Equilibrado hidráulico con válvulas de radiador termostáticas en instalaciones de calefacción

El uso de las válvulas termostáticas de radiador, además de su necesidad técnica de uso antes comentada, también viene prescrito en el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios) para las estancias principales. Esta obligación pretende asegurar el confort de uso con la máxima eficiencia energética, favoreciendo también el equilibrado hidráulico necesario.

Uso de válvulas termostáticas según RITE

A continuación, siguiendo con lo anterior, se incluyen los puntos del RITE que hacen referencia a la necesidad del equilibrado hidráulico y al uso de válvulas de radiador termostáticas en las instalaciones:

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IT 1.3.4.2.1.2. Unidades terminales

Todas las unidades terminales por agua tendrán válvulas de cierre en la entrada y en la salida del fluido portador, así como un dispositivo manual o automático, para poder modificar las aportaciones térmicas, una de las válvulas será específicamente destinada para el equilibrado del sistema.(...)

IT 1.2.4.3.2. Control de las condiciones termo-higrométricas

3. El equipamiento mínimo de aparatos de control de las condiciones de temperatura y humedad relativa de los locales, según las categorías de la tabla 2.4.3.1., es el siguiente:

a) THM-C1 Variación de la temperatura del fluido portador (agua o aire) en función de la temperatura exterior y/o control de la temperatura del ambiente por zona térmica.

Además, en los sistemas de calefacción por agua en viviendas se instalará una válvula termostática en cada una de las unidades terminales de los locales principales de las mismas (sala de estar, comedor, dormitorios, etc.).”

Concepto de equilibrado hidráulico y el porqué de su importancia

El equilibrado hidráulico supone la distribución óptima del agua en el sistema, lo que se alcanza limitando los caudales a los valores correspondientes a la demanda de calor en la instalación. Esto puede conseguirse, por ejemplo, suministrando el caudal requerido a cada radiador mediante el uso de válvulas termostáticas.

Un equilibrado hidráulico de un sistema de calefacción adecuado es condición indispensable para alcanzar los elevados valores de eficiencia de las instalaciones de calefacción actuales. La idea es ajustar con precisión los diversos componentes del sistema para trasmitir agua caliente y calor solo en aquellos puntos donde haga falta. Sin este correcto balance hidráulico, el agua circulará conforme al principio de la menor resistencia dentro de la red de tuberías, lo que supondrá que los emisores más alejados de la generación de calor recibirán un caudal insuficiente, no alcanzando las temperaturas de uso necesarias.

El concepto puede parecer lógico y sencillo, pero es curioso observar que la mayoría de los sistemas de calefacción en España no disponen de mecanismos para alcanzar el equilibrado hidráulico (se estima que solo entre un 5% y 10% de las instalaciones disponen de dispositivos de ajuste para este fin). Esto supone un considerable aumento del consumo energético y de las emisiones de CO2 para satisfacer nuestros requisitos de demanda de confort en calefacción.

¿Por qué el equilibrado hidráulico en sistemas de calefacción?

Se han ido comentando en el punto anterior, pero vamos a resumir las ventajas y beneficios principales de realizar un correcto equilibrado hidráulico en una instalación térmica (clasificados en dos aspectos principales, confort de uso y eficiencia energética):

• Control preciso de las temperaturas alcanzadas en el sistema.
• Confort de uso por las temperaturas adecuadas.
• Reducción del ruido por la correcta circulación de agua en las tuberías.
• Menor coste en la circulación de agua, por trabajar con el caudal requerido en cada momento (siempre que lo asociemos a bombas con variador de frecuencia).
• El generador puede trabajar de forma más eficiente, por una mejor adaptación a la demanda.
• Si se tiene en cuenta el equilibrado en la fase de diseño, dimensionamiento optimo de las tuberías del circuito.
• Ahorro energético asociado por el óptimo funcionamiento de la instalación en función de la demanda.
• Respecto medioambiental por el menor consumo de energía y reducción también de las emisiones de CO2.

