Funcionamiento Calderas De Gas

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Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Unidad

FORMACI‡N PROFESIONAL A DISTANCIA

CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

4

Generadores de Calor

MÓDULO Instalaciones de Producción de Calor

Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR Título del Módulo: INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DE CALOR Dirección:

Dirección General de Formación Profesional. Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente. Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera Autor: Javier Prado Ruiz

Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias Coordinación: Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Nuria Biforcos Fernández Laura García Fernández María Mera López Diseño y maquetación: Begoña Codina González Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso Sofía Ardura Gancedo Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: 978-84-690-8582-0 Depósito Legal: AS-05745-2007 Copyright: © 2007. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.

Unidad

4 Generadores de Calor

Sumario general Objetivos ..............................................................................................

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Conocimientos .......................................................................................

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Introducción ..........................................................................................

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Contenidos generales ............................................................................

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Calderas: funcionamiento, partes y tipos .............................................

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Calderas murales ................................................................................ 16 Selección, instalación y puesta en marcha de una caldera mural ......... 50 Resumen de contenidos ......................................................................... 55 Autoevaluación ...................................................................................... 58 Respuestas de actividades. ..................................................................... 62 Respuestas de autoevaluación ............................................................... 66

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Objetivos

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:

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Conocer y distinguir los distintos tipos de calderas existentes así como sus características fundamentales. Reconocer los componentes que forman las calderas murales y analizar su funcionamiento. Resolver las averías más frecuentes que se dan en las calderas murales. Seleccionar la potencia de la caldera necesaria para calentar un local en función de sus dimensiones, calidad constructiva, orientación y aplicación.

Unidad

4 Generadores de Calor

Conocimientos que deberías adquirir CONCEPTOSS • Calderas: partes y clasificación. • Tipos de calderas murales según su principio de funcionamiento. • Partes y funcionamiento de una caldera mural. • Averías más comunes de las calderas murales. • Puesta en marcha de una caldera mural.

PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS • Elección de la caldera más apropiada en función de las necesidades planteadas por la instalación y los costes económicos. • Comprobación, sustitución y/o reparación de los componentes de una caldera mural. • Puesta en marcha.

ACTITUDESS • Valorar la evolución seguida en el desarrollo de las calderas murales, analizando su influencia en los distintos trabajos que como instaladores y mantenedores nos corresponden realizar.

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Introducción

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Tal vez si te preguntasen sobre lo que ves en la figura de la derecha, dirías que un Llar, ese lugar de las antiguas casas en torno al cuál tenían lugar las actividades más importantes de las familias.

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Desde luego que habrías acertado, sin embargo: ∂Nos equivocaríamos mucho si dijésemos que la figura representa un generador de calor? ∂Acaso no da servicio de calefacción? ∂No se utiliza para calentar agua? Pues entonces, ∂qué lo diferencia de una moderna caldera? Por supuesto el volumen que ocupa, la forma de canalizar el calor generado y la cantidad de calor que es aprovechado (el rendimiento); pero también la falta total de autonomía, que obliga al usuario a permanecer constantemente alerta para asegurar el aporte necesario de combustible capaz de mantener el foco de calor en su justa medida. Las calderas a las cuales destinamos esta unidad, se caracterizan por ofrecer una autonomía de funcionamiento casi total, logrando un alto rendimiento al incorporar en muy poco volumen la mayoría de los componentes necesarios de una instalación de calefacción y ACS.

Contenidos generales A lo largo de esta unidad estudiaremos en qué consiste una caldera mural, su funcionamiento y las partes que la componen, que tipos existen y cuales son sus características fundamentales.

Unidad

4 Generadores de Calor

Calderas: funcionamiento, partes y tipos Emplearemos el término caldera o generador de calor para referirnos a un equipo que es capaz de producir calor al quemar un combustible en su interior, transmitiéndolo posteriormente a un fluido que en la mayoría de los casos será agua y que en general se denominará fluido caloportador. Posteriormente ese fluido se empleará para calefactar un local o producir ACS. Existen muchos tipos de calderas, fabricadas con distintos materiales, para combustibles diversos, etc. ∂Cuál de ellas es la mejor? No existe una única respuesta, todo depende de ciertos parámetros, como por ejemplo: de la aplicación a que se destine la caldera, de la situación de la instalación (no puedes colocar una que funcione con gas natural si no dispones de red de gas en tu población), del coste económico que puedas o te quieras permitir, etc.

A continuación analizaremos las características de las principales calderas existentes, para que cuando tú como técnico debas decidir o aconsejar cual instalar en un momento determinado, dispongas de criterio suficiente, teniendo en cuenta que pueden darse varias soluciones factibles para un solo caso.

Conceptos básicos Como ya comentamos antes, la caldera es un elemento en el que el calor que se produce al quemar un combustible, se transmite posteriormente al agua que circula por su interior y que luego, una vez caliente, pasa hacia el circuito de radiadores, de suelo radiante, etc. El calor se transfiere al agua no solo por el contacto directo entre la llama y el cuerpo de la caldera que contiene el agua, es decir por conducción, sino que se produce también un intercambio por radiación desde la llama a las paredes del hogar y otro por convección, ya que los humos producidos en la combustión y que poseen altas temperaturas calientan las partes metálicas bañadas por el agua.

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Fig. 1: Esquema de una caldera.

En la figura anterior se representa una caldera provista de quemador, en la que se aprecian las siguientes partes: Quemador: es el encargado de quemar un combustible líquido, gas o sólido produciendo una llama. El hogar o cámara de combustión: es donde se quema el combustible y donde se alanzan las temperaturas más altas, próximas a los 2.000 oC. El circuito de humos: cumple la doble misión de conducir los humos que se producen en la combustión hacia la caja de humos y de arrebatarles el mayor calor posible para luego cedérselo al agua (dejarlos salir directamente a la atmósfera acarrearía entre otros inconvenientes una gran pérdida de energía, al desperdiciar el calor que poseen). Para aumentar al máximo el intercambio de calor entre los gases y el agua, el circuito de humos tendrá la mayor superficie posible y se realizará de forma que disminuya en lo posible la velocidad de salida de los gases.

Ten en cuenta que a mayor velocidad menos tiempo da a que los humos cedan calor, esto se puede comparar fácilmente con el gesto de pasar una mano por encima de un mechero, si lo haces rápidamente apenas sentirás calor, pero al contrario, si lo desplazas lentamente te podrás quemar.

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Esto se logra obligando a los gases a dar varias vueltas antes de dejarlos salir e intercalando a su paso ciertos elementos denominados turbuladores (figura 2) que les dificultan el paso frenándolos.

Caja de humos

Turbulador

Caja de humos: es la zona en la que confluyen todos los humos para ser enviados posteriormente hacia el exterior por la chimenea (figura 2).

Salida de humos

Retorno de agua: es la toma en la que se conecFig. 2: Circuito y caja de humos. ta la parte de la instalación por la que vuelve el agua mas fría, puede llegar de los radiadores , de un acumulador de ACS, etc. Salida de agua: una vez que el agua ha entrado en la caldera y ha absorbido calor es enviada de nuevo hacia la instalación. Circuito de agua: en este el agua circula calentándose al absorber el calor de las paredes que la contienen y que es transmitido por radiación, conducción y convección.

o Clasificación de las calderas Las calderas se pueden clasificar según una serie de parámetros, como son: El material de que se construyen. El servicio que suministran. El combustible utilizado. El fluido calentado. El tipo de cámara de combustión y la forma de extraer los humos.

A. Según el material de que se construyen Según este parámetro, las calderas se pueden clasificar en: calderas de hierro fundido y calderas de chapa de acero.

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Calderas de hierro fundido. Estas calderas están formadas por elementos de hierro fundido, acoplados entre sí mediante maguitos en un número que depende de la potencia de la propia caldera, de tal manera que si aumentamos el número de elementos elevamos la potencia y viceversa.

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El hierro fundido es el material usado en las primeras calderas construidas y en la actualidad aun sigue empleándose con gran aceptación por su gran resistencia a la corrosión, pudiendo utilizarlas en instalaciones con cualquier tipo de combustible.

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Su mayor problema radica en la relativa fragilidad ante calentamientos y enfriamientos bruscos, y en su elevado peso; como gran ventaja destaca por su gran durabilidad. En la figura 3 se muestran varios elementos de fundición y en la figura 4 una caldera de fundición de la que se aprecian los distintos elementos que la forman. Fig. 3: Elementos de fundición.

Fig. 4: Esquema de una caldera de fundición.

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Calderas de chapa de acero. Como su propio nombre indica están fabricadas en chapa de acero que se conforma para posteriormente ser soldada. Estas calderas pueden ser pirotubulares, que son las más comunes y en ellas los humos de la combustión se dirigen hacia la chimenea pasando a través de una serie de tubos que están rodeados por el agua a calentar, o acuotubulares, circulando en estas el agua por el interior de tubos que están rodeados por los humos de la combustión. Las calderas de chapa de acero son más baratas que las anteriores aunque poseen una menor duración y soportan en menor grado las condensaciones sulfurosas de los humos.

Cuando los humos se enfrían en la caldera por debajo de su punto de rocío se producen condensaciones que contienen entre otras sustancias azufre y que corroen la caldera.

B. Según el servicio que suministran Los generadores de calor pueden ser fabricados para calentar únicamente agua de calefacción o abastecer además de ACS, llamándose a éstas, calderas mixtas. A su vez, el calentamiento de ACS se puede realizar de forma instantánea o por acumulación.

Fig. 6: Caldera mixta de acumulación. Fig. 5: Caldera mixta instantánea.

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C. Según el combustible utilizado Según el combustible utilizado, las calderas pueden ser: de combustibles sólidos, de combustibles líquidos o de combustibles gaseosos. Calderas de combustibles sólidos.

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Pueden quemar leña (figura 7), carbón o las más actuales combustibles de biomasa (pellets, cáscara de almendra, hueso de oliva, etc).

