior (F3):

Según los tiempos de funcionamiento de la instalación de calefacción, según la tipología de la misma y de la exposición alviento y altura sobre el nivel del mar, tendremos unos suplementos de potencia que pueden incrementar ligeramente al alzalos valores calculados de demandas térmicas de calefacción. Por este motivo merece tener en cuenta un margen de seguri-dad por encima y que consideraremos a la hora de ajustar la potencia máxima de la caldera en servicio de calefacción.

El ajuste de la potencia de la caldera en servicio de calefacción se recomienda que sobrepase en un 10% a la calculada an-teriormente. Así, ajustaremos la caldera en calefacción a 10.755 kcal/h (12,5 kW). Para lo cual, según el modelo de calderaJunkers, procederemos como en el siguiente apartado se explica.

LOCAL m2 m3 F = F1 ... F4 D (kW/m2) P (kW) P (kcal/h)

Cocina 9 22,5 1,2 0,12 1,296 1.114,56

Salón 17 42,5 1,2 0,147 2,998 2.578,28

Dormitorio 1 15 37,5 1 0,134 2,010 1.728,60

Dormitorio 2 14 35 1 0,134 1,876 1.613,36

Dormitorio 3 14 35 1,2 0,134 2,251 1.935,86

Cuarto de baño 7 17,5 1 0,134 0,938 806,68

TOTAL 76 190 11,369 9.777,34

PLANO DE VIVIENDA

Local calefactado

Local no calefactado

Emisor

Caldera Junkers Fig. 10

C. Baño

A

B

C

12 3 4

5

78910

6

D EF

Pasillo

SalónCocina

Dorm

itorio

1

Dorm

itorio

2

Dorm

itorio

3

Rec

ibid

orTerraza

Los emisores de una instalación de calefacción por agua caliente son aparatos destinados a proporcionar al ambiente el ca-lor necesario para mantener la temperatura de confort elegida. Esta emisión calorífica se basa en los principios de convec-ción y radiación.

Los emisores más utilizados en instalaciones individuales de calefacción por agua caliente son:

• Radiadores de hierro fundido. Son los componentes clá-sicos de toda calefacción que quiera aportar el máximoconfort. Su duración, prácticamente ilimitada, les hace losmás económicos. Están constituidos por elementos aco-plables o módulos. Debido al volumen de agua que con-tienen y al material del que están ejecutados tienen unagran inercia térmica especialmente indicados para su usoen viviendas de uso permanente, dado que sus tiempos decalentamiento y enfriamiento son especialmente largos.

• Como inconveniente podemos nombrar la poca capacidadde emisión de cada elemento, siendo necesaria la utiliza-ción de un mayor número de elementos para la misma po-tencia, y la necesidad de realizar labores de mantenimien-to periódicas (pintura) para mantenerlos en buen estado.

• Radiadores de aluminio. También constituidos por partesacoplables llamadas elementos. La tecnología de los ra-diadores de aluminio inyectado está en continuo desarro-llo por sus principales prestaciones: su peso reducido, sufacilidad de mantenimiento y montaje y buen rendimientofacilitado por la geometría de los módulos que componenel radiador. En instalaciones nuevas, los radiadores de alu-minio pueden producir hidrógeno, procedente del agua dela instalación que oxida inicialmente al material. Es conve-niente evitar la acumulación de este gas, por lo que debecolocarse en cada radiador un purgador. Esta oxidacióninicial de la instalación es beneficiosa, ya que supone do-tar a la instalación de un recubrimiento que protege deposibles fugas a través de los poros en el material.

• Gracias a la facilidad de instalación y mantenimiento de laque hemos hablado, unido a un competitivo precio por ca-loría, hace que sea el más utilizado en la instalación de ca-lefacción de viviendas habitadas y poco a poco van impo-niéndose en viviendas de nueva construcción. Sonelementos de reducida inercia térmica.

Determinación de los emisores de calor

41


Fig. 11

Fig. 12

RADIADOR DE HIERRO FUNDIDO

RADIADOR DE ALUMINIO

• Radiadores de chapa de acero. Debidamente instalada ytratada la chapa en su mantenimiento pueden alcanzar unalarga duración. Los elementos están soldados entre sí. Noes posible reducir el tamaño de los radiadores soldados,perdiendo la ventaja de la modularidad que tienen los ra-diadores anteriores. Desde el punto de vista económicoson una buena solución en una vivienda, aunque el preciocada vez menor de los radiadores de aluminio inyectadoestá haciendo que éstos los vayan sustituyendo. Estos ra-diadores tienen poca inercia térmica.

• Paneles de chapa de acero. Ofrecen líneas más planas,menos voluminosas, pero de mayor superficie de radia-ción; están indicados para viviendas de reducido espacio.Su tratamiento respecto a la duración es igual a los radia-dores de acero.

42


Fig. 13

Fig. 14

RADIADOR DE CHAPA DE ACERO

PANEL DE CHAPA DE ACERO

• Radiadores para baño. Generalmente están fabricadosa base de tubo de acero y aluminio, con diseños mo-dernos que rompen con lo tradicional. Son en realidadun conjunto de tubos de acero o aluminio pensados enmuchos casos para colocar y secar toallas.

Para obtener una temperatura uniforme en todo el local, debemos emplazar los emisores en el lugar más frío de la habitación.Lo correcto es situar el radiador en la pared más fría para que la estratificación del aire sea lo menor posible y a una distanciamínima del suelo y de la pared. Si se colocan los emisores en nichos o repisas, las potencias caloríficas quedan reducidas.

La convección es del orden del 80% de la emisión, siendo muy importante que no se obstaculice la corriente de aire por me-dio de cubrerradiadores, cortinas, etcétera.

A pesar de esto, a menudo se integran los radiadores en muebles o incluso en el mismo muro de la estancia. Esto como vi-mos reduce la potencia emisiva de los mismos, adoptando unos coeficientes que nos valorarán la reducción del poder emisi-vo de dichos radiadores.

43


Fig. 15

Fig. 16

Normal - 100 % Bajo repisa - 92 %

Cubrerradiador con rejillafrontal 90 %

Cubrerradiador con rejillafrontal ysuperior 90 %

En nicho - 95 %

RADIADOR TOALLERO

TIPO DE INSTALACIÓN FACTOR DEREDUCCIÓN

Bajo repisa 0,92

En un nicho 0,95

Cubrerradiador con rejilla frontal 0,9

Cubrerradiador con rejilla frontal y superior 0,95

Una vez determinada la caldera y su potencia máxima en ca-lefacción, pasamos a determinar el número de elementosque compondrán los emisores de calor de cada habitación.Para una vivienda unifamiliar tipo, tenemos la potencia des-tinada a cada habitación según el primer cálculo que se hizode la potencia máxima en calefacción.

Para la elección de los emisores de calor, debemos hacer lasconsideraciones siguientes:

1. Fijar la temperatura de ida a radiadores y la caída de tem-peratura en el circuito de emisores que se toman a par-tir de la EN 442 como temperatura de ida 80 ºC y retor-no de 60 ºC es decir caídas de temperatura de lainstalación de 20 ºC para las condiciones de proyectoscon saltos térmicos en los emisores de 50 ºC. Si bienhasta ahora las temperaturas que se estaban adoptandoeran según UNE 9/015 / 86 con temperatura de ida de 90y retornos de 70 ºC y un salto térmico en los emisores de60 ºC. Realmene la norma EN 442 toma para ensayar losradiadores una temperatura de ida de 75 ºC y de retornode 65 ºC que implica un salto térmico muy pequeño lle-vádonos a tener que colocar bombas muy grandes en lascalderas murales, por esa razón se optimiza el cálculocon un salto térmico de 20 ºC y temperaturas de ida y re-torno de 80-60 ºC.

2. Tipo de emisor de calor. Existen en el mercado varios ti-pos de emisores de calor, de hierro fundido, chapa deacero o de aluminio. Con las condiciones especificadas enel punto anterior nos encontramos con las tablas si-guientes donde obtenemos la potencia que emiten enkcal/h por elemento.

Emisores(kcal/h elemento)

EN 442∆t = 50 °C

45 cm 60 cm 75 cm

Hierro fundido2 columnas 38 50 63

3 columnas 53 70 86

AliminioLiso 75 100 114

Aberturas 109 126 142

Acero2 columnas 35 46 56

3 columnas 45 62 75

Panel de acero Por metro de ancho 660 785 1.865

* Agua de entrada de 80 °C y salida de 60 °C, salto térmico de 50 °C.

44


Fig. 17

Dividiendo la potencia de cada habitación por la potencia emisiva en kcal/h elemento de los emisores de la tabla anterior, ob-tendremos el número de elementos en cada estancia.

Para un cálculo exacto del radiador a emplear, debemos tener en cuenta el salto térmico de dicho radiador, diferencia de tem-peratura entre el fluido calefactor y el ambiente, que es la que determina la eficiencia de cada elemento.

Definimos temperatura media del radiador como:

Tm =

Donde:

Tm = Temperatura media del radiador.

Ti = Temperatura de entrada en el radiador en °C.

Tr = Temperatura de salida del radiador, en °C.

Definimos entonces el salto térmico (∆T) como: ∆T = Tm − Ta

Donde:

Tm = Temperatura media del radiador en °C.

Ta = Temperatura del ambiente en °C.

∆T = Salto térmico.

Cuando un fabricante de radiadores nos dice que un determinado tipo de elemento tiene una potencia de 114 kcal/h, nosestá diciendo que con una temperatura de entrada del agua de 80 °C, una temperatura de salida de 60 °C, y por tanto unatemperatura media de 70 °C, y el ambiente a 20 °C, es decir, con un ∆T de 50 °C, este elemento va a ceder 114 kcal al am-biente a calefactar cada hora.

En el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, en la instrucción técnica IT.1.3.4.4 obliga a que las superficies quesean accesibles al usuario tendrán una temperatura menor de 80 ºC o estarán adecuadamente protegidas contra contactosaccidentales.

Salvo las superficies de los emisores de calor que podrán tener una temperatura mayor que 60 ºC.

Ti + Tr

2

45


Fig. 18

Ti

Tm

Ta

Tr

∆T = Tm − Ta

Tm = Ti + Tr

2

EL SALTO TÉRMICO DE UN RADIADOR

De los datos de las tablas facilitadas por el fabricante podemos pasar el valor de potencia por elemento, expresando:

Donde:

P = Potencia para un salto térmico distinto de 50, en Kcal/h.

P50 = Potencia para un salto térmico de 50 K, facilitada en tablas.

∆T = Salto térmico, en K.

n = Índice característico del emisor. Debe ser suministrado por el fabricante, es distinto para cada marca y modelo.

El coeficiente n también puede estar definido por tablas, de modo que el fabricante nos proporcionará la disipación de po-tencia por elemento para cada salto térmico sin necesidad de hacer operaciones.

Podemos proporcionar la misma potencia, colocando más radiadores, trabajando a menos temperatura o trabajar al máximode temperatura pero con menos elementos. También consideraremos que cuanto menor sea el salto térmico, menor será lapotencia que cede el radiador, con lo que siempre debemos realizar el cálculo utilizando las condiciones de equilibrio pen-sando que antes de alcanzarlas el sistema cederá mas energía.

Otra consideración es que una distribución de los radiadores en la estancia, trabajando a bajas temperaturas, nos permitiráalcanzar un mayor grado de confort.

EJEMPLO: Para nuestra vivienda tipo que nos sirve de ejemplo, tenemos para cada estancia los siguientes números de ele-mentos en aluminio de 60 de alto y liso. En el baño de 45 cm de alto:

P (kW) P (kcal/h)EN 442

Pot. Emisiva(kcal/h elem.)

Elementos

Cocina 1,296 1.114,56 100 12

Salón 2,998 2.578,28 100 26

Dormitorio 1 2,010 1.728,60 100 18

Dormitorio 2 1,876 1.613,36 100 17

Dormitorio 3 2,251 1.935,86 100 20

Cuarto de baño 0,938 806,68 75 11

TOTAL 104

P PT

n

=⎛⎝⎜⎜⎜

⎞⎠⎟⎟⎟⎟50 50

Δ

46


1. Otros elementos de los radiadores

Del dimensionado teórico a la ejecución práctica puede que varíen algunos de los parámetros tenidos en cuenta en el pro-yecto. Por esta razón son necesarios algunos elementos que nos permitan ajustar el sistema de transmisión de calor a los emi-sores, regulando el caudal que pasa por cada uno de ellos.

Todo esto tiene como resultado que cada radiador se caliente más o menos deprisa e incluso que algunos no puedan llegara calentarse convenientemente dado que presentan una pérdida de carga superior al resto y por tanto el caudal que les llegaes inferior al que debería. Para evitar este problema se hace necesaria la utilización en cada radiador de una válvula que, con-venientemente tarada, aumente la pérdida de carga de algunos radiadores con el fin de que el caudal se distribuya conformea lo previsto. Se trata de los detentores.

En el caso de instalaciones bitubo, es habitual la instalación en la salida de agua del radiador de estos elementos, lográndo-se el máximo rendimiento si el detentor se encuentra en el extremo opuesto del mismo, es decir al otro lado y en la partebaja, mientras que en instalaciones monotubo, suele estar incluida en la llave de regulación.

En instalaciones bitubo de retorno directo siempre se precisará de esta regulación, no tanto necesaria para instalaciones deretorno invertido, sistema equilibrado de por sí, como veremos en el apartado siguiente.

Además de los detentores, en todos los circuitos han de instalarse purgadores para la expulsión del aire del circuito calefac-tor. Los hay automáticos y manuales, consistentes éstos en un tornillo que se puede abrir para eliminar el aire.

El purgado de una instalación debe realizarse en caliente y con la bomba parada, de este modo conseguiremos la máxima pre-sión y que las burbujas de aire estén en la parte alta, donde estarán los purgadores.

Gracias a la aparición en el mercado de los purgadores automáticos de tipo higroscópico, más discretos que los de flotador,se está extendiendo esta recomendable costumbre de instalarlos en todos los radiadores. Estos accesorios basan su funcio-namiento en un material que al humedecerse se dilata, cerrando el paso de agua, pero no el de aire, mientras que los de tipoflotador presentan una pequeña cámara con una boya que al elevarse al flotar en el agua, cierra la salida del aire por mediode una aguja que lleva adosada. Es obvio decir que deben instalarse verticales, lo que perjudica la estética del radiador.

En todos los emisores se instala un purgador de aire, pudiendo ser de accionamiento manual o automático. En los radiado-res de aluminio siempre debe colocarse un purgador automático de aire especial para este emisor.

47


El trazado de tuberías

Existen básicamente dos tendidos distintos de tuberías, la ejecución monotubo, con los elementos conectados todos en se-rie, y la bitubo, conectados en paralelo. Dentro de esta ejecución, tendremos dos tipos, según desde donde esté dirigido elretorno: de retorno directo o simple y de retorno invertido.

Instalaciones bitubo: Es el sistema de instalación tradicional para calefacción doméstica. Consiste en dos tuberías principa-les: una de ida y otra de retorno, donde se van conectando los emisores. La temperatura del agua a la entrada de cada ra-diador es prácticamente la misma en todos ellos.


49


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

Se llama salto térmico del emisor a la diferencia existente entre la temperatura media del emisor y la temperatura ambiente.

Salto térmico = temp. media − Temp. ambiente

(50 ºC) (70 °C) (20 °C)

Para determinar el número de elementos emisores a colocar en una estancia seguiremos este ejemplo de cálculo: un local pre-cisa una potencia calorífica de 1.500 kcal/h y se desea instalar un radiador de potencia emitida por un elemento de 95 kcal/h.El número de elementos necesarios será:

N.° elementos = 1500 / 95 = 15,78 = 16 elementos

Una de las características que presenta la instalación bitubo es la utilización de distintos diámetros dependiendo de los tra-mos que estemos considerando, ya que por los radiadores no pasa todo el caudal que mueve la bomba. Es de especial utili-dad tener definidos los tramos de tubería sobre un plano en planta de la vivienda

En la instalación bitubo podemos considerar que la temperatura de entrada a cada radiador es la misma, facilitándonos enor-memente el cálculo térmico. El caudal (Q) queda definido por la potencia térmica (Pu) que debemos de disipar en cada ra-diador y su salto térmico.

