Source: https://studylib.es/doc/8929550/documentos-11-guia-tecnica-de-diseno-de-centrales-de-calo.
Timestamp: 2020-06-05 00:38:40+00:00

Document:
documentos 11 Guia tecnica de diseno de centrales de calor eficientes e53f312e 0
Subido por Juan Maria Hormigo
Ahorro y Eficiencia Energ&eacute;tica en Climatizaci&oacute;n
Gu&iacute;a t&eacute;cnica de dise&ntilde;o de centrales de calor eficientes
La presente gu&iacute;a ha sido redactada por la Asociaci&oacute;n T&eacute;cnica Espa&ntilde;ola de Climatizaci&oacute;n
y Refrigeraci&oacute;n (ATECYR) para el Instituto para la Diversificaci&oacute;n y Ahorro de la Energ&iacute;a
(IDAE), con el objetivo de promocionar la eficiencia en el uso final de la energ&iacute;a en los
Agradecemos a todas las personas que han participado en la elaboraci&oacute;n de esta gu&iacute;a y en
particular a D. Ricardo Garc&iacute;a San Jos&eacute; y al Comit&eacute; T&eacute;cnico de ATECYR responsable de su
“Ahorro y Eficiencia Energ&eacute;tica en Climatizaci&oacute;n”.
Cualquier reproducci&oacute;n, total o parcial, de la presente publicaci&oacute;n debe
contar con la aprobaci&oacute;n del IDAE.
ISBN: 978-84-96680-55-5
1 Objeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Combusti&oacute;n y combustibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Combusti&oacute;n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Poderes calor&iacute;ficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Densidad relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Emisi&oacute;n de contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Conjunto t&eacute;rmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1 Quemadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Calderas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3 Componentes del sistema de evacuaci&oacute;n de humos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 Tipos de calderas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.1 Condensaciones en el lado de humos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2 Tipos de calderas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3 Directiva 92/42/CEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.4 Directiva 2005/32/CEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5 Rendimiento del conjunto quemador/caldera/chimenea . . . . . . . . . . . . . . 33
5.1 Rendimiento de la combusti&oacute;n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.2 P&eacute;rdidas por la envolvente de la caldera (Q rc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.3 Rendimiento de generaci&oacute;n instant&aacute;neo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.4 Rendimiento medio estacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.5 C&aacute;lculo del rendimiento medio estacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6 Instalaci&oacute;n de calderas de potencia superior a 70 kW . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.1 Bancadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2 Llaves de corte y vaciado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.3 V&aacute;lvulas de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.4 Presostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.5 Expansi&oacute;n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.6 Termostatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.7 Term&oacute;metros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.8 Contadores de horas y energ&iacute;a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.9 Caudal m&iacute;nimo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.10 Temperatura m&iacute;nima de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.11 Recogida de condensados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.12 Protecci&oacute;n ac&uacute;stica de los quemadores mec&aacute;nicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.13 Evacuaci&oacute;n de humos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.14 Datos m&iacute;nimos necesarios que se solicitan al fabricante . . . . . . . . . . . . . . 46
7 Temperaturas de funcionamiento de circuitos t&eacute;rmicos . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.1 Calefacci&oacute;n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.2 Agua caliente sanitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.3 Climatizaci&oacute;n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.4 Piscinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
8 Central de producci&oacute;n de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8.1 Objetivos de la central t&eacute;rmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8.2 Circuitos hidr&aacute;ulicos habituales de la central t&eacute;rmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8.3 Otros circuitos hidr&aacute;ulicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.4 Requisitos b&aacute;sicos del sistema de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Anexo 1: Normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Anexo 2: Bibliograf&iacute;a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Los rendimientos instant&aacute;neo y de generaci&oacute;n estacional se analizan en el cap&iacute;tulo 4; con los mismos se
tienen los detalles con mayor influencia en la eficiencia
energ&eacute;tica de la producci&oacute;n t&eacute;rmica.
El objeto de la presente gu&iacute;a es definir los aspectos de
las centrales de producci&oacute;n de calor con mayor influencia en el rendimiento de las instalaciones de calefacci&oacute;n
y ACS, proporcion&aacute;ndose unos criterios que sirvan a los
proyectistas para seleccionar las instalaciones m&aacute;s
adecuadas a los edificios en estudio.
En el cap&iacute;tulo 5 se detallan los aspectos, tanto t&eacute;cnicos
como reglamentarios, a respetar en la instalaci&oacute;n de
calderas de m&aacute;s de 70 kW.
El contenido de la misma se centra en las nuevas instalaciones. En las reformas los criterios aplicables son los
mismos, pero teniendo en cuenta las limitaciones que
imponen los espacios disponibles.
En el cap&iacute;tulo 6 se indican las temperaturas de funcionamiento habituales de los servicios t&eacute;rmicos de los
edificios; estas temperaturas son determinantes para la
selecci&oacute;n de los tipos de calderas m&aacute;s adecuados para
En primer lugar se tratan las caracter&iacute;sticas de los combustibles m&aacute;s empleados en las instalaciones t&eacute;rmicas
de los edificios, con el fin de destacar los detalles m&aacute;s
interesantes para la obtenci&oacute;n de los mejores rendimientos y menores emisiones de contaminantes.
Por &uacute;ltimo, en el cap&iacute;tulo 7 se describen diferentes esquemas de principio que, cumpliendo los requisitos
t&eacute;cnicos y de seguridad, permiten obtener rendimientos
elevados. Los esquemas mostrados deben ser tomados
como ejemplos de las m&uacute;ltiples soluciones posibles,
siendo los propios proyectistas los que deben adoptar
las soluciones m&aacute;s apropiadas a cada caso.
En el segundo cap&iacute;tulo se contemplan los componentes de la producci&oacute;n de calor: quemadores, calderas y
En el cap&iacute;tulo 3 se definen los diferentes tipos de calderas, siendo las mismas el componente m&aacute;s importante
de la generaci&oacute;n de calor.
El documento se complementa con un anexo con la reglamentaci&oacute;n aplicable y otro con la bibliograf&iacute;a b&aacute;sica.
En las centrales t&eacute;rmicas de los edificios el calor se obtiene de la combusti&oacute;n de los combustibles, por lo que
en primer lugar es necesario recordar las caracter&iacute;sticas fundamentales de los mismos.
Las consideraciones siguientes se refieren al uso de
aire como comburente, ya que es el utilizado en todas
las instalaciones de calderas.
La estequiometr&iacute;a de la combusti&oacute;n se ocupa de las
relaciones m&aacute;sicas y volum&eacute;tricas entre reactivos y productos; los aspectos a determinar son principalmente:
2.1 Combusti&oacute;n
• Aire necesario para la combusti&oacute;n.
La combusti&oacute;n es un conjunto de reacciones de oxidaci&oacute;n con desprendimiento de calor que se producen
entre dos elementos: el combustible, que puede ser
s&oacute;lido (pellets, carb&oacute;n, madera, etc.), l&iacute;quido (gas&oacute;leo,
etc.) o gas (natural, propano, etc.) y el comburente, ox&iacute;geno; se distingue de otros procesos de oxidaci&oacute;n por
obtenerse el mantenimiento de una llama estable.
•Productos de la combusti&oacute;n generados y su
Para predecir estas cantidades es preciso referirse a un
proceso ideal que dependa exclusivamente de la naturaleza del combustible.
Para definir este proceso ideal se consideran los tipos
de combusti&oacute;n que pueden darse: combustiones completas e incompletas.
Para que la combusti&oacute;n tenga lugar han de coexistir
tres factores, de modo que si falta alguno de ellos la
combusti&oacute;n no puede llevarse a cabo. Estos componentes son:
2.1.1 Combusti&oacute;n completa
Conduce a la oxidaci&oacute;n total de todos los elementos que
constituyen el combustible. En el caso de hidrocarburos:
• Energ&iacute;a de activaci&oacute;n.
Carbono: CO2.
El comburente universal es el ox&iacute;geno, por lo que en la
pr&aacute;ctica se utiliza el aire, ya que su composici&oacute;n b&aacute;sica es 21% ox&iacute;geno (O2) y 79% nitr&oacute;geno (N2); la energ&iacute;a
de activaci&oacute;n es el desencadenante de la reacci&oacute;n de
Hidr&oacute;geno: H2O.
Azufre: SO2.
Nitr&oacute;geno: N2.
Los combustibles, al margen de que sean s&oacute;lidos,
l&iacute;quidos o gaseosos, est&aacute;n compuestos, b&aacute;sicamente, por carbono (C) e hidr&oacute;geno (H). Adem&aacute;s de estos
componentes principales tienen otros como azufre (S),
humedad (H2O), cenizas, etc.
Ox&iacute;geno: participar&aacute; como oxidante.
El nitr&oacute;geno se considera como masa inerte, si bien a
las altas temperaturas de los humos pueden formarse
• n = 1 : combusti&oacute;n estequiom&eacute;trica.
&oacute;xidos de nitr&oacute;geno en peque&ntilde;as proporciones (del orden de 0,01%).
• n &lt; 1 : defecto de aire, se dice que la mezcla es rica.
2.1.1.1 Poder combur&iacute;voro
•n &gt; 1 : exceso de aire, se dice que la mezcla es pobre.
Para una correcta combusti&oacute;n debe lograrse una buena
mezcla del combustible con el aire; en este sentido los
combustibles gaseosos presentan mayor facilidad de
mezcla que los l&iacute;quidos y &eacute;stos a su vez m&aacute;s que los s&oacute;lidos; por ello pueden alcanzarse menores excesos de
aire con los combustibles gaseosos.
Es la cantidad de aire seco m&iacute;nima, medida en condiciones normales (T&ordf; = 0 &deg;C y P = 1 atm), necesaria para la
combusti&oacute;n completa y estequiom&eacute;trica de la unidad de
Unidades habituales: Nm3/kg combustible, Nm3/Nm3
combustible (*).
Es un par&aacute;metro que depende &uacute;nicamente de la composici&oacute;n del combustible, por lo que puede tabularse con
2.2 Poderes calor&iacute;ficos
Se define como poder calor&iacute;fico de un combustible a la
cantidad de calor que se obtiene de la oxidaci&oacute;n completa, a presi&oacute;n atmosf&eacute;rica, de los componentes de la
unidad de masa (o volumen) de dicho combustible. Habitualmente se expresa en las siguientes unidades
(*) Nm3 (Normal m3) es el gas contenido en 1 m3 a 0 &deg;C y
2.1.1.2 Poder fum&iacute;geno
• Combustibles s&oacute;lidos: kWh/kg.
Es la cantidad de productos de la combusti&oacute;n (Nm ) que
se producen en la combusti&oacute;n estequiom&eacute;trica de la
• Combustibles l&iacute;quidos: kWh/kg o kWh/l.
• Combustibles gaseosos: kWh/kg o kWh/Nm3.
Si se considera, o no, el vapor de agua existente en los
productos de la combusti&oacute;n, se tienen los poderes fum&iacute;genos h&uacute;medo y seco, respectivamente.
En la combusti&oacute;n, por la oxidaci&oacute;n del hidr&oacute;geno, se
forma agua; adem&aacute;s, los combustibles pueden tener
un cierto grado de humedad en su composici&oacute;n; dependiendo del estado en que aparezca el agua en los
humos, se distinguen dos tipos de poderes calor&iacute;ficos:
2.1.2 Combusti&oacute;n incompleta
Los componentes del combustible no se oxidan totalmente por lo que aparecen los denominados inquemados, de
los cuales el m&aacute;s importante es el CO; otros posibles inquemados son carbono, restos de combustible, etc.
2.2.1 Poder calor&iacute;fico inferior (PCI)
Es el calor que puede obtenerse en la combusti&oacute;n completa de la unidad de combustible, si en los productos de
la combusti&oacute;n el agua est&aacute; en forma de vapor. Una parte del calor generado en las oxidaciones se utiliza para
evaporar el agua y por ello ese calor no se aprovecha.
2.1.3 Coeficiente de exceso de aire
En la pr&aacute;ctica las combustiones no transcurren en condiciones ideales (completa y estequiom&eacute;trica), para
conseguir la oxidaci&oacute;n completa la combusti&oacute;n real se
produce con exceso de aire, aunque tambi&eacute;n se presentan situaciones en la que se tienen defectos de aire,
habitualmente por un ajuste incorrecto de los elementos de la instalaci&oacute;n de combusti&oacute;n.
2.2.2 Poder calor&iacute;fico superior (PCS)
Es el calor generado cuando en los productos de la combusti&oacute;n el agua aparece en forma l&iacute;quida; es decir, que
se aprovecha todo el calor de oxidaci&oacute;n de los componentes del combustible.
Para caracterizar la proporci&oacute;n de ox&iacute;geno se define el par&aacute;metro “coeficiente de exceso de aire” (n):
n = volumen aire por unidad de combustible/poder
combur&iacute;voro.
Con las temperaturas de humos habituales el agua se
evacua con los mismos en fase vapor, por lo que el poder calor&iacute;fico m&aacute;s com&uacute;nmente utilizado es el inferior.
Combusti&oacute;n y combustibles
En la Tabla CBL-01 se muestran los poderes calor&iacute;ficos de los combustibles m&aacute;s utilizados en los edificios de los sectores
Conjunto t&eacute;rmico
Tabla CBL-01: Poderes Calor&iacute;ficos de los Combustibles
Poder calor&iacute;fico
Inferior (PCI)
PCI/PCS (%)
Superior (PCS)
kWh/kl
En la Tabla CBL-02 se dan los poderes combur&iacute;voro y fum&iacute;geno h&uacute;medo, referidos a la unidad de energ&iacute;a (kWh) producida en cada caso; con el fin de comparar los diferentes combustibles es m&aacute;s interesante esta referencia a la unidad de
energ&iacute;a que a la unidad de masa o de volumen, ya que en este contexto la aplicaci&oacute;n de la combusti&oacute;n es la producci&oacute;n
de calor. Como referencia se ha tomado el PCI, por ser el m&aacute;s habitual.
Tabla CBL-02: Aire necesario y humos producidos
encalderas
la combusti&oacute;n
de potencia superior a 70 kW
Poder fum&iacute;geno h&uacute;medo
Nm3 (humos)/kWh (PCI)
Poder combur&iacute;voro
Nm3 (aire)/kWh (PCI)
Central de producci&oacute;n
3: Prevenci&oacute;n
donde hayade
deben estar adecuadamente ventilados
y, adem&aacute;s, disponer de chimeneas para la
evacuaci&oacute;n de humos
Los datos de la Tabla CBL-02 muestran que cualquiera
que sea el combustible utilizado se requiere 1 Nm3 de
aire y se forman aproximadamente 1 Nm3 de humos por
cada kWh de energ&iacute;a producida. As&iacute;, por ejemplo, una
caldera de 1.000 kW genera por cada hora de funcionamiento 1.000 kWh, requiere 1.000 Nm3 de aire por hora
y produce 1.000 Nm3 de humos en el mismo periodo de
funcionamiento, cualquiera que sea el combustible para
el que haya sido dise&ntilde;ada. Ambas cantidades se ver&aacute;n
afectadas por el exceso de aire, el cual se incorpora a
la combusti&oacute;n y aparece en los humos; es decir que si
el exceso de aire hubiese sido del 20% las cantidades
reales ser&iacute;an 1.200 Nm3, tanto de aire como de humos.
El exceso de aire obliga a incrementar la ventilaci&oacute;n y
2.3 Densidad relativa
Anexo 4: Bibliograf&iacute;a
La densidad relativa de los combustibles gaseosos es
otra propiedad a tener en cuenta en previsi&oacute;n de posibles fugas, desde el punto de vista de la seguridad.
Los combustibles s&oacute;lidos se quedan en el lugar en que
se encuentran y su mayor peligro proviene de las posibles nubes de polvo que originen. Los combustibles
l&iacute;quidos, como el gas&oacute;leo, en caso de fuga quedan en
el suelo, as&iacute; en los locales donde se almacenan y utilizan se debe sobreelevar un poco la entrada para que
el posible combustible fugado quede confinado. Los
combustibles gaseosos, sin embargo, tienden a ocupar
todo el volumen del recinto en el que se encuentran, por
lo que en caso de fuga la misma se debe evacuar con
La unidad siempre ser&aacute; Nm3, el volumen real se ver&aacute;
afectado por el incremento de temperatura, por lo que
el volumen de humos ser&aacute; superior al de aire, si bien el
mismo puede ser calculado de manera muy aproximada
aplicando la expresi&oacute;n V/T = cte; no olvidando que T es
temperatura absoluta en K. En las instalaciones de calderas la presi&oacute;n ser&aacute; la atmosf&eacute;rica tanto para la toma
de aire como para los humos.