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En las dos primeras, la combustión se genera en la parrilla de la propia caldera, Fig. 7: Esquema de caldera de comregulándose la cantidad de aire necesaria bustibles sólidos. a través de la puerta reguladora de tiro, siendo posible automatizar la apertura y cierre de esta puerta mediante componentes complementarios. El aire necesario para la combustión se introduce en la caldera de modo natural por el tiro generado en la chimenea, si el tiro no es el correcto por un mal diseño o construcción de la chimenea, el rendimiento de la caldera puede ser nefasto. Con el paso del tiempo, muchas de las calderas que empleaban combustibles sólidos, han sido sustituidas progresivamente por otras de mayores rendimientos, que necesitan menos espacio para el almacenamiento del combustible y que permiten un funcionamiento más autónomo y por tanto más cómodo para el usuario. Alimentador de combustible Caldera

Depósito de combustible

Quemador

Fig. 8: Caldera de biomasa.

Las nuevas calderas de son una biomasa excepción dentro de este grupo, estas incorporan un quemador y un sistema de alimentación de combustible que realizan todo el proceso de forma automática . La figura 8 muestra una caldera de este tipo, fabricada por Lasian, modelo Biomax.

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Calderas de combustibles líquidos. En un principio estas calderas eran las construidas para quemar combustibles sólidos a las que se les adaptaba posteriormente un quemador para combustibles líquidos, consiguiéndose un rendimiento considerablemente bajo. Posteriormente se diseñaron calderas específicas para quemadores de gasóleo con las que se consiguen rendimientos muy superiores. Estas calderas son denominadas ≈de pie∆, ya que van colocadas sobre el suelo y pueden ser mixtas o solo de calefacción. En la figura 9 puedes ver una caldera de pie modelo Vitola 111 de Viessmann.

Fig. 9: Caldera Vitola 111.

Calderas para combustibles gaseosos. Pueden ser murales (muy utilizadas en viviendas individuales), o de pie. Las calderas murales se colocan en la pared y son generadores de calor compactos, que se comercializan totalmente equipados con los accesorios y controles necesarios para obtener un funcionamiento autónomo de los sistemas de calefacción y ACS. Puedes ver una caldera de este tipo en la figura 10, en concreto el modelo Themafast de Saunier Duval.

Fig. 10: Caldera Themafast.

Estudiaremos estas calderas con detalle a lo largo de la presente unidad.

D. Según el fluido calentado La mayoría de las calderas utilizadas hoy en día utilizan agua como fluido caloportador, existiendo a su vez dentro de estas varias posibilidades en función de la temperatura de calentamiento. La más utilizadas posiblemente sean las que funcionan con el agua a temperaturas entre 60 y 90 oC (temperaturas muy apropiadas para las instalaciones de calefacción mediante radiadores). Cuando la temperatura del agua se calienta hasta los 110 oC se tienen las calderas de agua sobrecalentada, empleándose estas para el calentamiento de naves mediante aerotermos.

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También existen calderas que trabajan con vapor, reduciéndose su empleo a instalaciones industriales, al calentamiento de grandes locales y para aquellos edificios o grupo de estos en los que el vapor pueda tener otras utilidades como lavanderías, etc.

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En la actualidad están en auge las denominadas calderas de condensación, las cuales pueden funcionar con el agua por debajo de los 60 oC sin que esto les produzca corrosiones. Con las calderas de condensación se mejora mucho el rendimiento ya que se aprovecha el calor de los humos, además se disminuyen las pérdidas de calor a través de las paredes de la caldera.

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E. Según el tipo de cámara de combustión y la forma de extraer los humos Según el tipo de cámara de combustión y la forma de extraer los humos se distinguen los siguientes tipos de calderas: Calderas de cámara abierta y tiro natural. En estas calderas, la cámara donde se realiza la combustión, está en contacto con el ambiente del local donde se ubica la caldera y la evacuación de los gases se realiza a través de un conducto, por la depresión que crea la diferencia de densidad entres los humos (alta temperatura y baja densidad) y el aire ambiente (baja temperatura y alta densidad) (figura 11).

Fig. 11: Tiro natural.

Estas calderas incorporan como sistema de seguridad contra los retornos de los humos un clixon antirrebufos (figura 12). Fig. 12: Claxon antirrebufos.

Es importante saber que según el RITE quedará prohibida la instalación de este tipo de calderas a partir del uno de Enero del 2010.

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Calderas de cámara abierta y tiro forzado. Estos modelos se diferencian de los anteriores en el sistema de evacuación de los gases, que es forzado. Utilizan para ello un ventilador centrifugo, situado a la salida del quemador que extrae los humos hacia el exterior (figura 13). Calderas de cámara estanca y tiro forzado. En estas, a diferencia de las anteriores, la cámara conde se realiza la combustión no está en contacto con el aire del local, es una cámara totalmente aislada, por lo que el aire necesario para la combustión lo recibe del exterior.

Fig. 13: Tiro forzado.

Este aire entra por la depresión que crea un extractor colocado a la salida del quemador y se introduce por un conducto concéntrico al de la salida de gases o por uno individual, según las características de la instalación (figura 14). Al igual que las calderas anteriores, éstas poseen un sistema de seguridad antirrebubos, el ya estudiado presostato diferencial.

Fig. 14: Esquema de caldera de cámara estanca.

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Calderas murales

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Estas calderas utilizan combustibles gaseosos y poseen un volumen reducido, lo que permite que sean encastradas en el mueble de una cocina, además son bastante ligeras y manejables (en comparación con las calderas de pie).

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Hasta ahora, tal vez lo máximo que conocías de estas calderas era su cuadro de mandos, posiblemente por ser la parte visible más llamativa y porque en ella se seleccionan y visualizan los parámetros principales que rigen el funcionamiento de las instalaciones.

En la siguiente figura se aprecian las partes que componen un panel de mandos de una caldera Victoria de Roca.

Termostato de ACS

Termostato de calefacción

Conmutador paro/marcha y selector de servicio calefacción/ACS

Termómetro

Pilotos de señalización

Fig. 15: Panel de mandos de una caldera Victoria de Roca.

Comenzaremos a estudiar estas calderas por orden cronológico de comercialización, es decir, desde las más antiguas a las más actuales, teniendo en cuenta eso sí, que existen múltiples fabricantes y modelos, por lo que trataremos de entender la filosofía de funcionamiento general y no las particularidades de modelos concretos.

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Calderas murales hidráulicas Denominaremos calderas hidráulicas, a aquellas calderas cuyo funcionamiento está basado en una serie de componentes hidráulicos y mecánicos, lo que las caracteriza por una mayor complejidad y mantenimiento en comparación con las calderas más modernas. Este grupo de calderas, que en la actualidad se encuentran bastante desfasadas, sin embargo siguen presentes en muchas instalaciones de calefacción domésticas y aunque cada vez son más escasas, es interesante conocer su funcionamiento con el fin de capacitarnos en la resolución de posibles averías y de llevar a cabo un mantenimiento adecuado.

o Calderas murales hidráulicas de calefacción Incluimos aquí las calderas que solo calientan el agua que va destinado al circuito de calefacción, es decir, el agua que sale de la caldera hacia los radiadores y desde estos retorna más fría hacia la caldera, donde comienza el ciclo de nuevo. En la figura 16 puedes ver el circuito hidráulico básico de un caldera de este tipo, en concreto el modelo NGM-16 de ROCA (no comercializado desde hace muchos años), en la que se distinguen sus componentes fundamentales.

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1. Entrada de gas

8. Válvula de ida

2. Membrana de la válvula 9. Termostato de seguridad de agua 11 12

3. Pulsador de encendido 4. Válvula de gas 5. Llama piloto

10.Válvula de retorno 11. Impulsión del circulador 12.Intercambiador de calor monotérmico

6. Cartucho termostático

13. Aspiración del circulador

7. Bobina del termopar

14.Quemador

Fig. 16: Esquema del circuito hidráulico de una caldera.

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A. Encendido de la caldera Para encender la caldera abrimos la válvula de gas (1), después al pulsar (2) acercamos la válvula que abre el paso de gas a la bobina del termopar y el gas llega a la llama piloto, pulsando a la vez el encendido por piezoeléctrico encendemos la llama piloto (3).

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Si esperamos aproximadamente 30 segundos con el pulsador (2) accionado, la corriente generada por el termopar es suficiente para excitar la bobina (4) y para que esta mantenga abierto el gas, quedando la caldera en posición de espera hasta que salga gas por el quemador principal (14), instante en que la caldera arranca para calentar el agua.

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B. Funcionamiento El funcionamiento en estas calderas guarda ciertas similitudes con los calentadores hidráulicos, como en éstos, una membrana (8) (figura 16 y 17) al subir, eleva el eje de la válvula de gas (9) que abre el paso de éste hacia el quemador (14). La diferencia entre los calentadores y estas calderas se encuentra en la forma de elevar la membrana, mientras que en los calentadores la membrana era levantada al abrir un grifo, en las calderas esto se consigue mediante el circulador. Si te fijas con detenimiento en las figuras 16 y 17, puedes ver como la impulsión de la bomba esta conectada a la parte inferior de la membrana, mientras que la aspiración lo esta a su parte superior, por tanto cuando el circulador arranque la membrana ascenderá al estar sometida a una presión elevada por su parte inferior y otra menor en su parte superior.

Aspiración

Impulsión

Fig. 17: Caldera mural hidráulica de calefacción.

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Una vez que el gas llega al quemador, compuesto por boquillas calibradas según el tipo de gas, este se enciende, al tener muy próxima y encendida la llama piloto. Como el circulador está funcionando, el agua es llevada hacia el intercambiador donde se calienta para luego continuar hacia los radiadores. Con el quemador encendido la temperatura del agua aumenta, aproximándose al valor que el usuario ha seleccionado mediante una válvula termostática (10). Esta válvula actúa abriendo un by-pass entre los conductos de aspiración e impulsión a medida que la temperatura va en aumento, de forma que al llegar el agua a la temperatura deseada, las presiones a ambos lados de la membrana (8) se igualan, bajando ésta y apagándose entonces el quemador (figura 18).

Aspiración

Impulsión

Fig. 18: Proceso de apagado del quemador.

Las figuras 19, 20 y 21 pueden ayudarte a entender el principio de funcionamiento de este tipo de caldera. En la figura 19, con el circulador parado la membrana se mantiene en estado de reposo.

