Calefacción Hidrónica

Saludable y eficiente, así se podría definir a este sistema que está revolucionando el mercado de la calefacción en México. Por sus múltiples ventajas, alrededor de 50 por ciento de las viviendas recién construidas en países desarrollados han elegido templar el ambiente con radiación por agua caliente.

Por:  Andrea Rivera

En palacios de la Antigua Roma, los emperadores calentaban su baño y habitaciones principales con aire caliente que hacían circular por debajo de los pisos a través de túneles receptores del calor producido por combustión de leña. Este ingenioso sistema de calefacción por piso radiante era conocido por los romanos como “hipocasus”; “glorias”, le llamaban en España. La evolución de este método fue dando lugar a una técnica actual de calentamiento de las habitaciones por medio de agua caliente, una de las varias modalidades de la Calefacción Hidrónica (CH).

El principio de la CH es aprovechar la ganancia térmica del calor emitido por agua caliente, haciéndola fluir a través de tubos de polietileno de alta densidad reticulado (PEX); también es posible instalar tubos de cobre. Para generar calor se utilizan calderas o calentadores de alta eficiencia. Las temperaturas de las habitaciones son controladas de manera individual con termostatos instalados estratégicamente en las zonas por climatizar, lo cual permite calentar únicamente las áreas que se requiera. Desde los años cincuenta en Alemania, Holanda y Suiza, se ha utilizado la calefacción radiante en tuberías debajo del piso y, en ocasiones, instalada en paredes o techos. Esto último resulta una opción interesante para inmuebles en los que no se desea levantar el piso; ofrece exactamente las mismas ventajas, requiere de mucha menos obra civil y la instalación puede hacerse en cualquier momento. No obstante, las personas con poco cabello deben considerar no colocar techos radiantes debido a que la piel del cuero cabelludo podría resentir los efectos del calor.

Aunque el sistema no es precisamente nuevo, su nombre, como concepto, sí. Las modalidades de la CH incluyen pisos radiantes, zoclos térmicos, radiadores y convectores forzados. En particular, los zoclos resultan una excelente alternativa cuando en un inmueble no se pudo considerar la instalación de un sistema de piso radiante durante el proceso de construcción.

Los origenes del PEX
Como suele suceder con los grandes inventos, el polietileno se creó a raíz de un accidente. Existe una anécdota bastante conocida que vale la pena recordar. Una explosión casi destruyó el laboratorio de un grupo de químicos inglés, que en 1939 estudiaba la reacción entre el etileno y el benzaldehído dentro de un recipiente metálico a presión extremadamente alta. Dentro del recipiente quedaron restos parecidos a la cera blanca; al someterlos a estudios, esos residuos resultaron ser un gas que a temperatura alta se solidificó y creó el polietileno.

En la década de los sesentas, Thomas Engel creó lo que hoy se conoce como polietileno entrecruzado o reticulado (PEX). Por su estructura molecular, es capaz de soportar agua a 93 °C; recupera siempre su forma original sin importar el número de veces que llegue a expandirse, doblarse, deformarse, aplastarse o retorcerse.

Al enterarse de que Engel había visitado varias compañías para dar a conocer su descubrimiento, un vecino granjero le preguntó si podía hacer varios tubos del nuevo material anticorrosivo para colocarlos bajo tierra en su gallinero. Así, las gallinas “se sentirían más calientes y pondrían más huevos”. El científico sueco lo hizo. Al poco tiempo, Engel llevó su material a una firma sueca, encargada de fabricar toda la tubería del Estadio Olímpico de Munich 1972.

El agua caliente es generada por una caldera mural diseñada especialmente para estos sistemas

Características de la CH
Desde la invención del tubo fabricado con PEX y su variación, el tubo PEX-Aluminio-PEX, éstos han sido los materiales más favorables para la conducción de agua caliente en sistemas de CH, sobre todo para la instalación de piso radiante; sin embargo, es importante hacer notar que hay tubos diseñados para sistemas de plomería (sin barrera de oxígeno) y otros diseñados específicamente para sistemas de CH (con barrera de oxígeno), que permiten que los elementos metálicos del sistema no sufran corrosión.

“La Calefacción Hidrónica es aquella calefacción que utiliza el agua como medio para transmitir energía entre el generador y el disipador de energía. A toda calefacción que funcione de esta manera se le conoce como Calefacción Hidrónica”, refirió en entrevista para Mundo HVAC&R el ingeniero Ricardo Tavera, director de la empresa Ecovent Suministros.