Q =

Para asegurar que mantenemos una pérdida de carga por metro de tubería de 15 mm.c.a. y que la velocidad en ningún pun-to de la instalación supere los 1 m/s, que pudiera generar ruidos, tendremos determinada la sección de tubería.

La sección de tubería que recorre el agua de primario será:

S = Q

v

Pu

∆T

Fig. 19

Retorno invertidoRetorno directo

INSTALACIÓN BITUBO

Conocido el diámetro teórico, debemos escoger el diámetro comercial de tubería inmediatamente superior.

50


Instalación monotubo: Es un sistema de instalación en el que los emisores están instalados en serie, el retorno del primer ra-diador hace de ida del segundo, el retorno de éste hace de ida del tercero y así sucesivamente hasta volver a la caldera. Aeste circuito se le llama anillo. Las temperaturas del agua son diferentes en cada emisor, por tanto, los últimos emisores delanillo deberán sobredimensionarse ligeramente para compensar el descenso de temperatura. Se recomienda no instalar masde 5 radiadores por anillo, y si existiera mas de un anillo se zonificará la instalación.

Para el sistema monotubo, se dispone de una llave específica para acoplar los emisores con facilidad y rapidez. El agua en-tra en el emisor por la llave monotubo; una parte de este agua se distribuirá por todo el emisor mientras que el resto va di-rectamente al retorno, saltando a este emisor y produciéndose una mezcla con el agua de salida. El agua del retorno que seencuentra a menor temperatura, se aprovecha para alimentar al próximo emisor. El tubo distribuidor de la llave monotubo pue-de complementarse con otro tubo para conseguir una mejor distribución del agua en el interior de los radiadores, especial-mente cuando éstos son largos.

Fig. 20

Purgador

Detentor

Llave

∆T = Tm − Ta

Ti

Tm

Tr

TEMPERATURA MEDIA DE UN RADIADOR BITUBO

Fig. 21

INSTALACIÓN MONOTUBO

En estas instalaciones monotubo, a lo largo de todo el anillo, circula la misma cantidad de agua. Por lo tanto para la primeraparte del cálculo debemos considerar la potencia como la potencia global del anillo y las temperaturas de ida y retorno delanillo como salto térmico, haciendo caso omiso a las diferentes temperaturas de entrada y salida de agua de cada emisor.Esto origina una disminución de potencia emisiva en los últimos radiadores, que trabajarán a menor temperatura al estar alfinal del anillo, por lo que para el cálculo de los radiadores o emisores de calor se tendrá en cuenta la posición en que se en-cuentran los emisores respecto de la caldera, disminuyendo en un 10% la potencia a compensar por el primer radiador, un5% la del segundo del anillo y aumentando en un 10% la potencia del cuarto emisor y un 20% la del último del anillo.

Por lo tanto en la expresión ya conocida para determinar la sección de tubería tendremos en cuenta los valores de P segúnla consideración anterior:

S =

Llamaremos P a la potencia global del anillo, v a la velocidad y ∆T a la diferencia de temperatura entre la entrada del anillo yel retorno.

En el caso de instalaciones monotubo de un solo anillo, esto es tan fácil como sumar cada una de las pérdidas de los ele-mentos del anillo. Si la instalación posee varios anillos aconsejamos realizar una simplificación como la realizada en bitubo,es decir utilizar la pérdida de carga del anillo más desfavorable.

Para el cálculo de la red de tuberías trazaremos sobre el plano de la vivienda la situación de los emisores de calor en cadahabitación. Señalaremos por una letra cada uno de los emisores, empezando por A, B, … Los nudos o derivaciones en T dela red de tubería los señalaremos por números, 1, 2, 3, …

Para una instalación convencional bitubo con tubos de cobre, debemos conocer una serie de parámetros:

1. Los caudales que circulan por cada tubería, que son función de las demandas de potencia de calefacción. Para cada unode los emisores de calor, A, B, C, …, dividimos entre la caída de temperatura del agua de calefacción en ellos (20 °C) ytendremos determinado, para cada emisor los caudales en l/h. En las confluencias de caudales en los nudos, 1, 2, 3, …,se suman dichos caudales.

2. La velocidad del agua en tuberías y la pérdida de presión, que fijaremos en los siguientes valores: la velocidad del agua in-ferior a 1 m/seg para que no se produzcan ruidos y superior a 0.5 m/seg. En cuanto a las pérdidas de carga o de presióndel agua a través de la tubería, la fijaremos en 15 mm.c.a. por metro lineal de tubo (0.015 m.c.a./m).

3. Determinación de los diámetros de las tuberías. Tomando tramo por tramo los caudales que circulan y las longitudes to-tales, ya sumadas las equivalencias de los accesorios, podremos llegar a un diámetro de tubería, tomando el diámetro nor-malizado superior.

P

∆T × v

51


Fig. 22

Llave

Detentor Ca ; TsCa ; Ti

Cr ; Te

Ti

Ts = mezcla de Ti + Te

TEMPERATURA MEDIA DE UN RADIADOR MONOTUBO

Para una pérdida de carga por metro máxima de 15 mm.c.a. y de velocidades inferiores a 1 m/s, para instalaciones poco rui-dosas, tendremos los siguientes diámetros interiores según los caudales que discurren por las tuberías, necesarias para sa-tisfacer la demanda energética de cada estancia:

EJEMPLO: Para la instalación que nos sirve de ejemplo, tendremos la siguiente distribución en bitubo con retorno directo:

Caudal(l/h)

Diámetro(pulgadas)

Diámetro(mm)

90 3/8” 10/12

300 1/2” 14/16

700 3/4” 20/22

1.400 1” 26/28

2.040 1”1/4 33/35

52


Para cada tramo, pondremos la potencia a la que alimenta el agua caliente que circula por dicho tramo (tercera columna),además del caudal que circula (cuarta columna) y el diámetro de tubería (quinta columna).

Ya tenemos determinados los diámetros de las tuberías.

Tramo EquivalentePotencia(kcal/h)

Caudal(l/h)

Diámetro(pulgadas)

1-10 A (cocina) 1.114,5 55,7 3/8”5-6 B (salón) 2.578,2 128,9 1/2”4-7 C (dormit.1) 1.728,6 86,4 3/8”3-8 D (dormit.2) 1.613,3 80,6 3/8”2-9 E (dormit.3) 1.935,8 96,7 1/2”

1-10 F (baño) 806,6 40,3 3/8”Cald-1 Tot=A+B... 9.777,3 488,8 3/4”

1-2 Tot-F-A 7.856,2 392,8 3/4”2-3 Tot-F-A-E 5.920,4 296,0 1/2”3-4 Tot-F-A-E-D 4.307,1 215,3 1/2”4-5 Tot-F-A-E-D-C 2.578,2 128,9 1/2”

9-10 = 1-2 Tot-F-A 7.856,2 392,8 3/4”9-8 = 2-3 Tot-F-A-E 5.920,4 296,0 1/2”8-7 = 3-4 Tot-F-A-E-D 4.307,1 215,3 1/2”6-7 = 4-5 Tot-F-A-E-D-C 2.578,2 128,9 1/2”10-cald Tot. 9.777,3 488,8 3/4”

Fig. 23

Instalación bitubo. Retorno directo

D = 1.613 kcal/h

Dormitorio 2

E = 1.935 kcal/h

Dormitorio 3

1

23

467

5

8 9 10

C = 1.728 kcal/h

Dormitorio 1

B = 2.578 kcal/hSalón

A = 1.114 kcal/h

Cocina

F = 806 kcal/h

C. Baño

Local calefactado

Local no calefactado

Emisor

Caldera Junkers

C. Baño

A

B

C

12 3 4

5

78910

6

D EF

Pasillo

Salón

Cocina

Dorm

itorio

1

Dorm

itorio

2

Dorm

itorio

3

Rec

ibid

or

Terraza

EJEMPLO DE INSTALACIÓN

Existen otros elementos de instalación que tendremos en cuenta, como las válvulas y accesorios.

Las válvulas que se utilizan en las tuberías suelen ser de una gran variedad de tipos, los principales son:

Todos los equipos de un sistema de agua deben ir provistos de dos válvulas (entrada y salida) al objeto de poder separar delsistema un equipo sin necesidad de vaciar éste y viceversa. Todas las tuberías horizontales llevarán una pequeña caída de apro-ximadamente 2‰ y en la parte más alta de la instalación un purgador automático de aire.

Para el montaje de las tuberías se recomienda atenerse a lo marcado en el RITE en la instrucción técnica IT 2 relativa al montaje.

Tipo Utilización normal

Asiento inclinado Regulación

De paso de bola Cierre

De paso de cono Cierre

Compuerta Mantenimiento de elementos de instalación.

Mariposa Regulación, grandes equipos

Anti-retorno Asegurar la circulación en un solo sentido.

53


1. Dilatación de las tuberías

Hay que tener en cuenta lo establecido en el RITE en la IT 1.3.4.4.1 sobre la temperatura superficial de los elementos de lainstalación, excepto los radiadores. En el Reglamento se marca una temperatura máxima superficial de 60 °C y en caso de so-brepasarla habría que aislar dicho elemento.

No obstante, contaremos con una tubería que conduce un fluido caliente, en nuestro caso agua. El material de la tubería tam-bién se calienta al paso del fluido, aumentando su tamaño: se dilata. Previendo esta dilatación deberemos contar, al colocarlas bridas de sujeción de las tuberías a la pared, de dejar libre a dicha tubería del aumento de longitud que va a experimen-tar. Las bridas de sujeción las colocaremos en la mitad de los tramos rectos más largos, dejando sueltos los cambios de di-rección de la tubería que actuarán de liras de dilatación.

Hablamos de tuberías en las que predomina la dilatación lineal; por tanto, al calentarse, aumentarán su longitud según la ex-presión:

∆L = L × α∆L, incremento de longitud de la tubería.

L, longitud inicial.

α, Coeficiente de dilatación lineal a 80 °C

Acero, α = 0,96 mm/m

Cobre, α = 1,36 mm/m

DIFERENTES TIPOS DE VÁLVULAS

Fig. 24

PurgadoresVálvula de radiador

Válvula monotubo

Válvula de seguridad

Desviación en T

Válvula de bola

Equilibrado hidráulico de la instalación bitubo individual

Para instalaciones bitubo con retorno directo es necesario un equilibrado hidráulico de la instalación.

Este tipo de instalaciones están desequilibradas en principio, calentando unos radiadores más que otros, los más cercanos ala caldera.

• Proceso de reglaje:

• — En el emisor más desfavorable dejamos el detentor o la llave de doble reglaje completamente abierto.

• — Se irán cerrando las válvulas de los radiadores cerrándolas más a medida que nos acercamos al emisor más favorable.

• — El detentor o llave del más favorable debe quedar más cerrado.

• Comprobación:

• — Poner en funcionamiento la caldera provocando la demanda de calefacción.

• — Comprobaremos el salto térmico de cada radiador, manteniéndose constante en cada emisor, en la IT 1.2.4.2.7 nos diceque el equilibrado de los circuitos se conseguirá en la fase de de diseño utilizando válvulas de equilibrado si fuese ne-cesario.

54


Cálculo de la bomba

Un elemento fundamental en la instalación es la bomba o circulador. Su misión es la de provocar la circulación del aguade primario calentada en la caldera hasta los elementos emisores. Ya han quedado en desuso los circuitos sin bomba o sis-temas de gravedad, donde la diferencia de densidades entre el agua caliente y el agua fría ocasiona el movimiento del aguade primario.


56


Debemos mover suficiente agua caliente, que en definitiva es energía, para transportarla del foco térmico o quemador de lacaldera a los emisores. Partiendo de que un litro de agua al perder un grado de temperatura pierde una kilocaloría de ener-gía, deberemos comprobar que la bomba puede mover suficiente caudal. Para determinarlo previamente es necesario cono-cer la diferencia de temperaturas del primario entre ida y retorno, el salto térmico.

Si dividimos la potencia útil Pu a transmitir en kcal/h por el salto térmico ∆T en °C multiplicado por la capacidad caloríficadel agua Cp, que es igual a 1 kcal/kg °C, tendremos la cantidad de agua o caudal Q, que debe mover la bomba.

Q (l/h) = Pu (kcal/h) / (Cp ∆T)

En ningún caso debemos propiciar una velocidad mayor de 2 m/seg., para evitar ruidos molestos por exceso de velocidad. También es importante que la bomba pueda vencer las pérdidas de carga del fluido portador al moverse en el interior de lastuberías.

Para el cálculo de pérdidas de carga totales, tomaremos el tramo más desfavorable, el más alejado de la caldera: se deter-minarán las pérdidas de carga locales debidas a los accesorios, codos, llaves, emisores… que tienen un equivalente en me-tros de tubería lineal. Para cada tramo sumamos todos los metros equivalentes para todos y cada uno de sus elementos.

1. Pérdidas de carga locales

Por cada uno de los accesorios de la tubería existe una caída de presión o pérdida de carga que podemos evaluarla como lon-gitud de tubería recta equivalente (Leq).

Fig. 25

Bomba de tres velocidades

Altura manométrica máxima de 5,75 m.c.a.

6

5

4

3

2

1

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

CAUDAL (Q) en litros/hora

ZW 23-1…(3)

ZW 23-1…(2)

ZW 23-1…(1)

Pérdida de carga de la instalación

PÉ

RD

IDA

DE

CA

RG

A (

H)

en m

.c.a

.

BOMBA CIRCULATORIA

Para distintos accesorios o elementos en la tubería, dependiendo del diámetro, tendremos las siguientes longitudes equiva-lentes (Leq) en metros:

La longitud total equivalente es igual a la suma de todas las pérdidas de carga locales (expresadas por longitudes equiva-lentes).

EJEMPLO: Para una tubería de 1/2” con dos codos rectos, una llave esférica y tres tramos rectos en T tendremos, según latabla anterior, una longitud equivalente:

Leq = 2 × 0,3 + 1,4 + 3 × 0,3 = 2,9 m de tubería de 1/2”.

2. Pérdidas de carga en tubería

Con la longitud equivalente de accesorios más la longitud real de tubería tendremos los datos suficientes para calcular la caí-da de presión en la red de tuberías hasta cada uno de los puntos de consumo.

Utilizaremos una tabla relacionando el material y diámetro de la tubería, obteniendo el coeficiente de rozamiento K1 (en ne-grita).

TUBERÍA MATERIAL

mm Pulgadas Cobre Acero Galvanizado Polietileno reticulado

10,00 3/8” 4,68 13,50 19,36 27,5

15,00 1/2” 0,53 1,54 2,55 3,82

20,00 3/4” 0,12 0,34 0,49 0,79

25,00 1” 0,04 0,10 0,15 0,18

DIÁMETROS

3/8” 1/2” 3/4” 1” 1”1/4 1”1/2

Válvulas

Esférica 1,3 1,4 1,5 1,8 2,1 2,2

Angular 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,00

Compuerta 0,08 0,09 0,1 0,15 0,15 0,3

CodosRecto 0,25 0,3 0,5 0,6 0,9 1,2

Gran radio 0,25 0,3 0,45 0,6 0,75 0,9

Tramos en T

Tramo recto 0,25 0,3 0,45 0,75 0,8 0,9

Recto reducido 0,25 0,3 0,5 0,8 0,9 1,2

Derivación 1,0 0,1 1,5 1,8 2,5 3,0

Ensanchamiento

de 1/4 0,25 0,3 0,5 0,7 0,9 1,2

de 1/2 0,25 0,3 0,45 0,6 0,75 0,9

de 3/4 0,08 0,09 0,15 0,15 0,25 0,3

Contracción

a 1/4 0,2 0,25 0,3 0,35 0,45 0,6

a 1/2 0,1 0,15 0,25 0,3 0,35 0,45

a 3/4 0,1 0,12 0,15 0,18 0,3 0,35

57


Si tenemos en cuenta la longitud equivalente de los accesorios, calcularemos la pérdida de carga total (Ht). Este parámetro con-tiene a las pérdidas de carga locales (Hl) y las pérdidas de carga en las paredes de la tubería (Hf). Con este coeficiente, K1, mul-tiplicado por la longitud equivalente de tubería (Leq) y el cuadrado del caudal (Q), obtendremos la pérdida de carga (Ht).