V

Fig. 19.

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En la figura 20, con el circulador girando la membrana asciende y en la figura 21, aunque el circulador está en movimiento, al estar abierta la válvula ≈V∆ no existe la diferencia de presión necesaria para elevar la membrana.

V

Fig. 20.

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V

20

Fig. 21.

C. Intercambiador monotérmico El intercambiador en el cual se transmite el calor generado por la llama al agua, es básicamente un serpentín, denominándose monotérmico, ya que en él sólo se calienta el agua de un circuito, en este caso el de calefacción (figura 22).

Fig. 22: Intercambiador monotérmico

D. Sistema de seguridad Como sistema de seguridad estas calderas disponen además del termopar (15) de un termostato de seguridad (5), que como puedes ver en la figura 16, se encuentran conectados en serie con la bobina que permite el paso del gas, de tal forma que en caso de que uno de los dos abra el circuito eléctrico, la caldera se apaga.

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Ejemplo ∂Cuáles crees que pueden ser los causantes de las siguientes anomalías? La caldera no enciende: membrana de la válvula inversora rota o eje atascado por la cal, circulador estropeado, conexión eléctrica incorrecta o falta de gas. La llama piloto se enciende pero después de 30 segundos, se apaga al soltar (2): termopar estropeado, mal situado o bobina cortada. Salta el termostato de seguridad: válvulas de la caldera cerradas, intercambiador sucio o válvula termostática estropeada.

El termostato (5) abre el circuito siempre que la temperatura del agua en el intercambiador suba peligrosamente (figura 23). Además de las partes que hemos analizado hasta ahora, las calderas hidráulicas incorporan: Termómetro para conocer la temperatura del agua. Manómetro que indica la presión en el circuito de calefacción.

Fig. 23: Termostato de seguridad.

Vaso de expansión, es el encargado de absorber la dilatación del agua al calentarse. Válvula de seguridad, que se abre si la presión del circuito hidráulico sube de 3 bar. Válvulas de ida (11) y retorno (12) para conexión y desconexión de la caldera a la instalación.

Al tratar de disminuir al máximo el volumen de las calderas murales, se reduce también la capacidad del vaso, lo que puede causar que en algunas instalaciones este resulte raquítico, siendo aconsejable en ese caso añadir otro suplementario.

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o Calderas murales hidráulicas mixtas Como podrás comprender, utilizar una caldera para la instalación de calefacción y otro aparato (calentador instantáneo, termo eléctrico, etc.) para el calentamiento del ACS, aumenta los gastos tanto de instalación como de mantenimiento, además de ser preciso un mayor espacio para su instalación.

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Es por eso que en la mayoría de las instalaciones domésticas, la caldera empleada es mixta, es decir suministra ACS y agua de calefacción, aunque no de manera simultánea, sino que siempre existirá prioridad en el suministro de ACS.

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Como ya sabes, el calentamiento del agua se puede realizar de forma instantánea o por acumulación, teniendo las primeras como ventaja el menor precio de venta y espacio ocupado y las segundas un mayor confort.

A. Calderas murales hidráulicas mixtas instantáneas En la figura 24 se especifican las partes que componen una caldera de este tipo, y en la figura 25 puedes ver el esquema hidráulico, en la que destacan como principal novedad respecto a las anteriores dos elementos:

Intercambiador de placas (16), en el que se transmite el calor del agua calentado en la caldera (el del circuito de calefacción) al agua de consumo.

Válvula desviadora también llamada distribuidora o inversora (17), es la encargada de dirigir el agua calentado en la caldera hacia los radiadores o al intercambiador de placas.

Fig. 24: Componentes de una caldera mural hidráulica mixta instantánea.

A continuación se describen brevemente ambos elementos.

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4 Generadores de Calor

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15 14

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12 11 16

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Entrada de gas Pulsador de encendido Llama piloto Bobina del termopar Termostato de seguridad Impulsión del circulador Aspiración del circulador Membrana de la válvula de agua Válvula de gas Cartucho termostático Válvula de ida Válvula de retorno Intercambiador de calor monotérmico Quemador Termopar Intercambiador de placas Válvula inversora Entrada de agua fría

Fig. 25: Esquema hidráulico de una caldera mural hidráulica mixta instantánea.

El intercambiador de placas (figura 26). Está formado por placas de acero inoxidable que forman dos circuitos independientes, por los que circulan el agua caliente de la caldera y el agua para el consumo sanitario respectivamente. Estos intercambiadores sufren incrustaciones de cal que hacen disminuir su rendimiento, por lo que habrá que limpiarlos empleando algún producto que no perjudique

Fig. 26: Intercambiador de placas.

a ninguno de los materiales existentes y que resulte inocuo para el consumo humano ante posibles residuos que pasen al ACS. El ácido cítrico es muy eficaz disuelto en agua e introducido en el intercambiador. La válvula distribuidora (figura 27). Tiene dos posiciones, la que ves representada en la figura 28, en la que estando la caldera encendida y no habiendo demanda de agua, el agua caliente que viene del intercambiador monotérmico se envía hacia los radiadores.

Fig. 27: Válvula distribuidora.

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Por el contrario según Microrruptores la figura 29 , siempre Agua caliente que abramos un grifo, de la caldera Válvula el agua circula por desviadora debajo de la membraIntercambiado na, ejerciendo una r de placas Membran presión ascendente sobre ella, además al Intercambiador pasar por un pequeño de placas (ACS) vénturi, conectado a la parte superior de la membrana, ésta queda sometida a una diferencia de presiones Entrada de Retorno de Agua Fría calefacción que la eleva, subiendo el eje de la válvula Fig. 28: Posición 1, agua caliente hacia los radiadores. desviadora que cierra el paso del agua de calefacción hacia los radiadores y lo envía hacia el intercambiador de placas, en donde cede su calor al agua de consumo. Además de dirigir la circulación del agua hacia el circuito adecuado, esta válvula también se encarga de arrancar o parar el circulador en combinación con el termostato ambiente según solicitemos ACS o calefacción. Agua caliente de la caldera Intercambiador de placas

Eje

Membrana

Vénturi

Grifo

Termostato de ACS

A los radiadores Entrada de agua fría

Fig. 29: Posición 2, agua caliente hacia el intercambiador de placas.

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Para comprender su funcionamiento debes darte cuenta de que durante el verano (salvo casos excepcionales), no es deseable que la caldera arranque en la posición de calefacción. Para lograr esto se emplea un conmutador invierno/verano, que nosotros posicionamos correctamente según el periodo del año en que nos encontremos y con el que se consigue el siguiente funcionamiento: • Durante el invierno (conmutador en posición I), el circulador arranca siempre que se solicite ACS (cierra microrruptor superior) y el termostato de ACS este también cerrado (La temperatura del ACS es baja). En la posición de calefacción (la válvula desciende al no solicitarse ACS) el circulador arranca mientras el termostato ambiente este cerrado (temperatura del local inferior a la deseada). • Durante el verano (conmutador en posición V) el circulador arranca siempre que se solicite ACS (cierra microrruptor superior) y el termostato de ACS este también cerrado (La temperatura del ACS es baja). Sin embargo, con la válvula en la posición de calefacción (microrruptor inferior cerrado) el circulador no arranca, independientemente del estado del termostato ambiente. En la figura 30 puedes ver los microrruptores que gobernados por la válvula cambian de posición mientras que la figura 31 representa el esquema eléctrico con todos los componentes que intervienen en el funcionamiento del circulador.

Microrruptores

Válvula Inversora

Fig. 30: Microrruptores.

L

Microrruptores

Termostato ACS

N

I V

Termostato ambiente

Circulador

Conmutador invierno-verano Fig. 31: Esquema eléctrico del funcionamiento del circulador.

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Ejemplo

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Al romperse la membrana, las presiones a ambos lados de ésta se igualan y, por tanto, ésta no asciende al abrirse un grifo, con lo que la caldera seguirá suministrando agua al circuito de calefacción en invierno o, simplemente, no se encenderá en el verano.

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ctividad

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∂Qué crees que ocurrirá si la membrana de la válvula desviadora se rompe o se perfora?

a

Contesta de forma razonada las siguientes cuestiones: a. ∂Qué elemento o elementos de la caldera y de que forma nos pueden indicar que el intercambiador de placas se encuentra perforado? b. ∂Cómo se consigue dar prioridad al servicio de ACS frente al de calefacción en estas calderas? c. Qué crees que ocurrirá en una caldera como la anterior si el microrruptor superior se deteriora a causa de las numerosas maniobras que realiza y no es capaz de cerrar el circuito?

Unidad

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B. Calderas murales hidráulicas mixtas de acumulación Con estas calderas se consigue un mayor confort al disponer de un volumen de agua siempre caliente para su consumo, técnicamente son incluso más sencillas, pero sin embargo tienen el inconveniente de precisar un espacio extra para albergar el acumulador. En la figura 32 se representa el esquema hidráulico de este tipo de caldera (en servicio de ACS), en el que puedes ver que no existe el intercambiador de placas de las calderas anteriores ya que ahora este se sustituye por un inter-acumulador. También destaca la nueva válvula desviadora, que ahora distribuye el agua hacia el circuito de radiadores o hacia el inter-acumulador.

Interacumulador

Válvula motorizada

Termostato

Fig. 32: Esquema hidráulico de una caldera mixta de acumulación.

La figura 33 es muy similar a la anterior y en ella se aprecia el funcionamiento de la caldera en servicio de calefacción. El funcionamiento de la válvula de tres vías es relativamente sencillo: mediante un motor se hace girar una excéntrica que sube o baja un eje, éste arrastra una soleta que abre el paso del agua caliente hacia el circuito de calefacción o el de ACS. Las figuras 34 y 35 representan de forma muy simplificada el funcionamiento de esta válvula.

Fig. 33: Caldera en servicio de calefacción.

27

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Agua caliente

28

Retorno de calefacción

Salida ACS

Fig. 34: Válvula desviadora en servicio de calefacción.

Agua caliente

Retorno de calefacción

Salida ACS

Fig. 35: Válvula desviadora en servicio de ACS.