De acuerdo con sus explicaciones, “el generador de energía de agua caliente puede ser una caldera a gas (lo más frecuente), un calentador solar o eléctrico, o una bomba de calor. Los disipadores de energía más usuales son cuatro: calefacción por piso radiante (una tubería radiante debajo del piso), radiadores, convectores (con ventilador o sin él) y zoclos térmicos”.

Según el experto, los sistemas hidrónicos, por su naturaleza de agua caliente, son centralizados: “Una unidad genera energía que reparte hacia varias zonas y a varios emisores que pueden incluso trabajar a temperaturas diferentes. Un mismo sistema puede alimentar zoclos (funcionando por arriba de 80 °C), radiadores (éstos lo hacen a 60° C, o más) y pisos radiantes (que funcionan con agua a 50°C, o menos). No son sistemas excluyentes; al contrario, pueden funcionar entre sí para resolver la calefacción de áreas con necesidades diferentes dentro de una misma construcción. Una parte genera el calor y bombea el agua hacia todos los elementos periféricos”.

Cuando utiliza gas para su operación, la CH produce calor a un tercio del costo que requiere la electricidad. Frente a otros sistemas tradicionales de calefacción, ahorra hasta 40 por ciento de energía. Otra razón de eficiencia económica resulta del menor consumo de gas en los calentadores utilizados que los calentadores tradicionales, al ser también de capacidad modulante; transmiten al agua mayor porcentaje del calor generado por la flama y la cantidad de residuos contaminantes lanzada a la atmósfera por la chimenea es mínima. También contribuye al ahorro la posibilidad de tener encendida la calefacción sólo en las zonas deseadas, sin gastar energía en zonas desocupadas.

“Los sistemas de Calefacción Hidrónica se han instalado en Europa y Estados Unidos por más de 100 años. Ha demostrado ser el medio más confortable, sano y eficiente de calefacción disponible hasta la fecha”, compartió en entrevista para esta publicación el licenciado José Medina Arias, administrador general de Hergom México. “Al aprovechar el gran coeficiente térmico del agua, mucho mayor que el del aire, llevan el calor fácil y económicamente al punto donde se necesita, irradiado a través del piso, de un radiador de aluminio o toalleros de baño”.

Medina Arias explica que “el calor radiante se distribuye uniformemente: así se evitan zonas frías o demasiado calientes, además de molestas corrientes de aire que transportan polvo, ácaros y otros agentes alergénicos. Su funcionamiento se basa en el calentamiento de agua a través de una caldera central; el agua caliente se hace recircular por la vivienda, de manera que aquélla ceda el calor a través de elementos radiantes que básicamente pueden ser radiadores o serpentines de piso radiante”.

La CH calienta las habitaciones en su totalidad mediante la generación de un calor suave y extendido

La CH es de fácil instalación, asegura el entrevistado: “Por eso son ideales para casas ya habitadas (sobre todo los sistemas de zoclo o radiadores), aunque en inmuebles en proceso de obra sería preferible. Su modalidad más conocida es a través del piso radiante; otra es con radiadores de aluminio. La instalación del suelo radiante se hace incrustando la tubería antes del piso firme. En el caso de los radiadores de aluminio, éstos son montados sobre paredes con un acabado definido. El sistema de CH por piso radiante o radiadores de aluminio se instala en zonas de oficina, habitaciones domésticas y en cualquier lugar donde se requiera mantener una temperatura confortable”.

La CH calienta las habitaciones en su totalidad (no sólo la mitad o algunas zonas) mediante la generación de un calor suave, continuo y extendido. No trabaja por ciclos, como sucede con la calefacción por turbinas que encienden y apagan constantemente, y sólo crean escalones de temperatura que incomodan a las personas con sus lapsos subsecuentes de frío-calor.

Para el caso de calefacción por piso, la distribución de calor se logra en la parte inferior de las habitaciones, por lo que resulta ideal para edificios de grandes alturas, como naves industriales, iglesias, polideportivos, graneros, almacenes, auditorios y amplios salones de conferencias. Es especialmente recomendable para hospitales, guarderías, residencias de ancianos y donde habiten personas con problemas respiratorios, ya que no altera la humedad del ambiente e impide la concentración de polvo. Tampoco transporta malos olores de una habitación a otra.

Con la CH se habla de ahorro, flexibilidad, efectividad, durabilidad, adaptabilidad y seguridad. Desaparecen los riesgos de quemaduras, flamas, electrocución, incendios o golpes por contacto con los emisores. El material de los tubos es muy resistente a la corrosión y es compatible con la cal, el yeso y hormigón; además, su dilatación debido a las temperaturas no perjudica el pavimento.