La Tabla CBL-03 muestra la densidad relativa de los combustibles gaseosos respecto a la del aire. El gas natural tiene
una densidad relativa inferior a la unidad y en caso de fuga tender&aacute; hacia la parte superior de los locales, mientras que
los GLP (Gases Licuados del Petr&oacute;leo: butano y propano) al ser m&aacute;s pesados que el aire tender&aacute;n hacia la parte inferior.
En cada caso se deben disponer de las rejillas de ventilaci&oacute;n adecuadas al tipo de gas.
Tabla CBL-03: Densidad de los Combustibles Gaseosos
2.4 Emisi&oacute;n de contaminantes
Las cantidades emitidas de diferentes contaminantes es otro aspecto a considerar al comparar los diferentes combustibles. La Tabla CBL-04 muestra los datos de CO2 y H2O producidos en la combusti&oacute;n completa por unidad de energ&iacute;a (kWh)
generada para diferentes combustibles, as&iacute; como su contenido en azufre, elemento causante de la lluvia &aacute;cida.
Tabla CBL-04: Productos de la Combusti&oacute;n de los Combustibles
Producci&oacute;n CO2
grCO2/kWh (PCI)
Producci&oacute;n H2O
grH2O/kWh (PCI)
Se observa que el mayor emisor de CO2 por kWh es el carb&oacute;n; el combustible menos contaminante es el gas natural que
produce un 57% menos de CO2 que el carb&oacute;n y un 34% menos que el gas&oacute;leo.
Por el contrario, la producci&oacute;n de H2O es m&aacute;xima en el gas natural, por lo que es el combustible con menor relaci&oacute;n PCI/
PCS (Tabla CBL-01).
Respecto al contenido en azufre, tambi&eacute;n el gas natural es el combustible de mejores caracter&iacute;sticas.
Con el fin de reducir las emisiones de CO2 el RITE proh&iacute;be el uso de carb&oacute;n en calderas de calefacci&oacute;n
de edificios a partir del 1 de enero de 2012; con este mismo objetivo lo m&aacute;s adecuado
es utilizar combustibles con la menor generaci&oacute;n de CO2 posible, como los combustibles gaseosos,
siendo el gas natural el de menores emisiones
Tabla CBL-05: Caracter&iacute;sticas de los Combustibles empleados habitualmente en climatizaci&oacute;n
Cuadro resumen caracter&iacute;sticas de los combustibles
(poder calor&iacute;fico inferior)
(poder calor&iacute;fico superior)
(poder fum&iacute;geno seco)
8,90 Nm3/l
10,00 Nm3/kg
0,87 Nm3/kWhPCI
(poder fum&iacute;geno h&uacute;medo)
10,01 Nm3/l
11,24 Nm3/kg
0,97 Nm3/kWhPCI
PFS/PC
0,828 kg/m3
2,038 kg/m3
24.475 kcal/Nm
quemador/caldera/chimenea
10.304 kcal/Nm
11,98 kWh/Nm3
9,44 Nm /l
10,61 Nm3/kg
0,92 Nm3/kWhPCI
kg Nm3
9.314 kcal/Nm3
10,83 kWh/Nm3
(poder combur&iacute;voro)
kWh/Nm
Nm3/Nm3
10,34 Nm /Nm
de calderas de potencia
12,08 Nm3/kg
0,95 Nm3/kWhPCI
9,32 Nm3/Nm3
0,86 Nm3/kWhPCI
11,42 Nm /Nm
1,05 Nm3/kWhPCI
Nm3/kWhPCI
Producido en combusti&oacute;n
2,80 kg/l
3,15 kg/kg
273 g/kWhPCI
6,11 dekg/Nm
2,21 kg/NmAnexo
3,00 kg/kg
204 g/kWhPCI
233 g/kWhPCI
1,00 kg/kg
87 g/kWhPCI
1,68 kg/Nm3
155 g/kWhPCI
CO2 m&aacute;ximo (%)
g/kWhPCI
3.1.1.1 Quemadores atmosf&eacute;ricos
Aunque habitualmente se mencionan &uacute;nicamente las
calderas como los elementos de producci&oacute;n de calor, no
debe olvidarse que en realidad el mismo se produce en
el conjunto de generaci&oacute;n de calor compuesto por:
&Uacute;nicamente se emplean para combustibles gaseosos;
una parte del aire necesario para la combusti&oacute;n (aire
primario) se induce en el propio quemador por el chorro
de gas salido de un inyector (efecto Venturi); el aire restante (aire secundario) se obtiene por difusi&oacute;n del aire
ambiente alrededor de la llama. En general, en este tipo
de quemadores se tienen combustiones con altos &iacute;ndices de exceso de aire.
En este apartado se analizan las caracter&iacute;sticas b&aacute;sicas de los conjuntos dise&ntilde;ados para combustibles
l&iacute;quidos y gaseosos por ser los m&aacute;s empleados en climatizaci&oacute;n; no se contemplan otros equipos, como las
calderas de biomasa, que se desarrollar&aacute;n en las gu&iacute;as
La principal ventaja de este sistema es su simplicidad y
bajo coste, si bien debido a que el aire de combusti&oacute;n se
aporta por “Venturi” y por convecci&oacute;n natural, la densidad de potencia que consiguen es baja, siendo &eacute;sta una
de sus limitaciones; si se requieren potencias elevadas
se obtienen con parrillas de quemadores en paralelo.
Asimismo, se desarrollan exclusivamente los aspectos
que van a influir en el dise&ntilde;o de la central t&eacute;rmica sin
profundizar en los componentes, por exceder del objeto
de la presente gu&iacute;a.
La energ&iacute;a de activaci&oacute;n se logra con encendidos autom&aacute;ticos (electr&oacute;nicos, tren de chispas, etc.). En la
actualidad, pr&aacute;cticamente ha desaparecido la denominada llama piloto, que deb&iacute;a estar permanentemente
La regulaci&oacute;n del gas se obtiene por variaci&oacute;n de la
presi&oacute;n en el inyector (abriendo y cerrando progresivamente la v&aacute;lvula de gas); esto permite que el quemador
pueda ser modulante con relativa facilidad.
3.1 Quemadores
Los quemadores son los equipos donde se realiza la
combusti&oacute;n, por tanto deben contener los tres v&eacute;rtices
del tri&aacute;ngulo de combusti&oacute;n; es decir, tienen que lograr
la mezcla &iacute;ntima del combustible con el aire y adem&aacute;s
proporcionar la energ&iacute;a de activaci&oacute;n.
La regulaci&oacute;n del aire (con gas a presi&oacute;n constante) se
puede conseguir:
3.1.1 Clasificaci&oacute;n por la aportaci&oacute;n del aire de
•Variando la secci&oacute;n de entrada de aire, por
obturaci&oacute;n de los orificios por donde entra, mediante discos roscados, anillo m&oacute;vil o capuch&oacute;n
Por la forma en que toman el aire de combusti&oacute;n se distinguen dos tipos de quemadores:
•Por deslizamiento de la boquilla del inyector respecto del Venturi.
Lo m&aacute;s habitual es que &uacute;nicamente se module la v&aacute;lvula
de gas, dejando en una posici&oacute;n fija la entrada de aire
Son quemadores que s&oacute;lo pueden funcionar con la
potencia a la que hayan sido regulados, se aplica en
quemadores de peque&ntilde;a potencia.
Con la incorporaci&oacute;n de ventiladores se obtienen mejoras en el sistema de combusti&oacute;n y se incrementa la
densidad de potencia que pueden generar.
Quemadores atmosf&eacute;ricos de premezcla
Son quemadores con dos o m&aacute;s escalones de potencia
(habitualmente dos); es decir, que pueden funcionar
produciendo potencias distintas.
Para mejorar el control de la combusti&oacute;n se desarrollaron los quemadores de premezcla, esencialmente
pueden considerarse como atmosf&eacute;ricos, si bien incorporan un ventilador previo al quemador que aporta el
aire de combusti&oacute;n, solo o mezclado con el combustible, consiguiendo una mezcla m&aacute;s homog&eacute;nea del
combustible y el comburente y, consiguientemente, un
mejor control de los par&aacute;metros de la combusti&oacute;n, adem&aacute;s de una mayor potencia.
Deben disponer de los elementos necesarios para poder
regular la admisi&oacute;n de aire y el gasto de combustible, de
modo que en cada escal&oacute;n de potencia se obtenga el
rendimiento de combusti&oacute;n m&aacute;s alto posible.
Se utilizan para potencias intermedias o altas.
3.1.1.2 Quemadores mec&aacute;nicos
Estos quemadores proporcionan un escalonamiento
continuo de potencias, entre un valor m&iacute;nimo y un m&aacute;ximo. Para ello ajustan continuamente la relaci&oacute;n aire/
combustible, de manera que pueden trabajar con rendimientos elevados en una amplia gama de potencias,
adecu&aacute;ndose de manera constante a las necesidades
Tambi&eacute;n se denominan como quemadores de sobrepresi&oacute;n; el aire de combusti&oacute;n es introducido mediante un
ventilador, existiendo diversos sistemas para lograr la
mezcla del aire con el combustible.
En el caso de gas, el combustible se introduce mediante
los inyectores, aprovechando la propia presi&oacute;n de suministro. En los combustibles l&iacute;quidos se utilizan diversos
sistemas para su pulverizaci&oacute;n, de modo que se creen
microgotas de combustible que facilitan su mezcla con
el aire. El tipo m&aacute;s extendido es el de pulverizaci&oacute;n mec&aacute;nica mediante una bomba de combustible movida
conjuntamente por el mismo motor del ventilador.
En la tabla 2.4.1.1 del RITE se indica el n&uacute;mero de
marchas m&iacute;nimo de los quemadores en funci&oacute;n de la
potencia de los generadores (Tabla QMD-01).
Tabla QMD-01: Regulaci&oacute;n m&iacute;nima de la
potencia de los quemadores en funci&oacute;n
Estos quemadores se fabrican desde peque&ntilde;as hasta
muy altas potencias. La combusti&oacute;n puede ajustarse actuando sobre el gasto de combustible, sobre la cantidad
de aire a impulsar y sobre los elementos que producen
la mezcla; por lo que es posible obtener un control m&aacute;s
ajustado de la combusti&oacute;n.
Regulaci&oacute;n de quemadores
3.1.2 Clasificaci&oacute;n por los escalones de
PN ≤ 70
70 &lt;PM ≤400
Regulaci&oacute;n m&iacute;nima
400 &lt;PM
o modulante
RITE 2007: Tabla 2.4.1.1
Evidentemente el n&uacute;mero de marchas de los quemadores, para cada rango de potencias, puede ser superior
al m&iacute;nimo indicado en la tabla, siendo en todo caso los
m&aacute;s adecuados los quemadores modulantes.
Por el n&uacute;mero de escalones de potencia que producen,
se distinguen los siguientes tipos de quemadores:
• Combustible s&oacute;lido
En las instalaciones de climatizaci&oacute;n,
debido a la variaci&oacute;n continua de la
demanda, los m&aacute;s adecuados son
los quemadores modulantes
Calderas de elementos de hierro fundido con hogar en depresi&oacute;n. A veces tambi&eacute;n se utilizan con
introducci&oacute;n del aire de combusti&oacute;n mediante
ventilador e incluso con sistemas de carga autom&aacute;tica de combustible.
• Combustibles l&iacute;quidos
Las calderas son los elementos donde el calor de la
combusti&oacute;n, realizada en los quemadores, se transfiere
al agua de la instalaci&oacute;n.
Los combustibles l&iacute;quidos requieren quemadores
mec&aacute;nicos, por lo que se utilizan calderas de sobrepresi&oacute;n; las m&aacute;s habituales son de chapa de acero,
pirotubulares,
detambi&eacute;n
a 70 kW
modelos de elementos de hierro fundido.
Pueden clasificarse de muy diversas formas, entre las
que cabe citarse:
• Por el tipo de combustible:
De combustible s&oacute;lido.
De combustible l&iacute;quido.
Policombustibles.
Las calderas para combustibles gaseosos dependen del tipo de quemadores
asociados adeellas;
cuando se emplean quemadores mec&aacute;nicos las
calderas son similares a las indicadas para combustibles l&iacute;quidos. La mayor parte de los modelos
del mercado est&aacute;n dise&ntilde;ados para quemar indistintamente ambos combustibles, debiendo
adaptarse Anexo
• Por la presi&oacute;n del hogar:
De hogar en depresi&oacute;n.
De sobrepresi&oacute;n.
Las calderas atmosf&eacute;ricas son exclusivas para
combustibles gaseosos, incorporan quemadores
atmosf&eacute;ricos, en todas sus variedades.
3.2.1 Calderas atmosf&eacute;ricas
• Por el material con el que est&aacute;n construidas:
Las calderas atmosf&eacute;ricas para instalaciones centrales
est&aacute;n compuestas, generalmente, por elementos de
hierro fundido, formando un conjunto que encierra a la
c&aacute;mara de combusti&oacute;n, en la cual se introducen los quemadores atmosf&eacute;ricos.
Para obtener los rendimientos &oacute;ptimos es muy importante utilizar la caldera apropiada a cada aplicaci&oacute;n;
por ejemplo, ha sido frecuente el caso de reutilizar para
combustibles l&iacute;quidos o gaseosos, calderas dise&ntilde;adas
inicialmente para combustible s&oacute;lido, obteni&eacute;ndose
rendimientos muy inferiores a los que corresponden
a una caldera dise&ntilde;ada exclusivamente para estos
Cada vez es m&aacute;s empleada la fundici&oacute;n de aluminio, b&aacute;sicamente en calderas de condensaci&oacute;n.
El agua de la instalaci&oacute;n circula por el interior de los
elementos, los cuales tienen dise&ntilde;os especiales para
formar el circuito de humos.
El conjunto de elementos se rodea de una envolvente
aislante t&eacute;rmica.
En los sectores residencial y terciario pr&aacute;cticamente todas las calderas son de agua caliente; en ellas el agua
se calienta a temperaturas inferiores a 110 oC. Las caracter&iacute;sticas de estas calderas se ajustan a algunos de los
tipos indicados anteriormente. Los m&aacute;s usuales, seg&uacute;n
el combustible, son:
En las instalaciones en las que se requieren potencias
elevadas, &eacute;stas se consiguen conectando hidr&aacute;ulicamente en paralelo varias calderas.
Tambi&eacute;n existen en el mercado calderas centrales que
internamente est&aacute;n formadas por varias calderas de
tipo dom&eacute;stico.
de los humos en la caldera y mejorar el coeficiente de
transmisi&oacute;n de calor humos-fluido, obteni&eacute;ndose temperaturas de humos m&aacute;s bajas y rendimientos m&aacute;s altos.
3.2.2 Calderas de sobrepresi&oacute;n
La suma de la superficie de la c&aacute;mara de combusti&oacute;n y
la del circuito de humos es la superficie de intercambio
o superficie de calefacci&oacute;n de la caldera.
Como se ha indicado anteriormente, la gran mayor&iacute;a de
estas calderas son las de chapa de acero pirotubulares, si bien hay un n&uacute;mero importante de calderas con
elementos de hierro fundido, y para condensaci&oacute;n calderas de acero inoxidable o de fundici&oacute;n de aluminio en
el caso de gas.
Es la parte de la caldera donde confluyen los gases de
combusti&oacute;n; desde este punto, mediante un tramo de
conexi&oacute;n, son conducidos hasta la chimenea.
Las partes fundamentales de estas calderas son:
Puerta o frente de caldera
C&aacute;mara de combusti&oacute;n
Es el punto donde se coloca el quemador, debe estar
construida con materiales capaces de soportar las altas
temperaturas que se producen en su proximidad. Son
abatibles para permitir la limpieza interior necesaria
para el mantenimiento de la caldera.
Es la parte de la caldera donde se quema el combustible; a lo largo de ella se extiende la llama, alcanz&aacute;ndose
las mayores temperaturas. Deben tener la forma adecuada al tipo de combustible y quemador para los que
se dise&ntilde;en.
El conjunto de la caldera debe estar recubierto por una
envolvente con material aislante t&eacute;rmico, con el fin de
disminuir las p&eacute;rdidas de calor de la misma. Es muy
importante mantener en buen estado esta envolvente,
ya que su deterioro provoca grandes p&eacute;rdidas de calor,
debidas a las altas temperaturas que alcanzan los componentes de las calderas.
Posteriormente los gases producto de la combusti&oacute;n
contin&uacute;an su camino hacia la chimenea a trav&eacute;s del circuito de humos.