Para hacer girar el motor hacia una u otra posición, a éste se le envía la señal de un termostato de ACS (situado en el acumulador), de un termostato ambiente o de ambos a la vez.

Unidad

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Las primeras calderas murales electrónicas Todos somos conscientes de la importancia que la electrónica tiene en nuestros días, resulta muy difícil mirar a nuestro alrededor y no encontrar varios aparatos que incorporen algún elemento electrónico: ordenadores, equipos de música, consolas, etc. Esta ≈invasión∆, que ahora asumimos como ≈normal∆, supuso hace algunas décadas una innovación que poco a poco fue introduciéndose en todos los sectores, mejorando los productos existentes y dando lugar a otros que antes no existían. La automoción es un ejemplo bien conocido de la revolución que la electrónica supuso, o ∂no te parece ciencia ficción que con solo cambiar una tarjeta electrónica, podamos aumentar la potencia de nuestro vehiculo en varias decenas de caballos? Los fabricantes de calderas no iban a ser menos y poco a poco han ido introduciendo en sus productos componentes eléctricos y electrónicos que les proporcionan nuevas características que los mejoran, por ejemplo: ∂Sabias que muchas de las calderas murales existentes identifican y señalan mediante un código sus propias averías?

o Calderas hidráulicas-eléctricas En las calderas anteriores eran comunes las averías en el sistema de modulación, es decir en la válvula termostática que ajustaba la potencia de la caldera según la temperatura del agua: el eje móvil, la membrana y el cartucho termostático formaban un conjunto de cierta complejidad. Es aquí donde se producen las primeras modificaciones como veremos a continuación. La figura 36 representa el circuito hidráulico de una caldera (NGM 20 SE) de Roca funcionando en servicio de ACS, en la que se mezcla la tecnología hidráulica y la eléctrica. En la figura 37 la caldera estaría funcionando en servicio de calefacción siempre y cuando no se abriese un grifo, ya que en ese caso, al poseer la caldera prioridad en el servicio de ACS, la válvula inversora (12) cambiará a la posición de la figura 36.

29

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

13

30

14

Fig. 36: Caldera en servicio de ACS.

Fig. 37: Caldera en servicio de calefacción.

1. Entrada de gas

8. Electroválvula de ACS

2. Pulsador de encendido (abre el paso de gas al piloto)

9. Grifo de ACS

3. Llama piloto

10. Entrada de AF

4. Bobina del termopar

11. Circulador

5. Termostato de seguridad

12. Válvula desviadora o inversora

6. Electroválvula común (ACS y calefacción)

13. Termopar

7. Electroválvula de calefacción

Aunque muchos de los componentes ya los conoces, existen algunas novedades, fundamentalmente en la forma de realizar la regulación de potencia. En esta caldera la potencia se varía abriendo o cerrando electroválvulas (figura 38) de manera que aumente o disminuya el caudal de gas, todo en función de las órdenes que la caja de control indica según las posiciones de los termostatos de ACS, de caldera y ambiente.

Electroválvulas

Bobina de termopar

Fig. 38: Electroválvulas.

Unidad

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En el servicio calefacción se abre la electroválvula común 6 (color azul), y al cabo de 2 segundos, abre la electroválvula 7 (color calabaza) dando plena potencia. Una vez puesta la caldera a régimen, la regulación se obtiene mediante el termostato de la caldera o de ambiente (figura 39). Para el servicio ACS al abrir un grifo 8 de consumo (9) el agua entra a través de 10 atravesando el regulador de caudal y elevando la válvula inversora 12. El circulador (11) se pone en Fig. 39: Regulación de la caldera (servicio calefacción). marcha abriéndose primero la electroválvula común 6 (color azul) y, al cabo de 2 segundos, la electroválvula 8 (color negro) dando plena potencia en ACS. A parte del sistema de alimentación de gas al quemador, el resto de partes de estas calderas conservan en general los principios de funcionamiento de las calderas anteriores: Seguridad por termopar y llama piloto. Intercambiador de placas para el calentamiento del ACS. Encendido piezoeléctrico. Inclusión de válvula de seguridad, manómetro y termómetro analógico y vaso de expansión.

Ejemplo ∂Qué crees que puede motivar una subida de la presión en el circuito de calefacción por encima de los 3 bar (causando el disparo de la válvula de seguridad) sin que se haya producido manipulación alguna de la caldera, ni su encendido? Puede ser que la válvula de llenado esté abierta o haya perdido la estanqueidad, o tal vez el intercambiador de placas se encuentre perforado y el circuito de calefacción se llena a la presión del agua de red.

31

2

ctividad

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

32

3

ctividad

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

a a

∂Puede ser el motivo de lo que ocurre en el ejemplo anterior un mal funcionamiento del vaso de expansión?

Coloca sobre la siguiente figura el nombre de los componentes numerados.

Unidad

4 Generadores de Calor

Novedades en seguridad Las calderas que hemos visto hasta ahora incorporan el termopar como elemento de seguridad, éste a pesar de aportar muchas ventajas frente a sistemas anteriores (bimetal) tiene algunos inconvenientes: La utilización de termopar hace necesario el empleo de una llama que esté permanentemente encendida denominada llama piloto, con el consiguiente gasto de combustible, además el proceso ha de ser manual y precisa de cierto tiempo entre que se enciende la llama piloto y que el termopar caliente y sea capaz de generar la tensión necesaria para mantener abierta la clapeta del gas. Cuando la llama piloto se apaga, el termopar se mantiene caliente durante algunos segundos y, por tanto, la clapeta del gas abierta, lo que puede motivar que salga gas a través del quemador, gas que no se va a quemar, con los consiguientes peligros que esto acarrea (figura 40).

Llama piloto

Termopar

Clapeta abierta

Entrada de gas

Clapeta abierta

Fig. 40: Caldera con termopar como elemento de seguridad.

Con el fin de corregir estos inconvenientes, la mayoría de las calderas actuales han cambiado el sistema de seguridad mediante termopar por la sonda de ionización, en las figura 41 y 42 puedes ver la representación de una caldera NGM-20IE de la marca Roca que incorpora este elemento.

33

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

34

Fig. 41: Caldera en posición de suministro de calefacción.

Fig. 42: Caldera en servicio de ACS.

En estas calderas el encendido no requiere de nuestra intervención (figura 43), cuando la caja de control (3) recibe una señal del termostato ambiente, del termostato de la caldera o de la apertura de un grifo, alimenta eléctricamente las electroválvulas correspondientes (según el servicio solicitado), a la vez que provoca un tren de chispas entre los electrodos (2), que encienden el quemador, en caso de no producirse el encendido, esto es detectado por la sonda de ionización (1) que deja de enviar la correspondiente señal a la caja de control, cortando ésta la alimentación a la electroválvula (4) y anulando el paso del gas al quemador. 2 1

3

7

6

5

4

Fig. 43: Encendido de la caldera.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Sonda de ionización Electrodos Caja de control Electroválvula de seguridad Electroválvula de ACS Electroválvula común Electroválvula de calefacción

4

ctividad

Unidad

4 Generadores de Calor

a

∂Se te ocurre cómo podrías comprobar el estado de las válvulas de la figura anterior?

En estas calderas aún siguen manteniéndose elementos comunes a las primeras, como son: Intercambiador de placas para la producción de ACS. Válvula inversora con su correspondiente membrana. Control del circulador mediante microrruptores maniobrados por la válvula desviadora.

Calderas electrónicas Actualmente el desarrollo de la electrónica ha alcanzado niveles altísimos y su empleo permite un abaratamiento en los costes de producción y también en los de mantenimiento de las calderas, además, posibilita la reducción de su volumen, lo que supone una gran ventaja, teniendo en cuenta que estas calderas se instalan frecuentemente encastradas en los muebles de cocina. En estas calderas, la placa electrónica controla totalmente el funcionamiento, según las distintas señales que le llegan de los diferentes sensores, su evolución llega a permitir la conexión de ordenadores para la realización del mantenimiento o el diagnostico de averías. Lo más llamativo, al menos para el usuario, es la posibilidad de controlar el funcionamiento de su caldera a través del teléfono, ∂no te gustaría tener la posibilidad de encender la calefacción de tu casa a través de una llamada o mensaje de móvil? Las calderas electrónicas poseen distintas características: Antiheladas: es un sistema que consiste en arrancar el circulador cuando la temperatura desciende por debajo de cierto valor (ejemplo 7 oC). Antibloqueo: como ya sabes de unidades anteriores, los circuladores de calefacción y ACS debido a su baja potencia suelen quedarse bloqueados cuando permanecen mucho tiempo parados. Para evitar este bloqueo las calderas actuales arrancan automáticamente el circulador cada cierto tiempo (ejemplo 24 horas).

35

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Regulación mediante centralita: algunas calderas regulan la temperatura del agua de calefacción proporcionalmente a la temperatura del exterior, mediante la conexión a la caldera de una sonda; con esto se consigue un mayor confort y ahorro energético.

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Anti-inercias: después de cada servicio de calefacción y una vez que el termostato correspondiente apaga los quemadores, el circulador continúa funcionando unos minutos para extraer el calor residual en la caldera, que entre otros inconvenientes, puede elevar excesivamente la temperatura del agua acumulada en su interior.

36

Algunos de estos sistemas podemos anularlos voluntariamente según las particularidades de nuestra instalación, empleando generalmente los microrruptores que el fabricante incluye a tal fin.

o Producción de ACS En las calderas electrónicas, cuando incorporan el intercambiador de placas para la preparación del ACS, la válvula de tres vías que dirige el agua hacia el circuito de calefacción o ACS ya no tiene un funcionamiento hidráulico, sino eléctrico, este es el caso de la caldera SARA (Baxi-Roca), de la cual se puede ver su circuito hidráulico en la figura 44 (servicio de calefacción) y en la figura 45 (servicio de ACS).

Sonda de calefacción

Intercambiador de placas Presostato

Válvula de 3 vías motorizada

Sonda de ACS

Llenado de caldera

Fig. 44: Caldera SARA en servicio de calefacción.

Fig. 45: Caldera SARA en servicio de ACS.

