Instalaciones de la edificación: agua caliente sanitaria (ACS), calefacción y aparatos productores de calor

Las instalaciones de Agua Caliente Sanitaria (ACS) distribuyen agua de consumo elevada de temperatura, sujeta a la normativa de calidad del agua, entre otras el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios) y el CTE, en sus documentos HE4 (contribución mínima de energía renovable para ACS) y HS4 (suministro de agua).

La producción puede ser individual (por vivienda) o colectiva/centralizada, con subsistemas de producción instantánea (bajo demanda, sin acumulación) o de acumulación (volumen finito, mayor caudal simultáneo). Tanto en instalaciones individuales como centralizadas, la red de distribución debe dotarse de una red de retorno cuando la tubería de ida al punto de consumo más alejado sea igual o mayor de 15 metros.

Datos clave:

• Normativa ACS: RITE, CTE (HE4 energía renovable, HS4 suministro de agua).
• Red de retorno obligatoria: a partir de 15 m de tubería de ida al punto más alejado.

El calentador instantáneo (a gas) genera ACS a demanda mediante circuito abierto: al abrir el grifo, el agua acciona una membrana que abre la válvula de gas, alimentando el quemador que calienta el serpentín por el que pasa el agua de consumo.

La caldera mixta produce ACS y calefacción mediante dos circuitos, con cinco tuberías (ida/retorno calefacción, entrada gas, entrada agua fría, salida agua caliente). Un sensor de flujo (flujostato) detecta la demanda de ACS y activa una válvula de tres vías motorizada que desvía el circuito hacia un intercambiador de placas, produciendo ACS instantánea sin mezclar el agua de consumo con la del circuito de calefacción; el consumo de ACS es siempre prioritario sobre la calefacción.

El termo eléctrico acumula agua calentada por una resistencia eléctrica interior gobernada por un termostato; su funcionamiento se basa en la estratificación del agua por diferencia de densidad según su temperatura (el agua más caliente, menos densa, sube y se extrae por la parte superior).

Datos clave:

• Caldera mixta: válvula de tres vías + intercambiador de placas; el ACS siempre tiene prioridad sobre la calefacción.
• Termo eléctrico: funcionamiento basado en la estratificación del agua por densidad/temperatura.

Los aparatos a gas se clasifican, según la evacuación de sus productos de combustión, en Tipo A (vierten los productos al local, sin evacuación conducida; p. ej. cocinas de gas), Tipo B (evacuación conducida al exterior mediante conducto exclusivo, de tiro natural o forzado; p. ej. calderas y calentadores) y Tipo C (circuito estanco: toman aire del exterior y evacúan por tiro forzado; p. ej. calderas y calentadores estancos).

Los aparatos atmosféricos (Tipo A y B) están prohibidos desde el 1 de enero de 2010 por el RITE, exigiéndose desde entonces aparatos estancos (Tipo C). La evacuación debe hacerse por encima de las cubiertas; de forma excepcional, en instalaciones antiguas sin esa posibilidad, solo pueden evacuar por fachada los aparatos de GLP y GN, las calderas Tipo C hasta 70 kW y los calentadores hasta 24,4 kW (Tipo B o C).

Datos clave:

• Tipo A: sin evacuación conducida. Tipo B: conducto exclusivo. Tipo C: estanco, circuito cerrado.
• Prohibición de aparatos atmosféricos (Tipo A/B): desde el 1 de enero de 2010 (RITE).
• Evacuación excepcional por fachada: GLP/GN, calderas Tipo C ≤70 kW, calentadores ≤24,4 kW (B o C).

En un sistema centralizado, el circuito primario conecta la caldera con el depósito acumulador; el circuito secundario conecta el depósito con los puntos de consumo, ambos independientes. Los depósitos pueden ser interacumuladores (producen ACS mediante doble pared o serpentín interior) o acumuladores (solo almacenan, requieren intercambiador exterior de placas y bomba de secundario).

Los depósitos de acumulación deben trabajar con una presión mínima de 6 bar (recomendable 8 bar) y una temperatura no inferior a 70 °C, por criterios de prevención de la legionelosis, controlándose la temperatura para alcanzar 60 °C en los depósitos finales. El registro de limpieza debe tener un tamaño mínimo DN 400 ("Boca de Hombre") para capacidades superiores a 750 litros.

Datos clave:

• Circuito primario: caldera-depósito. Circuito secundario: depósito-puntos de consumo (independientes).
• Depósitos: presión mínima 6 bar (recomendable 8), temperatura no inferior a 70 °C.
• Temperatura de consigna en depósitos finales: 60 °C.
• Registro de limpieza (>750 l): mínimo DN 400 ("Boca de Hombre").

El CTE (HS4) exige en cada punto de consumo una presión garantizada entre 1 y 5 bares. Se prohíbe el acero galvanizado para temperaturas superiores a 60 °C, permitiéndose acero inoxidable y cobre; las conducciones deben soportar temperaturas de trabajo normales superiores a 50 °C y periódicas de 70 °C (tratamiento antilegionela).

