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Conexiones Hidráulicas en Colectores Generales de Instalaciones Térmicas.

INTRODUCCIÓN

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We Resolve como Empresa de Mantenimiento Integral de edificios singulares, con una amplia experiencia en el Sector Hotelero (en España y América), ha colaborado en el diagnostico, tratamiento y resolución de múltiples patologías en el campo de las Instalaciones.

Es filosofía de la Empresa colaborar en todo lo posible a la reducción del Impacto Medioambiental mediante una serie de actuaciones que van desde la formación continua y cualificación de todo su personal, hasta la aportación de I+D+I (Investigación, Desarrollo e Innovación) en todas sus actuaciones.

Es por ello, por lo que ha considerado conveniente compartir una serie de experiencias basadas en casos reales, que sin duda servirán para detectar patologías y buscar las soluciones técnicas pertinentes.

El fin es reducir el consumo energético, los costes de explotación, incrementando al mismo tiempo el confort y la Sostenibilidad contribuyendo en lo posible a conseguir un planeta mas limpio.

El Articulo se ha escrito con un lenguaje al alcance de Directivos y Técnicos de Mantenimiento y que servirá para detectar patologías, que es posible hayan pasado inadvertidas, aunque se sufran sus consecuencias.

 

ACLARACIONES INICIALES

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En este articulo se analizan las Conexiones Hidráulicas en los Colectores Generales de las Instalaciones Térmicas.

La Producción y Distribución de Calor y Refrigeración forma parte de todas las instalaciones hoteleras.

En los Colectores Generales se recibe la energía producida por los generadores y se distribuye a las unidades terminales (receptores).

Un diseño y una ejecución incorrecta plantea problemas de difícil solución.

We Resolve ha resuelto graves patologías en diseños y ejecuciones de colectores generales.

En las ilustraciones, se utilizan gráficos de “Comentarios al RITE 2007 (Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios) editado por IDAE, indicando el apartado y pagina, y otros de elaboración propia.

INCIDENCIA DE LAS PATOLOGÍAS EN EL FUNCIONAMIENTO

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  • Zonas en las que no se consiguen las condiciones higrotérmicas necesarias
  • En general no se garantiza el confort
  • Consumos energéticos elevados

CONSECUENCIAS DE LAS PATOLOGÍAS

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  • Quejas y malestar de los clientes por funcionamiento deficiente.
  • En algún caso, incumplimiento de la Reglamentación vigente
  • Somete a las maquinarias y equipos a un funcionamiento superior o muy superior al necesario:
    • Mayor mantenimiento
    • Riesgo de avería
    • Reducción de la vida útil de maquinarias y elementos.
    • Incremento de costes
  • Incremento consumo energético
    • Mayor consumo de combustible
    • Mayor consumo eléctrico
    • Como consecuencia mayor contaminación provocando un grave impacto medioambiental.

¿QUE ES UN COLECTOR GENERAL?

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Colector general es el elemento donde se realizan las conexiones hidráulicas de generadores y receptores.

Recibe la energía procedente de los generadores y la distribuye a las unidades terminales o receptores.

En el Colector General, se agrupa en una zona la impulsión y en otra el retorno, aunque entre ellas no puede ni debe existir ningún elemento de corte.

En las Instalaciones Térmicas, existen dos colectores generales:

  • Colector general de Refrigeración
  • Colector general de Calefacción

Circuitos procedentes de generadores (Circuitos primarios)

  • Calderas
  • Plantas enfriadoras
  • Bombas de calor
  • Cualquier sistema de energía renovable

Comentarios al RITE 2007 (pág. 49)

  • En este esquema se representan circuitos primarios (correspondientes a generadores).
  • Se ha desarrollado uno, los otros en líneas de puntos.
  • Los elementos representados son:
    • Ramal izquierdo
      • Válvula de corte
      • Antivibrador
      • Filtro
    • Ramal central (Generador)
      • Generador
      • Una gran flecha que representa el movimiento del fluido. (Lo realiza un grupo bomba)
    • Ramal derecho
      • Antivibrador
      • Válvula motorizada (no siempre es necesaria)
    • Es necesaria una válvula de retención en el circuito para asegurar que el flujo va siempre en el mismo sentido.