Ht = K1 Q2 Leq

Ht, pérdida de carga en tubería equivalente (mm.c.a.).

Q, caudal que circula (l/min), caudal máximo del aparato de producción de a.c.s.

Leq, longitud de tubería más la longitud equivalente a los accesorios (m).

Este valor lo podremos multiplicar por el coeficiente 1,2 de envejecimiento de la tubería.

EJEMPLO: Para el ejemplo anterior con los accesorios equivalentes a una Leq = 2,9 m en un tramo de tubería nueva de co-bre de 10metros de 1/2” con un caudal de 11 l/min. ¿cuál será la pérdida de carga en el recorrido?

Para cobre de 1/2”, de la tabla anterior obtenemos K1, de valor K1 = 0,53. Así, aplicando la fórmula:

Ht = K1 Q2 Leq = 0,53 × 112 × (10 + 2,9) = 827,3 mm.c.a. = 0,827 m.c.a.

Contando el envejecimiento, Ht = 1,2 × 0,78 = 0,99 m.c.a. = 1 m.c.a.

EJEMPLO: Para cada tramo, contamos las longitudes, número de codos, emisores y derivaciones.

La bomba debe mover un caudal en l/h dado por la Potencia útil de la caldera en kcal/h entre 20 °C, que es el salto térmicodel agua en radiadores. Con las curvas de funcionamiento de la bomba y la pérdida de carga que debe vencer, tendremos quecomprobar que el caudal enviado por la bomba, según gráficas, sea superior al calculado anteriormente.

TramoCaudal(l/h)

Diámetro(pulgadas)

Longitudde tubería

(m)

Númerocodos

(× 0,6)

Númeroemisores(× 4,5)

Númeroderivac.(× 1,5)

Longitudequivalente

(m)

Pérdidade carga(m.c.a.)

1-10 55,7 3/8” 7 6 1 1 13,25 0,0534

5-6 128,9 1/2” 1 4 1 2 7,3 0,0178

4-7 86,4 3/8” 1 4 1 2 8 0,0776

3-8 80,6 3/8” 1 4 1 2 8 0,0675

2-9 96,7 1/2” 1 4 1 2 7,3 0,01004

1-10 40,3 3/8” 1 4 1 2 7,3 0,0154

Cald-1 488,8 3/4” 0,5 4 – – 2,5 0,0199

1-2 392,8 3/4” 3 – – – 3 0,0154

2-3 296,0 1/2” 3 – – – 3 0,0386

3-4 215,3 1/2” 4 – – – 4 0,0272

4-5 128,9 1/2” 5 2 – – 5,6 0,0136

9-10 392,8 3/4” 3 – – – 3 0,0154

9-8 296,0 1/2” 3 – – – 3 0,0386

8-7 215,3 1/2” 4 – – – 4 0,02729

6-7 128,9 1/2” 5 2 – – 5,6 0,0136

10-cald 488,8 3/4” 0,7 4 – – 2,7 0,0215

58


EJEMPLO: Para nuestro caso, la potencia de la caldera en calefacción es de 10755 kcal/h, la diferencia de temperaturas en-tre la ida y el retorno es de 20 °C. Así, el caudal que debe mover la bomba debe ser igual o superior a:

Caudal = Pot. útil (kcal/h) / salto térmico (°C), así, caudal = 10.755 / 20 = 540 l/h

La pérdida de carga máxima que debe vencer la bomba (H) en m.c.a. vendrá dado por la pérdida de carga del tramo más des-favorable (el más alejado). En nuestro ejemplo el tramo:

Cald-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10 y 10-cald.

Sumando,

H = 0,0199 + 0,0154 + 0,0386 + 0,02729 + 0,0136 + 0,0178 + 0,01369 + 0,02729 + 0,0386 + 0,0154 + 0,0215 = 0,249 m.c.a.

En la curva de la bomba, localizamos el punto de funcionamiento.

3. Curvas de la bomba

Una manera de comprobar si la bomba de la caldera mueve suficiente caudal de agua de primario a la instalación es com-probar su diagrama o curva de funcionamiento, que compara la pérdida de carga en la instalación en m.c.a. y el caudal, enl/h. Estos diagramas incluyen ya la pérdida de carga en el interior de la caldera.

La familia de calderas Euroline montan una bomba que funciona siempre en calefacción, independientemente del quemadory cuando exista demanda de a.c.s. El Termostato Ambiente y/o el Programador corta el quemador, mientras que la bomba man-tiene su movimiento durante 3 min.

La familias de calderas a gas Ceraclass Excellence montan una bomba de potencias 45, 75 y 95 W cada velocidad. Con ob-jeto de refrigerar el cuerpo de calor después de un apagado del quemador, la caldera puede dejar a la bomba girando unavez que para el quemador, llamándose a este funcionamiento “over-run” o post-recirculación. Para ello se define la siguienteprogramación:

Después de un corte del quemador en calefacción el over-run de la bomba será de 3 min, al igual que para la válvula de tresvías en todos los casos en los que corta la bomba con el quemador (según los modos de servicio I y II con termostato am-biente). Si existe demanda de a.c.s. en este período, daría paso inmediatamente al servicio de a.c.s.

Después de un corte del quemador en a.c.s. la bomba no tiene over-run; para inmediatamente la bomba con el quemador.Después de un corte en a.c.s. la caldera se mantiene en servicio de a.c.s., con el quemador apagado durante 1 minuto, has-ta volver a dar servicio de calefacción.

EJEMPLO: En las gráficas de las bombas circuladoras integradas en las calderas, para un H = 0,249 m.c.a. y una calderaZW 23…, el caudal que puede mover está en torno a 800 l/h, superior a los 540 del cálculo, la bomba transmitirásin ningún problema el calor de la caldera a los radiadores.

59


Fig. 26

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ZWC-3

ZWC-3 (3)ZWC-3 (2)

ZWC-3 (1)

H[bar]

H [l/h]

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,3

0,1

0

3

2

1

3.1. La bomba de circulación de las calderas Junkers

Para todas las calderas murales a gas, la bomba circuladora está colocada en la zona fría del primario, a la entrada del blo-que de calor, en la parte de retorno desde radiadores (servicio de calefacción) o de retorno del intercambiador de calor ex-terno (servico de a.c.s.).

El funcionamiento de la bomba de circulación para todos los modelos de calderas Junkers es el mismo, pero cambia su for-ma física, su potencia y el cable de conexión eléctrica entre la bomba y el control electrónico. Asimismo los criterios de fun-cionamiento varían de unos modelos a otros. La bomba realiza la función de mover el agua de primario, circulación del aguaen el circuito de calefacción dirigiendo el agua caliente del foco térmico (caldera) en dirección a radiadores o al intercam-biador de calor externo para el servicio de a.c.s.

Tienen tres velocidades en los modelos Euroline, Ceraclass-Midi y Ceraclass Excellence y Gama Cerapur para adaptarse alas pérdidas de carga de cada circuito de calefacción en el que se instalan y eliminar posibles ruidos en las tuberías. Estasvelocidades se seleccionan por un mando giratorio en la parte del conexionado eléctrico de la bomba.

En el caso de las calderas Eurostar, Eurostar Hit y Eurosmart, la bomba de circulación no actúa cuando no tenemos conec-tada la calefacción. Esto hace que en los largos períodos de verano, el eje cerámico de la bomba se llegue a bloquear por par-tículas que contiene el agua, impidiendo que la bomba pueda trabajar. No obstante, esta posibilidad no se dará nunca en es-tos modelos ya que se incorpora en la placa electrónica, un sistema antibloqueo de bomba consistente en que a las 24 horasdesde la última demanda de calefacción, la bomba queda girando unos minutos para evitar que se bloquee el eje cerámico.

Habrá que evitar la circulación de la bomba sin agua en el circuito de primario, y en caso de bloqueo del eje, tener precau-ción a la hora de forzar dicho eje por ser de material cerámico.

3.2. Los modos de funcionamiento de la bomba

Con la placa electrónica heatronic III se incorpora en el software de la placa electrónica una posición de memoria configura-ble en la que podemos fijar el modo de funcionamiento de la bomba.

Modo 0: El regulador de BUS controla la bomba de calefacción. Servicio automático

Modo I: para instalaciones sin regulación. El regulador de calefacción acciona la bomba de calefacción. Con demanda la bom-ba arranca con quemador

Modo II: Para instalaciones de calor con conexión de regulación en 1-2-4

Modo III: La bomba funciona continuamente

Modo IV: Instalaciones con regulador guiado por condiciones exteriores.

60


Fig. 27

ZWB

ZWB (3)

ZWB (2)

ZWB (1)

H[bar]

Q [l/h]

0,60

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0

3

2

1

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

El vaso de expansión

Al ser el agua el fluido portador de energía térmica en las instalaciones de calefacción y dadas las diferencias de temperatura aque se ve sometida, hay que tener en cuenta la dilatación de la misma y su incompresibilidad. Debemos prever dispositivos deseguridad contra presiones excesivas que absorban las diferencias de volumen producidas por las dilataciones del agua.

El vaso de expansión es el elemento que absorbe las dilataciones del agua contenida en el circuito cerrado de calefacción.

Los depósitos de expansión pueden ser abiertos o cerrados. Los vasos de expansión abiertos son depósitos instalados en elpunto más alto del circuito. Van equipados con un tubo de rebose abierto a la atmósfera, están conexionados con la instala-ción en la sala de calderas y directamente a ellas y sin válvulas de cierre, ya que sirve como válvula de seguridad de la insta-lación a través de la tubería de unión depósito-caldera.

Los vasos de expansión cerrados están basados en la compresión de una cámara de gas contenida en el interior del mismo se-parada del agua de la instalación por una membrana flexible de caucho butílico, no existiendo contacto entre el aire y el agua.

La colocación de vasos de expansión cerrados obliga necesariamente al emplazamiento de válvulas de seguridad para limitarla presión máxima total del circuito. Normalmente se monta en el interior de la caldera y se limita a 3 bar. El Reglamento deInstalaciones Térmicas en Edificios, RITE, en la instrucción técnica IT 1.3.4.2.5 obliga a su instalación con descarga visible des-de el exterior del aparato y conducida a un lugar seguro.

Debemos conocer el volumen de agua contenido en tuberías y la temperatura media del agua de primario en el circuito de ca-lefacción. Verificaremos en primer lugar que el vaso de expansión está bien dimensionado.

Para un determinado tipo de caldera se tendrán como datos de partida el contenido en litros de los radiadores, más el con-tenido en la caldera (1,2 l aprox.) más el contenido en las tuberías, que según el diámetro será de:

Para los emisores de calor, el contenido de agua en l/elemento lo tenemos recogido en la siguiente tabla orientativa:

Con el volumen total contenido en la instalación y el coeficiente de dilatación del agua podremos estimar el volumen mínimodel vaso de expansión cerrado.

Emisores(l/elemento)

45 cm 60 cm 75 cm

Hierro fundido2 columnas 0,31 0,48 0,64

3 columnas 0,5 0,63 0,74

AliminioLiso 0,36 0,46 0,54

Aberturas 0,29 0,36 0,43

Acero2 columnas 0,75 0,88 1,02

3 columnas 1,04 1,26 1,47

Panel de acero Por metro de ancho 7,6 8,8 11,2

Diámetro(pulgadas)

Diámetro(mm)

Contenido(l/metro lineal)

3/8” 10/12 0,128

1/2” 14/16 0,213

3/4” 20/22 0,380

1” 26/28 0,602

1”1/4 33/35 1,040


62


El incremento de volumen del líquido calefactor o agua del circuito cerrado de primario será:

∆V = ξ × Vi

Donde Vi es el volumen que ocupa el agua a temperatura baja en toda la instalación, normalmente la temperatura de llenadodel circuito de calefacción.

Si consideramos que el incremento de presión del sistema es proporcional al incremento de temperatura, ten dremos:

=

Siendo Pf la presión del circuito a la temperatura máxima (presión de tarado de la válvula de seguridad), Pi presión del cir-cuito a la temperatura inicial de llenado y Vf el volumen final del gas en el vaso.

De donde se deduce que el volumen final será:

Vf = × ∆V = × ξ × Vi

Para instalaciones dimensionadas con temperaturas de ida de 90º y retorno de 70 °C, el volumen mínimo del vaso de expan-sión (Vexp) viene dado por:

Vexp = Volumen total / 13

Para temperaturas de ida de 80 ºC y retorno de 60 °C: Vexp = Volumen total / 17

Para temperaturas de ida de 50 ºC y retorno de 40 °C: Vexp = Volumen total / 37

Pf = 4 bar Pi = 2,5 bar

Pf

Pf − Pi

Pf

Pf − Pi

Vf

Vf − ∆V

Temperatura (°C) ξ(%)

10 0,04

20 0,18

30 0,14

40 0,79

50 1,21

60 1,71

70 2,28

80 2,9

90 3,24

100 4,35

Pf

Pi

63


EJEMPLO: Para nuestra instalación, por cada tramo calculamos el contenido total en tubería, emisores de calor y caldera.

El volumen total contenido en el sistema de caldera, tuberías y radiadores:

Volumen = 1,2 + 10,05 + 30,72 = 41,97 litros

El volumen mínimo del vaso de expansión (Vexp), será:

Vexp = 41,97 / 17 = 2,48 litros

cualquier vaso de expansión de cualquier caldera a gas Junkers es más que suficiente.

1. El vaso de expansión de las calderas Junkers

Las calderas Junkers están provistas de vasos de expansión cerrados que disponen de una carga de nitrógeno separada delcontacto con el agua por una membrana y cargados a presión de 0,5 a 0,7 bar aproximadamente. La capacidad depende delmodelo de caldera; habitualmente encontraremos en Junkers vasos de expansión de 6, 8 o de 11 litros.

El vaso de expansión lleva una válvula para la carga de nitrógeno, pero también se pueden llenar de aire. El que se elija el ni-trógeno para el llenado es por tratarse de un gas inerte; de esta manera evitamos la corrosión de la membrana móvil del vasode expansión.

Todas las calderas a gas Junkers llevan además un purgador automático en la parte superior del vaso de expansión o por en-cima de la bomba circuladora para purgar de aire el circuito de calefacción.

Las calderas a gas Junkers pueden trabajar a presiones de llenado de sólo 0 bar, pero para no dejar fuera de servicio al pur-gador automático se debe trabajar por encima de 0,7 bar; en caso contrario corremos el riesgo de que se llene de aire la ins-talación de calefacción y que pueda verse afectada la bomba.

TramoCaudal(l/h)

Diámetro(pulgadas)

Longitudde tubería

(m)

Contenidoen litros

de tubería

Número deelementosemisores

Contenidoen litrosemisores

1-10 55,7 3/8” 7 0,896 8 3,68

5-6 128,9 1/2” 1 0,213 18 8,28

4-7 86,4 3/8” 1 0,128 12 5,52

3-8 80,6 3/8” 1 0,128 12 5,52

2-9 96,7 1/2” 1 0,213 14 6,44

1-10 40,3 3/8” 1 0,128 8 1,28

Cald-1 488,8 3/4” 0,5 0,19 – –

1-2 448,5 3/4” 3 1,14 – –

2-3 351,7 3/4” 3 1,14 – –

3-4 271,0 1/2” 4 0,852 – –

4-5 184,6 1/2” 5 1,065 – –

9-10 433,1 3/4” 3 1,14 – –

9-8 304,2 1/2” 3 0,639 – –

8-7 217,8 1/2” 4 0,852 – –

6-7 137,1 1/2” 5 1,065 – –

10-cald 488,8 3/4” 0,7 0,266 – –

TOTAL 43,2 10,05 72 30,72

64


2. Cálculo gráfico de la presión de llenado de la instalación

Partimos siempre del volumen en litros que contiene la instalación de calefacción, sabiendo que las calderas contienen portérmino medio 1,2 litros de agua de primario. Con el volumen en litros de la instalación y la temperatura media de trabajo encalefacción obtendremos de la gráfica la presión de trabajo del vaso de expansión.

Según el contenido en litros de toda la instalación de calefacción VA (l) y la temperatura media de trabajo en dicho circuitoTv (°C), como se dijo anteriormente, se determina la presión de llenado del circuito primario. Se marca un margen de pre-siones de llenado de la instalación, de 0,2 a 1,3 bar en el gráfico. Lo habitual es mantener la aguja del manómetro entre losvalores 1 a 2 bar.

