Objetivos Conocimientos Introducción Contenidos generales Calefacción mediante radiadores Tipos de radiadores...

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1 Sumario general Objetivos... 4 Conocimientos... 5 Introducción... 6 Contenidos generales... 6 Calefacción mediante radiadores... 7 Tipos de radiadores... 9 La conexión hidráulica Montaje de radiadores Cálculo de la potencia calorífica Cálculo del número de elementos. El salto térmico Red de tuberías Modos de instalación Cálculo de tuberías Materiales empleados Resumen de contenidos... 55

2 Conocimientos que deberías adquirir aconceptoss Emisor de calor, radiador, llave de radiador, detentor, reducción, purgador. Sistemas bitubo y monotubo. Pérdida de calor, potencia calorífica, factores A, B y C. Instalación en superficie, instalación empotrada. PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS Descripción y análisis funcional de los principales elementos de un sistema de calefacción por radiadores. Elección del sistema de calefacción más adecuado en función del ámbito de aplicación, de las necesidades previstas y de criterios económicos. Planificación de la distribución de los distintos componentes que forman la instalación a partir del plano del local a calefactar. Selección y montaje de los componentes que forman una instalación de calefacción. ACTITUDESS Apreciar la importancia del trabajo bien realizado. Valorar la aplicación de los distintos sistemas y configuraciones de las instalaciones de calefacción, analizando objetivamente sus ventajas e inconvenientes según el caso.

3 Calefacción mediante radiadores Entre las múltiples utilidades que el fuego tenía en las civilizaciones primitivas figuraba la de calentar las cavernas donde los hombres vivían. El fuego permitió al género humano colonizar territorios con temperaturas ambiente muy bajas y modificar el microclima de sus viviendas. Con el paso del tiempo los métodos para cambiar las condiciones de temperatura que la naturaleza impone han ido lógicamente evolucionando. Son muchos y variados los métodos de calefacción que actualmente se utilizan. Sabrías decir cuál es hoy por hoy el más utilizado? El sistema de calefacción mediante radiadores es posiblemente el sistema más utilizado. Quiere esto decir que sea el mejor? No necesariamente, pero es indudable que tiene algunas ventajas frente a otros sistemas. Existen variados sistemas de calefacción aunque habitualmente la característica que diferencia a unos de otros, radica en la forma en la que se cede el calor del agua calentado en una caldera, al local que se desea calefactar. En esta unidad didáctica estudiaremos las instalaciones de calefacción mediante los denominados radiadores. Fig. 1: Circuito básico de calefacción por radiadores.

4 Conoces cómo funciona un radiador? Los radiadores están constituidos básicamente por recipientes de elevada superficie por los que circula agua caliente (calentada en una caldera de la que sale con una temperatura próxima a los 80 ºC). El calor del agua se cede a través de las paredes del radiador al aire, más frío, del local que se quiere calefactar. En el recinto se crean entonces corrientes de aire por convención: el aire caliente, de menor densidad, asciende y desplaza hacia abajo al aire más frío. De ese modo se calienta todo el aire del recinto y el ciclo se repite hasta alcanzar una temperatura uniforme en todo el local. Aire Caliente Emisor Aire Frío Fig. 2: Corrientes de aire creadas por el funcionamiento de un radiador. Como es lógico teniendo en cuenta el nombre de estos emisores también producen emisión de calor mediante radiación, es decir a través de ondas. Además de los radiadores y tuberías de distribución por las que circula el agua, componentes fundamentales que estudiaremos en esta unidad didáctica (a las calderas se dedicará una unidad específica), existen otros de igual importancia que analizaremos en unidades posteriores. El conjunto de todos estos elementos deberá proporcionar un correcto funcionamiento de toda la instalación desde los siguientes puntos de vista: Rendimiento, es decir, la energía que aprovechamos teniendo en cuenta el combustible gastado. Seguridad, no olvides que la instalación forma un circuito cerrado en el que se va a calentar agua, con los consiguientes riesgos de aumento de presión, reventones y quemaduras por fugas. Autonomía, una instalación será tanto mejor cuanto mas independientemente trabaje, sin la necesidad de realizar controles, maniobras y mantenimiento por parte de técnicos o del propio usuario.

5 Tipos de radiadores La elección de un determinado tipo de radiador a la hora de montar un sistema de calefacción puede ser suponer un dilema debido a la gran cantidad de fabricantes y modelos existentes. Además han de tenerse en cuenta condicionantes de tipo: Técnico, cada radiador posee unas características técnicas diferentes como son la transmisión de calor por superficie, el peso, etc. Económico, no debes olvidar que el coste de una instalación es uno de los mayores inconvenientes a solventar cuando queremos conseguir la adjudicación de una obra. Estético, aunque aparentemente es el menos significativo, en ocasiones el cliente es quien finalmente decide, es posible que no posea ningún conocimiento técnico y sus preferencias, en ocasiones irrenunciables, están basadas únicamente en criterios estéticos. Teniendo en cuenta lo anterior vamos a describir los principales tipos de radiadores existentes, cuya primera diferencia radica en el material en que están fabricados. Fíjate en la siguiente clasificación: RADIADORES Hierro fundido Chapa de acero Panel de chapa Aluminio Toalleros o Radiadores de hierro fundido Es el tipo de radiador más clásico de los empleados actualmente y como su propio nombre indica están fabricados en hierro fundido, lo que les proporciona una duración prácticamente ilimitada. Están constituidos por elementos que se unen entre sí mediante manguitos de rosca derecha-izquierda hasta conseguir la potencia calorífica necesaria, no obstante se pueden comprar ya montados en bloques de varias combinaciones con lo que se ahorra bastante tiempo de instalación (Fig. 3). Fig. 3: Radiadores de fundición.