Unidad

4 Generadores de Calor

En la figura 46 puedes ver el actuador eléctrico de la válvula de tres vías y en la figura 47 la situación de la válvula de tres vías en la caldera. Fig. 46: Actuador eléctrico.

La unión hidráulica entre el circulador, el intercambiador de placas, la Fig. 47: Válvula tres vías. válvula inversora y otros componentes de la caldera se realizan en un solo bloque denominado grupo hidráulico, cuyas partes principales y funcionamiento puedes ver en la figura 48.

Circulador

IDA síncrono INTERCAMBIADOR MONOTÉRMICO Intercambiador

de placas RETORNO INTERCAMBIADOR MONOTÉRMICO

Manómetro primario

Válvula de seguridad 3bar Sonda de ACS

Grifo de llenado

RETORNO ENTRADA AFS CALEFACCIÓN

SALIDA ACS IDA CALEFACCIÓN

Motor de accionamiento de la soleta

Soleta de conmutación ACS/Calefacción

Fig. 48: Grupo hidráulico de una caldera electrónica.

Las calderas mixtas instantáneas que hemos visto hasta ahora realizaban el calentamiento del ACS mediante un intercambiador de placas, sin embargo, en los últimos tiempos se ha introducido en las calderas otro sistema basado en el denominado intercambiador bitérmico. Este elemento sustituye al intercambiador de placas y se sitúa en el lugar que antes ocupaba el intercambiador monotérmico de la caldera, es decir en la parte superior del quemador, donde el agua que circula por él se calienta mediante la llama del quemador y la salida de los humos. El intercambiador bitérmico consiste básicamente en un intercambiador monotérmico en el que se introduce otro tubo por el que circula el ACS (figuras 49 y 50).

37

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Entrada de ACS Entrada agua de calefacción

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Salida de agua de calefacción

38

Salida de ACS

Fig. 49: Intercambiador bitérmico.

Fig. 50: Circulación de ACS.

El funcionamiento de una caldera con este tipo de intercambiador se describe a continuación, empleando para ello el circuito hidráulico de la figura 51 perteneciente a una caldera Ferroli Domiproject C24. 7. Entrada de gas 8. Salida de agua fría 9. Entrada de agua sanitaria 10. Salida a calefacción 11. Retorno de calefacción 14. Válvula de seguridad 20. Quemador 27. Intercambiador calefacción y ACS 32.Circulador 38. Fluxostato 42. Sensor de temperatura de ACS 44. Válvula de gas 56. Vaso de expansión 74. Llave de llenado de la instalación 78. Cortatiro 81. Electrodo de encendido y detención 114.Presostato de agua 126. Termostato de humos 278. Sensor de temperatura en agua de calefacción

Fig. 51: Circuito hidráulico de una caldera con intercambiador biotérmico.

En el funcionamiento para calefacción, la caldera enciende el quemador cuando la temperatura ambiente baja del valor deseado o la sonda de calefacción de la caldera (278) detecta una temperatura inferior a la que el usuario haya seleccionado, a la vez arranca el circulador que recoge el agua del retorno (11) y lo hace pasar por el intercambiador donde es calentada y enviada hacia los radiadores (10).

Unidad

4 Generadores de Calor

Mientras la caldera funciona en servicio de calefacción o cuando esté parada, al abrir un grifo, el detector (38) da una señal a la caja de control que para el circulador (si estuviese arrancado) y enciende el quemador, circulando el agua sanitaria por su propio intercambiador (27) donde se calienta y sale hacia los grifos (8). Las figuras 52 y 53 representan el esquema hidráulico de la caldera Victoria (Baxi-Roca), cuyo funcionamiento básico es similar a la anterior.

Vaso de expansión

Sonda de calefacción

Entrada de AF

Salida a radiadores

Circulador

Fig. 52: Caldera Victoria en servicio calefacción.

Salida de ACS

Fig. 53: Caldera Victoria en servicio ACS.

Existen otras calderas como la R20/20F de Roca que aunque coinciden en el empleo del intercambiador bitérmico con las anteriores, se distinguen por no parar el circulador en el funcionamiento de ACS. En la figura 54 la caldera estaría suministrando agua caliente al circuito de radiadores, sin embargo en la figura 55 cuando se abre un grifo, la caldera lo detecta y hace girar el circulador en sentido contrario, de forma que este recoge el agua a la salida del bitérmico (circuito de calefacción) y lo vuelve a enviar al mismo, donde este calienta al baño Maria al ACS, que circula por un tubo interior. La ventaja de este sistema frente al anterior no es otro que la menor deposición calcárea que se produce en el intercambiador al no pararse el agua de calefacción, sin embargo, el circulador en este caso es más complejo ya que incorpora la válvula de tres vías inversora que el mismo maneja.

39

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

40

Retorno calefacción

Ida calefacción

Fig. 54. Caldera R20/20F (servicio calefacción).

Salida ACS Entrada AF

Fig. 55: Caldera R20/20F (servicio ACS).

La utilización del intercambiador bitérmico frente al uso de uno monotérmico en combinación con el intercambiador de placas, aporta un considerable ahorro de espacio y un menor coste económico. De todos modos es común que un mismo fabricante comercialice ambos sistemas de preparación de ACS según el modelo.

o Detección de la demanda de ACS En las primeras calderas, cuando abríamos un grifo, esto era detectado por la válvula desviadora, que además de distribuir el agua hacia el circuito adecuado (ACS o calefacción) realizaba la conexión eléctrica del circulador. Esta válvula, era uno de los componentes que mayor número de averías provocaban en las calderas, por lo que en las calderas actuales se han repartido sus funciones entre dos elementos independientes. Ahora, mientras que la parte que se encarga de distribuir el agua es una válvula de tres vías eléctrica, la señal eléctrica que llevada a la caja de control arranca la caldera cuando se abre un grifo es un fluxostato o detector de flujo. Estos fluxostatos pueden estar compuestos por una membrana, que se desplaza accionando un microinterruptor cuando el agua los atraviesa, pero los más empleados en este momento son los denominados detectores magnéticos (figura 56). Fig. 56: Fluxostato magnético Caleffi.

Unidad

4 Generadores de Calor

Los fluxostatos o detectores magnéticos, están formados por un flotador o una turbina magnética, que se desplaza al entrar el agua que va hacia los grifos en la caldera, el movimiento de estos elementos produce una pequeña variación del campo magnético que es detectado por un sensor, el cual envía una señal a la placa electrónica que actúa sobre la válvula de tres vías, desviando el agua del circuito de ACS hacia el intercambiador bitérmico o de placas. En la figura 57 aparece una foto de una turbina magnética y en la 58 una de un sensor magnético, que consiste en una bobina que al sufrir en su entorno una variación de campo magnético geneFig. 58>: Sensor magnético. ra una señal eléctrica.

Turbina

Elemento magnético

Fig. 57: Turbina magnética.

En la figura 59 puedes ver el corte de un detector de ACS magnético (Caldera Roca 20/20F) en el que se aprecian sus partes fundamentales, la fotografía 60 muestra el mismo detector.

Salida al intercambiador de ACS Limitador de caudal Detector magnético

Entrada de AF

Flotador magnético

Filtro Válvula de llenado

Fig. 60: Detector ACS magnético.

Fig. 59: Corte detector ACS magnético.

41

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Ejemplo Una caldera idéntica a la mostrada en la figura 51 está funcionando en servicio de calefacción de forma correcta, sin embargo, al abrir un grifo se observa que aunque el quemador permanece encendido, el ACS sale a temperatura de red. ∂Cuál crees que puede ser el motivo que causa esta disfunción?

42

Como además en el instante en que se solicita el ACS el quemador está encendido, es evidente que se está generando calor pero que este no se transmite al ACS. El problema queda por tanto limitado a un funcionamiento incorrecto de la válvula inversora o del detector de ACS.

5

ctividad

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Se descarta algún problema en el quemador o en el circuito de alimentación de gas, ya que la caldera se enciende correctamente en el servicio de calefacción.

a

En el caso planteado en el ejemplo anterior, una vez realizadas las comprobaciones pertinentes se ha descartado la avería en la válvula, por lo que la conclusión es que el detector de ACS es el causante del mal funcionamiento de la caldera. ∂Qué tipo de defectos crees que puede tener un detector magnético y como los confirmarías o descartarías?

Unidad

4 Generadores de Calor

o Válvula de gas En las calderas anteriores la cantidad de gas que alimentaba al quemador se regulaba de forma discontinua abriendo o cerrando unas u otras electroválvulas según la potencia solicitada. Aunque este sistema mejora el que poseían las anteriores, basado en un funcionamiento hidráulico, no es capaz de adaptar de forma constante la cantidad de gas que pasa al quemador según el calor necesario. Para solventar este inconveniente las calderas más modernas incorporan válvulas modulantes, es decir, válvulas que se abren o cierran progresivamente adecuando el caudal de gas según las necesidades. Estas válvulas poseen una serie de mecanismos, que aunque no son exactamente iguales para todas ellas, si que coinciden en la mayoría; en general estas válvulas se componen de los siguientes mecanismos.

A. Electroválvulas de seguridad La válvula de gas incorpora dos electroválvulas de seguridad dispuestas entre sí en serie, es decir, el gas pasaría primero por una de ellas y después por la otra. En estas condiciones, si se produce el corte de una de ellas, se interrumpe el paso de gas al quemador. Se trata de electroválvulas todo-nada, normalmente cerradas, que se abren cuando se las excita con una señal eléctrica dada por la caja de control. Esta señal eléctrica se corta cuando la sonda de Ionización detecta un fallo de llama o por parada simple del quemador. En la figura 61 se ofrece el esquema constructivo de una válvula SIT, modelo Sigma 845 y en la figura 62 la vista exterior. Fig. 61: Esquema de una válvula SIT, modelo Sigma 845.

43

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

1. Toma de presión de gas en la

entrada. 2. Toma de presión de gas en la

salida. 3. Conector para la bobina del

modulador de gas. 4. Tornillo para regulación de la

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mínima presión de gas.

44

5. Tuerca para regulación de la

máxima presión de gas.

Fig. 62: Válvula SIT, modelo Sigma 845 (vista exterior).