EJEMPLO: En nuestro caso, con un contenido de agua en la instalación de 44,78 litros y una temperatura media en el circuitode calefacción de (75 + 65)/2 = 70 °C, la presión de primario o de calefacción será, según la gráfica, de 12 m.c.a.o 1.2 bar, señalados en el manómetro de la caldera.

65


Fig. 28

La presión de llenado delVaso de Expansión en barse puede determinar por:

PVExp = 1 + 0,1 ⋅ H

H, diferencia de cotasentre la caldera y elradiador más alto.

EL VASO DE EXPANSIÓN

Agua N2

Fig. 29

90

80

70

60

50

40

3050 100 150 200 250 300 350 400 450

VOLUMEN TOTAL EN LA INSTALACIÓN (litros)

1,3 1,2 1,00,75 0,5 0,2

Presiones de trabajo delvaso de expansión en (bar)

TEM

PE

RAT

UR

A M

ED

IA C

ALE

FAC

CIÓ

N

CÁLCULO GRÁFICO DEL VASO DE EXPANSIÓN

Condensación

1. Principios de la combustión

Empezaremos introduciendo los conceptos básicos de la combustión.

Para que se produzca una combustión lo que se necesita es una reacción entre un combustible con un comburente que es eloxígeno activada mediante una fuente de energía.

C + H + S + O2 + N2 CO2 + SO2 + N2 + H2O + Calor

Tanto el carbono como el hidrógeno actúan con el oxígeno obteniendo como productos de la combustión CO2 + H2O, apartede estos dos productos lo que se producirá si el combustible es líquido será SO2. El nitrógeno podríamos considerar que esinerte, no tiene reacciones durante el proceso de la combustión; sin embargo esto va a depender de la temperatura de la cá-mara de combustión, de tal forma que, a mayor temperatura el nitrógeno reacciona con el oxígeno formando NOx.

La reacción que se produce con la cantidad de aire exacta para producir la reacción completa se define como reacción este-quiométrica.

En el caso en que la cantidad de aire real sea superior a la teórica lo que tendremos es un exceso de calentamiento de aire;por el contrario en el momento en que la cantidad de aire sea inferior a la teórica lo que se producirá será una serie de ga-ses inquemados como es el CO que es altamente tóxico además de un suponer un gasto innecesario de energía.

2. Productos de la combustión

CO El CO es el producto de una combustión incompleta en la cual falta aire, está limitada por normativa a un 0.1 %.

NOx. Como veíamos en el primer apartado el N2 es un gas inerte sin embargo reacciona con el oxígeno a temperaturas ele-vadas de la cámara de combustión.

Este gas al reaccionar con el vapor de agua lo que provoca es ácido nítrico que cuando condensa provoca lo que es conoci-do como la lluvia ácida. Aunque parezca extraño la contribución de los generadores a este tipo de emisiones es insignifican-te tomando como referencia otros procesos industriales.

SO2 En el caso de combustibles líquidos lo que puede ocurrir es que reacciona con el vapor de agua produciendo ácido sul-fúrico que es muy corrosivo. En este caso es muy importante conocer el punto de rocío por los daños que puedan producirestos condensados en las calderas que no estén preparadas para ello. Incluso sin un gran contenido de azufre en el com-bustible, los gases disueltos en el agua principalmente el oxígeno produce corrosiones por reacciones electroquímicas.

CO2 El dióxido de carbono es un gas que es inherente a la combustión, la única forma de reducirlo es utilizar un generadorde un rendimiento más elevado.

3. Poder Calorífico

El poder calorífico de una combustión es la cantidad de calor generado por la combus-tión completa de la unidad de combustible a una temperatura y presión determinada.

Se definen dos tipos de poderes caloríficos: el PCI (poder calorífico inferior) que es la ener-gía que se desprende de la combustión completa estando el agua en estado vapor.

Y el PCS (poder calorífico superior) que es la suma del PCI más el calor latente del vaporde agua.

Condensación

67

Condensación

La cantidad de calor cedida por la condensación del agua contenida en los productos de la combustión es de 597.2 kcal /kg,este calor será el que aprovechemos en las calderas de condensación.

4. La tecnología de la condensación

El objetivo de la tecnología de condensación es producir la condensación del vapor de agua contenido en los humos redu-ciendo la temperatura de estos al punto adecuado (temperatura de rocío) para que se produzca la aparición de líquido.

Dependerá del tipo de combustible ya que cuanto mayor sea la cantidad de hidrógeno que hay en el combustible mayor can-tidad de vapor de agua, la temperatura de rocío será mayor y se producirá mayor condensación.

La diferencia que existe entre el PCS y PCI es lo que hemos llamado calor latente del vapor de agua que como se puede ob-servar en la tabla vemos que es superior en el caso del gas natural (11 %).

Además de las ventajas que tienen las calderas de condensación a cerca del aprovechamiento del calor latente existen otrasventajas como son la reducción de las pérdidas por humos y por transmisión del cuerpo de caldera.

PCIkcal/Nm3

PCSkcal/Nm3

PCS-PCIkcal/Nm3 PCS-PCI

Metano 8.570 9.530 960 1,11

Gas Natural 9.400 10.410 1.000 1,11

Gas Propano 23.160 25.190 2.303 1,09

Gas Butano 28.700 31.140 2.440 1,08

Gasóleo (Kcal/Kg) 10.200 10.870 670 1,06

68

Condensación

Caldera de Baja Temperatura Caldera de Condensación

93,5% 108%

En este gráfico se ve como partiendo de un total de un 111 % de rendimiento y si comparamos una caldera de condensacióncon una de baja de temperatura, vemos como además de ser menores las pérdidas por condensación, las producidas por losgases de la combustión son menores también. Estas pérdidas son las que se denominan pérdidas por entalpía de los productosde la combustión, es el calor utilizado en calentar los humos hasta la temperatura por la cual salen por la chimenea. Cuantomás baja sea la temperatura de salida de los gases menos pérdidas se producirán. En una caldera de condensación la tem-peratura de los gases de combustión se reduce a 30-60 º C en una caldera de baja temperatura las temperaturas asciendende 130 a 190 ºC.

Las calderas de condensación se pueden instalar con cualquier tipología de instalación ya sea con radiadores, convectores osuelo radiante.

En todos los casos vamos a poder conseguir rendimientos superiores que con una caldera convencional si utilizamos un sis-tema de regulación que considere un descenso progresivo de la temperatura que dependa de la temperatura ambiente con-seguiremos como muestran las figuras condensación la mayor parte del tiempo de funcionamiento.

En el gráfico se muestra el funcionamiento de una instalación (línea amarilla), se indica la temperatura de impulsión (línearoja) y retorno de calefacción (línea azul).Si consideramos la temperatura de condensación de los gases de la combustión en-torno a los 55 ºC todo régimen de funcionamiento del sistema que esté por debajo de esa temperatura producirá condensa-dos en la caldera.

En el gráfico se muestra que el 95 % del tiempo el sistema esta funcionando en condiciones óptimas para condensar apro-vechando el calor latente del vapor de agua y obteniendo mayores rendimientos que con una caldera convencional.

Si observamos la misma gráfica pero simulando un sistema de suelo radiante lo que vemos es que el tiempo en el cual esta-mos por debajo de esa temperatura de rocío es el 100%.

69

Condensación

Instalación con Radiadores

Instalación con con Suelo Radiante

Fig. 30

Fig. 31

Suelo radiante

El suelo radiante es el sistema de calefacción que mejor se adapta al perfil humano. Este sería aquel en el cual la tempera-tura a la que se encuentran los pies del usuario es superior a la que se encuentra la cabeza del mismo, de esta forma el usua-rio percibe una mayor sensación de confort.

Con los sistemas habituales el aire caliente se sitúa en la parte superior de las habitaciones a climatizar sin embargo es laparte inferior la que mayor cantidad demanda. Calentando la superficie inferior favorecemos el ahorro energético de la viviendaevitando calentar las partes superiores.

Veamos en los siguientes gráficos la comparación para los diferentes sistemas de calefacción.

Suelo radiante

71

Suelo radiante

1. Composición del suelo radiante

El suelo radiante está formado:

Aislante: La función del aislante es minimizar las pérdidas caloríficasreduciendo a su vez el consumo energético; si el suelo ya está aisla-do no sería necesario; cuando no está aislado en la mayoría de los ca-sos los propios paneles que sirven de sujeción de la tubería estánconstituidos de tal forma que traen el aislamiento térmico adecuado.

Barrera antihumedad: La función de la barrera de humedad entre loque se denomina el suelo base y la superficie emisora del suelo ra-diante es evitar que se produzcan humedades. Solo podríamos pres-cindir de ella cuando no exista riesgo de dichas humedades. Hay al-gunos sistemas en el mercado que el propio sistema de sujeción yaestablece la barrera de antihumedad.

Tubería emisora de calor: El material utilizado en general es polieti-leno reticulado( diferentes variantes) Para un óptimo funcionamientodel sistema la distancia entre los tubos deben mantenerse constante,nunca deben cruzarse y es recomendable que las tuberías de ida y re-torno se coloquen la una al lado de la otra para que se mantenga unatemperatura homogénea.

La temperatura a la que va a circular el agua a través de las tuberíasoscilará entre 35-45º C.

Distribución de la tubería en espiral y en doble serpentín

Zócalo perimetral: Banda de polietileno cuya misión es la de absorber las dilataciones que produce el mortero al calentar yenfriar.

Mortero: El mortero será una mezcla de mortero de cemento (cemento arena y agua) y a esto se le añade un aditivo especialpara esta tipología de instalación produciendo unas óptima transmisión entre las tuberías emisoras y mortero en contacto conellas.

Se recomienda un espesor de 5 mm por encima de la tubería emisora.

Pavimento: la temperatura superficial no debe ser superior a los 29 º C.

2. Ventajas de las instalaciones de suelo radiante

Ahorro energético: la sensación de confort la conseguimos a una temperatura ambiente inferior que en un sistema conven-cional, a su vez, al estar impulsando a baja temperatura en vez de impulsar a alta, las pérdidas de calor que se producen enla tuberías también disminuyen por lo que ambos factores reducen el gasto energético. Incluso este ahorro se puede ver ma-yorado si lo combinamos con sistemas basados en energías renovables como es el caso de energía solar o sistemas con bom-ba geotérmica.

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Suelo radiante

Fig. 32

Sistema forzado para producir a.c.s. y suelo radiante

3. Ejemplo de cálculo

Tomamos como ejemplo la vivienda siguiente: Vivienda tipo situada en la zona D, en zona llana orientación S, y con buen ais-lamiento. En este caso ya las temperaturas interiores que vamos a considerar será de 20 ºC para todas las estancias y 18 ºCpara pasillos.

Hemos tomado una temperatura inferior que el ejemplo con radiadores ya que la sensación de confort es a menos tempera-tura que con un sistema convencional como se explicaba en el primer apartado.

Lo primero que tendremos que hacer es diseñar el sistema situando el colector, los circuitos y calcularemos la longitud de losmismos.

La longitud de cada circuito viene dada por la siguiente fórmula:

L = A/e + 2 × l

Siendo L (m) la longitud de cada circuito, A(m2) el área a calefactar cubierta por el circuito, e (m) distancia entre los tubosy l (m) la distancia que existe entre el colector y el área a calefactar.

Tomamos como e = 20 cm y l = 5 m

73

Suelo radiante

Sistema formado por bomba geotérmica para producir acs y climatizar mediante suelo radiante.

Al no haber corrientes de aire como ocurre en el sistema por radia-dores es un sistema más limpio.

El siguiente paso es comprobar la temperatura superficial para elloutilizamos el grafico de la figura considerando un salto térmico de10 k y que la distancia entre tubos es de 20 cm.

La temperatura superficial no debe superar los 29 ºC, ya que sifuese así podría alterar la sensación de confort del usuario.

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Suelo radiante

Plano de vivienda

Fig. 33

LOCAL Longitud del circuito

Cocina 55

Salón 95

Dormitorio 1 85

Dormitorio 2 80

Dormitorio 3 80

Cuarto de baño 45

Para utilizar la tabla entramos con la potencia por metro cuadrado hasta que cruce a la temperatura interior y obtendremosla temperatura máxima superficial.

Para calcular la temperatura de impulsión consideramos que colocamos parquet de 15 mm de espesor y una resistencia tér-mica de 0.11 m2 º C/W

P (W/m2) = Ka × (timp − ti)

Siendo Ka (W/m2 ºC) = 1 (e/ λ + 1/ µ) siendo e (m) espesor de la capa y λ (W/ la conductividad del material m ºC).

µ coeficiente de transmisión de calor del suelo (W/m2 ºC) que normalmente esta entre 10-12 W/m2 ºC.

Calcularemos para cada local la temperatura de impulsión y tomaremos la mayor par hacer fucionar nuestro generador.

Una vez que ya tenemos la temperatura de impulsión y sabiendo que el salto térmico es de 10 ºC, calcularemos el caudal queva a circular por la instalación.

LOCAL Área Potencia (W) W/m2 T. máx. s

Cocina 9 702 78 27

Salón 17 1.624 95 28

Dormitorio 1 15 1.306 87 28

Dormitorio 2 14 1.219 87 28

Dormitorio 3 14 1.219 87 28

Cuarto de baño 7 609 87 28

Pot (kcal / h) = q × Cp × ( timp − tret)

siendo q el caudal de agua en kg / h Cp el calor específico del agua (1 kcal/kg ºC) y Timp − Tret = 10 ºC

Caudal total = 0.1596 l/s

Con el caudal y con la pérdida de carga (tal y como se indica en el capítulo correspondiente) comprobaríamos si la bombade nuestra caldera es suficiente o si por el contrario hubiese que colocar una bomba adicional.

En nuestro caso con un caudal de 574,56 l/h y una pérdida de carga de 0,92 bar, necesitaremos una bomba adicional ya quecon la que lleva incluida la caldera no venceremos la pérdida de carga de la instalación.

LOCAL T. imp Potencia (W) Caudal

Cocina 36 702 0,0168

Salón 39 1.624 0,0388

Dormitorio 1 37 1.306 0,0312

Dormitorio 2 37 1.219 0,0291

Dormitorio 3 37 1.219 0,0291

Cuarto de baño 37 609 0,0146

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Suelo radiante

Regulación y control de las instalacionesde calefacción

El objetivo de las nuevas instalaciones es tal y como se ha marcado en capítulos anteriores la eficiencia energética de las mis-mas, nuestro objetivo en este capitulo será mostrar una serie de instalaciones tipo siempre favoreciendo el ahorro de la ener-gía con aquellos productos que Junkers ofrece al mercado.

Primeramente vamos a situar la “regulación de la Instalación “ o dentro del marco Normativo.

– El nuevo RITE deja en manos del proyectista la elección de la regulación de la instalación de tal forma que el o lossistemas elegidos puedan mantener las condiciones establecidas a priori ajustando los consumos de energía depen-diendo de la carga térmica del local ( IT 1.2.4.3).

– Habrá que instalar válvulas termostáticas en cada una de las unidades terminales de los locales principales (sala deestar, comedor, dormitorio etc.)(IT 1.2.4.3 )

Se recomienda no colocar válvulas termostáticas en aquel local que vaya a llevar alojado el termostato ambiente.

– Cuando el elemento de regulación dependa de las condiciones exteriores tendremos dos casos: si el generador esde tipo estándar la variación de la temperatura del agua se hará en el circuito secundario, si es de baja temperatu-ra o condensación se hará directamente en el propio generador hasta el límite fijado por el fabricante.(IT 1.2.4.3.1)

Las regulaciones a los que se va a hacer referencia van indicadas para calderas que utilicen Heatronic III.

La gama de caldera utilizada para los esquemas es la gama Cerapur, calderas de condensación que pueden trabajar directa-mente con sistemas a baja temperatura, hay que tener en cuenta que si se coloca en cualquiera de las configuraciones unacaldera de alta temperatura habrá que ajustarse las especificaciones de dicha caldera.

1. Calefacción por suelo radiante o radiadores controlados mediante un controlador FR 100,y a.c.s. instantánea

El controlador tiene la posibilidad de colocarse integrado en la caldera o en el local donde se quiera controlar la temperatura.

