Standard Hidráulica te indica unas soluciones de control para conseguir un rendimiento óptimo en sistemas HVAC, mejorando el confort y maximizando tu ahorro. Los sistemas de climatización deben cumplir dos requisitos fundamentales, garantizar tu confort térmico y limitar el consumo de energía, con bajas emisiones de dióxido de carbono (CO2), para proteger el medioambiente.
La climatización de los edificios actualmente ocasiona más del 30% de las emisiones de CO2 en Europa, y supone más del 40% del consumo energético. La climatización (calefacción, refrigeración y ACS) supone un porcentaje del consumo de los edificios, según IDAE, de casi el 60%, del cual el 45% se consume en el sector de la vivienda. En España, cerca del 42% del consumo energético por hogar se destina a calefacción y un 18% a la producción de ACS, por esta razón son necesarias medidas específicas que prioricen el uso de sistemas eficientes.
En un sistema de climatización equilibrado hidráulicamente, los componentes funcionan de manera más eficiente que en los sistemas no equilibrados, reduciendo la inversión y los gastos en energía. El ahorro, desde el punto de vista energético, puede llegar a ser hasta el 10%.
Según las leyes de transmisión de calor, la emisión o extracción de calor por parte de los terminales depende del caudal de fluido que lo atraviesa. Si los terminales reciben el caudal adecuado de fluido, pueden funcionar en las condiciones nominales, es decir, en las condiciones para las que fueron dimensionados. En este caso se dice que el circuito está equilibrado.
A la hora de diseñar una instalación, son tan importantes las decisiones de diseño y dimensionado de los circuitos, como que su funcionamiento esté optimizado para trabajar eficientemente a cargas parciales. Si el circuito está equilibrado, supone dotar a la instalación de indudables ventajas tanto de carácter técnico como de economía y eficiencia:
- – Los terminales funcionan correctamente
- – A todas las unidades terminales les llegan el caudal para el que fueron diseñados
- – Se evitan velocidades del fluido demasiado elevadas, que pueden causar ruidos
- – Evita cambios de temperatura, lo que supone un óptimo confort térmico
- – Se impide que las bombas funcionen en condiciones de bajo rendimiento
- – Se limitan las presiones diferenciales que actúan sobre las válvulas de regulación
Un buen equilibrado hidráulico aumenta el confort, todas las estancias reciben calor uniformemente. Los radiadores ya no “silban” y tras el enfriamiento nocturno, las habitaciones rápidamente vuelven a calentarse.
Si utilizas las válvulas reguladoras de caudal, dan cumplimiento al Reglamento de Instalaciones Térmicas en la Edificación (RITE), que, en sus diferentes Instrucciones Técnicas, establece la obligatoriedad de disponer de válvulas de cierre en la entrada y en la salida del fluido portador, que permitan medir y conocer los caudales nominales y la presión de cada circuito hidráulico.
Sistemas de climatización
Los equipos de climatización, cada vez más sensibles a la protección medioambiental, evolucionan rápidamente hacia soluciones más sostenibles y eficientes energéticamente, tanto en lo que respecta a su diseño como a sus prestaciones.
Fancoils
Conocidos como fancoils o, en español, ventiloconvectores, son equipos agua-aire. Los fancoils y, en general, las unidades terminales que trasiegan aire tienen un consumo energético importante. En términos generales, un fancoil no es más que un dispositivo formado por una batería o intercambiador de frío o calor (coil) y un ventilador (fan). Controlan la humedad relativa ambiente, de forma total o parcial. Temperatura de servicio en calefacción, 45÷65 °C, en refrigeración, 7÷12 °C.
Radiadores
Los radiadores de calefacción por agua son elementos metálicos (hierro fundido, chapa, aluminio) que emiten calor al ambiente donde estén instalados. Su funcionamiento es sencillo, a través de ellos circula el agua caliente procedente del generador de calor (caldera, bomba de calor, etc.) cediendo el calor por radiación y/o convección dependiendo de la temperatura del agua, superficie de intercambio y diseño del emisor. Temperatura de servicio: 55÷90 °C
Suelo radiante
El principio básico del sistema de suelo consiste en la impulsión de agua a media temperatura (en torno a los 40°C en invierno y 16°C en verano) a través de circuitos con tuberías plásticas. Estos circuitos se embeben en una capa de mortero de cemento, sobre el que se coloca un pavimento final de tipo cerámico, piedra, parquet, etc.
Este sistema cede o sustrae calor al ambiente por radiación, depende si son para calefacción o refrescante. En invierno, el mortero absorbe el calor disipado por las tuberías y lo cede al pavimento superior. En cambio, en verano, el pavimento absorbe el calor por radiación y en parte por convección, desde las paredes y el techo, transmitiéndose a la capa de mortero y a la tubería de suelo radiante, transportándose a través del agua el calor hacia el exterior de la vivienda. Temperatura del fluido caliente, 35÷45 °C y del fluido frío, 12÷16 °C.
