Los sistemas de climatización deben cumplir dos requisitos fundamentales: garantizar un confort térmico de las personas que lo habitan y limitar el consumo de energía, para proteger el medioambiente, con bajas emisiones de dióxido de carbono.

La sensación térmica experimentada por un ser humano está relacionada, principalmente con el equilibrio térmico global de su cuerpo. Tal equilibrio depende de la actividad física y de la vestimenta del sujeto, así como de los parámetros ambientales: temperatura del aire, temperatura radiante, velocidad del aire y humedad del aire.

El bienestar térmico es aquella condición en la que existe satisfacción respecto del ambiente térmico. En estas condiciones de confort, los mecanismos fisiológicos humanos actúan para controlar la temperatura corporal. La situación ideal de referencia, denominada neutralidad térmica, es aquella en la cual no se siente ni frío ni calor.

Valores límite de referencia para el confort térmico establecidos en el RITE:

Estación	Temperatura operativa (°C)	Humedad relativa (%)
Verano	23 a 25	45 a 60
Invierno	21 a 23	40 a 50

Para que esto sea posible, los circuitos hidráulicos que alimentan sistemas de climatización deben estar equilibrados, el objetivo es conseguir que cualquier punto del circuito cumpla con las necesidades de caudal previstas según proyecto, para que puedan calentar o refrigerar dentro de los valores de diseño.

Según las leyes de transmisión de calor, la emisión o extracción de calor por parte de los terminales depende del caudal de fluido que lo atraviesa.

Por tal motivo, para asegurar la eficacia de la instalación, es preciso determinar con precisión el caudal que se envía a cada terminal. Si los terminales reciben el caudal adecuado de fluido, pueden funcionar en las condiciones nominales, es decir, en las condiciones para las que fueron dimensionados. En este caso se dice que el circuito está equilibrado.

Si el circuito está equilibrado, supone dotar a la instalación de indudables ventajas tanto de carácter técnico como de economía y eficiencia:

• Los terminales funcionan correctamente
• A todas las unidades terminales les llegan el caudal para el que fueron diseñados
• Se evitan velocidades del fluido demasiado elevadas, que pueden causar ruidos
• Evita cambios de temperatura, lo que supone un óptimo confort térmico
• Se impide que las bombas funcionen en condiciones de bajo rendimiento
• Se limitan las presiones diferenciales que actúan sobre las válvulas de regulación, asegurando el funcionamiento correcto de estos dispositivos

La utilización de las válvulas reguladoras de caudal, dan cumplimiento al Reglamento de instalaciones térmicas en la edificación (RITE), que, en sus diferentes Instrucciones Técnicas, establece la obligatoriedad de disponer de válvulas de cierre en la entrada y en la salida del fluido portador, que permitan medir y conocer los caudales nominales y la presión de cada circuito hidráulico.

Sistemas de climatización

Fan-coils

Conocidos como fan-coils o, en español, ventiloconvectores, son equipos agua-aire. En términos generales, un fan-coil no es más que un dispositivo formado por una batería o intercambiador de frío o calor (coil) y un ventilador (fan).

Controlan la humedad relativa ambiente, de forma total o parcial. Temperatura de servicio en calefacción: 45÷65 °C, temperatura de servicio en refrigeración: 7÷12 °C.

Radiadores

Los radiadores de calefacción por agua son elementos metálicos (hierro fundido, chapa, aluminio) que emiten calor al ambiente donde estén instalados. Su funcionamiento es sencillo, a través de ellos circula el agua caliente procedente del generador de calor (caldera, bomba de calor, etc.) cediendo el calor por radiación y/o convección dependiendo de la temperatura del agua, superficie de intercambio y diseño del emisor. Temperatura de servicio: 55÷90 °C

Suelo radiante

El principio básico del sistema de suelo consiste en la impulsión de agua a media temperatura (en torno a los 40°C en invierno y 16°C en verano) a través de circuitos con tuberías plásticas, las más habituales son polietileno reticulado (PE-X) y PB con barrera anti-difusión de oxígeno y multicapa. Estos circuitos se embeben en una capa de mortero de cemento, sobre el que se coloca un pavimento final de tipo cerámico, piedra, parquet, etc.