Fig. 34

Regulación y control de las instalaciones de calefacción

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2. Sistema de calefacción por suelo radiante y producción de a.c.s. instantánea

En este caso se ha incluido una bomba adicional, para aquellos casos en los cuales conla bomba de caldera no se pueda vencer la pérdida de carga y caudal de la instalacióna diseñar.

Se incluye también un elemento de seguridad TB1 que consiste en un limitador de latemperatura de impulsión del suelo radiante (temperatura superficial inferior a 29 ºC)

En general se recomienda colocar un compensador hidráulico para separar los doscaudales: el de primario (caldera) y el de secundario (suelo radiante) y de esta formael funcionamiento de una bomba no interfiere en el funcionamiento de la otra.

Normalmente esta solución se toma en aquellas instalaciones donde la velocidad de labomba es variable dependiendo de las necesidades térmicas, sin embargo este mismoesquema sin compensador en el caso de las calderas de Junkers sería posible ya quelas bombas de caldera son de caudal fijo (3 velocidades).

La válvula de tres vías va asegurando mediante la sonda de impulsión MF1 la tempe-ratura del suelo radiante ajustándolo a las necesidades térmicas de la instalación

Todos éstos parámetros se pueden controlar mediante un módulo de regulación que es el IPM1 indicado para controlar uncircuito adicional al del generador, y en este caso con un termostato programador FR100.

3. Sistema de calefacción por suelo radiante controlado por centralita con sonda exterior yproducción de a.c.s. instantánea

Este sistema es la misma aplicación que el anterior pero en este caso la temperatura de impulsión del generador vendrá dadapor la temperatura exterior. Para la regulación de este sistema lo que utilizaremos es a parte del IPM 1, un FW100 que con-siste en un termostato programador con sonda exterior.

Dentro de este programador lo que tendremos que elegir es la curva de trabajo, dependiendo del sistema de emisión que ha-llamos elegido bien sean radiadores, convectores o suelo radiante o incluso personalizar la curva dándole los puntos corres-pondientes.

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Fig. 35

Fig. 36

4. Sistema de calefacción por suelo radiante controlado mediante centralita con sonda exteriory a.c.s. acumulada con posibilidad de recirculación

La única variación que encontramos en este sistema es la utilización de un interacumulador para dar agua caliente sanitaria,a través del termostato programador podremos regular la bomba de recirculación de agua caliente sanitaria.

5. Sistema de calefacción por suelo radiante con dos zonas controlado mediante cetralita consonda exterior de a.c.s. instantánea

En este sistema se regulan dos zonas diferentes mediante un módulo IPM2 indicado para controlar 2 circuitos adicionales.

Este módulo irá unido a un FW200 (igualmente a FW100 pero para dos circuitos) al cual se le puede configurar un móduloFB 100 (termostato ambiente utilizado para corregir la curva de calefacción proporcionada por la temperatura exterior me-diante la temperatura interior.)

En los casos en los cuales utilicemos un FW100 (un solo circuito ) también puede ser utilizado el FB 100 como módulo adi-cional.

Fig. 38

Fig. 37

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6. Sistema de calefacción por suelo radiante y radiadores y producción de a.c.s. instantánea

En este esquema la solución más acertada es la de colocar un compensador hidráulico ya que la diferencia de caudal entreel circuito primario y entre los circuitos de calefacción por suelo radiante y de radiadores es muy grande por tanto es una for-ma de asegurarnos el correcto funcionamiento de la instalación.

Fig. 39

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7. Sistema de calefacción combinado suelo radiante y calefacción con producción de aguacaliente acumulada mediante regulación en cascada de hasta cuatro generadores

Esta solución cada vez es la más adecuada cuando tenemos una gran potencia de instalación y varios circuitos dependiendode las necesidades térmicas de los circuitos los generadores irán entrando en funcionamiento de tal forma que favorecemosel ahorro de energía frente a aquellos donde solo se ha diseñado un generador para dar servicio a varios circuitos.

De esta manera se ajusta de manera más precisa la cantidad de energía demandada con la producida por el generador.

El módulo de regulación ICM nos permitirá junto con los módulos de regulación que hemos visto hasta ahora controlar hasta4 calderas en cascada.

Cualquiera de los sistemas que se ha representado podría variarse con otro tipo de emisor ya sean radiadores o convectores,habría que tener en cuenta las especificaciones de cada sistema en régimen de funcionamiento temperaturas de impulsióncaudales y pérdidas de carga.

Fig. 40

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Calderas murales a gas Junkers y componentes

De un pequeño taller de mecánica de precisión y electrónica que Robert Bosch fundara en 1886 en Stuttgart surgió el Gru-po Bosch que hoy opera en todo el mundo. Dentro del proceso de globalización de la economía mundial en el que estamosinmersos, las fronteras entre países tienen cada vez menos importancia para las empresas que operan en este entorno inter-nacional. El Grupo Bosch cuenta con filiales y sociedades participadas en 47 países con 175 factorías en 32 países, con 40empresas más participadas. En total 195.000 trabajadores repartidos por los cinco continentes, con un equipo de 14.700 pro-fesionales integrados en las áreas de investigación y desarrollo.

Actualmente Bosch Thermotechnik es de las divisiones más internacionales del Grupo Bosch. Hasta finales de los 80 se con-centraba fundamentalmente en el mercado alemán ampliando progresivamente su presencia en Europa y en todo el mundo.Esta evolución comenzó en 1988 al adquirir la empresa portuguesa Vulcano Termodomésticos. En 1992 se incorporan Wor-cester Heat Systems en Gran Bretaña y Radson Alutherm en Bélgica. En 1996 el Grupo Bosch compró las empresas e.l.m. le-blanc y Geminox de Francia y en el año 2003 la empresa Buderus AG.

Esta expansión no se limitó a Europa, sino que se extendió a Turquía, creando la sociedad ELBO en 1990 y al Nuevo Conti-nente, ya que en 1998 en Chile se creó Junkers S.A. Por último, en 1999 compró el 100% de las acciones de la sociedad BoschGas Appliances Company Ltd. en Shunde (China), iniciándose su expansión en el continente asiático.

Calderas murales a gas Junkers

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Fig. 41

PLANTAS DE PRODUCCIÓN

Clay Cross, Gran Bretaña

Aveiro, Portugal

Manisa, Turquía

Wernau, Alemania

Worcester, Gran BretañaST. Thégonnec, Francia

El principal área de negocio del grupo Bosch Thermotechnik en España es el de la producción de a.c.s. y la calefacción indi-vidual, con tres líneas de calderas murales a gas de marca Junkers, correspondientes diferentes cuerpos de calderas indivi-duales dependiendo de la necesidad del cliente final:

• Calderas mixtas, de suministro instantáneo de agua caliente sanitaria. Existen dos familias de calderas: modelosCeraclass-midi y modelos Euroline.

• Calderas con acumulación, utilizando el sistema de microacumualción (modelos Ceraclass Excellence), por medio deun acumulador integrado en la caldera (modelos Ceraline-Acu y CeraclassAcu Excellence) o externo, con acumula-dor intercambiador indirecto de las series ST… o SO… conectados a una caldera sólo calefacción (series Euroline oEuromaxx y Ceraclass Excellence).

• Calderas de condensación, con rendimientos superiores al 100% sobre el poder calorífico inferior del gas que sequema. Estos modelos utilizarán sistemas mixto instantáneo (Cerapur y Cerasmart), mixto con microacumulación(Cerapur Comfort y Cerapur Excellence) y mixtas con acumulación dinámica (Cerapur Acu).

Las familias de calderas mixtas y de acumulación standart están disponibles en cámara de combustión abierta y cámara decombustión estanca con extracción forzada de gases de la combustión.Los modelos de condensación contarán todos con cá-mara de combustión estanca. La presente documentación pretende introducirnos en los elementos y componentes más co-munes a las familias de calderas a gas junkers que se están comercializando en este momento.

1. Nomenclatura

Antes de introducirnos en la extensa gama de calderas murales a gas Junkers es necesario conocer la nomenclatura que se-guiremos para identificar cada uno de los modelos.

La nomenclatura se compone de tres partes: la primera y tercera están compuestas por una serie de letras y la segunda porun número que hace referencia a la potencia de la caldera.

• Primera parte: siempre con las letras ZW que significan, Z: aparato de calefacción y W: suministro de agua caliente sanita-ria (sólo modelos mixtos). Pueden incluir o no las restantes letras señaladas a continuación:

• B: Caldera de condensación.

• A: Familia Eurosmart.

• C: Familia Euromaxx y Ceraclass Excellence.

• E: Familia Eurostar o Eurostar Hit, Eurostar Acu, Ceraline Acu o Ceraclass Acu.

• R: Familia Cerastar.

• S: Caldera con accesorios incluidos para trabajar con acumulador-intercambiador. Accesorios de la válvula de tres vías in-terna.

• La segunda parte, que identifica con un número la potencia de la caldera seguido de un guión y la versión dentro de la fa-milia de caldera:

• 23- 24/30: Para la familia Euroline potencia de 23 kw o de 24 en calefacción y 30 kW en acs.

• 24: Para la familia Ceraclass-Midi, potencia de 24 kW.

• 24/28-28/28-30/30-35/35: Para la familia Ceraclass Excellence con doble potencia para calefacción el primer número y paraacs el segundo 28. Para la familia Ceraline Acu, potencia 28 kW.

• 23-28: Para la familia Eurostart Acu-hit, potencia de 23- 28 kW.

• 28-35: Para la familia Ceraclass Acu-Excellence, potencia de 28 y 35 kW.

• En la nueva gama de condensación nos encontramos:

• 25: Para la familia Cerapur, potencia 25 kW.

• 25-30: Para la familia Cerapur Comfort, potencia 25 kW o 30 kW.

• 30-32-37-42: Para la familia Cerapur Excellence, potencia de 30 a 42 kW.

• 28: Para la familia de Cerapur Acu, potencia de 28 kW.

• 22-27: para la familia de la Cerasmart.

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• La tercera parte, se compone por las siguientes series de letras, comunes para todos los modelos:

• K: Aparato con dispositivo de evacuación natural de gases quemados.

• M: Aparato pasamuros independiente del aire del recinto. También en calderas Eurosmart con nuevo cuerpo de gas.

• A: Aparato pasamuros con extracción forzada de gases de la combustión.

• D: Regulación de gas.

• G: Aparato con ventilador para la extracción de gases y cámara abierta.

• E: Encendido electrónico (apagado total sin demanda de calor). Sin llama piloto.

• P: Encendido por piezo-eléctrico.

• MF: disponen de display Multi Función (montan electrónica Heatronic II).

Los aparatos a gas de producción de agua caliente y/o calefacción se clasifican en categorías definidas en función de los ti-pos de gas y de las presiones para las cuales han sido diseñados. La definición de las categorías se indica en la Norma EN437.

En cada país sólo se comercializan algunas de las categorías definidas en la Norma EN 437, teniendo en cuenta las condicio-nes locales de distribución de los gases (composición de los mismos y presiones de alimentación).

Los gases se clasifican en tres familias eventualmente divididas en grupos en función del valor del índice de Wobbe. El tipode gas señalado con una numeración común para todas las familias de calderas:

• 23: Gas natural.

• 31: Gas Butano/Propano.

La gama actual de calderas murales a gas ya no se suministra para trabajar con gas ciudad.

EJEMPLOS:

ZWBC 30-2A 23: Caldera Cerapur Comfort de condensación de 30 kW de potencia cámara estanca para gas natural.

ZE 24-3 MFKE 23: Caldera de la versión del modelo Eurostar Hit sólo calefacción de 24 kW, cámara abierta y de en-cendido electrónico para gas natural.

ZWSE 28-3 MFAE 23: Caldera de la versión del modelo Eurostar Acu Hit de 28 kW y estanca para gas natural con dis-play Multi Función (electrónica Heatronic II).

ZWA 24-1 A 23: Versión del modelo Eurosmart de 24 kW y estanca para gas natural.

ZWC 24/28 -3 MFK 31: Caldera Ceraclass Excellence, 24 kW en potencia de calefacción y 28 en potencia de acs decámara abierta y para gas butano/propano

Las características comunes a todas las calderas murales a gas Junkers son las siguientes:

• Todas electrónicas. Gestionadas por una placa electrónica concibiéndose como un sistema electrónico; con un con-junto de medidores o sensores (entradas) y un conjunto de actuadores (salidas).

• Todas modulantes grado a grado en calefacción y a.c.s. proporcionando una regulación continua del gas al quema-dor (potencia), es decir, Modulación de Potencia.

• Capacidad para regular independientemente la potencia máxima en calefacción y a.c.s. por medio de un mando ex-terno.

• Todas con seguridad antibloqueo de bomba y antiheladas.

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1. Sistemas de intercambio de calor

Todas las calderas murales a gas incorporan un bloque de calor por el cual circula agua de primario, agua encerrada en uncircuito interno que en servicio de calefacción es enviada por la bomba circuladora a la instalación de calefacción.

En servicio de agua caliente existen distintos sistemas para calentar el agua fría procedente de la red o agua precalentadaprocedente de un sistema solar con el agua del circuito cerrado de primario. Dentro de los sistemas de intercambio de calortendremos:

• Sistemas de doble tubo o “baño maría”. Comúnmente utilizado en calderas como la Eurosmart. Basado en un bloquede calor calentado por la llama del quemador, con agua de primario y en su interior los tubos de secundario o agua fríaprocedente de la red, que se calienta al “baño maría”; a su salida se suministra el agua al punto de consumo.

• Sistema de tubo simple con intercambiador externo. Montado en las calderas instantáneas modelos Euroline, Cera-class Midi y Ceraclass Excellence. El cuerpo de calor está formado por un solo tubo de agua de primario que debeser conducida a otro lugar de la caldera (intercambiador de calor) por una válvula de tres vías. En aquel tendrá lugarintercambio de calor entre el primario y el agua fría.

• Sistemas con bloque tubular compuesto por un quemador invertido y dos cuerpos de expulsores de gases, rodeadosdel circuito de primario por donde circula el agua absorbiendo el calor que desprenden los humos de la combustión.Este sistema está montado en las calderas modelos Cerapur, Cerapur Comfort, y Cerapur Acu.

• Para la caldera Ceraclass Excellence el bloque de calor está también compuesto por un quemador invertido un sis-tema formado por láminas por donde circula el agua de primario y a su vez están circulando los gases de tal formaque se produce el intercambio del primario con los gases de la combustión.

• Sistema de microacumulación, en el modelo de caldera Ceraclass Excellence, Cerapur Confort y Cerapur Excellen-ce, con un funcionamiento idéntico al de una caldera mixta con bloque de calor de un solo tubo, válvula de tres víasy una reserva de energía (acumulador-intercambiador) para que la temperatura de salida de a.c.s. no se vea afecta-da ante variaciones de caudal de consumo.

• Sistema de acumulación. Utilizado por el modelo de caldera Ceraline Acu. Utiliza un bloque de calor de un solo tubo,válvula de tres vías y un acumulador de acero inoxidable de agua de secundario o de consumo en el servicio de a.c.s.de 48 litros. Éste es calentado por un intercambiador interno de tubo en doble espira por donde discurre el agua deprimario. Además de amortiguar las variaciones de temperatura ante variaciones de caudal, nos provee una gran can-tidad de agua caliente en aquellas viviendas en las que el usuario lo requiera, todo en un equipo compacto, ya queintegra el acumulador dentro de la caldera. Este sistema también se aplica a la instalación de una caldera sólo cale-facción junto con un acumulador intercambiador indirecto externo de las series ST…, SO… o SK.

La misión del bloque de calor en todos los sistemas anteriores es la de transmitir al circuito de agua interior (primario) el ca-lor que se produce en la combustión del gas en el quemador. En todos los modelos de caldera, los sistemas de detección detemperatura, el NTC de primario y el limitador de temperatura están ubicados en el bloque de calor.

También, para todos los modelos de caldera Junkers, en el interior de las tuberías del bloque de calor, existen unas láminasantical que hacen que el agua discurra en un régimen turbulento impidiendo que las posibles partículas calcáreas se deposi-ten en el bloque de calor y lo obturen además de mejorar el intercambio de calor.