Los contadores se dividen en de agua fría (<30 °C) y de agua caliente (30-90 °C); debe instalarse un contador de ACS por usuario en sistemas centralizados. El vaso o depósito de expansión absorbe los cambios de presión por dilatación térmica del fluido mediante una membrana elástica que separa el fluido del gas (nitrógeno). Por su riesgo de corrosión, los depósitos metálicos incorporan protección catódica, mediante ánodos de sacrificio o de corriente inducida.

Datos clave:

• Presión de consumo (CTE HS4): entre 1 y 5 bares.
• Acero galvanizado: prohibido para agua a más de 60 °C.
• Temperatura periódica antilegionela en conducciones: 70 °C.
• Protección catódica de depósitos: ánodos de sacrificio o de corriente inducida.

Los captadores solares térmicos son de tres tipos: de termosifón (circulación por diferencia de densidad del fluido caliente/frío), planos (los más comunes, efecto invernadero entre placa colectora y vidrio) y de tubos de vacío (mayor eficiencia, hasta un 90% superior a los otros dos por el vacío que mejora la retención del calor).

Estas instalaciones son obligatorias en edificios de nueva construcción desde 2006. El CTE (HE4) exige que la energía renovable cubra al menos el 70% de la demanda energética anual de ACS (y piscina cubierta), reducible al 60% cuando la demanda de ACS sea inferior a 5.000 l/día. En estas instalaciones se distinguen tres circuitos: primario de producción solar, secundario de producción solar (con recirculación) y secundario de consumo.

Datos clave:

• Captador de tubos de vacío: eficiencia hasta un 90% superior a plano y termosifón.
• Apoyo solar térmico: obligatorio en nueva construcción desde 2006.
• CTE HE4: contribución renovable mínima 70% de la demanda anual de ACS (60% si demanda <5.000 l/día).

En una instalación bitubular de retorno directo, la tubería de retorno parte del radiador más alejado de la caldera. En una instalación monotubular, los emisores se conectan en serie formando un anillo, mezclándose parte del caudal con el retorno del radiador anterior. En la instalación individual por colector, cada emisor dispone de su propia conducción de ida y retorno hasta el colector.

En la calefacción por columna (comunitaria), se prohíbe instalar llaves de corte al pie de las columnas. En una instalación comunitaria de circuito abierto, la caldera se sitúa en el punto más bajo del circuito y el vaso de expansión en el punto más alto. En el suelo radiante, la temperatura del agua oscila entre 35 y 40 °C. El detentor del radiador regula el caudal, ajusta el calor emitido y corta la entrada de agua junto con la llave de radiador.

Datos clave:

• Bitubular retorno directo: el retorno parte del radiador más alejado.
• Monotubular: emisores en serie/anillo, con mezcla de caudal.
• Calefacción por columna: prohibidas las llaves de corte al pie de columna.
• Circuito abierto: caldera abajo, vaso de expansión arriba. Suelo radiante: 35-40 °C.

El RITE permite instalar en el interior de las viviendas calderas de hasta 70 kW, que deben ser de tipo C (estancas). Existen tres mecanismos de transmisión de calor al fluido térmico: conducción, convección y radiación. En el calentamiento indirecto, el fluido se calienta mediante un intercambiador de calor desde un circuito primario (frente al directo, por contacto).

El cenicero es un elemento exclusivo de las calderas de combustible sólido, para recoger las cenizas. En las calderas de pellet, el combustible se traslada de la tolva al quemador mediante un tornillo sin fin o cinta sinfín, según la demanda de calor. El rendimiento medio (referido al PCI) de las calderas de gas de condensación puede llegar hasta 98%. El Poder Calorífico Superior (PCS) es la energía del PCI más la energía obtenida por la condensación del vapor de agua de los gases de combustión.

Datos clave:

• RITE: calderas ≤70 kW en el interior de viviendas, tipo C (estancas).
• 3 mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección, radiación.
• Cenicero: exclusivo de calderas de combustible sólido.
• Rendimiento máximo caldera de gas de condensación (PCI): 98%.

El ciclo de funcionamiento de una bomba de calor consta de cuatro fases, en orden: compresión, condensación, expansión y evaporación.

En los sistemas de aerotermia/geotermia, a una profundidad de 15 a 20 metros, la temperatura del subsuelo se mantiene constante durante todo el año entre 18 y 24 °C. En las calderas de absorción de amoniaco y agua, la solución trabaja a presiones de entre 14 y 24 bar hasta alcanzar una temperatura aproximada de 180 °C.

Datos clave:

• Ciclo de la bomba de calor: compresión → condensación → expansión → evaporación.
• Temperatura del subsuelo (15-20 m de profundidad): constante entre 18 y 24 °C.
• Caldera de absorción amoniaco-agua: ~180 °C (14-24 bar).