Estos circuitos suelen incluir elementos (retardadores)
o geometr&iacute;as especiales, con el fin de prolongar el paso
P&eacute;rdidas m&iacute;nimas
por radiaci&oacute;n
Insonorizaci&oacute;n
y calorifugado
Gases a baja
con largos tiempos de
uniforme dos
pasos en el hogar
elevado en CO2
Figura CLD-01: Caldera pirotubular con quemador mec&aacute;nico
(para precalentamiento)
Clapeta motorizada,
s&oacute;lo necesaria si el
quemador no cierra la
suya en las paradas
3.3 Componentes del sistema de evacuaci&oacute;n de humos
En este apartado se definen los diferentes componentes de los sistemas de evacuaci&oacute;n de los PdC, ya que en muchas
ocasiones se dan distintos significados para las mismas expresiones. Estos sistemas est&aacute;n compuestos por (Figura
CHM-01):
UNE 1443/03
2 Conducto de humos
3 Conducto interior
de calderas de potencia superior a 70 kW
4 Aislamiento t&eacute;rmico
5 Pared exterior
6 Envolvente exterior
7 Tramo recto de chimenea
8 Chimenea multipared
9 Elemento del conducto Central de producci&oacute;n de calor
10 Conducto de acoplamiento
11 Generador de calor
Componentes y accesorios de la chimenea
Anexo 3: Prevenci&oacute;n de la legionelosis
Conducto de evacuaci&oacute;n de humos
Figura CHM-01: Componentes del sistema de evacuaci&oacute;n de humos
•Tiro inducido: el tiro se induce por efecto Venturi
mediante un ventilador.
Son los elementos encargados de evacuar los humos
hasta el exterior de los edificios, por encima de la
cubierta de los mismos. Su trazado es vertical, pr&aacute;cticamente en su totalidad, estando formadas por:
3.3.1.2 Por el material
Por el material con el que est&aacute;n constituidos los conductos de humos se tienen chimeneas del tipo:
•Conducto de humos, que es el conducto interior
por el que circulan los gases procedentes de la
• Obra de f&aacute;brica: construidas con materiales refractarios (ladrillo, hormig&oacute;n, etc.).
• Envolvente o estructura aislante y resistente.
et&aacute;licas: realizadas con materiales met&aacute;licos
(acero inoxidable, vitrificado, etc.).
Conductos de evacuaci&oacute;n de humos
•Pl&aacute;sticas: recientemente se han desarrollado chimeneas de materiales pl&aacute;sticos asociadas al uso
de calderas de condensaci&oacute;n.
Tambi&eacute;n son conocidos como conducto de acoplamiento. Son los elementos de conexi&oacute;n entre las calderas y
3.3.1.3 Por la forma constructiva
Al igual que las chimeneas est&aacute;n constituidos por el
conducto de humos y la envolvente.
Seg&uacute;n la forma del conducto de humos se distinguen
3.3.1 Clasificaci&oacute;n de las chimeneas
Las chimeneas pueden clasificarse de acuerdo a diferentes criterios: seg&uacute;n su forma de funcionamiento,
material con el que est&aacute;n construidos los conductos de
humos, forma constructiva, etc.
• El&iacute;pticas.
3.3.1.1 Por la forma de funcionamiento
3.3.1.4 Por el n&uacute;mero de calderas
La clasificaci&oacute;n m&aacute;s importante es la realizada por su
forma de funcionamiento o tiro.
En funci&oacute;n del n&uacute;mero de usuarios a los que sirven (Figura CHM-02), las chimeneas se clasifican en:
Tiro es la diferencia de presi&oacute;n que provoca el desplazamiento de los humos por la chimenea hasta el exterior.
Individuales: sirven para la evacuaci&oacute;n de los humos de
una &uacute;nica caldera.
Tiro natural: la diferencia de presi&oacute;n es producida por
la diferencia de densidades entre el aire ambiente y los
productos de la combusti&oacute;n.
Colectivas: evacuan los humos producidos por varias
calderas; a ellas desembocan los conductos de evacuaci&oacute;n de humos de cada una.
Tiro artificial: la diferencia de presi&oacute;n es producida por
medios mec&aacute;nicos; a su vez puede ser:
Dentro de las colectivas se distinguen a su vez dos
•Tiro forzado: la evacuaci&oacute;n de humos se realiza
mediante ventiladores que impulsan los humos
desde la parte baja de la chimenea, o extractores
que lo extraen desde la parte alta.
himenea formada por dos conductos, uno principal y otro auxiliar en el que se van conectando los
diferentes conductos de evacuaci&oacute;n de humos.
• Chimenea de conducto &uacute;nico, en la que se van uniendo los conductos de evacuaci&oacute;n de humos de las distintas calderas; este conducto puede ser de secci&oacute;n constante o variable.
Conducto auxiliar
Instalaci&oacute;n de calderas de potencia superior a 70 kW
Central de producci&oacute;n de calor
Colectivas con conducto &uacute;nico
de secci&oacute;n uniforme
de secci&oacute;n variable
Figura CHM-02: Clasificaci&oacute;n de las chimeneas en funci&oacute;n del n&uacute;mero de calderas conectadas a la misma
funci&oacute;n del exceso de aire y de la humedad relativa del
aire comburente.
En este apartado se describen los diferentes tipos de
calderas seg&uacute;n la Directiva 92/42/CE. Para ello en primer lugar se analiza el fen&oacute;meno de la condensaci&oacute;n
del agua de los humos y sus consecuencias para las calderas, lo que da lugar a la mencionada clasificaci&oacute;n.
Por otro lado, el azufre contenido en los combustibles
reacciona del siguiente modo:
4.1 Condensaciones en el lado de humos
El SO3 en contacto con el agua de condensaci&oacute;n forma
&aacute;cido sulf&uacute;rico (H2SO4), que tiene efectos muy corrosivos, especialmente sobre el acero. Por ello, adem&aacute;s del
punto de roc&iacute;o h&uacute;medo, debe considerarse el punto de
roc&iacute;o &aacute;cido, que tiene gran importancia en los combustibles con m&aacute;s de 0,7% de contenido de azufre.
El agua producida en la combusti&oacute;n sale con los humos
en forma de vapor; si la temperatura del agua de la caldera est&aacute; por debajo de un cierto valor, los gases de
la combusti&oacute;n en contacto con el circuito de humos de
algunas partes de la caldera se enfr&iacute;an hasta producir
la condensaci&oacute;n del vapor de agua sobre las partes met&aacute;licas de la caldera. La temperatura de condensaci&oacute;n
es el denominado punto de roc&iacute;o, el mismo depende
del tipo de combustible y del exceso de aire de la combusti&oacute;n, disminuyendo conforme aumenta el exceso de
aire, siendo este un factor con gran influencia. La humedad relativa del comburente apenas influye.
En la Tabla CBL-09 se da el punto de roc&iacute;o &aacute;cido del gas&oacute;leo, con un contenido de azufre del 0,2%, m&aacute;ximo
permitido por la reglamentaci&oacute;n para limitar la contaminaci&oacute;n, en funci&oacute;n del exceso de aire y de la humedad
relativa del comburente; estas temperaturas son muy
superiores a las del punto de roc&iacute;o del vapor de agua,
siendo realmente peligrosas si previamente se ha producido condensaci&oacute;n de agua.
El gas natural es el combustible que produce mayor
cantidad de agua en su combusti&oacute;n (155 g/kWh), por
este motivo sus temperaturas de roc&iacute;o son m&aacute;s altas
que las correspondientes al gas&oacute;leo (87 g/kWh), por lo
que se puede producir la condensaci&oacute;n m&aacute;s r&aacute;pidamente. El gas propano (126 g/kWh) presenta temperaturas
intermedias, m&aacute;s pr&oacute;ximas al gas natural .
El gas natural tiene unas temperaturas de roc&iacute;o superiores a las del gas&oacute;leo, present&aacute;ndose por tanto las
condensaciones en el lado de humos antes y en mayor
cantidad, no obstante, al ser su contenido en azufre
muy bajo sus condensados son menos agresivos, present&aacute;ndose menos riesgos de deterioro de la caldera. El
propano representa un caso intermedio entre el gas&oacute;leo y el gas natural, siendo seg&uacute;n la legislaci&oacute;n vigente
su contenido m&aacute;ximo de azufre de un 0,05%.
En las Tablas CBL-06, CBL-07 y CBL-08 se dan los puntos
de roc&iacute;o para el gas natural, gas propano y gas&oacute;leo, en
Tabla CBL-06: Temperaturas de Roc&iacute;o de los humos procedentes de la combusti&oacute;n del Gas Natural,
en funci&oacute;n del exceso de aire y de la humedad relativa del comburente
Temperaturas (0C) de roc&iacute;o de los humos del gas natural
Tabla CBL-07: Temperaturas de Roc&iacute;o de los humos procedentes de la combusti&oacute;n del Gas Propano,
Temperaturas (0C) de roc&iacute;o de los humos del gas propano
41de calderas
42 de potencia
Tabla CBL-08: Temperaturas de Roc&iacute;o de los humos procedentes de la combusti&oacute;n del Gas&oacute;leo,
Temperaturas (0C) de roc&iacute;o de los humos del gas&oacute;leo
703: Prevenci&oacute;n
de90la legionelosis
464: Bibliograf&iacute;a
Tabla CBL-09: Temperaturas de Roc&iacute;o &Aacute;cido de los humos procedentes de la combusti&oacute;n del Gas&oacute;leo,
Temperaturas (0C) de roc&iacute;o &aacute;cido de los humos del gas&oacute;leo
• U: coeficiente de transmisi&oacute;n de calor de los elementos de la caldera (W/m2&middot; &deg;C).
Para evitar los problemas de condensaciones en el
interior de las calderas, se debe garantizar que las
superficies de su circuito de humos est&eacute;n siempre por
encima de las temperaturas del punto de roc&iacute;o de los
humos del combustible que se utilice; esto se logra
manteniendo la temperatura de retorno del agua a la
caldera por encima de un valor determinado, habitualmente indicado por el fabricante de la caldera.
• Th: temperatura de humos ( &deg;C).
• Tw: temperatura del agua ( &deg;C).
• S: superficie interior de la caldera (m2).
El coeficiente de transmisi&oacute;n de calor se calcula seg&uacute;n
la siguiente expresi&oacute;n:
C&aacute;lculo de la temperatura de los conductos de
U = 1/(1/hh + ec/lc + 1/hw) = 1/RT
En este apartado se analiza cuales son las temperaturas
de los conductos de humos, en funci&oacute;n de las temperaturas de humos y agua, con el fin de prever el riesgo de
condensaciones. Para simplificar el c&aacute;lculo se utilizan
las expresiones correspondientes a pared plana, en lugar de las de cilindro; el error cometido es inferior al
5%; sin embargo, las conclusiones son correctas.
• hh: coeficiente de convecci&oacute;n-radiaci&oacute;n de los humos (W/m2&middot; &deg;C).
• hw: coeficiente de convecci&oacute;n-radiaci&oacute;n del agua
(W/m2&middot; &deg;C).
c: espesor de los elementos de la caldera (m).
El calor transmitido de los humos al agua, en el interior
de la caldera es:
• lc: coeficiente de conductividad t&eacute;rmica de los elementos de la caldera (W/m &deg;C).
Q = U &middot; S &middot; (Th - Tw)
• RT: resistencia t&eacute;rmica total de los elementos de la
caldera (m2&middot; &deg;C/W).
RT = 1/hh + ec/lc + 1/hw = Rh + Rc + Rw
• Rh: resistencia t&eacute;rmica de los humos (m2&middot; &deg;C/W).
•Rc: resistencia t&eacute;rmica de los elementos de la caldera (m2&middot; &deg;C/W).
• Rw: resistencia t&eacute;rmica del agua (m2&middot; &deg;C/W).
El calor total transmitido de los humos al agua es el mismo que el transmitido de los humos a los elementos interiores
de la caldera, igual al conducido por dichos elementos y que el transmitido al agua:
QT = S &middot; (Th - Tw) / RT
Qh = S &middot; (Th - Tch) / Rh
Qc = S &middot; (Tch - Tcw) / Rc
Qw = S &middot; (Tcw - Tw) / Rw
Igualando estas expresiones se obtiene:
QT = Qh = Qc = Qw
S &middot; (Th - Tch) / Rh = S &middot; (Th - Tw) / RT
Th - Tch = (Th - Tw) &middot; Rh / RT
Figura CLD-01: Temperaturas en los conductos de humos
Las condensaciones pueden presentarse en los elementos por el lado de contacto con los humos, por ello interesa conocer la temperatura superficial de la caldera en el lado de humos (Tch) para comprobar si hay o no peligro de
Tch = Th - (Th - Tw) &middot; Rh / RT
En el caso de calderas pirotubulares de chapa de acero, en las condiciones de circulaci&oacute;n de humos y agua en el interior
de las calderas, se tienen los siguientes valores t&iacute;picos:
• hh: 58 W/m2&middot; &deg;C
• hw: 1.160 W/m2&middot; &deg;C
• ec: 5 mm (0,005 m)
• lc: 47 W/m&middot; &deg;C
RT = 1/58 + 0,005/47 + 1/1.160 = 0,0182 &deg;C&middot;m2/W
Rh = 1/58 = 0,0172 &deg;C&middot;m2/W
Rh/RT = 0,94
Este valor indica que m&aacute;s del 90% del salto t&eacute;rmico entre los humos y el agua se da en el lado de los humos.
Tch = Th - 0,94 &middot; (Th - Tw)
En calderas de hierro fundido, en fundici&oacute;n de aluminio u otros dise&ntilde;os, los datos son diferentes, pero en t&eacute;rminos cualitativos la conclusi&oacute;n es similar.
La zona cr&iacute;tica para la presencia de condensaciones es el tramo final de la caldera, en las proximidades de la caja de
humos, ya que en esta zona, los humos tienen su menor temperatura y el agua est&aacute; m&aacute;s fr&iacute;a.
En la tabla CLD-01 se dan las temperaturas de la chapa en el lado de humos, para diferentes valores de las temperaturas
de humos y agua.
Tabla CLD-01: Temperaturas de caldera en el lado de humos,
en funci&oacute;n de las temperaturas de humos y agua
Temperatura de la caldera en el lado de humos (0C)
humos (0C)
Temperaturas del agua de retorno a caldera (0C)
Como se puede comprobar en la tabla anterior, la temperatura de la chapa depende fundamentalmente de la temperatura del agua, por lo que para evitar las condensaciones debe controlarse que la temperatura de retorno del agua a la
caldera no baje de un determinado valor.
Como se ha visto anteriormente el combustible con
mayor producci&oacute;n de agua en su combusti&oacute;n es el gas
natural, por lo que resulta el m&aacute;s adecuado para ser
utilizado en calderas de condensaci&oacute;n, ya que puede
recuperarse mayor cantidad de calor.
4.2 Tipos de calderas
Atendiendo a las consideraciones del riesgo de condensaciones interiores, se tienen tres tipos fundamentales
4.2.1 Calderas est&aacute;ndar
De manera suficientemente ilustrativa, se puede analizar el comportamiento de una caldera a trav&eacute;s de la
ecuaci&oacute;n cl&aacute;sica de transmisi&oacute;n de calor:
Son aquellas que no est&aacute;n dise&ntilde;adas para soportar las
condensaciones y que por lo tanto deben trabajar con
temperaturas de retorno por encima de aquellas que
pueden ocasionar este problema.
Q =Central
U &middot; S &middot; ΔT
de producci&oacute;n de calor
Q: l a energ&iacute;a cedida por la caldera al agua de la instalaci&oacute;n referida a la unidad de tiempo; se trata, por
tanto, de una Anexo
3: (W).
Prevenci&oacute;n de la legionelosis
•Eficiencia normal: trabajan con temperaturas de
humos inferiores a 240 &deg;C.
•Alta eficiencia: en la tabla CLD-01 se puede comprobar como es posible lograr temperaturas de
humos m&aacute;s bajas, incluso inferiores a 140 &deg;C, sin
peligro de condensaciones, por lo que pueden
darse rendimientos m&aacute;s altos, este es el caso de
U: el coeficiente de transmisi&oacute;n de calor, es una caracter&iacute;stica constructiva dependiendo del material con
que est&eacute; fabricada la caldera (W/m2&middot; &deg;C).
4: Bibliograf&iacute;a
ΔT: el salto t&eacute;rmico caracter&iacute;stico Anexo
humos y el
agua ( &deg;C).
4.2.2 Calderas de baja temperatura
La temperatura de los humos var&iacute;a entre valores incluso
superiores a los 2.000 &deg;C en la c&aacute;mara de combusti&oacute;n y
menos de 240 &deg;C en la caja de humos.
Est&aacute;n construidas para trabajar con temperaturas de
retorno bajas sin llegar a producir condensaciones; lo
que se logra con dise&ntilde;os especiales de los tubos de humos de modo que la temperatura en el lado de humos
se mantiene por encima del punto de roc&iacute;o a&uacute;n con temperaturas de retorno de agua bajas.
Las temperaturas del agua var&iacute;an entre las de impulsi&oacute;n
y retorno de la instalaci&oacute;n.