1.1. Sistema de doble tubo o “baño María”

Las calderas que montan este sistema de intercambio de calor para dar servicio instantáneo de a.c.s. montan un cuerpo decobre en cuyo interior discurren los tubos de agua fría de la red, que al pasar inmersa en el agua caliente de primario se ca-lienta para dar servicio de a.c.s. en el punto de consumo. La estructura externa de estas calderas, en cuanto a su trazado detubos de cobre es muy simple, ya que no tienen intercambiador externo a la cámara de combustión.

Existen dos tipos de bloques de calor, unos de acero inoxidable y otros de cobre. El bloque de calor con láminas de capta-ción de calor de acero inoxidable lo montaron únicamente los modelos Cerastar (ZR, ZWR). Estas calderas mueven el aguade primario durante el funcionamiento en servicio de a.c.s. por medio de la bomba circuladora con el objeto de refrigerar elbloque de calor. Además monta una válvula de tres vías que conmuta el servicio de calefacción con el de a.c.s.

Componentes

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Los bloques de calor con láminas de captación de calor de cobre se montan en los modelos Eurostar, Eurostar Hit y Eurosmart.Estos modelos de caldera no montan válvula de tres vías y en servicio de a.c.s. se limitan a parar la bomba circuladora, man-teniendo el agua de primario sin movimiento para poder calentar el agua de secundario.

Según sea la caldera mixta o sólo calefacción, el bloque de calor será distinto, ya que las calderas sólo calefacción no tienenlos tubos de a.c.s. dentro de dicho bloque de calor.

1.2. Sistema de tubo simple con intercambiador externo

El cuerpo de calor está formado por un solo tubo de agua de primario que es conducido al intercambiador de calor por unaválvula de tres vías donde tiene lugar el intercambio de calor entre el primario y el agua fría procedente de la red. Para el mo-delo de caldera mixta Euroline (ZW 23 …) y Ceraclass Midi (ZW 24...) que montan estas calderas detallamos el funciona-miento interno de la caldera y de la válvula de tres vías asociada a él.

En caso de indicar el sensor de flujo la existencia de una demanda de a.c.s., la electrónica manda la orden de conmutar laválvula de tres vías (que deja de recibir tensión y vuelve a posición de reposo) con objeto de desviar el flujo de agua de pri-mario hacia el intercambiador de calor de placas y de poner en marcha la bomba para recircular el agua de primario, ahoradesde el bloque de calor al intercambiador.

Para calderas sólo calefacción, el cuerpo de calor es el mismo, lo que cambia es la existencia o no del intercambiador de placas.

BLOQUE TÉRMICO CERAPUR INTERCAMBIADOR DE PLACAS EUROLINE Y CERACLASS-MIDI

Fig. 43bFig. 43a

Fig. 42

BLOQUE TÉRMICO EUROSMART ZWA 24-1 …

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1.3. Microacumulación

La caldera Euromaxx (ZWC 24/28-1…), Euromaxx (ZWC -1/-2...), Ceraclass Excellence (ZWC...-3), Cerapur Comfort (ZWBC...-2C),Cerapur Excellence (ZWBE...-2A) adopta el sistema de producción de a.c.s. en servicio instantáneo denominado de microa-cumulación. Este nuevo sistema consiste en incorporar una reserva de energía en una caldera de servicio instantáneo de a.c.s.para hacer frente a las variaciones de temperatura a la salida del a.c.s. Este elemento lo denominaremos acumulador-inter-cambiador, cuyo contenido de agua es de 0,75 litros tanto de primario como de secundario y que está compuesto por 35 pla-cas de acero inoxidable y cobre, aislado con poliestireno. Monta un NTC para controlar la temperatura de salida del agua. Seretira con todo el aislante. La potencia de intercambio de calor es de 50 kW.

También incorpora una válvula de tres vías que recoge el agua de primario, unas veces del circuito de calefacción y otras ve-ces del intercambiador-acumulador, dirigiéndola en ambos casos a la bomba circuladora. En a.c.s. la válvula de tres vías estáen reposo, mandando el agua de primario que mueve la bomba al intercambiador-acumulador integrado. El quemador comienzaa funcionar según la temperatura que capta el NTC de a.c.s. y el funcionamiento hidráulico en a.c.s. es inmediato a la aper-tura de un grifo de agua caliente como en una caldera mixta. El funcionamiento continúa siempre que la temperatura del NTCde salida del acumulador-intercambiador sea igual a la marcada por el usuario en el mando giratorio de temperatura de a.c.s.,de 40 a 60 °C, modulando la altura de llama (potencia en el quemador).

La válvula de tres vías de este modelo de caldera Euromaxx es de tipo electromecánico. Está colocada en el circuito de pri-mario de retorno, tanto del acumulador-intercambiador como del circuito de radiadores; por lo tanto trabaja con el agua a me-nor temperatura, en la parte de aspiración de la bomba circuladora. Tenemos la posibilidad de hacer la maniobra manualmenteo ver físicamente cómo conmuta desde el exterior en el bloque hidráulico de poliamida donde está montada.

La válvula de tres vías se ubica dentro del bloque hidráulico de poliamida, en la parte frontal y puede ser desmontada inde-pendientemente. En la parte superior se encuentra la válvula de seguridad de 3 bar, que puede ser accionada manualmentepor dos palancas de plástico de color rojo, desde la parte delantera de la válvula de tres vías.

En posición de calefacción, la válvula de tres vías se encuentra manteniendo abierto el paso de agua a través del circuito decalefacción y cerrando el conducto de retorno del acumulador-intercambiador.

En servicio de a.c.s. y al cambiar la situación del balancín, cortamos el flujo de agua de primario a través de la ida a calefac-ción y permitimos que el flujo de agua de primario se produzca a través del retorno del acumulador-intercambiador de pla-cas. En el tubo desde el intercambiador-acumulador a la válvula de tres vías tenemos una válvula anti-retorno, en la unión deltubo de cobre con el bloque hidráulico del intercambiador de placas.

En los modelos de calderas Ceraclass Excellence y gama Cerapur, la valvula de tres vías es también electromecánica pero elfuncionamiento difiere aun poco. En la parte hidraúlica de la válvula de tres vías existe un vástago metálico recubierto por unafunda que tiene un asiento plano totalmente hermético y está controlado por un motor paso a paso. Cuando existe demandatérmica de acs o de calefacción se envía la señal a la electrónica y activa el motor de la válvula alimentando sucesivamenteen cinco pasos los diferentes terminales.

88


Fig. 44

BLOQUE TÉRMICO EUROMAXX

1.4. Acumulación

Para el modelo de caldera con acumulador integrado Ceraline Acu que monta este sistema, detallamos el funcionamiento in-terno de la misma. En caso de demanda de a.c.s. por parte del acumulador de agua de 48 litros integrado en la caldera, laelectrónica manda la orden de conmutar la válvula de tres vías (que deja de recibir tensión y vuelve a posición de reposo),con objeto de desviar el flujo de agua de primario hacia el intercambiador de calor de tubo de doble espira y de poner enmarcha la bomba. Ésta moverá el agua de primario, que calentará los 48 litros de agua en el acumulador de acero inoxidable.

Es un sistema que proporciona máximo confort en servicio de a.c.s., actuando el acumulador integrado como colchón térmi-co ante variaciones de caudal en los puntos de consumo, de manera que el usuario no percibe variaciones bruscas de tem-peratura en el punto de consumo.

El acumulador es de acero inoxidable con un tubo con forma de espira doble con una gran superficie de intercambio de ca-lor entre el agua de primario, que discurre por su interior y el de secundario, o de consumo, allí acumulado. Este sistema ga-rantiza que las deposiciones de cal suspendidas en el agua de red sean muy pequeñas, inferior que en los sistemas al “bañoMaría”, ya que trabaja a menores temperaturas de intercambio. Además, se producen menores deposiciones de cal que enaparatos de tubo simple e intercambiador externo de placas debido a la mayor superficie de intercambio de calor.

Sistema con intercambiador de combustión

En este caso el bloque de calor es de aluminio silicio modelo WB6, este tipo de intercambiador tiene una gran superficie paraconseguir enfriar los gases de la combustión. En su interior existen dos expulsores de gases.

En el caso del modelo WB5 el bloque de calor también es de aluminio silicio, sin embargo en este caso no hay en el centrouna cámara por donde expulsar los gases sino que es la propia cámara de gases la que hace de expulsora de gases atrave-sando el circuito de primario y de esta forma bajar la temperatura de los gases.

Acumulación dinámica

La acumulación dinámica es un nuevo concepto de acumulación con tres acumuladores con unacapacidad total de 42 litros,una vez agotados los acumuladores y hasta que se vuelve a recuperar la temperatura en ellos la caldera es capaz de sumi-nistrar un caudal constante.

En la gráfica se muestra la comparativa suponiendo un caudal de 12 l/min como con una acumulación dinámica se puede ofre-cer mayor confort que con una caldera mixta de 28 kw o que con una caldera de 28 kW más un acumulador de 75 l.

2. Sistemas de detección de caudal de agua

Con estos sistemas de detección de caudal de agua sólo se equipan las calderas mixtas, es decir, los equipos con servicio decalefacción y a.c.s. con suministro instantáneo o por microacumulación. Las calderas sólo calefacción no lo llevan, así comotampoco las calderas Ceraline Acu, Cerapur Acu, Ceraclass Excellence Acu con acumulador integrado. En estas últimas cal-deras, la detección de una demanda de a.c.s. se hace por temperatura al quedarse frío el sensor NTC del interior del acumu-lador.

Existen básicamente tres sistemas detectores de caudal de agua:

• Para modelos Eurostar, Eurostar Hit, Cerastar, Novatherm/Novastar y anteriores, se basa en un cuerpo de agua quepor un accionamiento hidráulico mueve una membrana. Ésta desplaza un vástago, que a su vez libera un microinte-rruptor eléctrico, el cual informa a la placa electrónica de la existencia de una demanda de a.c.s.

Fig. 45

89


• Los modelos actuales de calderas, Ceraclass Excellence, gama Cerapur, y versiones anteriores (Euromaxx, Euros-mart, Cerasmart), vienen todas equipadas con un sensor de caudal, compuesto por una turbina dentro de un bobi-nado conectado a la electrónica. La turbina gira sobre su propio eje al paso del agua, produciendo una forma de ondacuadrada cuya frecuencia varía en función de la cantidad de agua que pasa por ella. Es un sistema más preciso dedetección de caudal, pues se conoce en todo momento la cantidad de agua que pasa. Esto permite a la electrónicauna modulación más ajustada por medio del cuerpo de gas, repercutiendo en mayor confort para el usuario en ser-vicio de a.c.s.

• En modelos Euroline y Ceraclass-Midi contamos con un sensor de caudal que se mueve al paso del agua. Esta par-te móvil tiene un cabezal magnético que cierra un contacto eléctrico externo.

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Fig. 47bFig. 47a

SENSORES DE CAUDAL

DETECTOR DE FLUJO MODELOS EUROLINEY CERACLASS-MIDI

SENSOR DE CAUDAL EUROMAXX Y EUROSMART,CERACLASS EXCELLENCE, GAMA CERAPUR

Fig. 46

INTERCAMBIADOR DE PLACAS EUROMAXX

3. Sistemas de captación de temperatura

En el interior de una caldera con gestión electrónica de funcionamiento, además de elementos que actúan como salidas o ac-tuadores de la placa de control, necesitamos elementos que actúen como entradas; es decir, necesitamos unos sensores queinformarán de forma continua a la placa electrónica del estado de funcionamiento y del régimen de la caldera. La variable fun-damental a controlar es la temperatura. Existen básicamente tres sensores distintos de temperatura:

• El NTC de primario, ubicado preferentemente en la salida del bloque de calor. Es el elemento principal de una cal-dera modulante Junkers. Es de contacto y está sujeto por una grapa al bloque de calor. Se puede ver perfectamenteel contacto íntimo entre el elemento y el bloque térmico. Los valores de resistencia medidos en bornes de este NTCde primario van de 15 kOhm a 20 °C hasta 1,8 kOhm a 90 °C de temperatura aproximadamente y son idénticos paracualquier modelo de caldera de Junkers, difiriendo sólo en la forma física, que es distinta para cada modelo.

• – Euroline y Ceraclass-Midi: es de contacto de forma prismática, sujeto con una grapa en el tubo de salida del pri-mario del bloque de calor.

• – Eurosmart: insertado en el interior del bloque de calor en contacto con el primario de la caldera de forma cilín-drica, al igual que en modelos de calderas Eurostar, Eurostar Hit y Cerastar y gama Cerapur.

• – Euromaxx y Eurostar Acu Hit: de igual forma física, de disco. En el modelo Euromaxx está en el interior de la cá-mara de combustión, en la salida del bloque de calor, mientras que en el modelo Eurostar Acu Hit se encuentraen el tubo de salida de primario, fuera de la cámara de combustión, Ceraclass Excellence, será igualmente de con-tacto pero de forma de grapa.

• El NTC de salida de a.c.s., en la salida del agua caliente de la caldera. Sus valores de resistencia eléctrica bajan amedida que su temperatura sube, como en el NTC de primario. Los valores de este NTC de a.c.s. se toman en bor-nes del mismo elemento, oscilando de 8 kOhm a 35 °C de temperatura de salida de agua caliente hasta 2,33 kOhma 70 °C de temperatura de salida de a.c.s. aproximadamente.

• – Euroline y Ceraclass-Midi: es de inmersión, de forma cilíndrica a rosca en el bloque hidráulico de la caldera.

• – Eurosmart: de contacto con el tubo de salida de a.c.s., con forma de disco y sujeto por una abrazadera.

• – Ceraclass Excellence: de contacto en forma de grapa

SENSOR DE TEMPERATURA DE EUROSMARTY GAMA CERAPUR

NTC PRIMARIO

Fig. 48a

NTC CERACLASS EXCELLENCE

Fig. 48b

91


• – Eurostar, Eurostar Hit, Cerastar y gama Cerapur: de inmersión en el tubo de salida del agua caliente, de forma ci-líndrica y unido por tórica y pasador.

• – Euromaxx: de igual forma física a los modelos anteriores en la salida del acumulador-intercambiador.

• – En el modelo Eurostar Acu Hit, de contacto en el tanque acumulador de 48 litros. Es de forma de disco cilíndri-co, situado en la parte baja, al lado de la entrada de agua fría de la red, donde se detecta más rápidamente el en-friamiento del acumulador. Es el que marca la demanda de a.c.s. al no tener este modelo de caldera elementos de-tectores de demanda por caudal (cuerpo de agua o sensor de flujo).

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Fig. 49bFig. 49a

NTC DE A.C.S.

Fig. 50

80

70

60

50

40

30

20

2 4 6 8 10 12 14 16

RESISTENCIA (kOhmios)

TEM

PE

RAT

UR

A °

C

CARACTERÍSTICAS DE NTC’s. TEMPERATURA-RESISTENCIA

SENSOR DE TEMPERATURA DEEUROLINE

SENSOR DE TEMPERATURA DECERACLASS EXCELLENCE

• El limitador de temperatura de 110 °C, ubicado en la parte alta del bloque térmico. Lo montan todas las calderasmurales a gas y todos los calentadores de agua a gas. Puede ser de forma de disco o prismático y se sujeta al blo-que mediante un tornillo y una grapa. Su función es evitar sobretemperaturas en el bloque de calor que pudieran de-teriorarlo. La placa electrónica corta el paso de gas al quemador y muestra un código de averías cuando se superanlos 110 °C a los cuales está tarado este limitador. Estas sobretemperaturas en el bloque de calor pueden ser causa-das por la existencia de aire o que no se mueva el agua de primario, bien porque no gire la bomba bien porque estéobstruida la válvula de tres vías o porque haya un tapón en el circuito de calefacción.

En los modelos actuales de calderas murales a gas de Junkers, el sistema de corte por sobretemperatura se denomina de “do-ble barrera” y está compuesto por un corte del NTC de primario, cuando detecta una temperatura superior a 95 °C en el pun-to donde está ubicado, seguido, si la temperatura de primario sigue subiendo, por el corte del limitador de temperatura de110°C integrado en el bloque de calor. Cuando corta el NTC de primario por sobretemperatura, refrigera la caldera mandan-do el agua recalentada de primario a radiadores. En otras ocasiones, si la electrónica no detecta la lectura del NTC de pri-mario, o porque esté averiado o porque la subida de temperatura es muy rápida, siempre está el limitador de 110 °C vigilan-do las sobretemperaturas.

