Balance hidráulico en aerotermia

Una de las claves para obtener un SCOP de campeonato.

Por el balance hidráulico siempre hemos pasado de puntillas en las instalaciones de calefacción.

La aerotermia, dentro de sus particularidades y sus exigencias, incluye una que toma cada vez mas importancia y por la que muchos profesionales siempre hemos pasado de puntillas, que no es otra que el balance hidráulico. En dicha lista de particularidades y exigencias que nos exige la aerotermia, se encuentran algunas de las que ya hemos hablado como controles de calidad, dimensión correcta de potencia según cargas y pérdidas de energía, depósitos de inercia, tratamiento de agua, etc… y todas ellas juntas bien ejecutadas, son las que dan lugar a que se manifieste la magia.

El balance hidráulico no es otra cosa que realizar un equilibrado en la instalación para que cada circuito, radiador, anillo, fancoil, etc… reciba la cantidad correcta de energía, ni mas ni menos. Este balance no ejecutado, habitualmente se esconde a base de alta temperatura, provocando las consiguientes paradas que implica, o bien usar accesorios como motores, actuadores, válvulas y las innecesarias zonificaciones por estancias, tan habituales en nuestro país.

Nos ha ido bien mientras la eficiencia del equipo que usemos (calderas de gas, gasóleos, biomasas…) no dependa de la modulación, pero el equipo de moda en nuestro país llamado aerotermia: NO PUEDE NI DEBE SER USADO COMO UNA CALDERA. Su eficiencia estacional depende drásticamente de la modulación pura y de mantener la temperatura de impulsión lo más amigable posible el máximo de tiempo posible. 

Para que una bomba de calor aire – agua trabaje el máximo de tiempo a la temperatura más amigable posible y nos muestre su mejor versión, se deben cumplir una serie de normas no escritas y el balance hidráulico es una de ellas, y es FUNDAMENTAL.

Muchos técnicos, distribuidores, vendedores e instaladores, creen con los ojos cerrados que con poner una simple inercia y una bomba secundaria el problema queda solucionado, pero como es habitual aquí estoy yo, aguando la fiesta una vez más para decir que no… no es cierto que una inercia solucione los problemas de balance, que van a seguir siendo transmitidos a la aerotermia.

La eficiencia del balance

Cómo contribuye el balance a la eficiencia de una aerotermia?

• Distribución equitativa de la energía
  Cuando cada emisor recibe la cantidad correcta de energía en función de su demanda real (energía que pierde dicho espacio), se evita tanto el sobrecalentamiento como el subcalentamiento del espacio, mejorando la eficiencia global del sistema y sobre todo el confort del usuario, por tanto sus exigencias serán mas simples lo que su aerotermia agradecerá de forma exponencial.

• Reducción del consumo eléctrico en bombas
  Un sistema no balanceado obliga a trabajar con mayores caudales y presiones, lo que afecta de forma directa al condensador de nuestra aerotermia y por tanto en su consumo. Al equilibrar la instalación, el control de aerotemia puede hacer que la bomba circuladora reduzca su esfuerzo, con un ahorro eléctrico de hasta un 15-20%.

• Mayor eficiencia de la bomba de calor
  Al garantizar los caudales correctos, la bomba de calor trabaja mucho más tiempo en condiciones estables de intercambio. Esto se traduce en mejores COPs estacionales y en una reducción de consumo energético entre un 5 y un 15% según varios estudios europeos realizados por distintas asociaciones.

• Menor necesidad de temperaturas de impulsión
  Al distribuir bien la energía, se pueden reducir las temperaturas de impulsión del agua. Cada grado menos de impulsión supone aproximadamente un 2-2,5% de ahorro en la factura energética por tanto el aumento de rendimiento sigue creciendo.

• Durabilidad y menos averías
  Se reducen arranques/paradas, cavitación y esfuerzos innecesarios, prolongando la vida útil de los equipos principales.

El balance hidráulico no es un ajuste secundario: es la base para que una instalación de aerotermia altamente modulante funcione con precisión. Estro le permite al gestor de la misma garantizar el confort, la estabilidad de caudales y en consecuencia ahorros de consumo en el global del equipos que alcanza hasta el 15-20% anual. En realidad ningún sistema de calefacción con bomba de calor debería ponerse en marcha sin un correcto equilibrado hidráulico.

Componentes necesarios

Para poder realizar un balance correctamente se necesitan una serie de accesorios y herramientas

Casi todas las instalaciones ya disponen de radiadores y fancoils con detentores, así como las de suelo radiante disponen de sus caudalímetros. Por tanto a esto solo hay que añadir una serie de accesorios de medición de temperatura que necesitamos para realizar este necesario ajuste del cual depende drásticamente la aerotermia para darnos su mejor versión.

Detentores:

• Permiten ajustar manualmente el paso de agua en cada circuito, fancoil o radiador.

• Su función es regular el caudal sobre el mismo de manera que el caudal sobrante se distribuya a otros puntos.

Caudalímetros:

• Proporcionan una medición visual del caudal real que circula por cada ramal o anillo.

• Facilitan un ajuste preciso evitando sobrealimentar o subalimentar cualquier circuito.

Sistema de medición:

• Termómetros de contacto, digitales o láser

• Cámara termográfica opcional.

El peor de todos:

• Tiempo para realizar el balance

Pasos a seguir

Os dejamos la relación de pasos a seguir para garantizar este ajuste

El balance hidráulico (sobre todo en superficies radiantes) normalmente implica la complicidad y ayuda del usuario, ya que el resultado en distintas fases climáticas debe ser registrada por el mismo. Aunque como profesionales hagamos un balance perfecto sobre un plano o un diseño específico, cada vivienda tiene su propia exigencia y es necesario una segunda pasada de confirmación. 