Analizando la expresi&oacute;n Q = U&middot;S&middot;ΔT, se comprueba que
una caldera no tiene una potencia &uacute;nica sino que depende de las temperaturas de los humos y del agua, ya que U
y S son caracter&iacute;sticas constructivas e inalterables, una
vez seleccionada la caldera. Ello no es totalmente cierto
ya que U var&iacute;a con las velocidades de paso de humos y
agua, lo que modifica sus coeficientes de convecci&oacute;n de
calor; pero para extraer conclusiones pueden asumirse
Su principal aplicaci&oacute;n es en instalaciones donde se
pueda trabajar un n&uacute;mero elevado de horas a temperaturas bajas, de este modo las temperaturas de la
envolvente de caldera y de humos son inferiores, aumentado el rendimiento de generaci&oacute;n estacional.
4.2.3 Calderas de condensaci&oacute;n
Si las temperaturas de humos son bajas las calderas
tendr&aacute;n mayor eficiencia; desde el punto de vista constructivo son de mayor tama&ntilde;o ya que el menor ΔT se
debe compensar con una mayor superficie de intercambio para obtener la misma potencia; como consecuencia
de ello son calderas m&aacute;s caras ya que requieren m&aacute;s
materiales en su construcci&oacute;n. Por otro lado, al tener
mayor tama&ntilde;o presentan mayor superficie de p&eacute;rdidas
por la envolvente, por lo que deben poseer un aislamien-
Est&aacute;n construidas con materiales que soportan las
condensaciones sin peligro de deterioro; en las mismas se busca provocar las condensaciones con el fin
de aprovechar el calor latente de vaporizaci&oacute;n del agua
producida en la combusti&oacute;n, y de este modo aumentar
el rendimiento. Por ello su aplicaci&oacute;n principal es en
instalaciones donde pueden trabajar un n&uacute;mero importante de horas a baja temperatura.
de 35 a 40 &deg;C y que en determinadas circunstancias
puede producir condensaci&oacute;n. Se incluyen las calderas de condensaci&oacute;n de combustibles l&iacute;quidos.
to t&eacute;rmico reforzado, para conseguir los rendimientos
El dise&ntilde;o de las calderas de baja temperatura implica
que el coeficiente de transmisi&oacute;n U es m&aacute;s bajo, por
lo que para lograr las mismas potencias se requieren
calderas de mayor tama&ntilde;o (mayor S); esto conlleva, al
igual que en las de alto rendimiento, un mayor costo y la
necesidad de reforzar el aislamiento t&eacute;rmico.
aldera de gas de condensaci&oacute;n: dise&ntilde;ada para
poder condensar de manera permanente una parte
importante de los vapores de agua contenidos en
los gases de combusti&oacute;n.
Un aspecto interesante de las definiciones es lo que
resulta pr&aacute;ctica habitual de denominar como caldera al
conjunto caldera/quemador.
Por &uacute;ltimo, las calderas de condensaci&oacute;n requieren
materiales especiales para su construcci&oacute;n, por lo que
resultan de costo m&aacute;s alto.
La definici&oacute;n de caldera est&aacute;ndar implica que la temperatura de retorno debe limitarse, seg&uacute;n se ha analizado
Habitualmente las calderas de alto rendimiento, baja
temperatura y condensaci&oacute;n tienen dise&ntilde;os muy cuidados, lo que redunda en el aumento del rendimiento,
pero a su vez supone costos mayores; antes de optar
por un tipo u otro habr&aacute; que analizar las condiciones de
funcionamiento de las instalaciones, horarios de funcionamiento, etc.
Debido a las caracter&iacute;sticas de la combusti&oacute;n de los
gases (mayor producci&oacute;n de agua) indicadas anteriormente, la Directiva ha reservado la definici&oacute;n decaldera
de condensaci&oacute;n para estos combustibles.
En el Anexo III de la Directiva se indican los rendimientos m&iacute;nimos que deben cumplir los diferentes tipos de
calderas; estos rendimientos se dan para la potencia
nominal y para una carga parcial del 30%, habi&eacute;ndose
definido carga parcial (expresada en porcentaje) como
la relaci&oacute;n entre la potencia &uacute;til de una caldera que funcione de forma intermitente o a una potencia inferior a
la potencia &uacute;til nominal, y esta misma potencia &uacute;til nominal. Para la carga parcial se fijan unas temperaturas
medias de caldera de 30 &deg;C para las de condensaci&oacute;n,
de 40 &deg;C para las de baja temperatura y superiores a
50 &deg;C para las calderas est&aacute;ndar. En la Tabla CLD-02 se
indican estos requisitos; de ellos se deduce que la carga
parcial en calderas de condensaci&oacute;n y baja temperatura, debe estar asociada a trabajar en condiciones de
temperatura inferiores a las nominales, en caso contrario estas calderas se comportar&iacute;an como las est&aacute;ndar
4.3 Directiva 92/42/CEE
En la IT 1.2.4.1.2.1 se requiere que en el proyecto se
indique la prestaci&oacute;n energ&eacute;tica de las calderas, los
rendimientos a potencia nominal y con carga parcial del
30% y la temperatura media del agua en la caldera de
acuerdo con lo que establece el Real Decreto 275/1995
de 24 de febrero; este Real Decreto transpuso la Directiva 92/42/CEE, relativa a los requisitos de rendimiento
para las calderas nuevas de agua caliente alimentadas
con combustibles l&iacute;quidos o gaseosos.
En el Anexo II de esta Directiva se dan las siguientes
• Caldera: conjunto formado por el cuerpo de caldera y el quemador, destinado a transmitir al agua el
calor liberado por la combusti&oacute;n.
Adem&aacute;s, en la Directiva, en el Anexo V, se dan los requisitos de rendimiento para conseguir el marcado CE
de prestaciones energ&eacute;ticas de las calderas est&aacute;ndar;
dicho marcado puede ser de una, dos, tres o cuatro estrellas, debiendo cumplir los rendimientos indicados en
la Tabla CLD-03.
• Caldera est&aacute;ndar: caldera cuya temperatura media
de funcionamiento puede limitarse a partir de su
• Caldera de baja temperatura: aquella que puede funcionar continuamente con temperaturas de retorno
Tabla CLD-02: Rendimiento m&iacute;nimo de calderas, seg&uacute;n tipo y potencia (Directiva 92/42/CEE)
media ( &deg;C)
Carga parcial (0,3•Pn)
≥84 + 2.logPn
≥80 + 3.logPn
≥87,5 + 1,5 logPn
≥87,5superior
+ 1,5.logPn
≥90 + logPn
≥97 + logPn
Tabla CLD-03: Requisitos de rendimiento m&iacute;nimo para marcado con estrellas para calderas
est&aacute;ndar (Directiva 92/42/CEE)
Rend. a potencia nominal (%)
Rend. a carga parcial (%) 0,3 Pn
Temperatura media 70 0C
Temperatura &gt; 50 0C
≥87 + 2.logPn
≥90 + 2.logPn
≥93 + 2.logPn
≥83 + 3 logPn
≥86 + 3.logPn
≥89 + 3.logPn
Anexo 3: Prevenci&oacute;n. de la legionelosis
Aplicando las ecuaciones dadas en la Directiva se obtienen los rendimientos m&iacute;nimos exigidos para los distintos tipos
de calderas y para diversas potencias. Los l&iacute;mites de aplicaci&oacute;n de la Directiva son de 4 a 400 kW. En
CLD-04 se
indican los rendimientos correspondientes a potencia nominal y carga parcial al 30% de la nominal; adem&aacute;s, en la misma
se incluyen los rendimientos exigidos por el Reglamento de Calefacci&oacute;n de 1981. Como se comprueba, estos requisitos
eran muy inferiores a los actuales.
Tabla CLD-04: Requisitos de rendimiento m&iacute;nimo seg&uacute;n tipo de caldera y porcentaje
de carga (Directiva 92/42/CEE)
Rendimientos m&iacute;nimos de calderas seg&uacute;n 92/42/CEE
IT.IC.04 (1981)
&lt;2.000
Para potencias superiores a 400 kW, en el RITE se exigen los mismos rendimientos que para las de 400 kW.
Del an&aacute;lisis de la misma se tiene que la Directiva exige que las calderas de baja temperatura mantengan, al 30% de la
potencia nominal, el mismo rendimiento que a plena potencia. Las calderas de condensaci&oacute;n deben dar m&aacute;s rendimiento
a carga parcial que a plena carga; sin embargo, las calderas est&aacute;ndar pueden disminuir su rendimiento a carga parcial.
S&oacute;lo pueden comercializarse o entrar en servicio calderas que cumplan los rendimientos anteriormente indicados; adem&aacute;s,
en el caso de calderas a gas, se deben cumplir los requisitos dados en la Directiva 90/396 CEE sobre aparatos a gas.
Asimismo, en el Art&iacute;culo 2, se indica que en el caso de calderas de doble funci&oacute;n, calefacci&oacute;n de locales y suministro
de ACS los requisitos de rendimiento s&oacute;lo se aplican a la funci&oacute;n de calefacci&oacute;n. Este aspecto resulta algo chocante, ya
que en nuestro pa&iacute;s el consumo de energ&iacute;a para agua caliente sanitaria es proporcionalmente alto, incluso hay algunas
zonas de severidad clim&aacute;tica (A y B) donde puede resultar incluso superior al de calefacci&oacute;n.
En estos gr&aacute;ficos se comprueba la diferencia de rendimientos que han de proporcionar los distintos tipos
de calderas; por este motivo se deben contemplar
fraccionamientos de potencia que consideren estas caracter&iacute;sticas, permitiendo instalar menos calderas en el
caso de calderas de mayor rendimiento.
La clasificaci&oacute;n en est&aacute;ndar, baja temperatura y condensaci&oacute;n sigue siendo correcta, habi&eacute;ndose anulado
&uacute;nicamente los apartados del marcado por estrellas
para calderas est&aacute;ndar.
Parece coherente que para las calderas se establezca
un etiquetado con letras similar al de otros productos,
y Instalaci&oacute;n
base endeelpotencia
estadese
cional, de manera que todos los tipos de calderas sean
En la curva de rendimientos al 30% se observa la conveniencia de que ciertos tipos de calderas trabajen a
carga parcial, pero siempre asociadas a sistemas de
regulaci&oacute;n que permitan disminuir la temperatura de
producci&oacute;n a carga parcial, ya que en caso contrario no
se aprovechar&iacute;a este efecto.
Mientras no se disponga del mismo, lo coherente es
analizar las aplicaciones con los criterios indicados
en los apartados anteriores;
losdetipos
su comportamiento depender&aacute;n de los rendimientos a
carga total y a carga parcial y de las temperaturas de
funcionamiento en cada caso, debiendo solicitar de
los fabricantes estos datos, al margen del etiquetado,
como especifica el RITE.
4.4 Directiva 2005/32/CEE
Mediante el Real Decreto 1.369/2007 de 19 de octubre
se ha transpuesto la Directiva 2005/32 CEE que establece los requisitos de etiquetado ecol&oacute;gico aplicables
a los productos que utilizan energ&iacute;a.
Para seleccionar las calderas es imprescindible que el fabricante aporte los rendimientos
en diferentes condiciones de carga (m&iacute;nimo
al 100% y al 30%) y con las temperaturas de
funcionamiento correspondientes a cada una
En esa directiva se indica expresamente que el marcado
de calderas por el sistema de estrellas no ha cumplido
los objetivos previstos y que por lo tanto debe ser anulado; por lo que en la actualidad se tiene un marcado
por estrellas que no es aceptable, pero que a&uacute;n no ha
sido sustituido.
en el caso de combustiones incompletas, siendo
m&aacute;s altas cuanto m&aacute;s inquemados se originen.
Este tema est&aacute; desarrollado en la Gu&iacute;a T&eacute;cnica: “Procedimiento de inspecci&oacute;n peri&oacute;dica de eficiencia energ&eacute;tica
para calderas”, a la cual se remite, si bien en este apartado
se analizan los aspectos fundamentales del rendimiento
a tener en cuenta para el dise&ntilde;o de las centrales de producci&oacute;n de calor.
Por tanto, el rendimiento de la combusti&oacute;n se expresa
hc = (PCI - Qhs - Qi)/PCI = 1 - Qh/PCI- Qi/PCI
hc = 1 - q i - q h
5.1 Rendimiento de la combusti&oacute;n
Para obtener el m&aacute;ximo rendimiento de combusti&oacute;n,
&eacute;sta debe ajustarse de modo que se logre la combusti&oacute;n completa con el menor exceso de aire posible;
adem&aacute;s, el gasto de combustible debe ajustarse de
modo que se obtengan las temperaturas de humos m&aacute;s
bajas posibles, produciendo la potencia necesaria para
En la combusti&oacute;n el calor m&aacute;ximo que puede obtenerse es el Poder Calor&iacute;fico del combustible (PCI o PCS),
habitualmente referido al PCI; si bien en la pr&aacute;ctica al
realizar la combusti&oacute;n, una parte del calor producido se
pierde, asociado a los productos de la combusti&oacute;n. Estas p&eacute;rdidas son de dos tipos:
•Entalp&iacute;a de los productos de la combusti&oacute;n (Qh):
corresponde al calor utilizado en calentar los humos hasta la temperatura a la cual escapan por
la chimenea, ya que a partir de ese punto el calor
que llevan no se recupera. Evidentemente estas
p&eacute;rdidas son mayores cuanto m&aacute;s altas sean las
temperaturas de humos; asimismo aumentan con
el exceso de aire, ya que con el mismo se incrementa la masa de humos, transportando mayor
5.2 P&eacute;rdidas por la envolvente de la
caldera (Q rc)
En el conjunto caldera-quemador, adem&aacute;s del rendimiento de combusti&oacute;n, hay que tener en cuenta
las p&eacute;rdidas por convecci&oacute;n-radiaci&oacute;n a trav&eacute;s de la
envolvente de la propia caldera, debidas a que la misma se encuentra a una temperatura mayor que la del
•P&eacute;rdidas por inquemados (Qi): corresponden al
poder calor&iacute;fico de los productos de la combusti&oacute;n
que no han sido totalmente oxidados; se presentan
Para disminuir estas p&eacute;rdidas las calderas se a&iacute;slan
t&eacute;rmicamente.
Q &Uacute;til
Q Inquemados
Q Humos
(m . Ceh . ∆T)
Q Radiaci&oacute;n
(PCS o PCI)
Figura RTO-01: Factores del rendimiento de generaci&oacute;n instant&aacute;neo
5.3 Rendimiento de generaci&oacute;n instant&aacute;neo
to de generaci&oacute;n instant&aacute;neo se analiza con diferentes
cargas, habitualmente al 30% y al 100% de la potencia
del equipo. En equipos est&aacute;ndar a carga parcial las p&eacute;rdidas en la envolvente se mantienen, por lo que pueden
reducir su rendimiento frente al obtenido a carga total.
Es el rendimiento puntual considerando las p&eacute;rdidas en
humos, inquemados y por la envolvente de la caldera.
El rendimiento de generaci&oacute;n instant&aacute;neo depende
fundamentalmente del dise&ntilde;o del conjunto caldera
quemador, con el cual se alcanzar&aacute; la potencia necesaria con menores temperaturas de humos debido a la
adecuada transmisi&oacute;n del calor al agua; el adecuado
aislamiento t&eacute;rmico reduce las p&eacute;rdidas en la envolvente, las cuales dependen a su vez de la temperatura del
agua de la instalaci&oacute;n.
En los periodos durante los cuales una caldera permanece en disposici&oacute;n de funcionamiento, pueden
distinguirse tres situaciones diferenciadas:
Por &uacute;ltimo, la chimenea debe proporcionar un tiro
adecuado, manteniendo las condiciones &oacute;ptimas de
funcionamiento del conjunto caldera/quemador; si el
tiro es insuficiente se pueden tener problemas de seguridad, por el contrario, si resulta excesivo, puede
modificar el ajuste de la combusti&oacute;n induciendo un mayor exceso de aire.
5.4.1 Funcionamiento
Son los periodos en los que los quemadores est&aacute;n en
funcionamiento, durante los cuales se aporta calor al
Como los generadores de calor deben adecuarse a las
demandas instant&aacute;neas de los edificios, el rendimien-
agua de la instalaci&oacute;n. Las p&eacute;rdidas de calor en esos
periodos son debidas a:
• Entalp&iacute;a de humos.
• Radiaci&oacute;n-Convecci&oacute;n a trav&eacute;s de la envolvente de
P&eacute;rdidas en funcionamiento = Qh + Qi + Qrc
El rendimiento coincide con el rendimiento instant&aacute;neo
del conjunto caldera-quemador-chimenea, correspondiente al r&eacute;gimen de carga de cada momento.
figura RTO-02: P&eacute;rdidas en las paradas
5.4.2 Paradas
El quemador permanece parado sin aportaci&oacute;n de calor
al agua; sin embargo, se dan dos tipos de p&eacute;rdidas de
• Ventilaci&oacute;n interna, debida al tiro de aire que se
induce a trav&eacute;s del circuito de humos.