En en los modelos de calderas Ceraclass Excellence atmosféricas existe otro sensor que es el llamado sensor antihollín enel mismo quemador de la caldera.

Fig. 51

110 ºC

EL LIMITADOR DE TEMPERATURA

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4. El cuerpo de gas

El elemento primordial de una caldera mural a gas es su cuerpo de gas. Su tecnología determinará en gran medida las pres-taciones del aparato en su conjunto y, sobre todo, su rendimiento. Dependiendo del tipo de caldera se han utilizado tres ti-pos distintos de cuerpos de gas, el CE-425, el CE-426 y el CE-428 con sus diferentes variantes, dependiendo a su vez de lostipos de gas y de la seguridad de llama en el quemador, termopar o ionización.

• CE-425 para gas ciudad. Ya no se monta en los modelos nuevos de calderas. Lleva dos electroválvulas de seguridady una de regulación. Cuenta, además, con estabilizador de presión y pasos más amplios de gas.

• CE-426 para gas natural y g.l.p., con dos electroválvulas de seguridad y una de regulación. Se monta en los modelosactuales de calderas ionizadas Eurostar Hit y Eurostar Acu Hit y también en los modelos ionizados de Cerastar y Eu-rostar. La antigua versión Eurostar con piloto, con seguridad por termopar, montaba un cuerpo de gas CE-426 conuna electroválvula de seguridad, una de regulación y electroimán. Por lo dicho anteriormente, para cambiar una cal-dera Cerastar o Eurostar de gas natural o butano/propano a gas ciudad es necesario cambiar el cuerpo de gas.

• CE-428 para gas natural y g.l.p. Con una electroválvula de seguridad y una de regulación. Lo montan los modelos decalderas Eurosmart y Euromaxx. Estos modelos de calderas han cambiado su cuerpo de gas por otros equivalentestambién modulantes en los servicios de a.c.s. y de calefacción. En estos nuevos cuerpos de gas se pueden ajustar laspotencias máxima y mínima de la caldera y, de forma independiente, ajustar la potencia de calefacción (la máxima yla mínima), incrementando las posibilidades de regulación.

• Cuerpos de gas Honeywell, montados en calderas Euroline y Ceraclass Midi, también modulantes y con posibilidadde ajustar las potencias máximas y mínimas del cuerpo de gas y del servicio de calefacción.

Es importante, conocer su funcionamiento y cómo poder ajustar el paso de gas al quemador principal en los servicios de a.c.s.y de calefacción de forma independiente, ya que en todos los modelos de calderas Junkers se permiten hacer estos ajustesy poder adaptar el aparato a cada tipo de instalación.

El cuerpo de gas debe trabajar a la presión de suministro adecuada según el tipo de gas de la caldera. Se requiere una pre-sión mínima en la línea del gas debido a que si es baja, la mezcla de gas y aire no es correcta y se produce una mala com-bustión. Una presión elevada de gas en la red produce un exceso de consumo y mayor presencia de CO en los productos dela combustión. Todos ellos aguantan una presión de 150 mbar de presión; no obstante, en caso de realizar pruebas de es-tanqueidad en la instalación de gas a presiones por encima de las de suministro, se recomienda realizarla con las llaves deaparato cerradas como manda la normativa al respecto para no dañar los elementos internos del cuerpo de gas.

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Fig. 52

El cuerpo de los modelos Euromaxx

Seguridad. El cuerpo de gas SIT modelo 845 SIGMA está formado por dos electroválvulastodo/nada (marcada con V1 y V2 en la carcasa del cuerpo de gas) a la entrada de gas.

Modulación. Tienen una electroválvula modulante(MD) y la válvula de regulación en el pasoprincipal de gas y manipulada neumáticamentepor la electroválvula modulante (MD).

CUERPOS DE GAS

V1V2

MD

Lo más destacado en los cuerpos de gas en las calderas Junkers es la posibilidad que nos ofrecen de ajustar la altura máxi-ma y mínima de llama en el quemador. Existen dos tornillos para el ajuste del gas, es decir, de la potencia del aparato:

• Regulación del caudal máximo de gas: por medio de un tornillo de “máximo”.

• Regulación del caudal mínimo de gas: por medio de un tornillo de “mínimo”.

Mientras no exista orden del control electrónico central para activar el paso del gas al quemador, las electroválvulas se en-cuentran en reposo y los muelles de éstas obligan a los platillos a impedir el paso del gas. Cuando se activa el servicio dea.c.s. o de la calefacción, el control electrónico central manda corriente a las electroválvulas de seguridad, abriéndolas al 100%(son válvulas todo-nada); la de regulación estará cerrada inicialmente.

Las electroválvulas de seguridad permanecen abiertas al 100%, mientras que la de regulación se va abriendo en función dela demanda de calor, de acuerdo con las órdenes del control electrónico según lecturas de la sonda térmica NTC de prima-rio, en servicio de calefacción o sonda NTC de primario, NTC de a.c.s. y sensor de caudal, en servicio de a.c.s.

Debido al aumento de la temperatura del agua de primario, la sonda térmica (NTC) va disminuyendo su resistencia. Esto haceque el control electrónico vaya regulando la apertura de la electroválvula de regulación, pasando ésta de totalmente cerradao de caudal mínimo de gas (regulado éste por el tornillo de mínimo de gas) a abierta. En el servicio de calefacción se traba-ja a caudal mínimo de gas durante 90 seg en la mayoría de modelos de calderas de Junkers, mientras que en servicio de a.c.s.se mantiene a caudal mínimo de 2 a 3 seg. Este estado inicial es de precaldeo del serpentín, además de ser utilizado paracrear tiro en aparatos atmosféricos.

Por otro lado, desde la placa electrónica se puede limitar la apertura máxima de la válvula de regulación en servicio de cale-facción independientemente del ajuste anterior en el cuerpo de gas. Es importante ajustar la potencia máxima de la calderaen el servicio de calefacción a la potencia máxima de emisión de los radiadores de la instalación. Para un buen rendimientodel sistema caldera-instalación, en ningún caso se debiera producir una desviación de la potencia del aparato en el serviciode calefacción mayor de un 10 % respecto de la potencia de la instalación. En todos los modelos de calderas murales a gasde Junkers de la gama actual, Euroline, Eurosmart, Euromaxx y Ceraclass Excellence, se pude realizar este ajuste de potenciaen calefacción por medio del software de la placa electrónica, sin necesidad de actuar sobre el cuerpo de gas.

En las calderas de condensación para poder ajustar la potencia de caldera en el cuerpo de gas lo haremos con la ayuda deun analizador de gases y comprobando que los valores obtenidos de CO2 con los que marca el fabricante en cada caso.

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5. El quemador

Es el encargado de producir la mezcla del gas con el aire y la combustión de dicha mezcla. Existen distintos tipos de que-madores en función del tipo de gas y del modelo y potencia de la caldera, variando fundamentalmente los diámetros y la for-ma física de los inyectores. Todos los quemadores están fabricados en acero inoxidable y son de fácil acceso y mantenimien-to para los trabajos de limpieza periódica en los aparatos

Al hablar de los quemadores atmosféricos montados en las calderas murales a gas Junkers, existen dos tipos básicos de que-mador según la seguridad de detección de llama, termopar o de encendido por piloto (antiguas Eurostar de piloto) o de se-guridad por ionización (modelos actuales de calderas murales a gas Junkers).

El quemador montado en las calderas de condensación gama cerapur va integrado en una cámara de combustión estanca deaire insuflado, con un ventilador a la entrada cuya velocidad varía, modificando la potencia de llama del quemador. Este que-mador no es del tipo atmosférico y está invertido; la llama se propaga de la parte inferior de la cámara de combustión hastael quemador situado en la parte alta de dicha cámara. La seguridad de detección de llama es por ionización, con el consi-guiente encendido automático del quemador.

Tipo de gas

Potencia térmicanominal máxima

Potencia térmicanominal mínima

CO2 O2 CO2 O2

Gas natural H 9,8 % 3,6 % 9,2 % 4,7 %

Gas líquido (propano) 11,2 % 4,0 % 10,5 % 5,2 %

El racor de medición es un tornillo para poder comprobar la presión del gas en la boquilla, utilizado especialmente en los ajus-tes de potencia del quemador. El gas pasa a través del inyector, el cual lo inyecta hacia los quemadores. En dicha inyecciónse produce una absorción de aire, realizándose una premezcla en el quemador con aire llamado de primario.

Para que dicho paso de gas exista, el control o placa electrónica debe haber habilitado la válvula de cierre. La placa, a su vez,gestiona el torrente de chispas entre los electrodos o bujías de encendido. Cuando la mezcla gas-aire sale del quemador, encontacto con el diferencial de alta tensión o torrente de chispas, se producirá la combustión de dicha mezcla.

A través del electrodo de control se cierra una circulación de corriente eléctrica de valor entre 2 y 7 microAmperios, de for-ma que el control electrónico conoce el estado de la llama, vigilando el valor de dicha corriente. La llama es el medio con-ductor que rectifica esta corriente eléctrica alterna de baja tensión originada en la placa electrónica y que se dirige del elec-trodo de control a masa. Si la combustión o llama no es buena, el control electrónico comprobará que la corriente no estáentre los valores de 2 y 7 microAmperios y, por consiguiente, cerrará el paso del gas bloqueando la caldera por mala com-bustión o por no presencia de llama.

El motivo por el cual se colocan varios inyectores es conseguir que, con poca presión de gas, sea suficiente obtener la mez-cla adecuada. Si sólo llevase uno de gran dimensión, a bajas presiones no podría producirse la premezcla por no poder arras-trar la cantidad suficiente de aire con unas dimensiones compactas.

6. La electrónica Bosch

La electrónica montada por una caldera mural a gas Junkers es el cerebro que toma datos de los sensores del aparato, losprocesa y toma una serie de decisiones sobre los elementos actuadores, marcando el funcionamiento de la caldera. Como co-mentábamos en el apartado del cuerpo de gas, es un elemento crucial y el más importante en el funcionamiento de los pro-ductos Junkers, razón por la cual el grupo Bosch Thermotechnik desarrolla y fabrica su propia placa electrónica.

El funcionamiento de la placa electrónica está estrechamente ligado a los sensores de temperatura de la caldera y el accio-namiento de las electroválvulas del cuerpo de gas, dependiendo la modulación de las calderas Junkers de estas propiedades.Seguidamente vamos a comentar aspectos concretos de una electrónica desarrollada por Bosch: la electrónica Heatronic.

La explicación de la Heatronic II, la cual va montada en calderas Euromaxx y Eurostar Acu Hit ha sido explicado en detalleen versiones anteriores de esta guía.

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El cuerpo de gas de modelos Euromaxx

Zona de quemador

Bujías de encendido

Electrodode ionización

Fig. 53bFig. 53a

QUEMADOR ATMOSFÉRICO CON SEGURIDADDE LLAMA POR IONIZACIÓN QUEMADOR CALDERA CONDENSACIÓN

En alimentaciones entre fases, se presentarán problemas si se desequilibran éstas, afectando a la ionización. Para solventarlos eventuales desequilibrios de la alimentación, se dispone de una resistencia a colocar entre el neutro de la alimentación(N) o la fase de menor potencial y la tierra del aparato. Esta resistencia se suministra con el número de pedido, 8 900 431516. En los casos con desviaciones más pronunciadas se suministra un autotransformador con ref 7 719 002 301.

Los dispositivos de regulación, de mando y de seguridad vienen todos cableados y comprobados de fábrica. En la instalaciónde la caldera sólo es preciso realizar la instalación a la red eléctrica de 230 V c.a. a 50 Hz suministrado entre fase y neutro,simplificado por el enchufe que montan todos los aparatos de calefacción.

Antes de cualquier operación en las partes eléctricas de la caldera, se debe desconectar la alimentación de la red.

6.1. Placa Bosch Heatronic 3

La electrónica Heatronic 3 que va montada en las calderas Ceraclass Excellence, Ceraline Acu, Ceraclass Acu Excellence ymodelos de condensación Cerapur, Cerapur Comfort, Cerapur Excellence y Cerapur Acu permite la configuración y visuali-zación (excepto Ceraline Acu) de todos los parámetros utilizando los botones del frontal. Esta facilidad nos puede llevar a re-alizar el diagnóstico de averías y muchos ajustes sin la necesidad de quitar la carcasa.

Para poder introducirnos en las tablas es necesario disponer de tablas que nos indiquen el significado de cada uno de losmodos y los valores de ajuste que se permite modificar

Cada uno de estos modos están formados por distintas funciones o módulos algunos de los cuales permiten visualizar valo-res (por ejemplo una temperatura de un NTC o el estado de un micro interruptor) y otros cambiar un elemento de la confi-guración (por ejemplo un modo de bomba).

Tanto en la conexión a la red si se prescinde del enchufe como para todos los aparatos de regulación y control, como ter-mostatos ambiente o programadores, se seguirán los siguientes pasos:

– Quitar la carcasa de la caldera

– Aflojar tornillo de fijación y bajar el frontal de mandos

– Quitar los tornillos de la parte posterior del cuadro de mandos y retirar dicha tapa

– Cortar la guarnición de goma a la altura correspondiente del cable de alimentación eléctrica o del cable del termostato am-biente para evitar la entrada del agua y mantener así las condiciones de protección.

– Hacer pasar el cable por la guarnición del aislador pasa panel y conectarlo según se indica ( sin invertir la polaridad ) y co-nectar el cable de toma de tierra.

– Volver a situar el aislador pasa panel en su posición original y cortarlo.

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Fig. 54

ACCESO PLACA ELECTRÓNICA

Los distintos puentes y conexiones de los aparatos de control a la caldera son los siguientes:

Conector 328 entrada de alimentación y tensión a la placa y punto de conexión de termostatos ambiente de 220 V.

• Punto L_N Entrada de 220 V

• Puente 328.1 entre Ls-Lr entrada de señal de unposible termostato ambiente a 220 V.

Si quitamos este puente entre estos dos puntos después de eliminar el puente debe haber 220 Vca. La eliminación de estepuente produce la desactivación de la calefacción, quedando la caldera exclusivamente en servicio de agua caliente sanitaria.

Conector 315 Regleta de bornes para regulador (EMS – Bus) y sonda de temperatura externa:

Bornes 6-7: lugar par la conexión de aparatos con técnica BUS Dos hilos y posibilidad de modulación.

Bornes 1-4 Salida de alimentación de 24 v cc para los termostatos.

Bornes 2,4;. Sin termostatos 24 V cc. Dependiendo de la resistencia que pongamos entre ellas por tanto depende de la ten-sion del aparato produce modulación.

Conector ST8

319 – Regleta de conexión del termostato del acumulador o del limitador externo.

161 –puente, sin conectar 24 V c.a entre ellos. Su desaparición activa todos los servicios de la caldera. Es un punto para re-alizar el enclavamiento de campanas extractoras.

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Fig. 55

Placa electrónica Heatronic 3

6.2 Programación de la Heatronic 3

Para poder introducirnos en la programación del aparato es necesario disponer de tablas que nos indiquen el significado decada uno de los modos y los posibles valores de ajuste que se pueden modificar. Cada uno de estos modos está formado pordistintas funciones o módulos.

Para acceder al módulo de servicio I debemos realizar las siguientes operaciones:

-Pulsamos el botón de la llave plana durante 3 seg. (Fig. 56-1). Y aparecerán en el display un número y una letra, con los bo-tones ECO y vacaciones nos moveremos por las diferentes posiciones de memoria (Fig. 56-2).

Pulsando durante 3 seg el botón del hombre con escalera accedemos al modo que hemos seleccionado (Fig. 56-3).

Para grabar pulsamos el botón del hombre con escalera hasta que aparezcan corchetes (Fig. 56-4).

99


Fig. 56-1 Fig. 56-2

Fig. 56-3 Fig. 56-4

MÓDULO DE SERVICIO I

100


Dirección CONTENIDO Fábrica

1.A Potencia máxima en calefacción 100 (21-100%)

1.B Potencia máxima en a.c.s. con acumulador 100 (21-100%)

1.E Modo de bomba 2 (1, 2 o 3)

2.B Temperatura máx. Primario 88 (40-88 ºC)

2.D Desinfección térmica ZSC 1 (1-0)

3.B Tiempo de parada 3 (0-15 min.)