Este sistema cede o sustrae calor al ambiente por radiación, depende si son para calefacción o refrescante. En invierno, el mortero absorbe el calor disipado por las tuberías y lo cede al pavimento superior que, a su vez, emite esta energía hacia las paredes y techo de la habitación mediante radiación.

En cambio, en verano, el pavimento absorbe el calor por radiación y en parte por convección, desde las paredes y el techo, transmitiéndose a la capa de mortero y a la tubería de suelo radiante, transportándose a través del agua el calor hacia el exterior de la vivienda.

Temperatura de servicio fluido caliente: 35÷45 °C, temperatura de servicio fluido frío: 12÷16 °C.

Vigas frías

Las vigas frías (chilled beams) son sistemas energéticamente eficientes, que combinan enfriamiento radiante y ventilación convencional superior para así reducir el uso de energía y mejorar los niveles de confort. Se instalan en el techo. No controlan la humedad directamente sino a través del aire primario. Temperatura de servicio fluido caliente: 30÷45 °C, temperatura de servicio fluido frío: 14÷18 °C.

Unidades de tratamiento de aire (UTA)

Un climatizador o unidad de tratamiento de aire (UTA), en inglés AHU (Air Handling Unit), son equipos que permiten realizar un tratamiento integral del aire utilizado en el sistema de climatización. Controla todas las variables del aire; ventilación (aporte de aire exterior), calidad de aire (filtrado), temperatura (calentamiento o enfriamiento) y humedad (humectando en invierno y deshumectando en verano).

Funcionan con fluido caliente o frío, en calefacción o refrigeración. Controlan la humedad relativa del ambiente. Temperatura de servicio fluido caliente: 40÷60 °C, temperatura de servicio fluido frío: 7÷12 °C.

Eficiencia energética

Siguiendo con las leyes y normas nacionales e internacionales, los edificios se diseñan específicamente para limitar los requerimientos de energía térmica, y para asegurar una emisión mínima de dióxido de carbono (CO₂).

Igual que el aislamiento térmico del edificio, es fundamental el control del sistema de climatización, a fin de que pueda responder de una forma precisa a la variación de las cargas térmicas en invierno y en verano.

Control del caudal en los circuitos hidráulicos

Los dispositivos que se utilizan para el equilibrado varían en función del tipo de sistema, de los equipos montados y del control deseado. Tanto si el sistema de distribución de agua se realiza a caudal constante o variable, el equilibrado hidráulico proporciona los caudales y presiones necesarias.

Los dispositivos de control del caudal se pueden clasificar de acuerdo con la función que cumplen en los puntos de la red de distribución donde se instalan:

• Equilibrado del caudal; Para asegurar el caudal nominal de diseño
• Regulación del caudal; Para adaptar continuamente el caudal con variaciones de carga térmica

En función de las características de la instalación, las válvulas de equilibrado se encargarán de originar las pérdidas de carga adecuadas para garantizar una correcta distribución del fluido por toda la instalación. Si una instalación no está equilibrada, el fluido caloportador tenderá a discurrir por los tramos que tengan una menor pérdida de carga por lo que en unos puntos de consumo se producirá un exceso de caudal, mientras que en otros se producirá un déficit de este.

Dispositivos para el equilibrado de instalaciones

Los dispositivos de equilibrado de los circuitos se clasifican en función del modo de actuación y del tipo de control que realizan. A continuación, se detallan varios de estos dispositivos:

Equilibrado estático de paso variable

Dispositivos preferentemente para circuitos de caudal constante o con pocas variaciones de carga. Válvula de equilibrado de circuitos hidráulicos con orificio o paso variable. La regulación se efectúa mediante un mando manual que acciona el obturador para ajustar el paso del líquido. El caudal se regula en función del Δp, que se mide a través de las dos tomas de presión situadas en la válvula.

La regulación del caudal en las válvulas de equilibrado con paso variable exige el uso de un instrumento adecuado para medir el diferencial de presión. En este tipo de válvulas, a cada posición del mando de regulación le corresponde una determinada curva característica.