P&eacute;rdidas en paradas = Qrc + Qv
figura RTO-03: P&eacute;rdidas en las arrancadas
En estos periodos no se puede hablar de rendimiento,
ya que &uacute;nicamente hay p&eacute;rdidas y no existe aportaci&oacute;n
de calor &uacute;til; sin embargo, estas p&eacute;rdidas deben ser
compensadas en el siguiente ciclo de funcionamiento.
5.4.3 Arrancadas
Corresponden a los ciclos de barrido del hogar, anteriores a la entrada en funcionamiento de los quemadores,
durante los cuales se mantienen las p&eacute;rdidas por Radiaci&oacute;n-Convecci&oacute;n, pero se incrementan en gran medida
las de ventilaci&oacute;n interna, ya que la circulaci&oacute;n del aire
es forzada por el ventilador del quemador.
Las p&eacute;rdidas por ventilaci&oacute;n interna var&iacute;an seg&uacute;n el tipo
de caldera. Habitualmente son mayores en las calderas
atmosf&eacute;ricas, cuya c&aacute;mara de combusti&oacute;n es abierta;
tambi&eacute;n depende del tiro creado por la chimenea, siendo mayores las p&eacute;rdidas cuanto m&aacute;s alto sea el mismo.
Para reducirlas los quemadores mec&aacute;nicos deben cerrar el paso de aire durante las paradas; asimismo, en
las chimeneas deben colocarse estabilizadores de tiro
que provoquen la entrada directa de aire, reduciendo
el tiro en las c&aacute;maras de combusti&oacute;n. En las calderas
atmosf&eacute;ricas esta funci&oacute;n la cumplen los cortatiros;
los estabilizadores de tiro lo hacen en las calderas de
sobrepresi&oacute;n.
P&eacute;rdidas en arrancada = Qrc + Qba
En las calderas atmosf&eacute;ricas estas p&eacute;rdidas no se presentan, ya que al ventilar la c&aacute;mara de combusti&oacute;n de
manera continua, no requieren los ciclos de barrido
antes del arranque, compensando en cierto modo las
p&eacute;rdidas por ventilaci&oacute;n inducida de las paradas.
5.5 C&aacute;lculo del rendimiento medio estacional
El tiempo total de disposici&oacute;n de funcionamiento del generador de calor es la suma de los periodos de funcionamiento
+ paradas + arrancadas.
HS = HF + HP + H A
El calor total aportado ser&aacute; el producto de las horas de funcionamiento de los quemadores por la potencia nominal (en
el caso de quemadores de dos o m&aacute;s marchas o modulantes, esta potencia ser&aacute; la media ponderada, correspondiente a
cada porcentaje de carga, a lo largo del periodo analizado).
QT = PN &middot; HF
Recordando que PN realmente es la media ponderada del n&uacute;mero de marchas del quemador con los tiempos correspondientes a cada porcentaje de carga.
Esta energ&iacute;a se distribuye entre la energ&iacute;a &uacute;til entregada al agua de la instalaci&oacute;n m&aacute;s la necesaria para compensar las
p&eacute;rdidas en funcionamiento, paradas y arranques; por lo que el calor &uacute;til entregado al agua resulta:
QU = PN &middot; HF - HF &middot; (Qh + Qi + Qrc) - HP&middot; (Qrc + Qv) - HA&middot; (Qrc + Qba)
El rendimiento de generaci&oacute;n estacional ser&aacute; el cociente entre la energ&iacute;a &uacute;til entregada al agua de la instalaci&oacute;n y la
energ&iacute;a total consumida en quemadores:
hGE =
PN &middot; HF - HF &middot; (Qh + Qi + Qrc) - HP &middot; (Qrc + Qv) - HA &middot; (Qrc + Qba)
P N &middot; HF
hGE = [1 – (Q + Q + Q ) / P ] - H &middot; (Q + Q ) / ( P &middot; H ) - H &middot; (Q + Q ) / ( P &middot; H )
El cociente entre las p&eacute;rdidas y la potencia nominal es el % de cada tipo de p&eacute;rdidas por lo que la expresi&oacute;n del rendimiento de generaci&oacute;n estacional queda:
hGE = [1 – (qh + qi + qrc)] - (qrc + qv) &middot; ( HP/HF ) - (qrc + qba) &middot; (HA/HF )
El primer t&eacute;rmino es el rendimiento de generaci&oacute;n instant&aacute;neo (ponderado por el porcentaje de tiempo de funcionamiento en cada carga de las marchas del quemador) del conjunto caldera-quemador-chimenea; por lo que el rendimiento de
generaci&oacute;n estacional queda:
hGE = h - (q + q ) &middot; ( H /H ) - (q + q ) &middot; (H /H )
En la expresi&oacute;n anterior se comprueba como el rendimiento de generaci&oacute;n estacional siempre es inferior al rendimiento
de generaci&oacute;n instant&aacute;neo; en el caso &oacute;ptimo puede llegar a ser igual.
El rendimiento de generaci&oacute;n estacional disminuye cuando aumenta el n&uacute;mero de horas de disposici&oacute;n de servicio con
el quemador parado. Asimismo tambi&eacute;n disminuye si aumenta el n&uacute;mero de arrancadas.
Se deben seleccionar equipos con rendimientos instant&aacute;neos altos; es decir, con temperaturas de humos bajas y p&eacute;rdidas por la envolvente reducidas.
La potencia instalada debe ser ajustada a las necesidades del edificio, de modo que se obtengan
periodos de funcionamiento largos con paradas reducidas; para ello se debe tener un escalonamiento
de potencia adecuado, mediante conjunto con varias marchas, o mejor modulantes, y/o con varios
Deben adoptarse medidas para reducir las p&eacute;rdidas por ventilaci&oacute;n interna en las paradas, quemadores
con cierre de la toma de aire en las paradas, estabilizadores de tiro en chimenea con apertura de entrada de aire en las paradas, etc.
Reducir el n&uacute;mero de arrancadas ya que los barridos incrementan las p&eacute;rdidas, lo que puede lograrse
con una correcta selecci&oacute;n del escalonamiento de potencia.
La selecci&oacute;n de los escalones de potencia disponibles debe efectuarse de manera
que se tenga el menor n&uacute;mero de paradas y arrancadas posible
Instalaci&oacute;n de calderas
En este apartado se analizan los condicionantes para
la instalaci&oacute;n de calderas centrales (potencia superior
a 70 kW). En el mismo se indica el objetivo de cada
medida; en diversas instrucciones del Reglamento de
Instalaciones T&eacute;rmicas en los Edificios (RITE) se especifican algunas de ellas.
6.2 Llaves de corte y vaciado
Todas las calderas utilizadas en este tipo de instalaciones deben cumplir la Directiva 92/42/CEE, la
misma fue transpuesta por el Real Decreto 275/1995
(ITE 1.2.4.1.2.1). Adem&aacute;s, en el caso de calderas a gas
cumplir&aacute;n la Directiva 90/396/CEE, que a su vez fue
transpuesta por el Real Decreto 1.428/1992 de 27 de
noviembre (IT 1.3.4.1.1).
Asimismo, cada caldera tendr&aacute; su propio vaciado de
agua; la secci&oacute;n m&iacute;nima de la tuber&iacute;a de vaciado ser&aacute;
de 20 mm. La conexi&oacute;n entre la llave de vaciado y el
desag&uuml;e se har&aacute; de forma que el paso de agua resulte
visible (IT 1.3.4.2.3). Este vaciado, asociado a las llaves
de corte, es imprescindible para poder efectuar las reparaciones correspondientes sin afectar al resto de la
Cada caldera dispondr&aacute; de llaves de corte en las conducciones de ida y retorno, de modo que pueda aislarse
del resto sin necesidad de vaciar previamente toda la
instalaci&oacute;n (IT 1.3.4.2.3).
Los generadores t&eacute;rmicos (calderas y quemadores) incorporar&aacute;n el Marcado CE (Art&iacute;culo 18), con el cual se
tiene constancia de que los equipos cumplen con las
directivas que les son de aplicaci&oacute;n.
6.3 V&aacute;lvulas de seguridad
Por tratarse de circuitos cerrados es obligatorio que
cada caldera disponga de una v&aacute;lvula de seguridad (IT
1.3.4.2.5) que tendr&aacute; un dispositivo de accionamiento
manual para pruebas que, cuando sea actuado, no modifique su tarado; adem&aacute;s su descarga ser&aacute; visible y
estar&aacute; conducida a lugar seguro.
Las calderas se colocar&aacute;n sobre una bancada de inercia cuando no posean una base propia suficientemente
r&iacute;gida. Esta bancada ser&aacute; de hormig&oacute;n o acero, de tal
forma que tenga suficiente inercia para evitar el paso de
vibraciones al edificio. Entre la bancada y la estructura
del edificio deben interponerse elementos antivibratorios (CTE HR 3.3.2.4).
El objetivo de estas v&aacute;lvulas es evitar que en la instalaci&oacute;n se produzcan sobrepresiones que puedan
deteriorarla, independientemente de como hayan actuado el resto de los &oacute;rganos de control y seguridad
(termostatos). Este aspecto es cr&iacute;tico ya que una sobrepresi&oacute;n puede provocar accidentes por piezas met&aacute;licas
que salgan despedidas, adem&aacute;s de la rotura de los
propios equipos; por todo ello deben estar directamen-
La bancada puede ser sustituida por los soportes
antivibratorios que algunos fabricantes ofrecen, especialmente dise&ntilde;ados para cada equipo.
a la presi&oacute;n est&aacute;tica originada por la altura del edificio),
superior a su presi&oacute;n de trabajo. Por esto, el modo correcto de seleccionar la presi&oacute;n de tarado es comprobar
la presi&oacute;n del elemento m&aacute;s d&eacute;bil, teniendo en cuenta su
posici&oacute;n relativa en el circuito completo respecto al punto
donde se vayan a colocar las v&aacute;lvulas de seguridad. En
este caso, al estar los radiadores 40 m por debajo de ese
punto, la presi&oacute;n m&aacute;xima admisible en el mismo ser&aacute;:
90-40 = 50 mCA. Por lo tanto, las v&aacute;lvulas de seguridad
deber&aacute;n tener una presi&oacute;n m&aacute;xima de tarado de 5 bar.
te conectadas a los generadores de calor, que son los
puntos donde al incrementar la temperatura se pueden
producir directamente las sobrepresiones.
Debido a su importancia, deben ser revisadas peri&oacute;dicamente por el personal de mantenimiento; para ello es
necesario el dispositivo de comprobaci&oacute;n manual, que
evidentemente no debe modificar su tarado.
El requisito de que la descarga sea visible es verificar
su actuaci&oacute;n en las comprobaciones peri&oacute;dicas y su
estado si se observa que est&aacute;n descargando en el funcionamiento habitual de las instalaciones. Teniendo en
cuenta que en caso de actuaci&oacute;n, o comprobaci&oacute;n, van
a evacuar vapor a alta temperatura la descarga debe
ser conducida de manera que no provoque accidentes
sobre el personal que en ese momento se encuentre
en la sala. En muchas ocasiones, este &uacute;ltimo requisito ha sido interpretado como la obligaci&oacute;n de conducir
la descarga al desag&uuml;e de la sala o al vaciado de las
instalaciones; sin embargo, teniendo en cuenta que es
muy importante saber si la v&aacute;lvula ha actuado, puede
plantearse la conveniencia de conducir la descarga a un
punto en el suelo de la sala, donde no origine riesgos y
que, por el contrario, permita al personal de mantenimiento confirmar que la misma ha disparado.
En las instalaciones donde los generadores se colocan
en las plantas de cubierta, pero los colectores y otros
elementos se ubican en los s&oacute;tanos, este detalle cobra
mayor importancia, obligando a seleccionar equipos (por
ejemplo, bombas de circulaci&oacute;n) con mayor presi&oacute;n de
trabajo (por ejemplo, PN10 en lugar del habitual PN6).
Adem&aacute;s de los problemas originados por las sobrepresiones, en las instalaciones se pueden dar otros
debidos a la falta de presi&oacute;n m&iacute;nima que garantice el correcto funcionamiento de todos los equipos; por ello se
deben instalar dispositivos de seguridad que impidan la
puesta en marcha de las instalaciones si no se tiene la
presi&oacute;n m&iacute;nima necesaria (presostatos) (IT 1.3.4.2.5).
La v&aacute;lvula estar&aacute; dimensionada por el fabricante del
equipo (IT 1.3.4.2.5), para ello, en la documentaci&oacute;n
t&eacute;cnica de la caldera se incluir&aacute; el di&aacute;metro de conexi&oacute;n
de la v&aacute;lvula; sin embargo, para la presi&oacute;n de tarado de
la misma no es suficiente con tener en cuenta la presi&oacute;n
de trabajo de las calderas, ya que debe analizarse cu&aacute;l
es la correspondiente al elemento m&aacute;s d&eacute;bil de la instalaci&oacute;n. No debe olvidarse que las v&aacute;lvulas de seguridad
deben proteger a todo el circuito cerrado; en ocasiones
hay otros elementos como los vasos de expansi&oacute;n, bombas etc., cuya presi&oacute;n de trabajo es inferior a la de las
propias calderas. Esta situaci&oacute;n cobra mayor relevancia
cuando las calderas se ubican en las cubiertas de los
edificios; a veces, dependiendo de la altura del edificio
suele suceder que los elementos m&aacute;s afectados son los
emisores de las plantas bajas, debiendo modificarse la
presi&oacute;n de tarado de las v&aacute;lvulas de seguridad de las
calderas, o instalarse otras v&aacute;lvulas para proteger a los
elementos m&aacute;s d&eacute;biles.
En este sentido, adem&aacute;s de las propias calderas, en las
que la falta de presi&oacute;n m&iacute;nima puede provocar vaporizaciones indeseadas o falta de circulaci&oacute;n de agua, los
elementos m&aacute;s sensibles son las bombas de circulaci&oacute;n que en la aspiraci&oacute;n requieren una presi&oacute;n m&iacute;nima
variable con la temperatura de trabajo; a mayor temperatura mayor presi&oacute;n (ver Gu&iacute;a T&eacute;cnica n&ordm; 10: “Selecci&oacute;n
de equipos de transporte de fluidos”).
Para seleccionar la presi&oacute;n de tarado de los presostatos
debe analizarse la presi&oacute;n m&iacute;nima necesaria en todos
los equipos considerando su posici&oacute;n relativa en la
6.5 Expansi&oacute;n
Por ejemplo, supongamos un edificio de viviendas en
bloque de 40 m de altura, en el cual las calderas se encuentran situadas en cubierta con una presi&oacute;n de trabajo
de 6 bar, mientras que los radiadores en planta baja tienen
9 bar de presi&oacute;n de trabajo. Si las v&aacute;lvulas de seguridad
seleccionadas fuesen de 6 bar, adecuadas a la presi&oacute;n de
trabajo de las calderas, el efecto de esta presi&oacute;n sobre los
radiadores de la planta baja ser&iacute;a de 10 bar (6+4 debido
Los cambios de temperatura del agua de la instalaci&oacute;n
provocan variaciones en su volumen, que si no son absorbidos por alg&uacute;n elemento, al ser el agua un fluido
incomprimible, crear&aacute;n sobrepresiones en los circuitos;
los elementos encargados de absorber estas dilataciones son los denominados vasos de expansi&oacute;n, que
deber&aacute;n ser de tipo cerrado (IT 1.3.4.2.4).
de potencia, ya que de no actuar sobre las marchas de
menor potencia, los quemadores tendr&iacute;an un n&uacute;mero
m&aacute;s elevado de arrancadas y paradas, lo que provocar&iacute;a
una disminuci&oacute;n del rendimiento medio estacional.
Para el dise&ntilde;o y dimensionado de los sistemas de expansi&oacute;n se puede aplicar lo indicado en la norma UNE
100.155. En anteriores versiones de la reglamentaci&oacute;n
se requer&iacute;a que entre los generadores de calor y el sistema de expansi&oacute;n no existiesen llaves de corte, este era
un requisito heredado del uso de vasos de expansi&oacute;n
abiertos, en los que el vaso cumpl&iacute;a la doble misi&oacute;n de
absorber las dilataciones y actuar como seguridad ante
sobrepresiones; sin embargo, los vasos de expansi&oacute;n
cerrados deben asociarse al uso de v&aacute;lvulas de seguridad, siendo &eacute;stas las que est&eacute;n en conexi&oacute;n directa (sin
llaves de corte intermedias) con los generadores.
Estos termostatos ser&aacute;n de rearme autom&aacute;tico, de
modo que los quemadores arranquen y paren en funci&oacute;n de las consignas.
La misi&oacute;n de los termostatos de funcionamiento puede
ser asumida por los equipos de regulaci&oacute;n externos al
quemador (centrales de regulaci&oacute;n, aut&oacute;matas programables, etc.).
Para facilitar el mantenimiento de los vasos de expansi&oacute;n cerrados es conveniente que en la conexi&oacute;n a los
mismos se instalen llaves de corte que permitan aislarlos de la instalaci&oacute;n para efectuar las comprobaciones.