Circuitos de distribución a receptores (Circuitos secundarios)

  • Intercambiador para producir agua caliente
  • Fancoil
  • Climatizador
  • Radiador

Comentarios al RITE 2007 (pág. 51)

  • En este esquema se representan circuitos secundarios (correspondientes a receptores).
  • Se ha desarrollado uno, los otros en líneas de puntos.
  • Los elementos representados son:
    • Ramal izquierdo
      • Válvula de corte
      • Antivibrador
      • Filtro
      • Válvula motorizada (no siempre es necesaria)
    • Ramal central (Unidad Terminal)
      • Receptores (Unidades terminales)
      • Una gran flecha que representa el movimiento del fluido. (Lo realiza un grupo bomba)
    • Ramal derecho
      • Antivibrador
      • Válvula de corte
    • Es necesaria una válvula de retención en el circuito para asegurar que el flujo va siempre en el mismo sentido.

En el colector general siempre hay mezcla del fluido caloportador (generalmente agua) aportada por los generadores y enviada a receptores.

¿Cuál es la misión que debe cumplir el Colector General?

  • Que todos los circuitos secundarios (impulsión a receptores) tenga la misma temperatura de salida

¿Cómo se consigue?

  • Realizando conexiones hidráulicas correctas

¿Cuál es la realidad de las instalaciones?

  • En muchos casos se observa:
    • Esquemas incorrectos que forman parte de Proyectos
    • Montajes incorrectos

¿Cuál es la consecuencia?

  • A los circuitos secundarios se envía el fluido caloportador (generalmente agua) a distintas temperaturas con lo que no se consiguen los parámetros de confort requeridos.

¿Es fácil corregir las patologías?

  • Generalmente no.
    • Se trata de tubos integrados en una instalación existente dentro de una Sala de Maquinas que requiere una actuación compleja.
    • Habrá casos en los que sea preciso abordar la complejidad y proceder a su corrección.

¿Cuál es entonces la solución?

  • Un Análisis Técnico de la Instalación en el que se analicen las perturbaciones que provoca una instalación incorrecta.
  • Son muchas las posibilidades de conexiones en un Colector General y son muchas las patologías que se presentan.
    • Situación de las impulsiones
    • Situación de los retornos
    • Caudales requeridos
    • Mezclas que se producen
    • Circuitos esenciales.
    • Ajustes de caudales
    • Receptores que funcionan en invierno o verano
    • etc.

CONEXIONES HIDRÁULICAS EN EL COLECTOR GENERAL

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Existen conexiones hidráulicas con:

  • Generadores (Circuito primario)
  • Receptores (Circuito secundario)

Caudales

  • Los caudales en un Colector General son variables.
    • Depende si hay uno o mas generadores
    • Si están en funcionamiento todos o solo una parte de los circuitos de receptores.
  • Generalmente los caudales correspondiente a los circuitos secundarios son superiores a los circuitos primarios.
  • Se pueden presentar generalmente dos casos:

Mayor caudal secundario (el caso mas común)

Comentarios al RITE 2007 (pág. 52)

  • Por el secundario circula un caudal mayor que por el primario
  • Para que la explicación resulte intuitiva consideremos que por el primario (generador) circulan 100 litros/minuto y por el secundario (unidad terminal) circulan 200 litros/minuto.
  • En ese caso por la zona central del colector circulan:
    • 200-100 = 100 litros/minuto.
    • El sentido del flujo se indica en la figura

Mayor caudal primario (caso menos común)

Comentarios al RITE 2007 (pág. 52)

  • Por el primario circula un mayor caudal que por el secundario
  • Para que la explicación resulte intuitiva consideremos que por el primario (generador) circulan 200 litros/minuto y por el secundario (unidad terminal) circulan 100 litros/minuto.
  • En ese caso por la zona central del colector circulan:
    • 200-100 = 100 litros/minuto.
    • El sentido del flujo se indica en la figura

Mismo caudal primario y secundario

  • Si en un momento determinado circula el mismo caudal por el circuito primario y el secundario, por la zona central del colector no hay paso de fluido.