B. Electroválvula de modulación Está también incluida en la válvula de gas y se trata de una electroválvula modulante, que recibe de la placa electrónica de control una tensión variable según la temperatura del agua en la caldera. En función de la tensión recibida varía su apertura, modificando el caudal de entrada de gas al quemador. Esta electroválvula va situada a la salida de las electroválvulas de seguridad, instalada en serie con las mismas. En la siguiente tabla se dan los valores ofrecidos por Baxi-Roca para la regulación de la válvula de gas de su caldera mural Victoria, y en la figura 63 se indica la posición en que has de colocar la columna de agua para realizar las medidas de presión correspondiente.

POTENCIA

CONSUMO (M3/H)

PRESIÓN (MMCA) (**)

G20

G30

G31

G20

G30

G31

20.000 kcal/h

2,39

0,83

1,03

85

270

341

12.000 kcal/h

1,46

0,57

0,71

36

140

158

7.000 kcal/h

0,87

0,31

0,38

14

47

52

(*) Presión de alimentación a la entrada: - G20 (GN): 20 mbar. - G30(GB): 28…30 mbar. - G31(GP): 37 mbar.

(**) Presiones en inyectores.

Tabla 1: Caldera Victoria: valores para regular la válvula de gas.

Unidad

4 Generadores de Calor

Presión en inyector

Presión de alimentación

Fig. 63: Posición columna de agua.

o Medida de la temperatura del agua En este apartado vamos a analizar los sistemas que las calderas electrónicas emplean para medir la temperatura del agua, para lo que debes recordar que el encendido del quemador se producirá siempre que: En calefacción, cuando exista demanda de calor por parte del termostato ambiente y de la sonda que mide la temperatura del agua de calefacción. Para ACS, siempre que se abra un grifo y la temperatura del ACS sea menor que la demandada por el usuario (detectado por la sonda de temperatura de ACS). Además recuerda que una caldera se bloqueará (entre otros motivos)siempre que la temperatura del agua en su interior suba por encima de cierto valor, el cual será controlado mediante un termostato de seguridad.

A. Sonda de calefacción La sonda de calefacción tiene la misión de informar a la placa de control sobre la temperatura del agua a la salida del intercambiador principal de la caldera. En base a la señal recibida, la placa de control hace modular la válvula de gas. La sonda de calefacción es una termistancia o sonda NTC, que tiene la característica de variar su resistencia eléctrica al variar la temperatura a la que está sometida; siendo esta variación inversamente proporcional, es decir, al aumentar la temperatura, disminuye la resistencia.

45

Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Estas termistancias pueden ser de contacto o de inmersión; mientras que las primeras se instalan ≈abrazando∆ el tubo de salida del intercambiador de calor que corresponde al circuito de calefacción (figura 64a y 64b) , las segundas van insertadas en el interior de dicho tubo (figura 65).

46

a.

b.

Fig. 64: Termistancia de contacto.

En la siguiente tabla se da la relación entre la temperatura y la resistencia de una sonda NTC empleada en las calderas murales electrónicas.

Fig. 65: Termistancia de inmersión. TEMPERATURA (OC)

RESISTENCIA (KΩ)

TEMPERATURA (OC)

RESISTENCIA (KΩ)

20

12,40

70

1,75

25

10,00

80

1,25

30

8,06

90

0,91

40

5,33

100

0,67

50

3,60

110

0,51

60

2,49

Tabla 2: Relación temperatura / resistencia de una sonda NTC.

B. Sonda de ACS Al igual que en el caso anterior, esta termistancia es una sonda NTC y su situación suele ser la salida del intercambiador de placas o del intercambiador bitérmico de ACS. Un problema en esta sonda hace que la temperatura del ACS no sea la seleccionada por el usuario, en caso de que la termistancia esté cortada o desconectada la caldera lo señalará con un código de error.

Unidad

4 Generadores de Calor

C. Termostato de seguridad Es un elemento de seguridad que ya incorporaban las calderas más antiguas y cuya misión es controlar la temperatura del agua en la zona próxima al intercambiador principal de la caldera (figura 66). Fig. 6: Termostato de seguridad.

Si la temperatura del intercambiador supera el valor ajustado en el termostato, éste abre sus contactos y produce, a través de la placa de control electrónica, el cierre de la válvula de gas. Este termostato puede ser de rearme manual (figura 67), es decir, después de su actuación debemos rearmarlo para que la caldera pueda arrancar de nuevo, en caso contrario permanecerá bloqueada, lo que será indicado mediante el correspondiente código de error.

6

ctividad

Fig. 67: Termostato de rearme manual.

7

ctividad

a

a

Razona lo que ocurriría si la termistancia de calefacción se cortase y explica el proceso que seguirías para comprobarla

Resuelve las siguientes cuestiones: a. ∂Se te ocurre cómo podrías comprobar el estado del termostato de seguridad? b. Intenta deducir cuáles son algunos posibles motivos por los que actúa el termostato de seguridad bloquee la caldera.

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Calderas de condensación El uso de estas calderas se traduce en un aumento del rendimiento del 15% respecto a las calderas convencionales. Esto permite reducir el consumo y la reducción de la emisión de gases contaminantes para un grado de confort idéntico.

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∂Te das cuenta de la cantidad de calor que constantemente se desecha por las chimeneas a través de los humos de combustión? ∂No sería posible aprovechar ese calor para calentar, al menos en parte, el agua de las calefacciones y el ACS?

48

Pues claro que es posible y eso es lo que logran precisamente las calderas de condensación, reducen la temperatura de los humos hasta provocar la condensación del vapor de agua contenido en ellos. En este proceso de condensación los humos ceden el calor latente del vapor de agua, que es transmitido al agua de la caldera. ∂En que consisten estas calderas? Imagina una caldera convencional con un serpentín enrollado a su chimenea, si hacemos pasar por él agua, esta se calentará al salir los humos, a la vez que se podrán producir condensaciones si la temperatura de los humos baja en exceso (figura 68).

Fig. 68: Caldera con serpentín enrollado a la chimenea.

Unidad

4 Generadores de Calor

En la práctica es posible acoplar un condensador adicional en serie con la caldera (figura 69) aunque en las murales, lo habitual es que éstas lo lleven incorporado.

Fig. 69: Caldera con condensador acoplado en serie.

Para que una caldera de condensación trabaje al máximo rendimiento, la temperatura del agua de retorno tendrá que ser más baja que la temperatura de rocío de los humos y por ello, el sistema de calefacción más adecuado para su aprovechamiento es el de suelo radiante, lo que no quiere decir que no se mejore el rendimiento respecto al de una caldera tradicional en un circuito de radiadores. El mayor problema que se presenta en el diseño de estas calderas, es el de la posible corrosión que puede sufrir el intercambiador al entrar en contacto con los ácidos producidos en la condensación (ácidos nítricos y ácidos sulfurosos según el combustible), es por ello que en su fabricación se emplean materiales como el aluminio o el acero inoxidable. Además, tendremos en cuenta que hemos de conectar la salida de condensados a un desagüe en el que estos deberían ser tratados antes de enviarlos a la red de alcantarillado.

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor

Selección, instalación y puesta en marcha de una caldera mural

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

Tal vez cuando trabajes como instalador debas recomendarle a tus clientes la caldera que han de instalar y es posible, que incluso tú en alguna ocasión, tengas la necesidad de adquirir una.

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A continuación se enumeran algunos de los criterios fundamentales que debes tener en cuenta para llevar a cabo la selección de una caldera mural: Lo primero que has de concretar es el combustible a utilizar, que podrá ser: un gas, (propano o gas natural), un combustible líquido (gasóleo) o un sólido. Otra decisión a tomar será la de instalar una caldera mural o de pie y si será mixta o solo de calefacción. En caso de elegir una caldera mixta tendrás que solventar otro dilema ∂mejor una caldera instantánea o de acumulación? recuerda que si el suministro de ACS debe abastecer un caudal de agua elevado, son más adecuadas las calderas de acumulación y también más caras. Mejor condensación o convencional? aunque las primeras ofrecen un mayor rendimiento, su coste es más alto y es posible que no se amortice en el tiempo deseable, por tanto, dependerá del uso y las características de la instalación. La marca de la caldera también se debe valorar, aunque no olvides que dejando a un lado las preferencias personales, siempre existirán varios modelos que cumplan las perspectivas de precio y prestaciones requeridas. Finalmente deberás hallar la potencia que te ha de dar la caldera para abastecer las necesidades del circuito de calefacción y de ACS, recuerda para ello los cálculos realizados en la unidad didáctica1, en la que determinábamos la potencia de los radiadores de la vivienda. La potencia de la caldera será:

Potencia mínima de caldera = Potencia de radiadores + 10%

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Instalación de calderas murales o Anclaje a la pared La calderas murales suelen colgarse de la pared, empleando el conjunto de tornillos y tacos que el fabricante recomienda según las características de cada modelo. En la mayoría de los casos la fijación se realiza empleando los agujeros que el propio bastidor de la caldera posee o bien un soporte colgador en el que se cuelga la caldera. En cualquier caso la fijación a la pared debe ser firme y estable. Si el aparato se instala dentro de un mueble o se adosa a otros elementos, tendremos que dejar un espacio libre para las actividades normales de mantenimiento, cada fabricante ofrece las distancias mínimas recomendables según el modelo.

o Conexión hidráulica Para facilitar la conexión hidráulica de las calderas, los fabricantes suelen ofrecer una plantilla de montaje, que ayuda al instalador a ajustar correctamente las distintas medidas entre tomas, de forma que el acoplamiento entre la caldera y la instalación se realice fácilmente y sin que haya que forzar ninguna de las partes (figuras 70a y 70b).

a.

Soporte para colgar la caldera Plantilla de montaje

b.

Fig. 70: Montaje de una caldera.

No olvides que además de enlazar los tubos del circuito de calefacción, los del circuito de ACS (en calderas mixtas) y la alimentación de gas, tendrás que conectar la descarga de la válvula de seguridad a un embudo o tubo de recogida, para evitar el derrame de agua en el suelo en caso de sobre presión en el circuito hidráulico de calefacción.