Equilibrado dinámico (PICV)

Son dispositivos automáticos, idóneos principalmente para instalaciones de caudal variable, con cambio muy frecuente de las cargas térmicas. Los dispositivos dinámicos equilibran automáticamente el circuito hidráulico para asegurar el caudal de diseño en cada terminal.

Aunque el circuito se cierre parcialmente por actuación de las válvulas de regulación, los caudales en los circuitos abiertos permanecen constantes en el valor nominal. De esta manera, el sistema garantiza siempre el mayor confort y el menor consumo de energía.

Si las funciones de equilibrado dinámico y de regulación están combinadas en el mismo dispositivo, el circuito hidráulico se equilibra con un control continuo de las cargas térmicas. Todos los circuitos abastecidos son independientes y el caudal permanece constante con el valor correspondiente a cada carga parcial, en cualquier condición de trabajo del circuito. La regulación del caudal al valor necesario para cada circuito no se ve afectada por el cierre o la parcialización de los otros.

Estas válvulas son compatibles con actuadores electrotérmicos o electromecánicos on/off o proporcionales / modulantes.

Equilibrado termostático dinámico (CIV)

Son dispositivos de equilibrado para circuitos de recirculación de ACS. De acuerdo con las disposiciones legales y normativas más actualizadas del sector, en las instalaciones de producción de agua caliente centralizadas para uso sanitario con almacenamiento, para evitar la proliferación de la peligrosa bacteria Legionella, el agua caliente debe acumularse y distribuirse a valores de temperatura controlada.

Para asegurar una desinfección térmica adecuada, el agua tiene que estar a no menos de 60°C. Cada columna del circuito de recirculación debe estar equilibrada para garantizar la temperatura correcta. La red de recirculación debe estar equilibrada para evitar distribuciones no uniformes de la temperatura, con tramos fríos donde pueda proliferar la legionela.

Cuando la temperatura del agua se acerca al valor programado, el obturador reduce progresivamente el

paso. Como consecuencia, el caudal de fluido impulsado por la bomba de recirculación se envía a las otras partes de la red, efectuando de forma automática un efectivo equilibrado térmico.

Válvula de presión diferencial

La regulación continua del caudal para responder a las distintas cargas térmicas provoca una variación continua de la presión diferencial en los terminales. Para evitar problemas de ruido, esfuerzos de los componentes y desgaste rápido del sistema, se han de utilizar dispositivos que controlen y regulen la presión diferencial en los distintos puntos del circuito de distribución.

La versión más habitual son los dispositivos de control del Δp en bypass. Son instrumentos tradicionales de concepción sencilla, aptos para instalaciones con bombas de velocidad fija y caudal total constante. En estas aplicaciones, el control de la temperatura de retorno desde el circuito hacia la central térmica es secundario frente a la sencillez y economía de la solución.

Puesta en servicio

Una vez seleccionados e instalados los componentes se pasa a la puesta en marcha del sistema, que es de fundamental importancia para el funcionamiento correcto del sistema. En primer lugar, se debe equipar la instalación con los dispositivos necesarios para medir los caudales de fluido y las temperaturas.

También es necesario ajustar los dispositivos de regulación y equilibrado para que el circuito hidráulico que abastece la instalación funcione en las condiciones de diseño. En esta fase, la elección de los instrumentos de medición y su uso correcto pueden ser determinantes para que la puesta a punto de la instalación sea más rápida y precisa.

Medidor electrónico de diferencia de presión y de caudal

El medidor electrónico permite medir la presión estática, las presiones diferenciales y el flujo de agua en las instalaciones de climatización. El sistema está formado por un sensor de medición del Δp y una App con el software de medición. El sensor que incorpora el medidor mide la presión diferencial y el usuario puede operar el dispositivo usando la aplicación en su dispositivo móvil (Android, iOS).

Se elige la válvula de equilibrado en la lista cargada en el terminal, que incluye las indicaciones de fabricante, modelo, tamaño y posición con Kv correspondiente. Si en la base de datos no figura la válvula en la cual se está haciendo la medición, es posible introducir el valor del Kv de forma manual.