6 Las características fundamentales que definen este tipo de radiador además del número de elementos son, la longitud, la altura y el número de columnas, datos que finalmente condicionan la potencia calorífica, la cual es mayor cuanto mayor sean los anteriores. En la figura 4 y en la tabla 1 se muestran datos correspondientes a radiadores de fundición Baxi-Roca Duba de 2, 3 y 4 columnas. 2 columnas Fig. 4: Emisores de fundición. 3 columnas 4 columnas Tabla 1: Dimensiones y características técnicas. Debido al material en el que están fabricados, los radiadores de hierro fundido tienen un peso elevado, lo cual es un inconveniente a tener en cuenta a la hora de colocarlos, más aún cuando la instalación la va a realizar únicamente un operario. Para hacernos una idea, cada elemento de 3 columnas y 600 mm de alto (tipo de elemento muy empleado) pesa aproximadamente 4,5 kg y por tanto un radiador de 10 elementos (sería el utilizado por ejemplo para calentar un pequeño dormitorio) incrementaría su peso hasta los 45 kg lo que ya supone un esfuerzo considerable a la hora de montarlo. En ocasiones el acabado y apariencia clásica de este tipo de radiadores es otro de los aspectos en contra de su elección final; a esto también contribuye su mayor coste frente a otros radiadores. Es importante tener en cuenta para su conexión al resto de la instalación, que estos radiadores disponen de 4 tomas de 1, siendo los de un lado de rosca derecha y los del otro de rosca izquierda, facilitando el fabricante la información necesaria para su identificación. Apriete Rosca Izq. Apriete Rosca dcha.

7 o Radiadores de chapa de acero Estos emisores se fabrican en chapa de acero estampada de poco espesor, su resistencia a la corrosión es menor que en los anteriores y por tanto su duración no es tan elevada, pero sin embargo son mucho más ligeros y poseen una inercia térmica mas baja, es decir, tardan menos tiempo en calentar que los de fundición, aunque también se enfrían más rápido. Se fabrican en bloques de varios elementos soldados entre sí, por lo que no se pueden separar, aunque sí es posible unir varios bloques mediante manguitos (figura 5). Fig. 5: Radiadores de chapa de acero. Tabla 2: Dimensiones y características técnicas. Como no, su potencia calorífica es proporcional a su superficie, es decir, al número de elementos, longitud y altura. En la tabla 2 y en la figura 6 se muestran las características de un radiador de chapa de Acero Baxi-Roca. Las tres últimas columnas de la tabla 2 ofrecen información sobre la potencia calorífica dada por cada elemento de radiador según el modelo; no te preocupes si no comprendes esos datos porque los estudiaremos con detalle en un apartado posterior. Fig. 6: Emisor de acero. Para la conexión de estos radiadores tendremos en cuenta que los diámetros de los orificios serán de rosca 11/4 izq. a un lado y de 11/4 a dcha. en el otro.

8 o Paneles de chapa Están formados por dos chapas de acero soldadas eléctricamente por puntos, que al unirse forman unas columnas por las que circula el agua. Al igual que los radiadores de chapa de acero poseen mayor ligereza que los de fundición y una menor duración (fig. 7). Fig. 7: Paneles de chapa de acero. Como novedad aportan una estética totalmente distinta, mucho más plana, lo que reduce el espacio que sobresalen de la pared. En contra para obtener las mismas kcal/h (potencia calorífica) éstos han de tener una mayor longitud que los radiadores vistos hasta ahora. Con el fin de aumentar la potencia calorífica para una misma longitud, a los paneles simples (P) se les une una chapa de acero, adicional en la parte posterior o incluso otro panel simple, dando lugar a los denominados paneles convectores (PC) y dobles paneles convectores (PCCP) (fig. 8). Fig. 8: Dimensiones de los paneles de chapa.

9 En la tabla 3 se ofrecen distintas características de un modelo de panel de chapa del fabricante Roca-Baxi. Tabla 3: Datos por metro lineal, paneles de chapa Roca-Baxi. En cuanto a las tomas de conexión difieren de los vistos hasta ahora, ya que este tipo de emisor puede llevar dependiendo del modelo 2 ó 4 agujeros, siempre de ½ y rosca derecha. o Radiadores de aluminio El aluminio ha sido el último material empleado en la construcción de radiadores; éstos se distinguen fácilmente por un acabado más elegante y sobrio, lo que les suele convertir en el tipo de emisor preferido por la mayoría de los usuarios (fig. 9). Además de una mejor apariencia estética (algo siempre muy discutible) tienen una gran ventaja sobre todos los anteriores, y es su gran ligereza; también su duración es mucho mayor que la de los radiadores de acero y los paneles de chapa, siempre y cuando la cantidad de sales disueltas en Fig. 9: Radiadores de aluminio.

10 (1): T = 60 º (2): T = 50 º el agua no sea excesiva. Por otro lado la elevada transmisión térmica del aluminio les otorga una inercia térmica mínima, es decir comienzan a emitir calor rápidamente y se enfrían de igual forma. Sin embargo no todo son ventajas, además de tener un precio elevado; el aluminio en contacto con el agua del circuito produce hidrógeno, lo que provoca una bajada en el rendimiento del radiador, ya que en la zona en la que se acumula este gas apenas calienta; así mismo crea los típicos ruidos molestos presentes en las instalaciones de calefacción cuando existe aire. Esto se puede evitar, al menos en parte, utilizando purgadores automáticos, componentes que analizaremos posteriormente. En la tabla 4 y la figura 10 se muestran las características del radiador modelo MEC de Roca-Baxi. Tabla 4: Dimensiones y características técnicas, radiadores de aluminio Roca-Baxi. A Existen modelos que pueden ser colocados hacia la pared por cualquiera de sus caras, las cuales poseen un diseño diferente, disponiendo en ese caso con un mismo radiador de dos opciones estéticas distintas y dependiendo del perfil escogido, el radiador ofrecerá más o menos potencia. Estos datos en todo caso son siempre ofrecidos por el fabricante. Fig. 10: Radiadores de aluminio. Al igual que los radiadores de fundición, éstos se unen elemento a elemento mediante manguitos hasta lograr la potencia necesaria; como los anteriores también se comercializan ya montados en bloques de varias combinaciones. Los diámetros de las cuatro tomas son de 1 de izquierda a un lado y derecha al otro.