Vigas frías
Las vigas frías (chilled beams) son sistemas energéticamente eficientes, que combinan enfriamiento radiante y ventilación convencional superior para así reducir el uso de energía y mejorar los niveles de confort. Se instalan en el techo. No controlan la humedad directamente sino a través del aire primario. Temperatura del fluido caliente: 30÷45 °C y del fluido frío, 14÷18 °C.
Unidades de tratamiento de aire (UTA)
Un climatizador o unidad de tratamiento de aire (UTA), en inglés AHU (Air Handling Unit), son equipos que permiten realizar un tratamiento integral del aire utilizado en el sistema de climatización. Controla todas las variables del aire; ventilación (aporte de aire exterior), calidad de aire (filtrado), temperatura (calentamiento o enfriamiento) y humedad (humectando en invierno y deshumectando en verano).
Funcionan con fluido caliente o frío, en calefacción o refrigeración. Controlan la humedad relativa del ambiente. Temperatura del fluido caliente, 40÷60 °C y del fluido frío: 7÷12 °C.
Eficiencia energética
Siguiendo con las leyes y normas nacionales e internacionales, los edificios se diseñan actualmente para limitar los requerimientos de energía térmica, y para asegurar una emisión mínima de dióxido de carbono (CO2).
Igual que el aislamiento térmico del edificio, es fundamental un sistema de regulación y control del sistema de climatización, a fin de que pueda responder de una forma precisa a la variación de las cargas térmicas en invierno y en verano.
Todo el sistema, desde la zona de producción hasta la emisión o sustracción de calor al ambiente, debe dimensionarse correctamente, dotarse de los componentes de regulación adecuados y ponerse en servicio mediante instrumentos y procedimientos bien definidos (prueba, regulación y equilibrado).
Control del caudal en los circuitos hidráulicos
Los dispositivos que se utilizan para el equilibrado varían en función del tipo de sistema, de los equipos montados y del control deseado. Tanto si el sistema de distribución de agua se realiza a caudal constante o variable, el equilibrado hidráulico proporciona los caudales y presiones necesarias.
Los dispositivos de control del caudal se pueden clasificar de acuerdo con la función que cumplen en los puntos de la red de distribución donde se instalan:
- – Equilibrado del caudal; Para asegurar el caudal nominal de diseño
- – Regulación del caudal; Para adaptar continuamente el caudal, cuando existen variaciones de carga
En función de las características de la instalación, las válvulas de equilibrado se encargarán de originar las pérdidas de carga adecuadas para garantizar una correcta distribución del fluido por toda la instalación. Si una instalación no está equilibrada, el fluido caloportador tenderá a discurrir por los tramos que tengan una menor pérdida de carga por lo que en unos puntos de consumo se producirá un exceso de caudal, mientras que en otros se producirá un déficit de este.
Tipología de válvulas para el equilibrado de instalaciones
Los dispositivos de equilibrado de los circuitos se clasifican en función del modo de actuación y del tipo de control que realizan. A continuación, se detallan varios de estos dispositivos:
Equilibrado estático
Dispositivos preferentemente para circuitos de caudal constante o con pocas variaciones de carga. Válvula de equilibrado de circuitos hidráulicos con orificio o paso variable. La regulación se efectúa mediante un mando manual que acciona el obturador para ajustar el paso del líquido. El caudal se regula en función del Δp, que se mide a través de las dos tomas de presión situadas en la válvula.
La regulación del caudal de estas válvulas exige el uso de un instrumento adecuado para medir el diferencial de presión. En este tipo de válvulas, a cada posición del mando de regulación le corresponde una determinada curva característica.
Equilibrado dinámico (PICV)
Son dispositivos automáticos, idóneos principalmente para instalaciones de caudal variable, con un cambio muy frecuente de las cargas térmicas. Los dispositivos dinámicos equilibran automáticamente el circuito hidráulico para asegurar el caudal de diseño en cada terminal.
Aunque el circuito se cierre parcialmente por actuación de las válvulas de regulación, los caudales en los circuitos abiertos permanecen constantes en el valor nominal. De esta manera, el sistema garantiza siempre el mayor confort y el menor consumo de energía.
Las válvulas de equilibrado y control independiente de la presión (PICV) ofrecen un control preciso de la temperatura de la habitación, puede reducir la factura anual de energía hasta un 18% y, gracias al equilibrado automático, evita sobrecaudal y minimiza el ruido.