3.C Descenso térmico 10 (0-30 ºC)

8.E Reiniciar a valores de fábrica (parpadean todos los segmentos del display. Vuelve a opción “Confort”)

2.F Modo del quemador 0 (0 = normal,1 = min., 2 = máx.)

3.D Potencia mínima en calefacción 21 (0-100%)

3.E Modo confort. Tiempo máximo calentando 20 (20-60 min.)

3.F Modo confort. Mantenimiento en servicio de a.c.s. antes de pasar a calefacción 1 (0-30 min.)

4.B Modo confort. Temperatura máxima de calentamiento 60 (40-60 ºC)

4.C Demanda de a.c.s. 1 (0 = off, 1 = on)

4.E Tipo de caldera

0 = Sólo calef.1 = Combi

2 = Tank NTC3 = Tank On/Off

5.B Post-funcionamiento ventilador (x10 seg.) 3 (1-18)

5.C Reloj programador0 = 2 canal1 = 1 canal

2 = 1 canal a.c.s.

6.A Último fallo

6.B Voltaje termostato ambiente (V) 0-24

6.C Temperatura máx. sonda ext.

6.D Caudal de la turbina (l/min.) 0-99

6.EProcedencia de la demanda1er dígito = Calefacción2º dígito = a.c.s.

00, 01, 10, 11

7.A Desconectar led azul de encendido 1 (0 = Off, 1 = On

7.C Umbral de demanda de a.c.s. (× 0,1) 25 (25-50)

Para acceder al modo de servicio II habría que desde el primer nivel, (Fig. 57-1) (pulsar la tecla de la llave inglesa) pulsamossimultáneamente las teclas de dos la derecha (Fig. 57-2). Elegimos con dichas teclas el módulo al que queremos acceder (Fig.57-3) y grabamos pulsando el botón del deshollinador hasta que aparezcan corchetes (Fig. 57-4).

101


MÓDULO DE SERVICIO II

Fig. 57-1 Fig. 57-2

Fig. 57-3 Fig. 57-4

Dirección CONTENIDO Fábrica

8.A Versión del software Ej.: 12.05

8.B Codificador 1000-4000

8.C Código de estado No disponible

8.D Código de fallo interno

8.E Reiniciar a valores de fábrica

8.F Producción de chispas permanente 0 (0 = Off, 1 = On)

9.A Modo de funcionamiento quemador 0 (0 = normal,1 = min., 2 = máx.)

9.B Velocidad del ventilador (Hz) 0-30 (c/seg.)

9.E Retardo de respuesta de turbina a.c.s. (× 0,25 seg.) 4 = 1 seg. (2-12)

9.F Post-funcionamiento de bomba (min.) 3 (0-10)

A.A NTC de primario ºC

A.B NTC de a.c.s. ºC

A.C NTC de acumulador ºC

A.D NTC de salida de gases AGÜ ºC

A.F NTC de cámara de combustión ºC

B.C Curva de ventilador auto-ajustada en el encendido de la caldera 0-3

B.D Curva de ventilador seleccionada manualmente 0-3

B.F Modo solar. De 1 a 50 fijamos el retardo en seg. del encendido del quemador en a.c.s. 0 (0 = Off, 1.50 = On)

7. Los sistemas de seguridad

Aparte de los elementos fundamentales para el funcionamiento de la caldera, la electrónica necesita de varios sistemas de se-guridad para tener un control integral de la operación del aparato. Tendremos los siguientes sistemas de seguridad:

• Seguridad ante sobretemperaturas, que lo realiza tanto el NTC de primario como el de servicio de a.c.s. y el limitador detemperatura del que ya hemos hablado anteriormente en el apartado “sistemas de captación de temperatura”.

• Seguridad de presencia de llama en el quemador, representado por los dos siguientes sistemas de seguridad: la seguridadpor termopar, en calderas de encendido manual basado en el calentamiento de una unión de dos metales de electrone gatividaddivergente a medida que aumenta la temperatura y la seguridad de llama por ionización, basada en la con ductividad y rectifi-cación a través de la llama de la corriente eléctrica provista por la electrónica. Esta última seguridad de llama es la que hoy endía se utiliza ampliamente en todas las calderas murales a gas Junkers, por ser una seguridad mucho más rápida y fiable quela seguridad por termopar y porque permite el diseño de calderas murales a gas de encendido automático.

• Seguridad ante la falta de agua o presión en el circuito, cuya consecuencia es un aumento súbito de temperatura, por loque tendremos cubierto este ámbito de seguridad por el mismo limitador de temperatura. El modelo de caldera Cerastarvenía equipado con un interruptor de presión, situado en la parte de impulsión de la bomba; al no detectar presión en elcircuito de llenado cortaba por seguridad el funcionamiento de la caldera y señalizaba el error por medio de un código.

• Seguridad antibloqueo de la bomba circuladora, integrada en el software de la gama actual de calderas murales a gas deJunkers, que garantizan que el eje cerámico de la bomba gire al menos una vez al día, habiendo o no consumo de a.c.s.

• Seguridad antiheladas. Con el objeto de evitar los problemas derivados de la formación de hielo en el aparato y en el cir-cuito de calefacción, la electrónica va provista de un software que por medio del sensor de temperatura de primario es ca-paz de utilizar el circulador y el quemador para caldear el agua de primario y moverla a través del circuito de radiadores.No se permite añadir al circuito de calefacción ningún tipo de sustancias sellantes; los daños derivados de la utilización dedichas sustancias no serán cubiertos por la garantía del aparato.

Para que se active la seguridad anti-heladas es necesario que el aparato esté encendido y el gas conectado, aunque si el usua-rio desea cerrar el suministro de gas por medio de la llave de aparato la protección persistirá, pues el circulador permanece-rá funcionando y de esta manera es más difícil que comience la formación de cristales de hielo.

El tipo de protección antiheladas puede denominarse de doble barrera, dado que el funcionamiento de la bomba y el que-mador no son simultáneos, sino que van conectándose en función del nivel de temperatura existente en el cuerpo de calor.

Si la temperatura baja hasta los 8 °C la bomba se pondrá en marcha. En este punto pueden ocurrir dos cosas:

1. Que la temperatura suba a los 9 °C, con lo que la bomba se para.

2. Que la temperatura siga bajando hasta los 5 °C, con lo que el quemador arranca al mínimo de su potencia. En estecaso está claro que la temperatura debe subir y cuando el aparato llegue a los 12 °C, parará la bomba y el quemador.

• Seguridad por sobrepresión en el circuito de primario, con una válvula hidráulica de sobrepresión tarada a 3 bar en todos losmodelos de calderas a gas Junkers. Ésta garantiza que en circuito cerrado de primario no se vayan a superar estas presiones,por mal funcionamiento del vaso de expansión o por que la llave de llenado de la caldera haya quedado abierta. Esta válvulade sobrepresión necesita de una conducción a un desagüe previendo que pueda abrir si se llega a su presión de tarado.

• – En la familia de calderas Euroline y Eurosmart está colocada en la parte inferior del aparato.

• – En la familia Euromaxx en el retorno de calefacción, en la misma pieza de poliamida de color negro, por encima de laválvula de tres vías. Posee dos palancas de color rojo visibles por la parte delantera de la válvula de tres vías para ac-cionar manualmente la válvula de sobrepresión.

• – En la gama Cerapur la válvula de seguridad va integrada en el cuerpo hidráulico de la caldera.

• Seguridad por sobrepresión en el circuito de secundario, en la entrada de agua fría a la caldera. Sólo montada en calde-ras con acumulación integrada, el modelo Eurostar Acu Hit, con una válvula hidráulica de sobrepresión tarada a 10 bar paraproteger de sobrepresiones en la red de suministro al tanque de almacenamiento. La caldera de microacumulación Euro-maxx también monta una válvula de sobrepresión tarada a 12 bar en la entrada de agua fría de red. Lo mismo que ocurrecon la válvula de sobrepresión de primario, estas válvulas de seguridad deben estar conducidas a un desagüe.

• Seguridad respecto a la evacuación de gases procedentes de la combustión. Es un apartado en que podemos dividirlo endos partes según el sistema para extraer estos gases de la cámara de combustión:

• – Aparatos que aprovechan el tiro natural basado en la diferencia de densidad de los gases, que son los aparatos de cá-mara de combustión abierta.

• – Aparatos que utilizan un sistema de extracción forzada de estos gases, los de circuito estanco.

Merece la pena dedicar un apartado completo a este tema que es el que sigue a continuación.

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Fig. 58

SEGURIDAD ANTIHELADAS

Bomba yquemadorapagados

Bomba

3 min.

3 min.

Quemador

Temperatura de primario 6 ºC 30 ºC 45 ºC

Válvula de 3 vías

CalefacciónServicio a.c.s.

Sistema de protección antiheladas electrónico Heatronic

Sistema de protección antiheladas de doble barrera Euroline y Ceraclass-Midi

12 ºC 9 ºC 8 ºC 5 ºCBomba

conectadaQuemadorconectado

Fig. 59

Válvula de sobrepresión

En el IT 1.3.4.2.5, se nos obliga a montar en elcircuito cerrado de calefacción una válvula desobrepresión con descarga visible y conducida aun lugar seguro.

Todas las calderas murales a gas y de gasóleo deJunkers incorporan una válvula de seguridadtarada a 3 bar.

Cerapur

Euromaxx

Eurosmart

VÁLVULA DE SEGURIDAD

8. Los sistemas de evacuación de gases de la combustión

Como se dijo anteriormente, existen dos tipos de aparatos a gas que requieren dos tipos de sistemas de evacuación de ga-ses procedentes de la combustión: los aparatos de cámara de combustión abierta y tiro natural y los aparatos de cámara decombustión estanca con extracción forzada de gases.

Las calderas murales a gas y todos los aparatos de producción de a.c.s. y/o calefacción, se clasificarán:

• en categorías, según la naturaleza de los gases utilizados, de acuerdo con la Norma EN 437;

• en tipos, según la forma de alimentación de aire comburente y de evacuación de los productos de combustión.

Los aparatos se clasifican en categorías definidas en función de los tipos de gas y de las presiones para las cuales han sidodiseñados. La definición de las categorías se indica en la Norma EN 437. En cada país, sólo se comercializan algunas de lascategorías definidas en la norma anterior, teniendo en cuenta las condiciones locales de distribución de los gases (composi-ción y presiones de alimentación).

8.1. Extracción natural de gases y la sonda antirretroceso de gases

La Directiva del Consejo de Comunidades Europeas 90/396/CEE sobre aparatos a gas y su transcripción a la normativa es-pañola en el Real Decreto 1428/1992 del 27 de Noviembre (B.O.E. n. 292 del 5 de Diciembre de 1992), así como la normaeuropeaEN 26:1995 de Junio de 1995 de obligado cumplimiento en España desde el 1 de Enero de 1996, obliga a equipar alos aparatos de calefacción y de calentamiento de agua a gas de tiro natural y de ubicación en el interior de locales habita-dos con una Sonda Antidesbordamiento de Gases, con el objeto de evitar en lo posible el funcionamiento de un aparato que,por deficiencias en el tiro, no pudiera extraer los gases de la combustión al exterior de la estancia donde se encuentra si-tuado. Todas las calderas Junkers de cámara abierta llevan en serie con la sonda AGÜ un limitador de temperatura, que cor-ta por sobrecalentamiento del cuerpo de caldeo.

Los aparatos que carecen de esta Sonda se montarán unicamente en el exterior e irán marcados en la caja y en la placa decaracterísticas con la denominación B11. Los que montan la sonda, con B11BS.

En la gama de calderas Junkers, el sistema de seguridad de la sonda se denomina sonda AGÜ (AbGasÜberwachung), consis-tente en un termostato normalmente cerrado colocado en serie entre la válvula de electroimán y el termopar. En aparatosZWE/ZE…-2 KDP (encendido por piezoeléctrico), la apertura de la sonda provoca el apagado del piloto y el consiguiente blo-queo. Para el rearme del aparato habría que volver a encender el quemador del piloto, una vez que se haya enfriado el ter-mostato (sonda AGÜ).

En aparatos con seguridad por ionización, la sonda AGÜ es un conector directo a la placa electrónica. Su apertura produce lafalta de alimentación eléctrica y posterior apagado del quemador. Para su rearme hay que desbloquear la caldera, una vez quehayamos esperado un tiempo para que se enfríe el termostato (sonda AGÜ). Para que desbloquee el aparato después de uncorte por sonda, debe dejarse enfriar al menos 20 min después de haber ventilado el local donde está ubicado.

Como fabricantes, ante problemas de cortes sucesivos de la sonda AGÜ que bloquean el funcionamiento del aparato propo-nemos tres soluciones, todas orientadas a mejorar el tiro:

• No utilizar tubos de evacuación corrugados, siempre utilizar tubos de paredes interiores lisas y que estén lo más ais-lados termicamente del exterior.

• Utilizar deflectores adecuados de lamas o de bolas y, sobre todo, no utilizar deflectores que taponen el tiro.

• Cumplir con lo establecido en el Reglamento de Instalaciones de Gas en los locales destinados a usos domésticos,colectivos y comerciales (RIGLO), en cuanto a normas de evacuaciones de gases de la combustión. Ante todo buscarla verticalidad del humo en su movimiento ascendente.

Problemas de bloqueos del aparato se producen sobre todo en calderas más que en calentadores, ya que éstos están fun-cionando durante intervalos más breves de tiempo. En el caso de calderas, para evitar este tipo de bloqueos del aparato porinsuficiente tiro, se recomienda la opción del sistema de extracción forzada de gases, ya sean aparatos de cámara abierta omejor aparatos tipo estancos.

A partir del 1 de Enero del año 2010 estará prohibida la instalación de calderas atmosféricas.

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8.2. Extracción forzada de gases de la combustión

Con un aparato que monta un ventilador en su interior, a la salida de gases de la cámara de combustión, tenemos garantiza-da la extracción de los mismos y no tenemos que estar pendientes del trazado de los tubos de salida, ni de la dirección delviento dominante… Estamos hablando de los modelos de calderas con cámara de combustión estanca con un ventilador mon-tado en su interior.

El ventilador también es utilizado para refrigerar el bloque de calor y por tanto la cámara de combustión, además de intro-ducir en ella aire limpio para preparar un nuevo arranque del quemador. Las actuales calderas a gas Junkers de cámara es-tanca tienen definido en el software de su electrónica un periodo de posfuncionamiento del ventilador después de un cortedel quemador en cualquiera de los dos servicios, a.c.s. o calefacción, y en cualquier posición del mando selector de funcio-namiento, verano o invierno.

Este tipo de aparatos estancos deben ser instalados exclusivamente con los accesorios de evacuación suministrados por elfabricante, que son con los que ha sido homologado el aparato para su venta.

A continuación se comentará que no sólo consiste en un ventilador para extraer los gases de la combustión; necesitamos unainterconexión con la placa electrónica y de un dispositivo de seguridad que nos indique cuándo funciona o no el ventilador.En Junkers se denomina al conjunto ventilador y al sistema de seguridad a él asociado, activador de tiro.

El ventilador está compuesto por un bobinado del motor monofásico. El presostato diferencial está colocado anexo a la cá-mara de combustión. El funcionamiento se realiza de forma diferencial, tomando la sobrepresión cuando empuja el ventiladorcon la toma más cercana a éste; la toma más alejada del ventilador corresponde al tubo en depresión. La presión de conmu-tación se encuentra en valores menores de 1 mbar, dependiente del modelo de la caldera.

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Fig. 60c

Fig. 60b

El presostato es el dispositivo de seguridad que nos avisa si el ventilador está evacuando correctamente los gases de combustión.

Colocado preferentemente en la parte posterior-superior de la caldera.

Se facilitan cuatro discos de estrangulación (44, 45, 47 y 49 mm).

ANILLAS DE ESTRANGULACIÓN Y VENTILADOR

CERACLASS-MIDI CERAPUR

PRESOSTATO DIFERENCIAL

VENTILADOR PRESOSTATO

Se facilitan cinco discos de estrangulación (76, 78, 80, 83 y 86 mm).

Fig. 60a

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