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

12 1 ctividad a Completa las siguientes tablas, indicando en la primera al menos dos ventajas e inconvenientes de cada tipo de radiador de los vistos hasta ahora. Fundición TIPO DE RADIADOR VENTAJAS INCONVENIENTES Chapa de acero Panel de chapa Aluminio TIPO DE RADIADOR Fundición Chapa de acero Panel de chapa Aluminio Toallero NÚMERO DE TOMAS DIÁMETRO Y SENTIDO DE LAS TOMAS La conexión hidráulica Tan importante como seleccionar correctamente un radiador, en función de la potencia que debe de proporcionar, lo es su conexión hidráulica, montaje y ubicación. Existen dos formas de conectar hidráulicamente un radiador con el resto de la instalación: Conexión bitubo: en la que el emisor se conecta por una de sus tomas a la tubería que viene desde la caldera con agua caliente y por otra a la tubería que retorna con el agua más fría (figura 12A). Fig. 12A: Sistema de montaje bitubo. Fig. 12B: Sistema de montaje monotubo.

13 Conexión monotubo: en la que la tubería por la que circula el agua procedente de la caldera, entra en el primer emisor y, tras enfriarse al atravesarlo, sale por la misma toma hacia el siguiente radiador, en el que se repite el ciclo anterior. Desde el último radiador el agua retorna hacia la caldera formándose así un anillo (figura 12B). Como resulta previsible, ambos sistemas poseen una serie de características que los diferencian y que analizaremos a continuación. o Sistema bitubo Con este sistema de conexión el agua que ha pasado por un radiador cediendo calor, no va hacia el siguiente, sino que retorna directamente a la caldera, obteniéndose así un calentamiento más rápido y uniforme que con el sistema monotubo, ya que el agua entra en todos los radiadores con una temperatura alta y similar (figura 13). R1 R2 R3 La entrada de agua en el emisor se R4 R5 hace siempre por la parte superior, mientras que la salida se conecta por Fig. 13: Instalación bitubo. la inferior (en caso contrario el radiador emitiría menos potencia de la nominal), pudiéndose conectar ambos por el mismo o distinto lado. Hay que tener en cuenta que algunos paneles de chapa únicamente poseen dos tomas en el mismo lado, conectándose arriba la ida y abajo el retorno, igualmente los toalleros disponen sólo de dos tomas principales en la parte inferior conectándose indiferentemente ambos tubos. En la figura 14, puedes ver las distintas posibilidades de conexión hidráulica que existen para los distintos radiadores, siendo únicamente posible en el caso de los paneles de chapa la opción b y para los toalleros la c. a b c Fig. 14: Disposición de la entrada y salida del agua en un radiador.

14 El caso a es el mejor desde el punto de vista del rendimiento, lográndose de esta forma obtener la mayor potencia posible del radiador. El caso b ofrece un rendimiento ligeramente menor que el anterior, pero como se puede ver en la figura 15 presenta la ventaja de no tener que ajustar ninguna distancia horizontal (H) entre los tubos cuando éstos se colocan durante la obra, para que posteriormente el radiador se ajuste a su separación. Finalmente el caso c aporta menos potencia que los anteriores pero no es necesario tener en cuenta ninguna distancia vertical (V) entre tubos y además se consigue un ligero ahorro de tubo. Ida V V a TTU H Retorno b c H Fig. 15: Distancias entre los tubos según la conexión hidráulica escogida. o Sistema monotubo La ventaja de este sistema frente al anterior radica en el ahorro de tubo que se consigue al tener que llevar un solo tubo a cada radiador, siendo innecesario además el uso de tes y soldaduras. Como inconveniente destaca que el agua se va enfriando progresivamente según atraviesa los emisores (figura 16) y los que ocupan los últimos lugares deben sobredimensionarse para conseguir la potencia necesaria. Fig. 16: Instalación monotubo. Para evitar que a un radiador le llegue el agua tan fría que su rendimiento sea mínimo, no es aconsejable colocar más de seis radiadores en un anillo. Además el cálculo que se debe realizar para seleccionar los radiadores se complica respecto al sistema bitubo.

15 Montaje de radiadores Una vez escogido el sistema de conexión a emplear y los puntos de entrada y salida del agua en los emisores, se han de colocar válvulas en ambas tomas, denominándose llave de radiador o de regulación a la que se coloca en la entrada y detentor a la ubicada en la salida (figura 17). En el caso del sistema monotubo la entrada y la salida coinciden, por lo que sólo se pondrá una válvula. Estudiemos a continuación los dos tipos de montaje. o Montaje bitubo En el sistema bitubo, cuando la llave y el detentor están cerrados, el radiador queda aislado del resto de la instalación, pudiendo así quitarlo sin necesidad de vaciar el agua. Cerrando uno solo de ellos, se consigue anularlo en caso de no desear calefactar el hueco en que esta instalado, siendo lo más cómodo actuar sobre la llave de entrada ya que no necesita de herramienta específica para su manipulación, al contrario que el detentor que sí precisa algún tipo de utensilio. La llave de radiador cumple además la misión de regular la cantidad de agua que entra en él, es decir, el caudal y por tanto la potencia (a mayor caudal mayor potencia y viceversa). Esta regulación, debe hacerse una vez esté finalizada la instalación, para ajustar las temperaturas en todos los huecos, logrando así que tengan el valor adecuado en cada habitación según las necesidades del LLAVE DE RADIADOR 1/2 usuario. En muchas ocasiones, la regulación se realiza en el detentor, para dificultar que el usuario la modifique (recuerda que mientras que en la válvula de entrada se actúa manualmente, en el detentor se precisa una herramienta específica). Sin embargo, es necesario apuntar que los detentores están diseñados para funcionar totalmente abiertos o cerrados y en posiciones intermedias determinadas (no son componentes de regulación) y que pueden favorecer la aparición de ruidos. Con el objetivo de evitar los inconvenientes anteriores, producidos cuando se emplean para la regulación bien la llave del radiador o bien el detentor, es aconsejable la utilización de válvulas de radiador de doble reglaje, en las que el usuario sólo puede actuar para Conexión al radiador ½ Entrada 3/8 DETENTOR 3/8 Unión tubo ½ Conexión al radiador 3/8 Fig. 17: Llave de radiador y detentor.