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Evita la realización de soldaduras en los tubos próximos a la caldera, una vez que ésta se encuentre instalada, ya que es muy posible causar daños en algunas partes de la misma, como en el cableado o la caja de control. Es preferible perder algunos minutos en volver a descolgarla para así trabajar más cómodo y seguro (figura 71).

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Por último, recuerda que es indispensable que la presión Fig. 71: Evita hacer soldaduras. del agua de red no sobrepase ciertos valores, ya que en caso contrario se produciría un funcionamiento incorrecto de la caldera o incluso podría no arrancar, también hemos de tener en cuenta la dureza del agua, ya que para valores elevados es necesario tratarla, evitando así posibles incrustaciones en la caldera.

o Conexión de gas Al igual que para las operaciones descritas en los apartados anteriores, para realizar la conexión entre la caldera y el circuito de gas es necesario estar capacitado como técnico autorizado, concretamente en este caso es imprescindible poseer como mínimo el carné de instalador de gas de categoría C. En todo caso, siempre tendremos que respetar la normativa que sobre instalaciones de gas exista, en este momento el Reglamento técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos y sus ≈Instrucciones técnicas complementarias∆, pero no olvides que también pueden existir normativas autonómicas o locales que condicionen la instalación. Recuerda que según el tipo de gas empleado, la presión de éste a la entrada de la caldera varía (ver tabla 1), debiéndose utilizar los reguladores y limitadores necesarios para adecuar el valor de dicha presión. Es conveniente realizar un soplado de las tuberías de alimentación para eliminar todas las posibles impurezas (rastros del mecanizado y de la soldadura) que posteriormente puedan atascar algunos componentes. Por último tendrás que efectuar la pertinente prueba de estanqueidad, para verificar que no existen fugas de gas en la instalación.

o Conexión eléctrica La instalación eléctrica que alimenta a la caldera deberá cumplir el reglamento electrotécnico de baja tensión y como es lógico deberás asegurar que coinciden la tensión de alimentación y la de funcionamiento de la caldera.

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Así mismo es necesario tanto por motivos de seguridad como de funcionamiento, que exista una correcta puesta a tierra, también es importante saber que en muchas calderas no se debe invertir la fase y el neutro de alimentación, pues esto produce defectos de funcionamiento. Siempre que el local en que se instala la caldera exista campana extractora, tendremos que colocar un conmutador que impida el funcionamiento simultaneo de ambos aparatos, en las calderas actuales existen kits que realizan esta conmutación automáticamente.

Fig. 72: Instrucciones del fabricante.

Si como es recomendable decides colocar un termostato ambiente para controlar el funcionamiento de la caldera, no olvides revisar antes de la conexión las instrucciones del fabricante de la caldera (figura 72) y del propio termostato (termostato Campini, figura 73).

Fig. 73: Instrucciones del termostato.

o Salida de humos La chimenea debe tener un diámetro igual al del cortatiro de la caldera y en todo caso existen accesorios de diámetro, forma y longitud que los fabricantes comercializan según el modelo de caldera. Es aconsejable que a partir del cortatiro tenga un tramo vertical de longitud no inferior a medio metro y tendremos que evitar en lo posible los tramos horizontales.

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Puesta en marcha Aunque cada fabricante realiza sus propias recomendaciones para la puesta en marcha de sus modelos, existen algunas directrices que son comunes a la mayoría y que debes tener en cuenta siempre que vayas a arrancar una caldera por primera vez: Lee las instrucciones que acompañan a la caldera.

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Asegúrate de que coinciden la tensión y frecuencia de alimentación con los valores prescritos para la caldera.

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Abre los purgadores automáticos existentes. Comprueba en vacío la presión de llenado del vaso de expansión. Llena lentamente el circuito primario de la caldera según las características de la instalación (normalmente entre 1 y 1,5 bar). Abre un grifo para que se llene y purgue el circuito de ACS (calderas mixtas). Enciende la calefacción para que el circulador facilite la purga del circuito, si el circulador no funciona comprueba que el termostato ambiente, si existe, está cerrado. Coloca la columna de líquido o un manómetro de la precisión adecuada en la toma de presión de la caldera, para comprobar que la presión de combustible es la adecuada (figura 74), ten en cuenta que al estar parada la caldera no existe circulación de gas y la presión deberá ser superior al valor indicado en la tabla 1. Regula la potencia de la caldera según las características de la instalación. Arranca la caldera y comprueba que todos los emisores calientan en toda su superficie, en caso contrario revisa todas las llaves y detectores asegurándote de que estén abiertos y los radiadores purgados.

Fig. 74: Columna de líquido.

Sería aconsejable comprobar la potencia útil de la caldera, siendo necesario emplear un caudalímetro y un termómetro para posteriormente aplicar la siguiente expresión:

Pútil = Caudal x Calor específico x Incremento de temperatura

Retira la columna de agua o el manómetro y no olvides colocar el tornillo tapón con su junta. Comprueba que el local donde está instalada la caldera cumple la normativa vigente sobre entradas y renovaciones de aire.

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Resumen Calderas: funcionamiento, partes y tipos

Una caldera o generador de calor es un equipo capaz de producir calor al quemar un combustible en su interior, transmitiendo ese calor a un fluido que en la mayoría de los casos será agua y que en general se denominará fluido caloportador. Posteriormente ese fluido se empleará para calefactar un local o producir ACS. Conceptos básicos: el calor se transfiere al agua no solo por el contacto directo entre la llama y el cuerpo de la caldera que contiene el agua, es decir por conducción, sino que se produce también un intercambio por radiación desde la llama a las paredes del hogar y otro por convección, ya que los humos producidos en la combustión y que poseen altas temperaturas calientan las partes metálicas bañadas por el agua. Las partes fundamentales de una caldera son: • Quemador, hogar o cámara de combustión, circuito de humos, caja de humos, retorno de agua, salida de agua y circuito de agua. Clasificación de las calderas: • Por el material de que se construyen: calderas de hierro fundido y calderas de chapa de acero. • Por el servicio que suministran: los generadores de calor pueden ser fabricados para calentar únicamente agua de calefacción o abastecer además de ACS (calderas mixtas). A su vez el calentamiento de ACS se puede realizar de forma instantánea o por acumulación. • Por el combustible utilizado: calderas de combustibles sólidos, de combustibles líquidos y para combustibles gaseosos.

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• Por el fluido calentado: son las más utilizadas, funcionan con el agua a temperaturas entre 60 y 90 oC.

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• Según el tipo de cámara de combustión y forma en que expulsan los gases: calderas de cámara abierta y tiro natural, de cámara abierta y tiro forzado y de cámara estanca y tiro forzado.

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Calderas murales

Utilizan combustibles gaseosos y poseen un volumen reducido lo que permite que sean encastradas en el mueble de una cocina, además son bastante ligeras y manejables (en comparación con las calderas de pie). Calderas murales hidráulicas. Aquéllas cuyo funcionamiento está basado en una serie de componentes hidráulicos y/o mecánicos, lo que las caracteriza por una mayor complejidad y mantenimiento en comparación con las calderas más modernas. Las primeras murales electrónicas. Los fabricantes de calderas no iban a ser menos y poco a poco han ido introduciendo en sus productos componentes eléctricos y electrónicos que les proporcionan mejores características. Calderas electrónicas. Actualmente el desarrollo de la electrónica ha alcanzado niveles altísimos y su empleo permite un abaratamiento en los costes de producción y también en los de mantenimiento de las calderas, además posibilita la reducción de su volumen, lo que supone una gran ventaja teniendo en cuenta que estas calderas se instalan frecuentemente empotradas en el mueble de cocina.

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Calderas de condensación. Su uso se traduce en un aumento del rendimiento del orden del 15% respecto a las calderas convencionales. Esto nos permite un consumo inferior para un grado de confort idéntico, y la reducción de la emisión de gases contaminantes. Reducen la temperatura de los humos hasta provocar la condensación del vapor de agua contenido en ellos. En este proceso de condensación, los humos ceden el calor latente del vapor de agua, que es transmitido al agua de la caldera.

Selección, instalación y puesta en marcha de una caldera mural

Uno de los mayores inconvenientes con los que nos encontramos cuando vamos a instalar una caldera, es la variedad de técnicas y normativas que deberemos tener en cuenta, no olvides que será necesario conectar a la caldera las siguientes instalaciones, las cuales poseen características muy particulares:

Instalación hidráulica (Normativa vigente: CTE HS4). Instalación de gas (Normativa vigente: RTCG). Instalación de humos (Normativa vigente: RTCG). Instalación eléctrica (Normativa vigente: REBT) Además de la reglamentación anterior, que es la mínima exigible a nivel nacional, pueden existir otras más restrictivas. Aunque cada fabricante realiza sus propias recomendaciones para la puesta en marcha de sus modelos, existen algunas directrices que son comunes a la mayoría y que debes tener en cuenta siempre que vayas a arrancar una caldera por primera vez.

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Autoevaluación 1. Tras el período estival, en el que la calefacción está parada durante unos meses, se

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observa que la primera vez que se enciende la caldera los radiadores no calientan, aunque sin embargo el quemador funciona correctamente, haciendo incluso saltar el clixon de sobre temperatura. ∂Cuál crees que puede ser el motivo de este funcionamiento?

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2. En la tabla siguiente se da la potencia de los radiadores que son necesarios colocar para calentar los distintos huecos que forman una vivienda. Halla la potencia de la caldera para que el sistema funcione correctamente. N≥

UTILIZACI‡N

POTENCIA DEL RADIADOR (KCAL/H)

1

Salón

2

Cocina

499,2

3

Baño interior

214,5

4

Dormitorio

717,6

1.318,2

Potencia total

3. En una instalación de calefacción mediante radiadores y que calienta el agua mediante una caldera mural, se generan ruidos cuando la caldera está en marcha. ∂Qué puede causar esto?

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4. ∂Qué responderías ante el siguiente problema que un conocido te plantea sobre su caldera mural?

≈Tengo el siguiente problema, al abrir un grifo de agua caliente, el agua sale templada y en poca cantidad∆.