ANÁLISIS DE LAS CONEXIONES

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En un Colector General de Instalaciones Térmicas siempre tiene que existir en relación con los circuitos secundarios:

  • Zona de impulsión
  • Zona de retorno

El principal objetivo que debe cumplir un colector general, es que la impulsión a todos los circuitos secundarios (receptores), debe ser a la misma temperatura.

En la representación esquemática que sigue, solo se indica la bomba y la válvula antirretorno, prescindiendo del resto de valvulerías y accesorios.

En este Articulo se representan dos Tipologías, la 1 que es incorrecta y la 2 que es correcta.

Tipología 1

Se  observa en muchas instalaciones.

Es una configuración incorrecta y da lugar a patologías de difícil solución.

Para facilitar la comprensión se va a considerar que todas las bombas, tanto del primario como del secundario mueven el mismo caudal.

En la figura aparece:

  • 4 Circuitos secundarios o de receptores
  • 2 Circuitos primario o de generadores
  • Los sentidos del flujo en cada uno de los circuitos
  • Se considera que todas las bombas mueven el mismo caudal.

Supuesto 1 (Solo circula fluido por todos los secundarios)

  • Las bombas del primario están paradas y no hay paso de fluido.
  • Las del secundario están en funcionamiento.
  • El sentido del flujo es siempre el mismo

Supuesto 2 (Circula fluido por los secundarios y generador 1)

  • En funcionamiento la bomba del generador 1 y la de los circuitos secundarios.
  • La bomba del generador 2 está fuera de servicio.
  • El sentido del flujo es variable
  • El caudal de agua a la temperatura que la produce el Generador 1, la recoge íntegramente el Circuito 1, por ser el mas cercano a la conexión.
  • Los circuitos 2, 3 y 4 bypasean el agua del colector, sin que reciban energía procedente de los generadores.
  • Por tanto todos los receptores conectados a 2,3 y 4, es como si no existieran.

Supuesto 3 (Circula fluido por los secundarios y generadores 1 y 2)

  • En funcionamiento todas las bombas de primario y secundario.
  • El sentido del flujo es variable.
  • El caudal de agua a las temperaturas que la producen los Generadores 1 y 2, la recogen íntegramente los Circuitos 1 y 2, por ser los mas cercanos a la conexión.
  • Los circuitos 3 y 4 bypasean el agua del colector, sin que reciban energía procedente de los generadores.
  • Por tanto todos los receptores conectados a 3 y 4, es como si no existieran.

Tipología 2

Se analiza el mismo Circuito Hidráulico con una configuración correcta, aplicando los criterios expuestos anteriormente.

Supuesto 1 (Solo circula fluido por todos los secundarios)

  • Las bombas del primario están paradas y no hay paso de fluido
  • El sentido del flujo es siempre el mismo

Supuesto 2 (Circula fluido por los secundarios y generador 1)

  • Solo funciona la bomba correspondiente al circuito primario del generador 1 y todas las de los circuitos secundarios.
  • El sentido del flujo es variable, aunque en impulsión a receptores siempre es el mismo.
  • Se produce la mezcla entre generadores y receptores antes de las impulsiones.
  • Todos los circuitos impulsan a la misma temperatura.

Supuesto 3 (Circula fluido por los secundarios y generadores 1 y 2)

  • Funcionan todas las bombas de generadores y receptores.
  • El sentido del flujo es variable, aunque en impulsión a receptores siempre es el mismo.
  • Se produce la mezcla entre generadores y receptores antes de las impulsiones.
  • Todos los circuitos impulsan a la misma temperatura.

CONCLUSIONES

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En las instalaciones existentes, se observan muchas tipologías de conexiones hidráulicas, una gran parte incorrectas.

Cuando las conexiones hidráulicas son incorrectas el funcionamiento es deficiente.

La reforma de las instalaciones hidráulicas son complejas y costosas.

Un Análisis detallado de estos circuitos puede permitir soluciones alternativas con un funcionamiento aceptable.

El tiempo de funcionamiento de maquinas y elementos es superior, por lo que existe un riesgo potencial de averías y se reduce el periodo de vida útil.

El consumo energético es elevado lo que afecta gravemente al impacto medioambiental y los costes de explotación.

We Resolve ha actuado y resuelto patologías de este tipo y puede analizar, asesorar y resolver cualquier tipo de patología que se presente.

 

BIBLIOGRAFÍA

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