16 cerrar o abrir el paso de agua hasta un límite determinado, que es prefijado por el instalador (regulación primaria). Estas llaves son aparentemente semejantes a las simples, pero incorporan un sistema que limita el número de vueltas que se puede dar a la llave y por tanto su apertura máxima. En la figura 18 se explica cómo se ha de realizar la regulación primaria por parte del instalador de una válvula de radiador Roca. Fig. 18: Regulación de una llave de doble reglaje. 1. Quitar el pasador (1) con la ayuda de un destornillador. 2. El volante dispone de una serie de orificios numerados (2) que permiten seleccionar la posición adecuada, en función de las necesidades establecidas durante el cálculo de tuberías. 3. Girar la placa metálica (3) hasta que su ventana coincida con el nº seleccionado de la escala 2. Debido a que supone un mayor coste económico, a la escasa importancia que erróneamente se le da a la regulación de las instalaciones y al tiempo añadido que ésta conlleva en el montaje, los elementos de regulación no suelen emplearse mucho, sin embargo, su uso es fácilmente justificable, sobretodo en instalaciones de elevada longitud. Tanto la llave de entrada, sea simple o de doble reglaje, como los detentores se comercializan con una configuración en escuadra o recta para adaptarse a los tubos de alimentación (figura 17) y poseen una toma para conectar al tubo del agua y otra al radiador. El diámetro de estas roscas es una de las características fundamentales que definen las válvulas y se escogen según la potencia del radiador en que se instalan (tabla 6). DIÁMETRO DE LA LLAVE O DETENTOR POTENCIA DEL RADIADOR 3/8 Hasta kcal/h ½ Mayor de kcal/h Tabla 6: Relación entre el diámetro de la rosca y la potencia del radiador. La unión entre la llave de entrada o el detentor con el radiador se realiza roscando éste con la rosca de enlace de la llave (figura 19), y generalmente no es necesaria la aplicación

17 de ningún tipo de material para lograr la estanqueidad (teflón, cáñamo, etc.) ya que la propia pieza incorpora un revestimiento a tal fin. Apriete al radiador mediante llave Allen Rosca de enlace Radiador Fig. 19: Rosca de enlace. Para la sujeción de la válvula o el detentor a los tubos existen distintos sistemas; puedes verlos en la figura 20. A: Unión llave-tubo empleando casquillos de teflón o metálicos con junta. B: Unión llave-tubo mediante entronque soldar-roscar, pudiéndose emplear soldadura fuerte o blanda. C: Acople mediante el roscado directo del tubo de acero con la llave. D: Detentor unido al tubo mediante soldadura heterogénea. Fig. 20: Sistemas de sujección entre la válvula o dententor y el tubo existen.

18 A. Empleo de reducciones El diámetro de la rosca del radiador no siempre coincide con la rosca de las llaves y detentores, por lo que suele ser necesario el uso de reducciones. Éstas poseen una rosca macho para unir al radiador (de diámetros ½, 1 o 1 ¼ de sentido a derecha o a izquierda, normalmente indicado en la propia reducción) y otra hembra a la que se acoplan las llaves y detentores, siempre a derechas (fig. 21). Rosca macho para acople con radiador, izq. o dcha. de diámetros 1 1/4, 1 ó ½ Rosca hembra para unir a llave, detentor o purgador, siempre a dcha. de diámetros 1/2, 3/8 o 1/8 Rosca Izquierda Fig. 21: Reducciones de radiador. Ejemplo Queremos seleccionar la llave de radiador, el detentor y las reducciones necesarias para un emisor de chapa de acero, que según el fabricante ofrece una potencia de 900 kcal/h. Se va a colocar la ida a la izq. (toma 1 de la figura 22) y el retorno al lado opuesto (toma 4 de la figura 22). En primer lugar y en función de su potencia, a este radiador le corresponden la llave y el detentor de 3/8 (tabla 6). Este tipo de emisor posee cuatro orificios de 1 ¼ y para adaptar los elementos anteriores a los mismos necesitaremos 4 reducciones de 1 ¼ 3/8. Nos queda por definir el sentido de la rosca en las reducciones y teniendo en cuenta cómo se van a situar tanto la llave como el detentor y el sentido de las roscas, (figura 22) tendremos que usar una reducción de 1 ¼ (Derecha)- 3/8 para la llave de entrada y de 1 ¼ (Izquierda)-3/8 para el detentor. Para logar la estanqueidad en el roscado entre la reducción y el radiador tendremos que emplear una junta de 1 ¼

19 Como puedes observar en la figura 22 aún nos quedan dos tomas libres, la 2 y la 3, pues bien, dado que la existencia de aire en los radiadores disminuye considerablemente el rendimiento de éstos, colocaremos un elemento denominado purgador cuyo objetivo será extraer el aire que pueda acumularse en su interior. Rosca a Dcha. de 1 1/ Rosca a Izquierda de 1¼ Ya que el agua es más denso que el aire, en el interior de un radiador éste ascenderá, por lo que los purgadores han de ponerse en la parte alta. En nuestro ejemplo, en la toma número 2. Fig. 22: Disposición de las distintas tomas. Purgador automático 1¼ Izq. Estos componentes pueden ser manuales o automáticos, su diferencia está en que mientras los primeros permiten la salida del aire únicamente cuando se actúa Purgadores sobre ellos mediante una herramienta adecuada, los segundos lo manuales 1/8 hacen autónomamente en el momento en que lo detectan, siendo Fig. 23: Distintos purgadores de radiador. muy aconsejable su uso en los radiadores de aluminio. Purgador automático 1/8 La mayoría de los purgadores de radiador poseen una rosca de 1/8 (sentido a derechas), aunque también se comercializan automáticos con roscas de 1 y 1 ¼ (sentido derecha e izquierda) para roscar directamente al radiador. Continuando con el ejemplo anterior, supongamos que hemos elegido un purgador de rosca 1/8 y ya que la toma 2 es de 1 ¼, deberemos emplear una reducción de 1 ¼ (Izquierda) 1/8. Finalmente tendremos que colocar un tapón en el orificio 3, que será de 1 ¼ a derechas. En la tabla 7 y la figura 24 se muestran los resultados obtenidos.