5. Al realizar el cambio de una antigua caldera por otra actual, ambas de tiro natural, te encuentras con el problema de que al arrancar ésta última, se bloquea continuamente, indicando un error por salto de clixon antirrebufos.∂Cuál crees que puede ser el motivo?

6. Antes de poner en marcha una caldera mural de propano, colocas la columna de líquido en la toma de presión de gas, siendo la presión indicada de 410 mm.c.a. Una vez arrancada la caldera observas que el valor de la presión señalada es de 375 mm.c.a. ∂Es normal ese descenso en la presión del gas?

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7. Realiza la conexión eléctrica entre la caldera dada por la placa de características

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de la figura A y el termostato de la figura B.

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Figura A

Figura B

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8. Realiza la conexión eléctrica entre la caldera dada por la placa de características de la figura A y el termostato de la figura B. Une mediante flechas los componentes que aparecen en las siguientes figuras con el nombre que les corresponde.

1.

a. Intercambiador de placas 2.

b. Válvula inversora

3.

c. Vaso de expansión

4.

d. Fluxostato

5.

e. Clixon de sobre temperatura

f. Clixon antirrebufos 6. g. Intercambiador monotérmico

7.

h. Electroválvula

8.

i. Circulador

9.

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Respuestas Actividades

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1. Las respuestas a las cuestiones planteadas son:

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a. El manómetro de la caldera y la válvula de seguridad. Al estar el intercambiador perforado pasará agua de la red hacia el circuito de calefacción, el cual se llenará a la misma presión que existe en la red. Por tanto, el manómetro que mide la presión en el circuito de calefacción indicará una presión igual a la de red, que en caso de ser superior a 3 bar provocará la apertura de la válvula de seguridad. b. Esto se logra mediante la válvula desviadora, que en condiciones normales de funcionamiento y aunque la caldera este suministrando agua caliente a los radiadores, si abrimos un grifo, todo el agua que se calienta en la caldera pasa a circular por el intercambiador de placas, y por tanto toda la potencia se destina al calentamiento del ACS. c. Cuando se abre un grifo, la válvula inversora desvía el agua de la caldera hacia el intercambiador de ACS, pero como el microrruptor superior no cierra el circulador no arranca y por tanto la caldera no se enciende, saliendo por el grifo agua fría.

2. No, ya que la caldera no llega a arrancar y, por tanto, el disparo de la válvula de seguridad se debe a una subida de la presión sin que haya calentamiento ni, por tanto, aumento de volumen del agua del circuito.

3. El nombre de los componentes señalados en la figura son:

Quemador

Vaso de expansión

Electroválvulas

Circulador

Intercambiador

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4. Las electroválvulas de la figura 43 están compuestas por una bobina eléctrica que crea un campo magnético al someterse a una tensión desplazando un vástago que abre el paso del gas. Primero tendrás que comprobar el estado del cableado. Si el cableado es correcto comprueba la tensión que le llega a las electroválvulas, si no es del valor adecuado, el error proviene de la caja de control, en caso contrario debes comprobar finalmente las electroválvulas. Para comprobar que la bobina de una electroválvula está bien, has de medir su resistencia y compararla con la que el fabricante da como correcta, como toda bobina es posible que esté cortada (resistencia infinita) o cortocircuitada (resistencia muy baja o incluso de valor 0 Ω).

5. Si el detector de ACS deja de funcionar le llegará una tensión muy baja o nula a la placa de control, con lo que, el servicio de ACS no trabajará correctamente. Esta anomalía puede darse por los motivos siguientes: MOTIVO

COMPROBACI‡N

Detector magnético fuera de su posición

Comprobar visualmente que el detector magnético permanece sólidamente sujeto en el lugar que le corresponde.

Bobinado interior del detector magnético cortado

Si se conocen los datos de la señal que debe emitir el detector, realizar la medición con un polímetro. También se puede disponer del valor de la resistencia del mismo, con lo que se puede probar ésta con el polímetro.

Conexión eléctrica sucia, con óxido o falso contacto Conductor de conexión cortado o suelto

Soltar la conexión, limpiar los terminales y volver a conectar. Mediante el empleo de un polímetro o visualmente asegurarse de la continuidad del conductor y de su correcta conexión entre la placa eléctrónica y el detector magnético.

a. Cerrar la entrada de agua fría a la caldera y verificar que la alimentación eléctrica está interrumpida.

b. Abrir un grifo de ACS para vaciar el agua que quede dentro del Flotador magnético bloqueado en la posición inferior (por existencia de cal)

circuito de la caldera.

c. Extraer la tuerca que da acceso a la turbina magnética. d. Extraer la turbina y verificar que el elemento magnético está energizado, por medio de un material ferromagnético.

e. Verificar que no existe bloqueo y la turbina puede girar o el flotador desplazarse libremente.

f.

Montar de nuevo y probar el funcionamiento.

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6. Si se interrumpe la termistancia de calefacción, la resistencia eléctrica de la misma

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alcanza un valor muy elevado, siendo la corriente en el circuito de la misma nula.

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En estas condiciones, la información que recibe la placa de control es que la temperatura del agua es muy baja (recuerda que esta sonda es una termistancia NTC), con lo que funcionaría constantemente el aparato en producción de máxima potencia de calefacción sin ser necesario. Ten en cuenta que se producirían los mismos síntomas si se soltasen los cables de la sonda o si éstos hiciesen un mal contacto eléctrico. Para comprobarla, una vez descartado algún problema en su conexión, deberías proceder de la siguiente manera: 1. Con un termómetro patrón medimos la temperatura del agua que rodea la sonda. 2. Para esa temperatura, determinamos la resistencia que la termistancia debería tener (como ejemplo tomar los valores de la tabla 2). 3. Se comprueba con el polímetro si la resistencia de la sonda es la adecuada. No obstante, cuando se produce este defecto las calderas lo indican mediante un código de error.

7. Para verificar la actuación del termostato de seguridad (también denominado clixon de sobre-temperatura), procede de la siguiente manera: a. Desconecta la caldera eléctricamente. b. Quita los cables de alimentación al termostato. c. Con un polímetro en posición de resistencia comprueba si los contactos están abiertos (resistencia muy elevada). d. Si estuvieran abiertos, el problema es debido a la actuación del termostato de seguridad. e. Antes de rearmar, según el código de anomalía marcado, comprueba y descarta los posibles motivos de actuación, hasta averiguar el que ha provocado la desconexión.

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f. Rearma el termostato de seguridad, pulsando el botón rojo, situado en su propio cuerpo. g. Comprueba de nuevo la continuidad. h. Si el valor obtenido después del rearme fuera incorrecto, sustituye el termostato de seguridad. i. Vuelve a conectar los cables al termostato. j. Rearma la caldera y ponla en marcha.

8. Esta anomalía puede ir asociada a los motivos siguientes: Circulador bloqueado. Al no circular el agua, este se mantiene estancado en el intercambiador sin ceder temperatura a los radiadores ni al ACS, por lo que aumenta su temperatura hasta incluso hacer saltar el clixon de seguridad. Defecto del propio termostato de seguridad. En ocasiones este elemento se estropea, pudiendo abrir el circuito si haber subido la temperatura al valor de seguridad prefijado. Inercia térmica del intercambiador bitérmico. Cuando la caldera ha estado funcionando con una potencia elevada durante cierto tiempo, al parar, si el circulador no continua funcionando algunos segundos y debido al calor residual en el intercambiador, el agua que se encuentra en este puede elevar su temperatura disparando el termostato. Bolsas de aire en el circuito. Si el circuito no está bien purgado las bolsas de aire existentes no permiten una correcta circulación del agua por el interacumulador, por lo que la temperatura aumentará. Sonda de calefacción desconectada o defectuosa. Si la termistancia de calefacción se corta o desconecta la resistencia aumenta y la caja de control hace funcionar el quemador a la máxima potencia subiendo la temperatura hasta que el circuito se abra por el termostato de seguridad.

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Respuestas Autoevaluación 1. El motivo más probable es un bloqueo del circulador, debido a la prolongada parada del mismo. De ser así, bastaría desbloquearlo accionando el eje con un destornillador.

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2. La potencia mínima de la caldera será igual a la suma de las potencias de todos los

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radiadores, aumentada en un porcentaje (15%) que servirá para compensar las distintas pérdidas térmicas en la instalación: tuberías, caldera, etc. Potencia total = 2.749,5 kcal/h. Potencia de caldera = 2749,5 + 15% = 3161,9 kcal/h

3. Podrían existir otros motivos, pero los habituales en este caso serían: Que en la instalación exista aire, por lo que tendrás que purgar el circuito. Que el circulador de la caldera sea excesivamente potente. Si este lleva selector de velocidad debes escoger una velocidad más lenta, para reducir de esta manera el caudal y la presión que el circulador ofrece.

4. La respuestas correctas podrían ser: Un bajo caudal puede estar causado por algún filtro obstruido o por el propio limitador de la caldera que se encuentre defectuoso. Una temperatura baja del ACS puede deberse a que la sonda de ACS este estropeada o a que el termostato de ACS se encuentre mal regulado. Sin embargo la simultaneidad de un caudal y temperatura bajos suelen indicar que se ha formado una capa de cal en el intercambiador, que disminuye el área del mismo bajando el caudal y la transmisión térmica.

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5. Este es un problema bastante habitual que se produce cuando se cambia una caldera sin dispositivo de control de evacuación (DCE) por una moderna que si lo lleva. El motivo, no es como suele creer el usuario que la nueva caldera sea peor que la antigua, sino que la chimenea no es adecuada, lo que provoca un tiro deficiente y por tanto una mala combustión, que con las calderas anteriores no era detectado, con los consiguientes peligros.

6. Es totalmente normal, con la caldera parada no existe circulación de gas y, por tanto, rozamiento entre el gas y las paredes del tubo que forman la instalación, sin embargo, cuando arranca la caldera la circulación del gas provoca una caída de presión que hace disminuir su valor a la entrada de la caldera.

7. La conexión eléctrica entre la caldera dada por la placa de características de la figura A y el termostato de la figura B se realizaría así:

8. Las imágenes se relacionan así: 1-f, 2-c, 3-g, 4-a, 5-h, 6-b. 7-e, 8-d, 9-i.

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