Estos sistemas emplean muy poca energía para mover el calor. El agua puede transportar más energía que el aire, por lo que se necesita un volumen de agua relativamente pequeño circulando a través de toda la tubería en calefacción por piso. Por su diversidad de adaptación y la baja temperatura que requiere, el generador térmico se puede combinar con sistemas de paneles solares.

“Como parte del generador de calor, lo más novedoso son los sistemas solares; sobre todo por la actual conciencia ecológica que, con el paso del tiempo, se ha ido incrementando debido a un importante aspecto económico: el costo cada vez más alto de la energía”, señaló el ingeniero Tavera, quien precisó: “No estoy hablando de energía fotovoltaica, que convierte la luz en energía eléctrica, sino de energía termosolar, que capta la radiación directa del sol y la lleva a energía térmica dentro de un fluido; en este caso, agua”.

Mencionó, asimismo, que en los sistemas hidrónicos la fuente de calor (muchas veces una caldera a gas) se respalda por un sistema solar que en un porcentaje determinado contribuye, además, al calentamiento del edificio. “Últimamente, el promedio de clientes que solicitan calderas y sistemas de energía más limpia se ha elevado de manera interesante. Hace un año, de cien clientes, dos o tres lo solicitaban; en este momento, de 10 clientes, por lo menos dos solicitan que su sistema tenga aporte de energía alternativa; básicamente solar”.

Calentador bifuncional, bomba recirculadora y radiadores
En México, la mayoría de los calentadores suelen colocarse fuera de la casa; a veces, en el baño (en la mayoría de los casos es en el cuarto de máquinas o patio de servicio). En Estados Unidos son instalados dentro de algún clóset con ventilación directa al exterior; en Europa se acostumbra colocarlo en la cocina. Como sugerencia de los expertos, vale la pena instalar el calentador de CH dentro de la casa, siempre y cuando sea fácil sacar el tiro (chimenea); de esta manera, se aprovecha el calor que emanan, tanto calentador como tiro, en su trayecto por el interior del inmueble. Lo mejor es buscar un lugar adecuado para que esa energía calórica no incomode en épocas de calor.

Una de las preguntas más recurrentes es si puede aprovecharse el calentador convencional ya instalado para alimentar la CH.

En realidad, los calentadores convencionales no sirven para CH, principalmente porque no están diseñados para operar en un circuito cerrado y no proporcionan seguridad ni al usuario ni al sistema; otras razones son que su eficiencia es baja, su capacidad es fija, pierde garantía por el fabricante y no cuenta con los elementos necesarios para controlar el sistema.

Se puede elegir un calentador bifuncional, como los que se utilizan en Europa (es posible dejar el que ya está instalado, si el usuario lo desea, y seguir usándolo para sus funciones habituales). Además de su alta eficiencia, los calentadores bifuncionales ofrecen la ventaja de calentar el agua de la regadera y la que se destinará al sistema de CH. En Inglaterra los llaman COMBI porque combinan ambas funciones.

Una de las especificaciones más estrictas señaladas por el ingeniero Tavera es que “no se puede instalar una caldera o calentador convencional porque no tiene ciertos elementos que el sistema hidrónico necesita: recirculador de agua, tanque de expansión, separador de aire, válvula eliminadora de aire, válvulas mezcladoras, termómetro, manómetro, interruptor de flujo, interruptor de presión y llenado automático.

”Las calderas que vienen de Europa, hechas exclusivamente para calefacción, incorporan todo eso dentro de un gabinetito. Si la caldera de piso mide 1m x 1m x 1m, el modelo europeo mide 80 x 60 x 40 centímetros (sin ocupar espacio en piso), con la inconveniencia de que la caldera al piso llevaría toda la instalación por fuera. Usar una caldera europea especial para calefacción de alta eficiencia es más económico, por mucho más de la mitad, que hacer todo un Frankenstein en la caldera de piso”.

A diferencia de los pisos radiantes –que irradian el calor del agua caliente–, los radiadores emiten radiación y aire caliente por convección. En caso de que el cliente decida emplear radiadores para CH, los hay de diversos modelos, estilos decorativos y colores. Los que se colocan en el baño usualmente se utilizan como toalleros. Algunos modelos son casi imperceptibles porque corren de manera muy discreta sobre el zoclo. Los radiadores sin ventilador tienen la ventaja de ser muy silenciosos.

Si alguna vez se ha preguntado por qué los radiadores se instalan debajo de las ventanas, la respuesta es sencilla: porque aligeran el flujo de corrientes de aire helado que ingresa en forma de cascada. Cuando el aire entra en contacto con el radiador, la eficiencia del radiador aumenta ligeramente.