20 TOMA DIÁMETRO DIÁMETRO DE LA LLAVE DEL DETENTOR PURGADOR REDUCCIÓN TAPÓN 1 3/8 1 ¼ D -3/8 2 1/8 1 ¼ I-1/8 3 1 ¼ D 4 3/8 1 ¼ I 3/8 Tabla 7. Reducción 1 ¼ Dcha 3/8 (Acoplamiento con llave de regulación) Reducción 1 ¼ Izqd- 1/8 (Acoplamiento con purgador) Junta de 1 ¼ para colocar entre la reducción y el radiador Tapón 1 ¼ Dcha Reducción 1 ¼ Izqd 3/8 (Acoplamiento con detentor) Fig. 24: Reducciones. 1 2 Orificios de ½ rosca dcha. Si en vez del radiador de chapa de acero escogemos un panel de chapa (figura 25) de dos orificios, y de kcal/h, las opciones quedan reducidas a colocar el detentor en la toma 2, y la llave de entrada y purgador en la 1, para lo que se ha de emplear una T (1/2 H-1/8 H-1/2 M) como la mostrada en la figura 26. Las soluciones se muestran en la tabla 8. Fig. 25: Panel de chapa. TOMA DIÁMETRO DE LA LLAVE DIÁMETRO DEL DETENTOR PURGADOR REDUCCIÓN 1 1/2 1/8 T ½ H 1/8 - ½ M 2 1/2 Tabla 8.

21 Llave de regulación de 3/8 Purgador 1/8 Panel de chapa con tomas de ½ (siempre dcha) Te de 3/8 (hembra)-1/8-3/8 (macho) Fig. 26: T necesaria para conectar la llave y el purgador a un panel. 2 ctividad a Completa la tabla con los componentes necesarios para montar un radiador de fundición de kcal/h, definiendo los diámetros de la llave, del detentor, del purgador, de las reducciones y los tampones. La entrada y salida se dispondrán tal y como se muestra en la figura, en la que también se señalan los sentidos de las roscas en los orificios DIÁMETRO DIÁMETRO TOMA DE LA DEL PURGADOR REDUCCIÓN TAPÓN LLAVE DETENTOR

22 B. Montaje monotubo En el caso de elegir el sistema de conexión monotubo se producen algunas variaciones en el tipo de componentes que se emplean. En este tipo de instalación, la llave de entrada y salida son la misma (figura 27) (siempre con la rosca de enlace de ½ ), ocupando por tanto un solo orificio del radiador. Su funcionamiento se explica con la ayuda de la figura 28. Distribuidor Volante Vía de entrada Detentor Vía de salida Fig. 27: Llave monotubo. Sonda Volante de regulación Radiador Detentor Vía (1) Vía 2 Fig. 28: Funcionamiento de la llave monotubo. El agua, que proviene de un radiador o de la propia caldera, entra a través de la llave por la vía 1 y recorre el emisor perdiendo temperatura y retornando hacia la vía 2, desde donde parte hacia el siguiente radiador o a la propia caldera si éste ocupa el último lugar en el anillo. Mediante un tornillo que actúa como detentor, se puede aislar el emisor del resto de la instalación cerrándolo totalmente o, en caso de hacerlo parcialmente, el caudal entrante por la vía1 se dividirá entre este radiador y el siguiente saliendo directamente por la vía 2.

23 C. Ubicación de radiadores Una vez decidido el tipo de conexión y seleccionados los componentes correspondientes, pasaremos a planificar la colocación de los emisores. Lo primero que hemos de tener en cuenta es el emplazamiento del radiador. Lo ideal es colocarlo en la pared mas fría, a poder ser bajo una ventana, con el fin de conseguir una temperatura lo más uniforme posible en el local. Si comparamos las figuras 29A y 29B, vemos que en el primer caso el aire frío penetra del exterior por las rejillas de la ventana y es inmediatamente calentado por las corrientes de aire caliente que por convección salen del emisor. A. Radiador colocado en la pared más fría B. Radiador colocado en la pared más caliente Fig. 29: Ubicación de radiadores. Sin embargo en el caso de la figura 29B, el aire exterior frío debe atravesar toda la habitación, calentándose sólo ligeramente antes de llegar al emisor. Como consecuencia, a parte de producirse una fuerte caída de temperatura en la proximidad del suelo (lo que resulta muy incomodo e insano), aparecen diferencias muy apreciables de temperatura en el local. Además, en este segundo caso, al estar el aire que llega al emisor más caliente que en el caso anterior, la transmisión de calor desde el radiador disminuye. Es fundamental también, que las corrientes de aire de convección que circulan por el radiador no queden obstaculizadas por cubre-radiadores, cortinas, etc. Para favorecer dichas corrientes los emisores se colocarán separados de las paredes y suelos una distancia mínima, que generalmente señala el fabricante. En la figura 30 se muestran distintas opciones de ubicación de los emisores. Fíjate en las reducciones de rendimiento que conlleva cada una de ellas (los datos tienen un carácter orientativo).

24 Colocación correcta. Emisión 100% Colocación bajo una tabla. Emisión 65-90% Colocación bajo una tabla con rejilla frontal. Emisión 55-90% Colocación con poca separación. Emisión 75-90% Fig. 30: Distintos emplazamientos de un radiador. D. Tipos de soportes Soporte de alicatar Soporte de alicatar regulable en altura Soporte de empotrar Fig. 31: Soportes para emisiones de fundición, chapa de acero y aluminio. Soporte para panel de chapa (superior) Soporte para panel de chapa (inferior) Fig. 32: Soportes para paneles de chapa. Una vez que se ha decido en qué pared se van a colgar los radiadores, debe elegirse el tipo de soporte que se va a utilizar. Para emisores de poco peso, como es el caso de radiadores de aluminio y chapa de acero de pocos elementos, se utilizan soportes de alicatar (figura 31). Para la fijación de radiadores de fundición o chapa de acero de alto número de elementos es conveniente emplear los soportes de empotrar (figura 31) que aunque más laboriosos de colocar soportan mayor peso. Para los paneles de chapa se usan soportes específicos de alicatar como los representados en la figura 32. E. Procedimiento de colocación Una vez elegidos los componentes adecuados para la conexión y montaje de un radiador y conocidas las recomendaciones para su ubicación, resumimos a continuación los pasos para la colocación del radiador.