Problemas de un incorrecto equilibrado hidráulico

Se ha comentado antes que uno de los principales problemas de un mal equilibrado hidráulico es el defecto de temperatura que ocurre en los radiadores más alejados del sistema (provocando una distribución de calor desigual).

En ocasiones se intenta compensar este problema, aumentando las temperaturas de consigna (supone mayor consumo energético por parte del generador para un mismo valor de demanda), o aumentando el caudal circulante con bombas de mayor potencia (repercutiendo también negativamente en el consumo energético de la instalación). Esto también afecta a las temperaturas de retorno al generador, pudiendo incluso impedir que una caldera de condensación condense por las elevadas temperaturas de retorno (aumentando del orden del 15% el consumo de gas de la caldera).

El aumento de caudal para llegar a los puntos más alejados, además del aspecto energético, también afecta al confort de las estancias más próximas a la generación, alcanzando temperaturas excesivas y una desagradable sensación de calor en la estancia. No hay que olvidar tampoco la posibilidad de un mayor ruido en la instalación (tanto en tuberías como en válvulas), por el hecho de mover una cantidad de agua mayor. Puede darse incluso el caso de que las válvulas de cierre de los radiadores no trabajen correctamente por una excesiva presión diferencial por el hecho de aumentar el caudal de trabajo.

En la imagen siguiente se presenta un ejemplo de instalación desequilibrada, en el que observa el efecto comentado de habitaciones con exceso y con defecto de calor por un mal o inexistente equilibrado:

Solución mediante válvulas de radiador termostáticas

Los problemas comentados en los puntos anteriores pueden resolverse repartiendo la energía calorífica de forma óptima, utilizando el equilibrado hidráulico para asegurar que el caudal llegue adecuadamente a todos los emisores de la instalación. En la imagen siguiente puede observarse el comportamiento de una instalación equilibrada en que la temperatura es homogénea en todos los radiadores:

Una de las posibles vías para equilibrar el sistema es utilizar válvulas termostáticas en los radiadores que deberán ajustarse basándose en los cálculos realizados para la instalación (a partir de los caudales circulantes por los radiadores).

En este proceso de cálculo para realizar un correcto equilibrado de la instalación, deberán tenerse en cuenta las siguientes variables:

• Cálculo de las demandas de cada una de las estancias.
• Cálculo de las superficies de radiador necesarias para cada una de las demandas.
• Caudales y temperaturas de retorno.
• Dimensionamiento de las tuberías a partir de los caudales calculados.

Casi igual de importante que el correcto dimensionamiento de la instalación es el ajuste final que deberá realizarse en la puesta en marcha del sistema. En este punto, la adaptación del caudal y el preajuste de las válvulas de radiador termostáticas en la instalación real es fundamental para asegurar un correcto funcionamiento.

Cuando se utilizan válvulas con preajuste estático, el valor deseado de caudal en la válvula se establece mediante el preajuste y el mismo se mantiene dentro del valor de diseño de los valores de presión diferencial definidos. Variando el valor de la presión diferencial en la válvula se produce una variación del valor del caudal correspondiente.

En caso de que no puedan utilizarse válvulas termostáticas con preajuste estático (por no conocer el trazado de tuberías real de la instalación impidiendo un correcto cálculo), una solución es utilizar válvulas termostáticas con control y equilibrado automático (que permiten mantener constantes los caudales de ajuste). Las válvulas se ajustan de forma dinámica a las variaciones de presión diferencial que ocurran durante el funcionamiento del sistema.

En términos de ahorro, e independientemente del tipo de válvulas termostáticas utilizadas, un correcto equilibrado hidráulico puede reducir hasta un 15% los costes de energía para asegurar la demanda de la instalación de calefacción. Estos ahorros se fundamentan en hacer trabajar el sistema a la presión óptima y con los caudales más bajos posibles.

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