Cada maestrillo tiene su librillo, por tanto yo os dejo la forma de cómo yo transmito que se debe realizar un aceptable balance hidráulico. En nuestras formaciones me apoyo de planos y ejemplos de equipos funcionado a los que Online accedemos a ver dichos comportamientos. En VAG Energy somos acérrimos defensores de no usar inercia ni zonificación, de no usar controles ON/OFF y en definitiva, nos gusta trabajar con caudales, contra las pérdidas de energía y buscar la modulación pura. Y para esta filosofía, es necesario un balance hidráulico aceptable.

Preparación del sistema

Para poder preparar el sistema en primer lugar se deben abrir todos los detentores y caudalímetros al máximo. Una vez está todo bien abierto y totalmente purgado, verificamos que la bomba está activa a máxima potencia y entonces ajustamos una temperatura fija de trabajo similar a la de diseño (35º suelo – 55º radiadores)

Medición de caudales y temperaturas

Después de verificar que la temperatura fija ha llegado al objetivo y es estable,  verificamos los litros minuto en los caudalímetros y tomamos nota. En este caso vamos a ir cerrando los que más tienen, hasta que se vayan compensando todos por igual. Una vez se hayan estabilizado, medir las temperaturas y el salto térmico, y volver a compensar en función de ello. En radiadores, la medición por litros no es posible, pero sí podemos medir las temperaturas de llegada y de salida que haya. Cerraremos con 1/4 de vuelta cada vez hasta que se estabilicen temperaturas en todos mas o menos por igual. 

Una vez hecho el primer balance debemos eliminar la temperatura fija de trabajo y volver al sistema de compensación. Dejamos trabajar el sistema unas 24/48h y comentamos con el usuario. En función de las temperaturas alcanzadas en cada estancia, se debería empezar a compensar usando las matemáticas simples.

Existen programas de cálculo muy precisos, y mucho de este trabajo puede realizarse previamente, por lo que es posible llegar con los datos en la mano y hacer un balance aceptable.

Documentación y marcaje

Una vez finalizado el balance previo se debe tomar datos y apuntar los ajustes realizados a cada anillo, radiador o fancoil, para actuar en consecuencia de forma estacional. Y es que a veces, algunos ligeros cambios deben efectuarse a largo plazo. Para esta función ayuda mucho un usuario receptivo que haya entendido cómo se ajustan los circuitos.

Como decía cada maestrillo tiene su librillo y su forma de hacerlo, y hay que ir poniendo en práctica esta costumbre que nos va a ir acompañando en el futuro. Veréis como compañeros de formación en la competencia (siempre sana), irán introduciendo poco a poco información y exigencias sobre balance hidráulico, dando cada uno sus claves al respecto.

Pero qué ocurre si no se hace?

Una instalación no balanceada produce picos de temperatura ambiente que se traducen en exigencias a la aerotermia

Cuando una vivienda no tiene un balance hidráulico algunas habitaciones se sobrecalientan y/o viceversa, y esto hace que los usuarios traten de solucionar el problema de confort subiendo demandas, utilizando sistemas de control alternativos, cabezales termostáticos y en definitiva aparatos y accesorios que influyen mas aún sobre el caudal y por tanto el balance hidráulico.

Imaginemos una instalación en una vivienda de 120 m2 con radiadores donde toda una cara da al sur y la otra da al norte. Lo correcto sería que en el cálculo alguien haya tenido en cuenta este aspecto, pero no se suele hacer, mas bien lo típico es poner la misma potencia al m2 de vivienda.

Como es habitual se calcula una potencia al m2 y en España en viviendas con cierta edad siempre se calculó entre los 100 y los 140 vatios al m2. Hoy nos puede parecer una locura, pero en su época no lo era tanto contando con los sistemas de control que había. Se puede comprobar en cualquier casa cómo la costumbre del instalar 1 elemento por cada m2, se mantiene sin tener en cuenta la cara sur, la cara norte, los voladizos, etc…

Por lo tanto un balance hidráulico será necesario para que la energía se reparta de la forma mas equitativa posible:

• reduciendo caudal en cara sur para evitar sobrecalentamiento
• aumentando caudal en cara norte y/o voladizos y colindantes no calefactados para evitar el subcalentamiento

Por ejemplo en suelo radiante sí que se usan placas con mayores densidades y/o grosores, para distintas aplicaciones como:

• Plancha para zonas estándar cuando debajo está calefactado
• Planchas reforzadas para cuando debajo no está calefactado 
• Planchas aun mas reforzada para los voladizos o estancias encima de garajes….
• Planchas específicas para grandes espacios, etc…

El agua es muy lista y siempre va a elegir el camino mas corto y el que menos resistencia le ponga. Por tanto es habitual cortocircuitos en radiadores grandes y cercanos, sobre presiones, bajo caudal en los radiadores lejanos, sobre temperatura en condensador y paradas innecesarias. Incluso en algunas instalaciones es habitual producir molestos ruidos de presión y circulación. 

Sin embargo cuando el caudal es estable, el confort es equitativo y el usuario no requiere compensaciones ni variaciones, las bombas de calor pueden adaptar el funcionamiento para entregar solo aquella energía necesaria para la vivienda de forma directa, y combatir las pérdidas de la misma que es el objetivo final.

Y aquí es donde aparece la magia, y es uno de los secretos de por qué algunas aerotermias que otras, misteriosamente, tienen un SCOP que se escapa a la lógica… y es porque entre otras cosas, tienen un balance hidráulico aceptable.

Y recuerden que: este artículo ha sido escrito por una persona real, es decir yo, no por IA.