Si los quemadores son modulantes los termostatos son sustituidos por la regulaci&oacute;n proporcional
El termostato de seguridad debe actuar cuando hayan
fallado los de funcionamiento, en cuyo caso el quemador no se detiene cuando se alcanzan las temperaturas
de consigna y contin&uacute;a aportando calor a la caldera,
pudi&eacute;ndose alcanzar temperaturas peligrosas, por este
motivo debe ser de rearme manual, de modo que quede
constancia del funcionamiento an&oacute;malo de la instalaci&oacute;n, debi&eacute;ndose tomar las medidas oportunas para
corregir esta disfunci&oacute;n.
A pesar de ello es recomendable que exista un vaso
de expansi&oacute;n independiente para cada caldera; el
volumen del cual ser&aacute; el necesario para compensar
exclusivamente las dilataciones del agua de la caldera
correspondiente, debiendo existir vasos de expansi&oacute;n
cerrados en los diferentes circuitos, cada uno de ellos
con volumen adecuado a la parte de la instalaci&oacute;n a la
que se encuentre asignado.
El termostato de humos tiene como misi&oacute;n controlar que
el conjunto caldera-quemador est&aacute; proporcionando los
rendimientos m&iacute;nimos requeridos, ya que si la temperatura de humos se eleva excesivamente, las p&eacute;rdidas
por la chimenea son muy altas, por lo cual debe ser de
rearme manual, de manera que exista la obligaci&oacute;n de
corregir las causas que provocan este problema; adem&aacute;s de la funci&oacute;n de ahorro de energ&iacute;a asociado al corte
por temperatura elevada de humos, tambi&eacute;n cumple una
funci&oacute;n de seguridad, ya que si no existiese este control
podr&iacute;an darse casos de temperaturas de humos peligrosas, que pudieran llegar incluso a originar incendios.
6.6 Termostatos
Cada caldera dispondr&aacute;, como m&iacute;nimo, de los siguientes termostatos:
•Termostatos de funcionamiento: tendr&aacute; un termostato, de rearme autom&aacute;tico, por cada marcha del
•Termostato de seguridad: existir&aacute; un termostato,
de rearme manual, tarado a una temperatura superior a las de funcionamiento (IT 1.3.4.1.1).
•Termostato de humos: aunque de acuerdo con el
RITE no es estrictamente obligatorio ya que admite que se trate simplemente de un term&oacute;metro de
humos (IT 1.3.4.4.5), en el conducto de humos se
dispondr&aacute; un termostato de rearme manual, que act&uacute;e si en los humos se dan temperaturas excesivas.
6.7 Term&oacute;metros
Cada caldera dispondr&aacute; como m&iacute;nimo de los siguientes
term&oacute;metros (IT 1.3.4.4.5):
•Uno en la impulsi&oacute;n y otro en el retorno; habitualmente el term&oacute;metro de impulsi&oacute;n viene
incorporado en la propia caldera; sin embargo, el de
retorno suele ser necesario instalarlo en la tuber&iacute;a.
La misi&oacute;n de los termostatos de funcionamiento es detener la marcha de los quemadores cuando se alcancen las
temperaturas de consigna, de modo que la producci&oacute;n se
adecue a las necesidades instant&aacute;neas; son necesarios
tantos termostatos como marchas tengan los quemadores para poder aprovechar correctamente los escalones
•Uno en el conducto de humos; suelen incorporarlos los propios pirostatos.
desde m&aacute;s de 1.500 &deg;C en la zona de llama, hasta menos
de 200 &deg;C en la caja de humos. Estas diferencias pueden
provocar tensiones muy fuertes entre los materiales
constitutivos de las mismas, debidas a dilataciones
diferenciales, por lo que es necesario garantizar un caudal m&iacute;nimo de circulaci&oacute;n de agua para que la caldera
se refrigere adecuadamente. Este caudal debe ser el indicado por el fabricante de la caldera.
La misi&oacute;n de los mismos es proporcionar datos sobre el
estado de funcionamiento de la instalaci&oacute;n en cada momento. Tendr&aacute;n el sensor en el interior de la tuber&iacute;a, no
pudiendo instalarse term&oacute;metros de contacto; estar&aacute;n
situados en lugares visibles y tendr&aacute;n un tama&ntilde;o apropiado y una escala que permita que los valores habituales
de cada circuito se encuentren en el tercio central.
Es aconsejable dise&ntilde;ar las instalaciones asegurando
el caudal nominal permanente por cada caldera. Se entiende por caudal nominal aquel que se corresponde
con la potencia de la caldera trabajando en las condiciones de salto t&eacute;rmico de dise&ntilde;o (5 &deg;C, 10 &deg;C, 15 &deg;C,
20 &deg;C, etc.), mientras que el caudal m&iacute;nimo, inferior al
nominal, se corresponde con el de seguridad indicado
6.8 Contadores de horas y energ&iacute;a
Para poder valorar el rendimiento de generaci&oacute;n estacional de las instalaciones es preciso disponer de
equipos de medida que lo permitan; por ello, para las
calderas se establecen los siguientes equipos m&iacute;nimos
(IT 1.2.4.4):
Para controlar que se ha establecido dicho caudal, se
debe instalar un interruptor de flujo, de modo que no
se permita el arranque del quemador si la circulaci&oacute;n
de agua no es adecuada; este dispositivo es obligatorio
excepto si el fabricante especifica que por dise&ntilde;o la caldera no requiere circulaci&oacute;n m&iacute;nima (IT 1.3.4.1.1).
• Contador de horas de funcionamiento para cada
caldera de potencia superior a 70 kW.
• Contadores de combustible y energ&iacute;a el&eacute;ctrica para
conjuntos t&eacute;rmicos con potencia superior a 70 kW.
• Contador de energ&iacute;a t&eacute;rmica para conjuntos de generadores de potencia superior a 400 kW.
La forma de controlar el caudal m&iacute;nimo por caldera no
esta reglamentada y depende del tipo de regulaci&oacute;n
que se haya dise&ntilde;ado para el conjunto de la instalaci&oacute;n;
las diferentes alternativas se definen en el apartado de
la central t&eacute;rmica.
6.9 Caudal m&iacute;nimo
Durante su funcionamiento en el interior de las calderas
se producen zonas con diferencias t&eacute;rmicas muy altas,
circulaci&oacute;n nomial
› 1.500oC
figura INSTCLD-01: Circulaci&oacute;n m&iacute;nima
6.10 Temperatura m&iacute;nima de retorno
Si la temperatura de retorno a caldera es demasiado baja, como se ha visto en el apartado 3, se pueden producir en la
zona final del recorrido de humos, por su interior, condensaciones del agua generada en la combusti&oacute;n; estas condensaciones pueden deteriorar la caldera, por ello hay que tomar las medidas precisas para evitarlas.
Figura INSTCLD-02: Temperatura m&iacute;nima de retorno
Para conseguir que las temperaturas de retorno a caldera no bajen de dicho valor, se debe actuar sobre las regulaciones
de los circuitos de consumo, de modo que no comiencen a demandar calor hasta que el circuito de calderas no haya
alcanzado la temperatura adecuada; la soluci&oacute;n de bomba de circulaci&oacute;n en by-pass, en numerosas ocasiones denominada como “anticondensaci&oacute;n”, no es una soluci&oacute;n eficaz, ya que si en un momento determinado la instalaci&oacute;n demanda
m&aacute;s potencia que la que son capaces de proporcionar las calderas, la temperatura de retorno baja irremisiblemente; la
misi&oacute;n real de esas bombas es mantener la circulaci&oacute;n m&iacute;nima requerida.
La temperatura m&iacute;nima de retorno debe ser indicada por el fabricante de la caldera, ya que existen calderas con dise&ntilde;os especiales que permiten trabajar con temperaturas de retorno bajas sin peligro de condensaci&oacute;n (calderas de
baja temperatura) e incluso calderas que, para aumentar el rendimiento, provocan las condensaciones (calderas de
condensaci&oacute;n).
6.11 Recogida de condensados
Si las calderas instaladas son de condensaci&oacute;n se pretende que se produzcan condensaciones en el interior de las mismas, por ello se debe instalar un sistema para la recogida de estas condensaciones. Aunque a&uacute;n no se ha reglamentado
en este sentido, lo m&aacute;s adecuado es prever un dispositivo para su neutralizaci&oacute;n; teniendo en cuenta la acidez de los
6.13 Evacuaci&oacute;n de humos
condensados (pHs del orden de 3) los neutralizadores
se componen de un elemento b&aacute;sico, que por reacci&oacute;n
con el &aacute;cido se va transformando en una sal (&aacute;cido +
base = sal + agua) evacu&aacute;ndose agua; evidentemente,
el componente b&aacute;sico debe renovarse peri&oacute;dicamente.
Cada caldera dispondr&aacute; de su propio conducto de humos que la conecte con la chimenea; para potencias
superiores a 400 kW cada caldera dispondr&aacute; de su propia chimenea, si bien siempre es aconsejable que cada
caldera tenga su propia chimenea independiente.
La descarga al desag&uuml;e se efect&uacute;a por gravedad o con
bomba; los propios fabricantes de calderas suministran
Aunque no es obligatorio, es conveniente que en el conducto de humos se coloque un elemento estabilizador
de tiro. Los m&aacute;s sencillos se componen simplemente
de una compuerta con un contrapeso que mantiene en
la base de la chimenea el tiro adecuado para una correcta combusti&oacute;n; si el tiro aumenta la compuerta se
abre permitiendo la entrada de aire secundario, lo que
incrementa el caudal de humos y disminuye su temperatura y por lo tanto reduce el tiro, en caso contrario se
cierra la compuerta con el efecto contrario, menor caudal de humos y mayor temperatura con el consiguiente
incremento de tiro. De este modo el tiro queda continuamente estabilizado.
Aunque las calderas instaladas no sean de condensaci&oacute;n, durante breves periodos en la arrancada de
las instalaciones se producen condensaciones y en el
funcionamiento normal, sucede lo mismo en las chimeneas; en el interior de las calderas, las condensaciones
se evaporan cuando la instalaci&oacute;n alcanza el r&eacute;gimen
habitual de funcionamiento, pero en ocasiones no es as&iacute;
y muchos fabricantes incorporan en el fondo de caldera
una recogida para las mismas, que debe conectarse al
desag&uuml;e. En este caso, debido a su peque&ntilde;o caudal, no
es necesario neutralizarlas.
Los estabilizadores m&aacute;s completos incorporan un servomotor que en las paradas de la caldera abren totalmente
la compuerta, reduciendo la ventilaci&oacute;n par&aacute;sita a trav&eacute;s de la caldera, lo que unido al cierre de la compuerta
de aire de los quemadores mejora el rendimiento medio
estacional; adem&aacute;s, como efecto beneficioso durante
las paradas, el aire inducido “limpia” la chimenea evaporando las condensaciones que se est&eacute;n produciendo
6.12 Protecci&oacute;n ac&uacute;stica de los
quemadores mec&aacute;nicos
Los quemadores mec&aacute;nicos, sobre todo los de altas
potencias, son equipos con gran potencia sonora, por
ello en ocasiones es conveniente cubrirlos con una envolvente ac&uacute;stica, que adem&aacute;s mejora el rendimiento
del generador, ya que el mismo recupera parte de las
p&eacute;rdidas por radiaci&oacute;n del frente de caldera.
Envolvente ac&uacute;stica
de aire en las paradas
Recuperaci&oacute;n del calor del frente de caldera
Figura INSTCLD-03: Atenuador ac&uacute;stico para quemadores
Figura INSTCLD-03: Estabilizador de tiro
En las calderas atmosf&eacute;ricas esta misi&oacute;n la cumple el cortatiros, si bien a trav&eacute;s de los quemadores suelen presentar
mayores ventilaciones par&aacute;sitas en las paradas.
Figura INSTCLD-04: Cortatiros de una caldera atmosf&eacute;rica
Las chimeneas tendr&aacute;n en su base un elemento en “fondo de saco” para limpieza y recogida de condensados, agua de
lluvia, etc. En cubierta terminar&aacute;n en un elemento que permita dispersar adecuadamente los humos, sin deflectores u
otros elementos que dificulten esta misi&oacute;n.
4.– (mm)
&plusmn; 20 (mm)
Aire inducido durante
Figura INSTCLD-05: Remates de las chimeneas para una correcta
dispersi&oacute;n de los humos
_ Ext (mm)
Arranque de la chimenea
en fondo de saco
Recogida y neutralizaci&oacute;n
Figura INSTCLD-06: Dispositivos en la base de la chimenea
IT 1.3.4.2.3
IT 1.2.4.4
Obligatorio P&gt;400kW
Documento CTE-HR
IT 1.3.4.1.1
Caudal m&iacute;nimo indicado por el fabricante
Puede realizarse de diferentes formas
IT 1.3.4.2.5
IT 1.3.4.4.5
Term&oacute;metros en impulsi&oacute;n y retorno
Escape visible a lugar seguro
Recomendable rearme manual
T1 T2 TS
IT 1.3.4.1
Obligatorio P&gt;70kW
IT 1.3.4.2.4
M&iacute;nimo 20 mm
Elemento el&aacute;stico
Conexi&oacute;n visible
a desag&uuml;e
Figura INSTCLD-07: Requisitos para instalaci&oacute;n de calderas centrales
6.14 Datos m&iacute;nimos necesarios que se
• P&eacute;rdidas de carga (circuitos de agua y humos).
• Temperaturas de trabajo (m&iacute;nima y m&aacute;xima).
Para poder dise&ntilde;ar de manera adecuada las centrales
de producci&oacute;n de calor es preciso solicitar al fabricante
de las calderas los siguientes datos, como m&iacute;nimo:
• Di&aacute;metro de conexi&oacute;n de la v&aacute;lvula de seguridad.
• Di&aacute;metro de conexi&oacute;n del circuito de humos.
•Tipo de caldera (est&aacute;ndar, baja temperatura o
• Di&aacute;metros de conexi&oacute;n de impulsi&oacute;n y retorno.
•Potencias del conjunto caldera/quemador (m&iacute;nima, m&aacute;xima y nominal).
• Di&aacute;metro de conexi&oacute;n del vaciado.
• Presiones de trabajo (m&iacute;nima y m&aacute;xima).
•Di&aacute;metro de conexi&oacute;n de la recogida de
• Caudales de circulaci&oacute;n (m&iacute;nimo y m&aacute;ximo).
• Rendimientos a carga total y al 30%.
circuitos t&eacute;rmicos
los mismos de 70 &deg;C, de manera que para una temperatura ambiente de 20 &deg;C se tiene el salto t&eacute;rmico de 50 &deg;C.
En este apartado se analizan las temperaturas de funcionamiento de los diferentes circuitos t&eacute;rmicos de los
edificios, las cuales son determinantes para la selecci&oacute;n
del tipo de calderas a instalar, as&iacute; como para el establecimiento de los circuitos hidr&aacute;ulicos m&aacute;s eficientes.
Con estas consideraciones las condiciones de dise&ntilde;o
habituales de las instalaciones de calefacci&oacute;n por radiadores son:
En general, la decisi&oacute;n de las temperaturas de dise&ntilde;o son
responsabilidad del proyectista, con las limitaciones que
cada servicio impone, teniendo en cuenta que como el
calor se transmite de mayor a menor temperatura, siempre ser&aacute; necesario que la temperatura de producci&oacute;n sea
superior a la necesaria para cada servicio.
• Impulsi&oacute;n: 80 &deg;C.
• Retorno: 60 &deg;C.
Es evidente que pueden adoptarse otras condiciones,
siendo m&aacute;s favorables para calderas de condensaci&oacute;n
dise&ntilde;os con temperaturas inferiores; sin embargo no
debe olvidarse que las condiciones de dise&ntilde;o se corresponden con las temperaturas exteriores m&aacute;s bajas
y que con las regulaciones en funci&oacute;n de las condiciones exteriores, las temperaturas de funcionamiento de
los circuitos de calefacci&oacute;n, durante la mayor parte del
tiempo ser&aacute;n m&aacute;s bajas.
7.1 Calefacci&oacute;n
La temperatura de confort en los locales debe estar entre 21 y 23 &deg;C, por lo que son suficientes temperaturas
del orden de los 40 &deg;C para conseguir alcanzarlas, como
por ejemplo en sistemas por suelo radiante.
Como ejemplo, en el Gr&aacute;fico RAD-01 se muestran las
condiciones de funcionamiento en funci&oacute;n de las condiciones exteriores para una instalaci&oacute;n con radiadores,
cuyas condiciones de dise&ntilde;o hayan sido:
Por motivos de seguridad el RITE limita a 80 &deg;C la
temperatura m&aacute;xima de las superficies emisoras accesibles; tradicionalmente por comodidad se ha tomado
esta temperatura como temperatura de consigna para
las calderas, de manera que no sea necesario disponer elementos de regulaci&oacute;n intermedios, ya que si la
temperatura de producci&oacute;n coincide con la m&aacute;xima permitida &eacute;sta nunca se ver&aacute; superada.