Algunos radiadores incluyen un ventilador de trabajo continuo que genera más calor y, al mismo tiempo, lo distribuye más rápido; se llaman convectores forzados. Esta elección disminuye el espacio de instalación porque un sólo radiador con ventilador equivale a cuatro sin ventilador de las mismas dimensiones. Son una excelente alternativa para calentar la casa de manera más rápida. Generalmente, la corriente de aire producida por el ventilador, apenas perceptible, no molesta, no transporta polvo ni permite la conformación de hábitats de bacterias. A diferencia de las calefacciones de turbina –basadas en sistemas de convección–, la inercia calorífica del agua caliente de los radiadores mantiene la temperatura uniforme. Lo incómodo de las turbinas es que la temperatura pasa muy rápido de caliente a frío y viceversa.

Estudios recientes realizados en Estados Unidos demostraron que más de la mitad de los problemas de calidad del aire en interiores provienen de los ductos de aire caliente integrados en los sistemas de calefacción. En la CH no existen ductos que limpiar, y éstos tampoco transportan polvo o atrapan bacterias.

La calefacción radiante es emitida en forma de radiación infrarroja. Se sabe que la piel humana es un excelente receptor de la radiación

Pisos radiantes
Todo diseño responde a un principio de funcionalidad y comodidad. Se sabe que el cuerpo humano necesita, por naturaleza, más calor en los pies que en la cabeza; de ahí que una temperatura de entre 23° y 25° C en zonas bajas de las habitaciones, y de 19° a 21° C en la parte alta resultaría ideal para lograr un estado óptimo de bienestar.

La aplicación de los pisos radiantes incluye prácticamente cualquier lugar: casas habitación, departamentos, vestidores, terrazas, plataformas de albercas, oficinas, bodegas, invernaderos, estacionamientos, enfermerías, cárceles, estadios, iglesias, gimnasios, guarderías, asilos, escuelas, centros comerciales, universidades, tiendas de autoservicio, agencias de automóviles, hangares y aeropuertos; zoológicos, perreras, hospitales cámaras frigoríficas, centros militares.

Con este sistema es posible generar un clima cálido, saludable y silencioso, que no reseca el ambiente, no genera corrientes de aire (lo que reduce notablemente el movimiento de polvo y evita la acumulación de polvillo quemado), no interfiere con la decoración, no despide ningún olor; es muy durable (hasta 100 años en su tubería), seguro, puede dejarse funcionando durante toda la época invernal, sin tener que estar pendiente de apagar o encender interruptores.

Los pisos radiantes se pueden adaptar también en albercas. Su función es evitar el flujo de agua caliente que entra por el vaso y reducir al mínimo la evaporación del agua, la mayor fuente de pérdidas de calor de una piscina. Al instalar piso radiante alrededor, el calor emanado brinda una agradable sensación al pisar con los pies descalzos.

Se dice que los pisos radiantes son la opción de lujo de la CH, debido a que las tuberías quedan ocultas debajo del piso. Una ventaja, incluso sobre los radiadores, es que los pisos radiantes requieren que el agua esté a una temperatura de alrededor de 45 °C, mientras que los radiadores convencionales necesitan 70 °C como mínimo. Sin embargo, el costo de instalación es a menudo menor que las otras opciones de CH.

Los pisos radiantes suponen un interesante ahorro energético por la posibilidad de adaptar sus generadores térmicos a fuentes de energía alternativas: energía solar, recuperadores de chimeneas, calderas de carbón y leña, calor residual de procesos industriales, aguas termales y bombas de calor, entre otras.

Su instalación es segura porque el suelo radiante no posee empalmes: todos sus circuitos comienzan y terminan en colectores; esto, aunado a la calidad del tubo, asegura la ausencia de averías. Otros sistemas donde se utilizan tubos de metal unidos por numerosos empalmes son propensos a presentar un mayor número de averías y a generar costos de mantenimiento que, de otra manera, no habría. Cuando se presentan fallas en el funcionamiento, los clientes experimentan menor sensación de inseguridad en la instalación.

Los expertos en pisos radiantes sugieren a los clientes considerar dos “inconvenientes”: llevar a cabo la instalación cuando la casa o el edificio se encuentran aún en obra o aprovechar procesos de remodelación. Otro aspecto importante es que la altura del piso donde el sistema será instalado aumentará en promedio ocho centímetros.

Los pisos radiantes no queman, quiebran, humedecen, mojan o maltratan ningún tipo de acabado, ya sea loseta, mármol, cerámica, cantera, concreto o madera. A la madera la trata de por vida, la mantiene libre de cualquier humedad que la dañe o levante.