25 Sobre la pared en la que se va a colocar el emisor, trazar el recorrido de las rozas que posteriormente contendrán los tubos, no olvidando señalar el punto de salida de los tubos. Para ello se puede emplear una plantilla, o simplemente trasladar con el metro la distancia entre orificios del emisor (figura 33). Marcadas y realizadas las rozas empotrar los tubos, en este caso de cobre, introducidos en coarrugado para protegerlos de posibles pinzamientos y permitir dilataciones. Salida Entrada Fig. 33: Marcado de las rozas. Es importante tapar los extremos de los tubos para evitar la entrada de suciedad. Y recuerda que si se emplean soportes de empotrar este es el momento de anclarlos. (fig. 34). Con la pared ya alicatada o pintada situar los soportes. Tener mucho cuidado en ajustar correctamente las distancias entre soportes y entre éstos y los tubos de entrada y salida (fig. 35). Mínimo 10cm + espesor de mortero + espesor baldosa Fig. 34: Empotramiento de los tubos. Taladrar y atornillar los soportes para poder colgar el radiador (momentáneamente) y marcar los tubos (Fig.36). Antes de cortar los tubos debemos marcar la longitud que éstos entran en la llave y en el detentor respectivamente, en caso contrario puede quedarnos cortos (fig. 37). Fig. 35: Marcado de los soportes. Fig. 36: Atornillado de los soportes. Fig. 37: Marcado de los tubos.

26 Antes de colgar y conectar el radiador definitivamente, abocar y apretar las reducciones adecuadas, introduciendo siempre entre éstas y el radiador una junta del mismo diámetro que el orificio. Recuerda que existen reducciones con rosca a derecha y con rosca a izquierda. Fig. 38: Abocado de las reducciones. Fig. 39: Apriete de las reducciones. Para apretar la rosca de enlace de la llave de entrada y del detentor ha de utilizarse la herramienta adecuada, en este caso una llave Allen. Una vez ajustadas las roscas de enlace se une el tubo a la llave y el detentor. Fig. 40: Apriete de la rosca de enlace. Fig. 41: Unión de la llave al tubo. Para terminar, apretar las roscas de enlace con la válvula de entrada y el detentor (fig. 42) y colocar un escudo para tapar la salida del tubo (fig.43). Fig. 42: Ajuste de la llave de entrada a su rosca de enlace. Fig. 43: Colocación de escudos.

27 Cálculo de la potencia calorífica En la elección de un emisor de calefacción, además del diseño y el material de fabricación, es importante conocer su potencia calorífica, para asegurar que el local en el que se instale alcanzará la temperatura adecuada. Una de las primeras operaciones en relación con la potencia calorífica es el cálculo de las pérdidas de calor que se producen en el local que se va a calentar. En ese cálculo han de tenerse en cuenta varios factores: Las condiciones interiores. Hacen referencia a la temperatura que se desea conseguir en la zona calefactada, la cual no deberá superar ciertos valores para evitar gastos exagerados de energía. Además han de evitarse en lo posible, grandes diferencias térmicas entre el local y el exterior que provoquen posibles trastornos de salud. Los valores de temperatura vienen fijados en el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios), norma fundamental por la que se rigen las instalaciones de calefacción. En su instrucción técnica I.T.1 Diseño y Dimensionado da los siguientes valores posibles de temperatura (estos valores están dados para cierto grado de actividad física y vestimenta, siendo posible su variación en otras condiciones siempre y cuando éstas estén justificadas). ESTACIÓN Verano Invierno TEMPERATURA OPERATIVA Las condiciones exteriores. Dependen de la temperatura de la zona climática en la que se ubica el local. En este caso los valores de temperatura están establecidos en el CTE (Código Técnico de la Edificación) en su Parte II Documento Básico DB-HE (Ahorro de Energía). Las pérdidas por transmisión. Dado que el local que se va a calentar estará a una temperatura superior a la existente en el exterior, se producirán una serie pérdidas de energía a través de los cerramientos, es decir, las paredes, ventanas, puertas, techos, etc. Estas pérdidas dependerán del tipo de materiales utilizados en la construcción de la vivienda (tipo de aislamiento empleado, instalación de ventanas de simple o doble acristalamiento, etc.). Cada elemento constructivo permite en diferente medida el paso del calor. Para indicar su capacidad como aislante o como conductor térmico, se utiliza su coeficiente de transmisión térmica K (kcal/hm 2 o C ó W/m 2 o C) de forma que cuanto mayor sea K, mayor será el calor perdido a través de dicho elemento.

28 Las pérdidas por transmisión variarán no sólo según el tipo de materiales empleados, sino también con la superficie de éstos y las diferencias térmicas entre el interior y exterior: a más superficie y diferencia de temperatura mayores serán las pérdidas. Pérdidas por renovaciones de aire. Los edificios no son herméticos. Cuando la temperatura exterior es inferior a la interior se producen corrientes de aire a través de puertas, ventanas, conductos de ventilación y chimeneas que rebajan la temperatura ambiente del local. Existe un gran número de métodos, que teniendo en cuenta las condiciones anteriores, permiten calcular cuál es el calor que se debe aplicar en un local para mantenerlo a una temperatura determinada. Estos métodos se pueden englobar en tres grupos: Sistemas matemáticos. Consisten en la aplicación de una serie de fórmulas matemáticas en las que se relacionan los coeficientes térmicos, K, de cada cerramiento, su superficie y el salto térmico, además de tener en cuenta otros coeficientes dependientes de las infiltraciones de aire y la orientación del edificio. Son métodos muy exactos, pero bastante laboriosos y poco prácticos a nivel de instalador, por lo que nosotros no los emplearemos. Sistemas informáticos. Actualmente son muy utilizados, dado que son muy rápidos y exactos a la vez que fáciles de usar. Además pueden adquirirse fácilmente ya que muchos fabricantes disponen de ellos para su distribución gratuita entre los instaladores. (En la página puedes, tras registrarte, descargar gratuitamente un programa de cálculo de calefacción. También puedes conseguir un programa de este tipo siguiendo las instrucciones indicadas en la página Sistemas aproximados. Están muy extendidos, fundamentalmente entre los instaladores experimentados, ya que permiten un cálculo inmediato y, por lo general, suficientemente preciso; sin embargo, en ocasiones abusando de la confianza que ofrece la experiencia, se recurre a estos métodos simplificándolos aún más, lo que puede dar lugar a errores en algunas circunstancias. Nosotros, en esta unidad, vamos a analizar un sistema sencillo pero eficaz de la marca Baxi-Roca, el cual tiene en cuenta los condicionantes anteriormente descritos: pérdidas de calor por transmisión a través de los cerramientos, infiltraciones de aire, coeficientes según la orientación y nº de paredes al exterior. o Sistema para calcular la potencia de los radiadores Fundamentalmente este método consiste en multiplicar la superficie de los locales que componen una vivienda por tres factores A, B y C, variables en función de las características y situación de la vivienda y que a continuación se describen.