• Temperatura exterior: -4 &deg;C.
• Temperatura de impulsi&oacute;n: 80 &deg;C.
• Temperatura de retorno: 60 &deg;C.
Los radiadores se ensayan con un salto t&eacute;rmico de 50 &deg;C
entre la temperatura media del radiador y la temperatura ambiente (norma UNE EN 442). Por este motivo, para
seleccionar los radiadores directamente de cat&aacute;logo se
ha tomado una temperatura media de funcionamiento de
• Exponente de la curva de los radiadores: n = 1,30.
• Temperatura interior de los locales: 22 &deg;C.
Curva de calefacci&oacute;n
Ta impulsi&oacute;n
Ta retorno
Temperaturas impulsi&oacute;n y retorno
Temperatuas exteriores
Grafico RAD-01: Temperaturas de funcionamiento de una instalaci&oacute;n con regulaci&oacute;n en funci&oacute;n de las condiciones exteriores
7.3 Climatizaci&oacute;n
En el grafico se puede observar como la temperatura de
retorno, cuando la temperatura exterior sea de 0 &deg;C es de
56 &deg;C; siendo de 50 &deg;C cuando la exterior sea de 5 &deg;C.
Las instalaciones de climatizaci&oacute;n habitualmente se
dise&ntilde;an para refrigeraci&oacute;n, lo que requiere elementos
emisores de mayor tama&ntilde;o que funcionan con menores
saltos t&eacute;rmicos; por ello en las mismas se pueden tener
temperaturas de primario del orden de los 45 &deg;C, lo que
favorece la integraci&oacute;n de calderas de condensaci&oacute;n.
Lo que implica que con regulaciones en condiciones
exteriores, las temperaturas de funcionamiento de los
sistemas de calefacci&oacute;n ser&aacute;n habitualmente bajas, aunque el dise&ntilde;o se haya hecho para impulsiones a 80 &deg;C.
Estas temperaturas son v&aacute;lidas para suelos radiantes,
ventiloconvectores, climatizadores, etc.
Para prevenci&oacute;n de la legionelosis, en cumplimiento
del Real Decreto 865/2003, las instalaciones centrales
de ACS se dise&ntilde;an con temperaturas de acumulaci&oacute;n
permanente de, al menos, 60 &deg;C y de manera que peri&oacute;dicamente se puedan alcanzar los 70 &deg;C. Este requisito
que para viviendas no es estrictamente exigible, por
evidentes motivos de seguridad, suele ser aceptado sin
reservas en todo tipo de instalaci&oacute;n central.
7.4 Piscinas
Las piscinas son aplicaciones de bajo nivel t&eacute;rmico,
inferior a 30 &deg;C, por lo que pueden funcionar con primarios del orden de 40 &deg;C.
Con estos condicionantes las instalaciones de ACS requieren primarios con temperaturas del orden de 80 &deg;C.
8.1 Objetivos de la central t&eacute;rmica
generales, adem&aacute;s de los cuales deben existir llenados
para cada circuito, de manera que se puedan reparar y
reponer el servicio a los mismos sin afectar al resto de
las instalaciones; estos llenados se realizar&aacute;n con una
secci&oacute;n m&iacute;nima DN 15.
En primer lugar se definen los criterios con los que deben dise&ntilde;arse las centrales de producci&oacute;n de calor de
las instalaciones de calefacci&oacute;n y/o ACS, para cumplir
los tres objetivos fundamentales del RITE:
Vaciados: todas las redes deben poderse vaciar total y
parcialmente (IT 1.3.4.2.3). La conexi&oacute;n al desag&uuml;e se
har&aacute; de tal forma que el paso de agua resulte visible;
la secci&oacute;n m&iacute;nima del vaciado general se muestra en la
Tabla CNTRM-01, los vaciados parciales ser&aacute;n como m&iacute;nimo DN 20.
• Proporcionar el confort adecuado.
• Cumplir los requisitos de seguridad.
• Obtener la mayor eficiencia posible.
Tabla CNTRM-01: Tuber&iacute;as de llenado y vaciado
para instalaciones centrales de calor
8.1.1 Confort
Di&aacute;metro m&iacute;nimo (mm)
instalaciones de calefacci&oacute;n
Para poder proporcionar las condiciones de confort requeridas, la suma de las potencias de los generadores
debe ser superior a las demandas m&aacute;ximas simult&aacute;neas del edificio m&aacute;s las p&eacute;rdidas de calor de las redes
50 &lt; P ≤ 150
150 &lt; P ≤ 500
500 &lt; P
Tablas 3.4.2.2 y 3.4.2.3 (RITE 07)
8.1.2 Seguridad
El llenado de las instalaciones, que ser&aacute; manual
(IT 1.3.4.2.2), debe tener llave de corte, filtro de malla
met&aacute;lica, un contador y una v&aacute;lvula antirretorno con
elemento de comprobaci&oacute;n.
Cada circuito hidr&aacute;ulico se proteger&aacute; mediante un filtro
con una luz de 1 mm como m&aacute;ximo; las v&aacute;lvulas autom&aacute;ticas de di&aacute;metro nominal mayor que DN 15, contadores
y aparatos similares se proteger&aacute;n con filtros de 0,25 mm
de luz, como m&aacute;ximo (IT 1.3.4.2.8).
Para evitar reflujos de la instalaci&oacute;n a una red de agua
potable, posteriormente a los elementos de llenado comentados, dispondr&aacute; de un desconector que, en caso
de ca&iacute;da de presi&oacute;n de la red p&uacute;blica, cree una discontinuidad entre el circuito y la misma red p&uacute;blica.
Se dispondr&aacute;n, como m&iacute;nimo, los siguientes elementos
de medici&oacute;n (IT 1.3.4.4.5):
En la Tabla CNTRM-01 se indican las secciones de
llenado m&iacute;nimas en funci&oacute;n de la potencia de las instalaciones, las mismas corresponden a los llenados
• Colectores de impulsi&oacute;n y retorno: 1 term&oacute;metro.
• Vasos de expansi&oacute;n cerrados: 1 man&oacute;metro.
8.1.3.2 Fraccionamiento de potencia
•Aparatos de transferencia t&eacute;rmica: 1 term&oacute;metro a
la entrada y otro a la salida.
El n&uacute;mero de calderas y su regulaci&oacute;n debe seleccionarse de modo que se obtenga un funcionamiento continuo
de las mismas. Para ello los generadores se conectar&aacute;n
hidr&aacute;ulicamente en paralelo y estar&aacute;n independizados.
•Chimeneas: 1 pir&oacute;metro (o pirostato con indicador).
•Circuitos secundarios: 1 term&oacute;metro en la impulsi&oacute;n y otro en el retorno.
El n&uacute;mero m&iacute;nimo de generadores se fija en la IT
1.2.4.1.2.2.
•Bombas: 1 man&oacute;metro con lectura diferencial,
equipado con dispositivo de amortiguaci&oacute;n.
Tabla CNTRM-02: N&uacute;mero m&iacute;nimo de
generadores de calor en funci&oacute;n de la
potencia de la instalaci&oacute;n
•V&aacute;lvulas autom&aacute;ticas: 2 tomas para la medida de
p&eacute;rdida de presi&oacute;n.
Fraccionamiento potencia
8.1.3 Eficiencia energ&eacute;tica
La eficiencia de la central de producci&oacute;n depende b&aacute;sicamente de los siguientes factores:
PN ≤ 400
400 &lt; PN
Si la instalaci&oacute;n da servicio de calefacci&oacute;n y ACS,
la potencia demandada por el sistema de ACS ser&aacute;
igual o mayor que la potencia del primer escal&oacute;n
• Eficiencia de los generadores; para ello se seleccionar&aacute;n las calderas m&aacute;s eficientes posible; es
decir, las que obtengan mejores rendimientos tanto a carga total como a carga parcial, teniendo en
cuenta las temperaturas de funcionamiento de los
diversos circuitos.
El escalonamiento de potencia que puede obtenerse en
la instalaci&oacute;n comprende desde la m&iacute;nima potencia del
generador m&aacute;s peque&ntilde;o, hasta la suma conjunta de todos los generadores; por ello si se tienen quemadores
modulantes el rango de regulaci&oacute;n es continuo.
• Fraccionamiento de potencia; la producci&oacute;n de
calor debe adecuarse en todo momento a las demandas instant&aacute;neas del edificio, de manera que
se eviten arrancadas y paradas innecesarias de los
generadores, para ello se deben seleccionar varios
generadores y con quemadores de varias marchas,
preferiblemente modulantes.
Si se opta por generadores que a carga parcial incrementan su rendimiento (condensaci&oacute;n) el RITE permite
reducir el n&uacute;mero de generadores, ya que puede obtenerse un mejor rendimiento estacional.
•Distribuciones con circuitos diferentes seg&uacute;n tipos de uso, zonas y horarios de funcionamiento.
Para evitar consumos innecesarios, cuando pare un generador deben parar tambi&eacute;n los equipos accesorios
cuyo funcionamiento est&eacute;n directamente relacionados
con el del generador, como por ejemplo las bombas de
circulaci&oacute;n por caldera.
•Regulaci&oacute;n y control de la instalaci&oacute;n programado
para el &oacute;ptimo aprovechamiento de la misma.
8.1.3.1 Generadores eficientes
8.1.3.3 Distribuci&oacute;n de circuitos
Para seleccionar los generadores deben tenerse en
cuenta las temperaturas de dise&ntilde;o de cada circuito,
siendo adecuado utilizar calderas de condensaci&oacute;n
cuando se puedan tener muchas horas de funcionamiento a baja temperatura.
El n&uacute;mero de circuitos debe seleccionarse por los siguientes conceptos:
•Temperaturas de funcionamiento: no deben mezclarse circuitos con temperaturas diferentes, ya
que ello obligar&iacute;a a efectuar las distribuciones a
las temperaturas m&aacute;s altas y reducirlas en los puntos de consumo. Ello implica separar los circuitos
de calefacci&oacute;n de los de ACS, piscinas, etc.
Independientemente del tipo de caldera, las mismas
deben seleccionarse con la garant&iacute;a de que a carga parcial van a mantener un buen rendimiento.
secundarios dispondr&aacute;n de elementos de regulaci&oacute;n independientes, ya que la central t&eacute;rmica deber&aacute; trabajar
a la temperatura del circuito que la solicite m&aacute;s alta en
cada momento, los restantes circuitos la reducir&aacute;n con
sus propias regulaciones.
•Horarios de funcionamiento: los circuitos deben
agruparse por zonas con el mismo horario de uso,
de manera que se eviten consumos el&eacute;ctricos y
p&eacute;rdidas de calor en distribuciones que no est&eacute;n
utiliz&aacute;ndose. Esto obliga a separar usos como por
ejemplo viviendas de oficinas, o estas &uacute;ltimas de
salones de actos, etc.
Seguidamente se estudia exclusivamente el circuito de
producci&oacute;n de calor que es el objetoAnexo
gu&iacute;a;
los circuitos secundarios se tratan en otras gu&iacute;as.
•Orientaciones, ya que orientaciones opuestas implican temperaturas de funcionamiento diferentes
En todos los esquemas se incluyen los elementos b&aacute;sicos que se han comentado en el apartado de instalaci&oacute;n
de calderas, para cada una de ellas:
8.1.3.4 Regulaci&oacute;n y control
• Llaves de corte.
El sistema de regulaci&oacute;n debe conseguir que cada circuito trabaje siempre a la menor temperatura posible,
para aprovechar al m&aacute;ximo los elementos de producci&oacute;n; asimismo debe lograr que en cada momento est&eacute;n
en marchas los equipos m&aacute;s eficientes.
• V&aacute;lvulas de seguridad.
• Expansi&oacute;n cerrada exclusiva para la caldera.
•Elementos de medici&oacute;n y control (term&oacute;metros,
termostatos, etc.).
En este sentido, en la IT 1.2.4.3.1 punto 8, se indica que
si los generadores, a carga parcial, disminuyen su rendimiento la regulaci&oacute;n ser&aacute; en secuencia, manteniendo
en marcha al n&uacute;mero m&iacute;nimo de generadores; sin embargo, si a carga parcial aumentan su rendimiento se
actuar&aacute; de manera que se mantenga en marcha un mayor n&uacute;mero de equipos, trabajando a carga parcial.
•Conductos de humos con estabilizador de tiro, recogida de condensados, etc.
El caudal del fluido portador por calderas se podr&aacute; variar para adaptarse a la carga t&eacute;rmica instant&aacute;nea entre
los l&iacute;mites m&aacute;ximo y m&iacute;nimo establecidos por el fabricante (IT 1.2.4.1.1).
Estos componentes se consideran suficientemente tratados en los apartados anteriores, por lo que el an&aacute;lisis
se centrar&aacute; en c&oacute;mo se resuelve el funcionamiento conjunto de la central de producci&oacute;n de calor.
En los ejemplos se muestran dos calderas, si bien los
criterios son iguales cualquiera que sea su n&uacute;mero.
8.2 Circuitos hidr&aacute;ulicos habituales de la
8.2.1 Circuito con circulaci&oacute;n nominal por
A continuaci&oacute;n se analizan diferentes soluciones de la
central t&eacute;rmica que cumplen los requisitos necesarios
para lograr los objetivos anteriormente analizados.
La instalaci&oacute;n se muestra en la Figura CNTRM-01; la
producci&oacute;n de calor se compone de un colector de retorno a calderas y dos colectores principales (impulsi&oacute;n
y retorno) a los que se conectan las calderas y todos los
circuitos secundarios.
Como muestra de los circuitos secundarios se toman dos, que pueden corresponder a calefacci&oacute;n,
ACS, o cualquier aplicaci&oacute;n t&eacute;rmica del edificio, por lo
que el n&uacute;mero puede ser muy superior; los circuitos
Impulsi&oacute;nRetorno Impulsi&oacute;nRetorno
Tuber&iacute;a impulsi&oacute;n CLF
Tuber&iacute;a retorno CLF
Tuber&iacute;a llenado
Tuber&iacute;a vaciado
Tuber&iacute;a combustible
V&aacute;lvula motorizada de 2 v&iacute;as
V&aacute;lvula motorizada de 3 v&iacute;as
Term&oacute;metro de humos
Termostato primera marcha
Termostato segunda marcha
Figura CNTRM-01: Circuito con circulaci&oacute;n nominal por calderas y v&aacute;lvulas de dos v&iacute;as
y retorno, a trav&eacute;s de una tuber&iacute;a de la misma secci&oacute;n
que la com&uacute;n de calderas.
La instalaci&oacute;n de cada caldera se resuelve con los siguientes elementos:
Si las calderas no son de condensaci&oacute;n, la sonda del colector de retorno a calderas no permitir&aacute; la apertura de
las v&aacute;lvulas de circuitos hasta que no se haya alcanzado
la temperatura que evite este riesgo.
• Una bomba para circulaci&oacute;n nominal.
• Un interruptor de flujo.
• Una v&aacute;lvula motorizada de dos v&iacute;as.
Si las calderas son de condensaci&oacute;n o baja temperatura, la misi&oacute;n de la sonda del colector de retorno ser&aacute; dar
prioridad al circuito principal, habitualmente el de ACS,
no permitiendo la apertura de la v&aacute;lvula de regulaci&oacute;n
del circuito secundario, hasta que no se haya alcanzado
la temperatura de retorno que permita cubrir adecuadamente todos los servicios.
El sistema de regulaci&oacute;n debe actuar de manera que
antes de la entrada en funcionamiento de la caldera se
abra la correspondiente v&aacute;lvula y se ponga en marcha
su bomba, el interruptor de flujo permitir&aacute; el arranque
de la caldera cuando se haya establecido la circulaci&oacute;n
de agua por la misma.
La sonda de la impulsi&oacute;n com&uacute;n de calderas se utiliza
para el funcionamiento en secuencia de las mismas; con
las temperaturas registradas en ella el sistema de regulaci&oacute;n debe actuar de manera que en cada momento
entren en funcionamiento el n&uacute;mero de escalones que
proporcionen mayor rendimiento; es decir, el n&uacute;mero
m&iacute;nimo de calderas cuando las mismas disminuyan
su rendimiento a carga parcial, o varias calderas a
carga parcial cuando su rendimiento aumente en esa
La apertura lenta de la v&aacute;lvula motorizada evita golpes
de ariete; estas v&aacute;lvulas evitan la circulaci&oacute;n par&aacute;sita del
agua por la caldera, cuando la misma permanece parada;
en instalaciones de potencia peque&ntilde;a las v&aacute;lvulas motorizadas pueden sustituirse por v&aacute;lvulas antirretorno.