Si las funciones de equilibrado dinámico y de regulación están combinadas en el mismo dispositivo, el circuito hidráulico se equilibra con un control continuo de las cargas térmicas. Todos los circuitos abastecidos son independientes y el caudal permanece constante con el valor correspondiente a cada carga parcial, en cualquier condición de trabajo del circuito. La regulación del caudal al valor necesario para cada circuito no se ve afectada por el cierre o la parcialización de los otros.
Estas válvulas son compatibles con actuadores electrotérmicos o electromecánicos on/off o proporcionales / modulantes.
Equilibrado termostático dinámico (CIV)
Son dispositivos de equilibrado para circuitos de recirculación de ACS. De acuerdo con las disposiciones legales y normativas más actualizadas del sector, en las instalaciones de producción de agua caliente centralizadas para uso sanitario con almacenamiento, para evitar la proliferación de la peligrosa bacteria Legionella, el agua caliente debe acumularse y distribuirse a valores de temperatura controlada.
Si quieres asegurar una desinfección térmica adecuada, el agua tiene que estar a no menos de 60°C. Cada columna del circuito de recirculación debe estar equilibrada para garantizar la temperatura correcta. La red de recirculación debe estar equilibrada para evitar distribuciones no uniformes de la temperatura, con tramos fríos donde pueda proliferar la legionela.
Válvula de presión diferencial
La regulación continua del caudal para responder a las distintas cargas térmicas provoca una variación continua de la presión diferencial en los terminales. Para evitar problemas de ruido, esfuerzos de los componentes y desgaste rápido del sistema, se han de utilizar dispositivos que controlen y regulen la presión diferencial en los distintos puntos del circuito de distribución.
La versión más habitual son los dispositivos de control del Δp en bypass. Son instrumentos tradicionales de concepción sencilla, aptos para instalaciones con bombas de velocidad fija y caudal total constante. En estas aplicaciones, el control de la temperatura de retorno desde el circuito hacia la central térmica es secundario frente a la sencillez y economía de la solución.
En un circuito equilibrado manualmente en cada terminal, si no se utiliza una válvula de bypass, cuando el caudal en el circuito disminuye a causa del cierre parcial de las válvulas de dos vías, las pérdidas de carga aumentan.
Puesta en servicio
Una vez has seleccionado e instalado todos los componentes pasas a la puesta en marcha del sistema, que es de fundamental importancia para el funcionamiento correcto del sistema. En primer lugar, debes equipar la instalación con los dispositivos necesarios para medir los caudales de fluido y las temperaturas.
También es necesario que ajustes los dispositivos de regulación y equilibrado para que el circuito hidráulico que abastece la instalación funcione en las condiciones de diseño. En esta fase, el correcto uso del instrumento de medición es determinante para que la puesta a punto de la instalación sea más rápida y precisa.
Medidor electrónico
El medidor electrónico te permite medir y diagnosticar con eficiencia parámetros críticos del sistema como son: la presión disponible, caída de presión, temperatura, y el caudal. El sistema está formado por un sensor de medición del Δp y una App con el software de medición. El sensor que incorpora el medidor mide la presión diferencial y puedes operar el dispositivo usando la aplicación en tu móvil (Android, iOS).
La aplicación te permite el acceso a más de 200 configuraciones para ayudarte de una forma rápida y sencilla a especificar los caudales deseados. Desde la App, permite a los técnicos confirmar nuevas configuraciones. Se elige la válvula de equilibrado en la lista cargada en el terminal, que incluye las indicaciones de fabricante, modelo, tamaño y posición con Kv correspondiente.
Regulación del sistema
Actualmente, siguen existiendo edificios con un sistema de calefacción sin ningún tipo de posibilidad de control individual por parte del usuario. Este tipo de instalaciones presenta grandes desventajas, con una limitación notable en cuanto a confort y eficiencia, problema que se deja sentir aún más en esta época de elevados costes de la energía.
Puedes gestionar la instalación desde un sistema centralizado (BMS) o desde un simple termostato, pero el mejor control no es capaz de mantener por sí solo las condiciones de confort, si no cuenta con adecuadas válvulas de control adaptadas a la cambiante demanda de la vivienda o edificio.
Si hablamos de un sistema de suelo radiante, la gestión por zonas permite conseguir el máximo confort con la mayor eficiencia energética, calentando cada habitación solo cuando lo necesitas.
Para permitirte la regulación del consumo individual en calefacción por radiadores, es necesario que instales válvulas con cabezal termostático, se instalan en cada uno de los radiadores de los locales principales. La válvula con cabezal termostático cierra automáticamente el radiador cuando se alcanza la temperatura deseada, y de forma independiente. Hay estudios que estiman un ahorro energético de hasta un 25% el uso de estas válvulas.
Estos sistemas de regulación aseguran un ahorro que puede llegar hasta un 40% en cuanto a gastos de calefacción. Estos sistemas de control de temperatura te permiten establecer la temperatura que deseas, en tu estancia y a la hora que quieras.