29 A. Cálculo del factor A Este factor es un coeficiente expresado en kcal/h/m 2 que varía en función del uso al que se destina el local, de su emplazamiento en el contexto del edificio y del régimen de calefacción que se utilice en la edificación. Lógicamente no habrá que aportar el mismo calor a una vivienda de una planta intermedia (situada entre dos plantas) que a otra construida en mitad de una parcela; ni siquiera será igual calentar una vivienda de un edificio en el que sólo algunos vecinos poseen calefacción, que otra perteneciente a una construcción en la que todas las viviendas disponen de dicha instalación. Existen tablas que recogen el valor del factor A para distintas circunstancias. Fíjate en los casos que se muestran a continuación. Edificación con calefacción. Para edificios con calefacción en todas las viviendas y con régimen de funcionamiento a nivel individual. Vivienda situada en una planta intermedia (tabla 9) Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta (tabla 10)

30 Edificación con calefacción central. Para edificios con calefacción integral y con régimen de funcionamiento a nivel central. Vivienda situada en una planta intermedia. Planta intermedia de una vivienda unifamiliar con más de dos plantas (tabla 11) Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta. Planta baja y última de una vivienda unifamiliar con más de 1 planta (tabla 12) Edificación sin calefacción. Para edificios sin calefacción y con régimen de funcionamiento a nivel individual. Vivienda situada en una planta intermedia (tabla 13)

31 Vivienda situada en una planta baja en contacto con el terreno o en una última planta bajo cubierta (tabla 14) Para edificios o viviendas unifamiliares de una sola planta y con régimen de funcionamiento a nivel central (tabla 15) B. Cálculo del factor B Este factor es un coeficiente corrector que se aplica en función de la temperatura en el exterior. Sus valores están tabulados para distintas temperaturas (tabla 17). Para conocer las temperaturas mínimas medias de la zona en la que se va a realizar la instalación, se pueden utilizar los valores generales por provincias facilitados previamente en la tabla 16. Tabla 16: Temperaturas mínimas exteriores por provincias.

32 Tabla 17: Factor B dependiente de la temperatura exterior. C. Cálculo del factor C El factor C depende de la calidad de los materiales empleados en la construcción del edificio, relacionando ésta con la antigüedad del edificio (tabla 18). Tabla 18: Factor C dependiente del material de construcción y antigüedad de la edificación. Ejemplo (Continúa en la página siguiente) La siguiente tabla muestra los resultados tras hallar la potencia (kcal/h) de los radiadores que tendrías que colocar en una vivienda situada en Logroño. La vivienda, situada en la 3ª planta de un edificio de 7 alturas, en el que no existe calefacción central, fue construida en 1969 y no se han realizado reformas de importancia, además posee los huecos y superficies especificadas en la tabla. Nº UTILIZACIÓN SUPERFICIE m 2 FACTOR A FACTOR B FACTOR C POTENCIA DEL RADIADOR (kcal/h) 1 Dormitorio ,10 1, ,6 2 Dormitorio ,10 1, ,25 3 Cocina ,10 1, ,84 4 Sala de estar ,10 1, ,76 5 Baño exterior ,10 1,44 673,2

33 Ejemplo (Continuación) Para buscar el factor A debemos acudir a la tabla 13, ya que la vivienda está en una planta intermedia, en un edificio sin calefacción central. El factor B se obtiene llevando el resultado de la tabla 16 (en la Rioja se supone una temperatura media de las mínimas de -1,2 o C) a la tabla 17. En el caso que nos ocupa este valor se encuentra comprendido entre 1 o C y -2 o C y consideramos la situación más desfavorable: -2 ºC, obteniendo un valor de B = 1,10. Por último, el factor C (tabla 18) es 1,44, aunque se podría considerar la opción de C = 1,10, ya que el enunciado, en cierto modo ambiguo, lo permite. La razón? Pues muy sencilla, salvo en edificios en construcción resultará muy difícil adivinar las características de ciertos elementos constructivos como por ejemplo el tipo y espesor del aislamiento. Por tanto, en muchas ocasiones deberás interpretar según tus conocimientos, experiencia y sentido común los datos existentes, lo que posibilita que puedan existir varias soluciones. 3 ctividad a Completa la siguiente tabla hallando la potencia (en kcal/h) de los radiadores que se deberían colocar en una vivienda unifamiliar con una única planta y en construcción (con un buen aislamiento), localizada en Oviedo en una finca privada con los huecos y superficie que se especifican en la propia tabla. Nº UTILIZACIÓN SUPERFICIE m 2 FACTOR A FACTOR B FACTOR C POTENCIA DEL RADIADOR 1 Dormitorio Dormitorio Dormitorio Cocina 9 5 Sala de estar 18 6 Baño exterior 4

34 En el caso de emplear el sistema monotubo, para calcular la potencia de los radiadores, se deben utilizar ciertos coeficientes para corregir el efecto que tiene en los últimos emisores la llegada a éstos de agua más fría. Estos coeficientes se recogen en la siguiente tabla. Tabla 19: Factores de corrección para el sistema montubo Ejemplo Partamos de los datos y resultados del ejemplo anterior, y hallemos ahora las nuevas potencias que tendrían los radiadores si el sistema de conexión elegido fuese monotubo. Suponemos un anillo de 5 emisores. A los valores de potencia obtenidos en el ejemplo anterior les aplicamos los factores de corrección correspondientes extraídos de la tabla 19. ORDEN POTENCIA INICIAL POTENCIA FINAL UTILIZACIÓN EN EL DEL RADIADOR FACTOR (kcal/h) ANILLO (kcal/h) Dormitorio1 1º 1.539,6 1, ,99 Dormitorio 2 2º 1.796,25 1, ,98 Cocina 3º 1.203,84 1, Sala de estar 4º 2.993,76 1, ,57 Baño exterior 5º 673,2 1,25 841,5 Cálculo del número de elementos. El salto térmico Una vez hallada la potencia de cada radiador y con ayuda de la información dada por el fabricante, ya es posible determinar las dimensiones o número de elementos de los radiadores. Únicamente es preciso interpretar un nuevo concepto, el de salto térmico, t.