Para lograr esta circulaci&oacute;n independientemente de
la posici&oacute;n que ocupen en cada momento las v&aacute;lvulas
de regulaci&oacute;n de los circuitos secundarios, es preciso
conectar hidr&aacute;ulicamente los colectores de impulsi&oacute;n
Asimismo, el sistema de regulaci&oacute;n debe hacer funcionar la instalaci&oacute;n a la temperatura m&aacute;s baja posible, compatible
con el servicio y con el tipo de calderas; para ello recibir&aacute; las se&ntilde;ales de todas las sondas de los circuitos secundarios
teniendo como consigna de producci&oacute;n la m&aacute;s alta en cada momento. El circuito secundario correspondiente trabajar&aacute;
con la v&aacute;lvula de regulaci&oacute;n totalmente abierta y las restantes se posicionar&aacute;n de manera que en cada circuito se tenga
la temperatura de distribuci&oacute;n adecuada.
En instalaciones de potencia superior a 400 kW es preciso medir las aportaciones de la central t&eacute;rmica, el punto m&aacute;s
adecuado para colocar el contador es en el retorno com&uacute;n a calderas con sondas en impulsi&oacute;n y retorno.
8.2.2 Circulaci&oacute;n nominal con compensador hidr&aacute;ulico
En los casos en que los caudales del circuito de calderas y los circuitos secundarios resulten muy diferentes, en funci&oacute;n
de la posici&oacute;n de las v&aacute;lvulas de regulaci&oacute;n, o si las calderas son de muy poco volumen de agua y conviene garantizar
con mayor seguridad una inercia t&eacute;rmica, se suele emplear un compensador hidr&aacute;ulico entre el circuito de calderas y los
colectores de circuitos secundarios (Figura CNTRM-02).
Figura CNTRM-02: Circuito con circulaci&oacute;n nominal por calderas y compensador hidr&aacute;ulico
Las condiciones de funcionamiento son id&eacute;nticas a las descritas en la soluci&oacute;n anterior, si bien en este caso no es preciso conectar hidr&aacute;ulicamente los colectores de impulsi&oacute;n y retorno de los circuitos secundarios, ya que la misma se
establece a trav&eacute;s del compensador.
8.2.3 Circulaci&oacute;n nominal por calderas y v&aacute;lvulas de 3 v&iacute;as
La instalaci&oacute;n de la figura CNTRM-03 resuelve los requisitos de cada caldera con los siguientes elementos:
• Una v&aacute;lvula motorizada de tres v&iacute;as.
• Una sonda en retorno.
Figura CNTRM-03: Circuito con circulaci&oacute;n nominal por calderas y v&aacute;lvulas de tres v&iacute;as
8.2.4 Circulaci&oacute;n m&iacute;nima por calderas
En este caso la bomba de circulaci&oacute;n nominal se conecta
directamente en el retorno de la caldera; al no existir el
colector de retorno a calderas, las mismas se conectan
con retorno invertido, de modo que est&eacute;n equilibradas
sin necesidad de v&aacute;lvulas de regulaci&oacute;n.
En el esquema de la Figura CNTRM-04 se tiene una
producci&oacute;n de calor con circulaci&oacute;n m&iacute;nima por calderas mediante bombas independientes situadas en
bypass entre la impulsi&oacute;n y el retorno a cada caldera;
en esta posici&oacute;n, habitualmente, las bombas han sido
denominadas de manera incorrecta como bombas anticondensaci&oacute;n. El error proviene de no considerar que
quienes demandan son los circuitos secundarios, de
manera que si en la arrancada, o en los momentos de demanda m&aacute;xima, el edificio solicita una potencia similar
a la que entregan las calderas, la temperatura de impulsi&oacute;n aumenta lentamente, de modo que las bombas en
bypass no logran aumentar la temperatura de retorno
de manera suficiente; el &uacute;nico medio eficaz de evitar
este problema es actuar sobre los circuitos, de modo
que los mismos no comiencen a demandar calor mientras en los circuitos primarios (calderas y colectores) no
se hayan alcanzado las temperaturas suficientes.
Esta soluci&oacute;n se emplea con calderas est&aacute;ndar, la sonda en el retorno no permite que la v&aacute;lvula de tres v&iacute;as
de la caldera abra, hasta que se tenga una temperatura
que impida el riesgo de condensaci&oacute;n.
La v&aacute;lvula de tres v&iacute;as tambi&eacute;n cumple la misi&oacute;n de evitar la circulaci&oacute;n par&aacute;sita del agua cuando la caldera
est&eacute; parada.
En este caso es necesario conectar hidr&aacute;ulicamente
los colectores de impulsi&oacute;n y retorno de los circuitos
secundarios, para permitir la circulaci&oacute;n por calderas,
cuando las v&aacute;lvulas de los circuitos secundarios est&eacute;n
Figura CNTRM-04: Conexi&oacute;n de calderas con circulaci&oacute;n m&iacute;nima
v&aacute;lvulas motorizadas de dos v&iacute;as en los retornos a las
Por ello se coloca una sonda en el retorno que no permita la apertura de las v&aacute;lvulas de secundario, hasta
que no se haya superado la temperatura que evita este
riesgo; esta sonda permite dar prioridad al circuito
8.2.5 Calderas sin circulaci&oacute;n m&iacute;nima
La bomba en bypass requiere una v&aacute;lvula antirretorno,
para evitar la circulaci&oacute;n inversa inducida por las bombas de los circuitos secundarios.
Por &uacute;ltimo, en la Figura CNTRM-05 se incluye un esquema aplicable a calderas que no requieran circulaci&oacute;n
m&iacute;nima (dato que debe proporcionar el fabricante de
las mismas). En este caso la circulaci&oacute;n por calderas estar&aacute; determinada por la posici&oacute;n que adopten en cada
momento las v&aacute;lvulas de regulaci&oacute;n de los circuitos
Como en los casos anteriores, si se utilizan calderas de
condensaci&oacute;n la sonda de retorno se emplea exclusivamente para dar prioridad al circuito principal.
Para evitar la circulaci&oacute;n par&aacute;sita por la caldera que
est&eacute; parada, la instalaci&oacute;n se debe complementar con
Figura CNTRM-05: Circuito sin circulaci&oacute;n m&iacute;nima por calderas y v&aacute;lvulas de dos v&iacute;as
8.3.1 Caldera &uacute;nica de condensaci&oacute;n con
Para poder aplicar este esquema se necesitan calderas
que tampoco requieran temperaturas m&iacute;nimas de retorno (calderas de condensaci&oacute;n), ya que, en caso contrario,
al tener que actuar sobre las v&aacute;lvulas de circuitos, aunque las calderas no precisen caudal m&iacute;nimo las sondas
se quedar&iacute;an sin circulaci&oacute;n de agua, no detectando las
temperaturas que se producen e impidiendo la actuaci&oacute;n
de los elementos de control; si bien este inconveniente
puede solventarse dise&ntilde;ando la regulaci&oacute;n de manera
que las v&aacute;lvulas de los circuitos secundarios no cierren
En la Figura CNTRM-06 se muestra el esquema de una
instalaci&oacute;n con una caldera de condensaci&oacute;n y servicios
de calefacci&oacute;n y ACS.
La instalaci&oacute;n se debe complementar con v&aacute;lvulas motorizadas de dos v&iacute;as, para evitar las circulaciones par&aacute;sitas
del agua en las paradas de calderas.
8.3 Otros circuitos hidr&aacute;ulicos
Los esquemas mostrados en el apartado anterior son
ejemplos de instalaciones que se adecuan a las exigencias del RITE, si bien hay multitud de posibles soluciones
que tambi&eacute;n cumplen el mismo; el proyectista debe decidir en cada caso cu&aacute;l es el m&aacute;s conveniente para cada
edificio y conforme a los equipos seleccionados.
A continuaci&oacute;n se analizan otros esquemas no habituales en los que se desarrollan algunas formas de
integraci&oacute;n de calderas de condensaci&oacute;n.
Figura CNTRM-06: Caldera de condensaci&oacute;n con circuitos de
El circuito primario del servicio de ACS se conecta en serie con el circuito de calefacci&oacute;n. La regulaci&oacute;n de la calefacci&oacute;n en funci&oacute;n de las condiciones exteriores se realiza sobre la temperatura de retorno a caldera. La temperatura de
impulsi&oacute;n se modifica directamente seg&uacute;n necesidades; de este modo el retorno a caldera siempre est&aacute; a la menor
temperatura posible. La caldera funciona con circulaci&oacute;n nominal.
8.3.2 Calderas est&aacute;ndar y de condensaci&oacute;n
En el caso de utilizar calderas est&aacute;ndar y calderas de condensaci&oacute;n, en muchos momentos puede interesar que las primeras atiendan directamente a los servicios de alta temperatura (por ejemplo, ACS) mientras que las de condensaci&oacute;n
cubran los de baja temperatura (por ejemplo, calefacci&oacute;n); la instalaci&oacute;n puede resolverse independizando ambos circuitos (Figura CNTRM-07).
Circuitos alta temperatura
Impulsi&oacute;n Retorno
Circuitos baja temperatura
Retorno Impulsi&oacute;n
H T TS T2 T1
Figura CNTRM-07: Central con calderas est&aacute;ndar y de condensaci&oacute;n
Cuando las condiciones de funcionamiento sean pr&oacute;ximas a las de dise&ntilde;o; es decir, para demandas elevadas, todas las
calderas trabajan en paralelo atendiendo de manera conjunta a todos los servicios, para ello las v&aacute;lvulas motorizadas
del tramo com&uacute;n abren.
En &eacute;pocas intermedias con demandas inferiores, ambas v&aacute;lvulas cierran y cada caldera atiende al servicio que mejor se
adecua a sus caracter&iacute;sticas.
En &eacute;pocas de baja demanda se utilizan las calderas de condensaci&oacute;n, por ser las que proporcionan mejor rendimiento.
Adem&aacute;s de las v&aacute;lvulas motorizadas del tramo com&uacute;n, se requieren las v&aacute;lvulas de caldera, de modo que las mismas se
desconecten hidr&aacute;ulicamente cuando est&eacute;n paradas.
La circulaci&oacute;n nominal se proporciona con una bomba en el retorno de cada caldera.
8.4 Requisitos b&aacute;sicos del sistema de control
Como conclusi&oacute;n se indican los requisitos b&aacute;sicos con los que se deben seleccionar los sistemas de control de la central
Debe cumplir, como m&iacute;nimo, los siguientes objetivos:
MANTENER LAS TEMPERATURAS DE CONSIGNA
Este es el objetivo de todas las centrales de producci&oacute;n de calor. En cada momento deben conseguirse las temperaturas del agua adecuadas para poder cubrir todos los servicios.
Las temperaturas de consigna pueden ser:
• Fijas: tienen el mismo valor a lo largo del tiempo.
• Variables: el valor de la consigna puede variarse en funci&oacute;n de las necesidades de cada momento.
MANTENER EN FUNCIONAMIENTO EL N&Uacute;MERO M&Iacute;NIMO DE ESCALONES DE POTENCIA NECESARIOS PARA
CUBRIR LAS NECESIDADES INSTANT&Aacute;NEAS
La regulaci&oacute;n en secuencia debe evitar que haya en funcionamiento m&aacute;s equipos que los estrictamente necesarios.
EVITAR P&Eacute;RDIDAS INNECESARIAS EN LOS EQUIPOS QUE EST&Eacute;N PARADOS
En las calderas paradas se pueden producir p&eacute;rdidas por:
• Convecci&oacute;n-Radiaci&oacute;n: &eacute;stas p&eacute;rdidas son debidas a la circulaci&oacute;n de agua caliente por el interior de
las calderas; esto hace que la masa de la caldera aumente su temperatura, actuando como radiador.
Por tanto, los sistemas de regulaci&oacute;n en secuencia deben aislar hidr&aacute;ulicamente a las calderas que no est&eacute;n en
• Tiro inducido: cuando la caldera aumenta su temperatura se induce una entrada de aire por el quemador que
supone p&eacute;rdidas de calor al provocar el enfriamiento interior de la caldera.
UTILIZACI&Oacute;N EN CADA MOMENTO DE LOS EQUIPOS M&Aacute;S EFICIENTES
Un buen sistema de regulaci&oacute;n en secuencia no debe conformarse con lograr que en cada momento est&eacute;n en funcionamiento el n&uacute;mero m&iacute;nimo de calderas, sino que debe conseguir, adem&aacute;s, que en cada momento est&eacute;n en
funcionamiento las m&aacute;s eficientes; es decir, las de potencia m&aacute;s ajustada a las necesidades instant&aacute;neas.
Puede darse el caso que est&eacute; en funcionamiento una &uacute;nica caldera pero de potencia muy superior a la necesaria en
ese instante, esto implicar&iacute;a que el quemador tendr&iacute;a un n&uacute;mero elevado de arrancadas y paradas. En ese instante
el sistema de regulaci&oacute;n deber&iacute;a cambiar de caldera de funcionamiento.
Tambi&eacute;n puede darse el caso de tener equipos con rendimientos muy diferentes; se debe dar prioridad de funcionamiento a los m&aacute;s eficientes, quedando los de menor rendimiento de apoyo.
Anexo 1: Normativa
Reglamento de Instalaciones T&eacute;rmicas en los Edificios
(RITE).
C&oacute;digo T&eacute;cnico de la Edificaci&oacute;n (CTE).
BOE de 28 de marzo de 2006.
Real Decreto 1.027/2007 de 20 de julio.
BOE 29 de agosto de 2007.
Protecci&oacute;n contra el ruido y modificaci&oacute;n Real Decreto
1371/2007 de 19 de octubre.
BOE 28 de febrero de 2008.
BOE de 23 de octubre de 2007.
Disposiciones de aplicaci&oacute;n de la Directiva del Consejo
de las Comunidades Europeas 92/42/CE, relativa a los
requisitos de rendimientos para las calderas nuevas de
agua caliente alimentadas por combustibles l&iacute;quidos
o gaseosos, modificada por la Directiva 93/68/CE del
Correcci&oacute;n de errores. BOE de 20 de diciembre de 2007.
Real Decreto 275/1995 de 24 de febrero.
BOE de 27 de marzo de 1995.
Real Decreto 865/2003 de 4 de julio.
BOE de 18 de julio de 2003.
de las Comunidades Europeas 90/396/CEE sobre aparatos a gas.
UNE EN 442: Radiadores y convectores.
Correcci&oacute;n de errores. BOE de 25 de enero de 2008.
Criterios Higi&eacute;nico-Sanitarios para la prevenci&oacute;n y control de la legionelosis.
–Parte 1: Especificaciones y requisitos t&eacute;cnicos.
– Parte 2: M&eacute;todos de ensayo y de evaluaci&oacute;n.
– Parte 3: Evaluaci&oacute;n de conformidad. 1997.
Real Decreto 1.428/1992 de 27 de noviembre.
BOE de 5 de diciembre de 1992.
UNE 100.030/2005: Gu&iacute;a para la prevenci&oacute;n y control
de la proliferaci&oacute;n y diseminaci&oacute;n de la legionela en
Real Decreto 276/1995 de 24 de febrero.
UNE 100.155/2004: Climatizaci&oacute;n: Dise&ntilde;o y c&aacute;lculo de
sistemas de expansi&oacute;n.
Establecimiento de requisitos de dise&ntilde;o ecol&oacute;gico aplicables a los productos que utilizan energ&iacute;a.
Real Decreto 1.369/2007 de 19 de octubre.
Anexo 2: Bibliograf&iacute;a
•Ministerio de Industria y Energ&iacute;a. Ministerio de
Obras P&uacute;blicas, Transportes y Medio Ambiente.
Reglamento de instalaciones de calefacci&oacute;n, climatizaci&oacute;n y ACS con el fin de racionalizar su consumo
energ&eacute;tico e instrucciones t&eacute;cnicas complementarias. ITIC. Texto legal y explicaciones t&eacute;cnicas. 1995.
•CAMPSA. Manual de Calefacci&oacute;n y ACS. 4&ordf; edici&oacute;n.
•IDAE. Jornadas de difusi&oacute;n del RITE. Comentarios al
RITE. 1998.
•Garc&iacute;a P&eacute;rez, J. Esquemas hidr&aacute;ulicos de calefacci&oacute;n, ACS y Energ&iacute;a Solar T&eacute;rmica. 2007.
Selecci&oacute;n de equipos de transporte
de fluidos: bombas y ventiladores
Gu&iacute;a t&eacute;cnica de procedimientos
y aspectos de la simulaci&oacute;n
9 788496 680555
MC09-011 OPERADOR DE CALDERAS
ensayo contaminación Atmosférica

References: Real Decreto 
 Real Decreto 
 Real Decreto 
 Real Decreto 
 Real Decreto 
 Real Decreto 

Real Decreto 
 Real Decreto

Real Decreto 

Real Decreto 

Real Decreto 

Real Decreto 

Real Decreto