35 A que se llama salto térmico? pues simplemente a la diferencia entre la temperatura media del agua en el radiador y la del ambiente del local en el que está instalado (figura 44) Te Tm Siendo: Te = Temperatura de entrada Ts = Temperatura de salida Tm = Temperatura media Ta = Temperatura ambiente Fig. 44: Salto térmico. Ts Te + Ts Tm = T = Tm - Ta 2 Ejemplo Para una temperatura de entrada del agua en el radiador de 80 o C, temperatura de salida de 60 o C y temperatura ambiente de 20 o C (estos valores son habituales pero no fijos), obtendríamos un salto térmico de 50 o C Tm = 2 = 70 º C T = = 50 º C Observa la siguiente tabla. En ella están representadas las potencias (en distintas unidades) de los radiadores Open de Manaut para un salto térmico de 50 ºC. Concretamente el modelo Open 500 ofrece una potencia de 105,9 kcal/h. Tabla 20: Características técnicas de radiadores Open de Manaut.

36 Ejemplo Retomemos los datos obtenidos en el primer ejemplo del cálculo de potencia calorífica de radiadores. En el caso del dormitorio1 era necesaria una potencia de 1.539,6 kcal/h. Supongamos, considerando los datos del ejemplo anterior que la instalación va a funcionar con un salto térmico t= 50 C. En ese caso necesitaremos un radiador Open 500 con los siguientes elementos: Potencia requerida Nº de elementos = Potencia por elemento Nº de elementos = 1.539,6 kcal/h 105,9 kcal/h = 14, 5 15 elementos Ejemplo Calculemos ahora el número de elementos que requieren los radiadores instalados en los huecos del ejemplo anterior, si se emplea en este caso el modelo Open 600 de Manaut. POTENCIA DEL SUPERFICIE Nº Nº USO m 2 RADIADOR DE ELEMENTOS (kcal/h) 1 Dormitorio ,6 12, Dormitorio ,25 14, Cocina ,84 9, Sala de estar ,76 24,84 25 (1) 5 Baño exterior 5 673,2 5,58 6 (1) A partir de cierto nº de elementos, aproximadamente 20, el rendimiento del radiador desciende notablemente, por lo que es aconsejable, si se da el caso, dividir los elementos en varios emisores. En otras ocasiones las temperaturas en el radiador o la temperatura ambiente del local varían, dando lugar a saltos térmicos distintos, en ese caso, un mismo elemento proporcionará distinta potencia.

37 Esto hace que algunos fabricantes faciliten las potencias de sus radiadores para saltos térmicos diferentes, pero en general, es más frecuente recurrir a la siguiente expresión: Siendo: Q = Q 50 n t 50 Q = Emisión calorífica buscada para el nuevo salto térmico Q50 = Emisión calorífica para t = 50 C t = Salto térmico utilizado n = Exponente de la curva característica del emisor (dato dado por el fabricante) Ejemplo Cuál será la potencia de un radiador Open 600 de Manaut, de 6 elementos, que está montado en una instalación en la que se dan los siguientes valores? Te = 90 o C Ts = 70 o C Ta = 20 o C Tm = = 80 º C; y por tanto : t = = 60 º C 2 Finalmente : n 1,304 t 60 Q = Q ; Q = 120,5 = 152,84 kcal/h Con un t = 60 o C la emisión calorífica aumenta, ya que cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura del ambiente y la del radiador, éste más calor cede. Sin embargo, a pesar de esta ventaja, incrementar el salto térmico, aumentando la temperatura del agua, ocasiona pérdidas de calor superiores y más posibilidades de quemar el polvo en suspensión contenido en el aire, causando las típicas manchas oscuras en la pared.

38 Fig. 46: Sistema bitubo con retorno invertido. o Retorno invertido Aunque en teoría la temperatura del agua que entra en los radiadores, y por tanto el salto térmico, se decide y ajusta en el termostato de la caldera, en realidad, la temperatura del agua que circula por las tuberías va disminuyendo, aunque éstas estén aisladas térmicamente; cuanto mayor sea la longitud y el diámetro del tubo más se incrementarán las pérdidas de calor, llegando así mas fría cuanto mas alejado esté el radiador de la caldera. Por esta razón los últimos emisores calentarán menos de lo esperado (figura 45). t1> t2 t2> t3 84 o C 82 o C 80 o C 85 o C 83 o C 81 o C Fig. 45: Pérdida de temperatura en los últimos radiadores. Además también ha de tenerse en cuenta que, como consecuencia de que el agua recorre un camino más largo para llegar hasta estos emisores finales, se produce una mayor pérdida de presión y por lo tanto disminuye también el caudal de agua que les llega y con ello su potencia calorífica. Ya que una disminución de caudal y temperatura implican una menor cesión de calor por parte del radiador, puedes intuir que los locales en los que están situados los últimos emisores tendrán una menor temperatura, para evitar este inconveniente se debe efectuar un equilibrado hidráulico de alguna de las dos maneras siguientes: 1. Reduciendo el caudal que les llega a los primeros radiadores, ajustando la llave de entrada o de salida (detentor). 2. Realizando un denominado retorno invertido que consiste en hacer más largo el retorno en los primeros radiadores que en los últimos para igualar así el camino total seguido por el agua en todos los emisores (figura 46).