Un hecho que los amantes de los pisos de madera no deben dejar pasar es que, precisamente, la madera actúa como aislante del calor, de manera que el ascenso de temperatura tarda un poco más. Aunque posiblemente nadie lo haría, se recomienda no cubrir los pisos radiantes con acabados de corcho, unicel o aserrín; tampoco usar tapetes, alfombras, lana o algodón. Al encerrar el aire, estos materiales aíslan el calor.

Hasta el momento se ha hablado de CH para generar calor; no obstante, también existe enfriamiento radiante, con el mismo principio, excepto que para éste se usa un fluido frío mediante circuitos o tapetes de tubería capilar colocados normalmente en paredes y techos. Estos elementos disminuyen de manera uniforme la energía radiante de las personas y elevan la calidad de sus alrededores.

La pregunta entonces sería si conviene o no colocar pisos de madera. El ingeniero Tavera responde contundentemente: “Sí se puede. Casi todos los clientes colocan piso de madera. Lo que sucede es que los pisos de cerámica o pétreos (mármol, granito, canteras o lajas) transmiten mejor el calor. Las maderas tardan más en hacerlo. En caso de tener una habitación con piso de cerámica y otra de madera, lo que se podría hacer es compensar la rapidez con más tubería debajo de la madera. Sugeriría evitar las alfombras porque, además de ser los mayores receptáculos de ácaros, son quizá los mejores aislantes de calor”

En los sistemas de calefacción idrónica, se pueden instalar paneles solares para el calentamiento del agua

Proceso de instalación
Al referirse al proceso de instalación, el director de Ecovent Suministros comenta que éste debe comenzar teniendo el área limpia de tecatas (restos de revoltura que quedan en las losas). “Al concluir el primer firme, se coloca un aislamiento que se adhiere con impermeabilizante; una vez pegadas las placas aislantes, hay diferentes métodos de construcción”.

Antes de proseguir, el ingeniero Tavera opina que en proyectos de este tipo lo ideal es sustentarlo con ingeniería; esto es: “Considerar desde el principio la ubicación de calderas, termostatos, manifolds (dispositivos que regulan la distribución de presión y flujos de agua); de aquí se debe desprender una lista de materiales: la cantidad exacta de clavos, cinturones plásticos, etcétera. Todo, ni más ni menos.

”En esta etapa –dice–, se supone que el cliente ya tiene definido si colocará piso de madera, de loseta o de mármol. No es lo mismo un mármol con grosor de una pulgada, que una loseta de medio centímetro; tampoco es igual una duela pegada, que una madera natural. De esto va a depender el siguiente paso: si se coloca malla electrosoldada debajo de la tubería o si se coloca primero la tubería y luego la malla por encima, de cuántos centímetros será el firme que cubra la tubería hasta colocar el piso final”.

Básicamente, puntualiza Tavera, “el proceso completo es colocar el aislamiento, tender la tubería de acuerdo con el diseño del proyecto, llegar hasta los manifolds, hacer la alimentación entre manifolds y caldera, dejar las preparaciones eléctricas para termostatos y colar el firme. Una vez que concluye la obra blanca, el cliente nos llama para instalar el equipo final en cuarto de máquinas. Lo cerramos con las alimentaciones que hayamos dejado y, después, todavía se da un tiempo para terminar de instalar termostatos y controles para, enseguida, iniciar las pruebas de todo el sistema.

Sus instalaciones, perfectamente ordenadas, impiden accidentes por golpes o electrocución

“En sí, la instalación no tarda mucho. Hemos instalado sistemas que en una semana podrían quedar listos para empezar a operar; pero como la construcción no es así de rápida, resulta que somos de los primeros en entrar a la obra y prácticamente los que cerramos la puerta. Es decir, la instalación se lleva tiempo no por el proceso constructivo de la calefacción, sino porque el proceso de construcción integral de la obra va por etapas”.

Costos de instalación y mantenimiento
De acuerdo con datos proporcionados por el administrador general de Hergom México, los costos varían según la dimensión del proyecto. Para una casa promedio (una sala y tres recámaras) la cotización va desde 50 mil pesos, con un servicio de mantenimiento anual, a un costo de 2 mil 500 pesos, más refacciones. José Medina señaló que “el mercado de la Calefacción Hidrónica ha crecido en México, sobre todo en los últimos 10 años”.

A esto, el ingeniero Tavera agrega que, “como se trata de sistemas centralizados, mientras más grande sea el proyecto de Calefacción Hidrónica, el costo va disminuyendo. En los sistemas de proporciones pequeñas, el metro cuadrado cuesta alrededor de mil pesos y puede bajar hasta 600 pesos, dependiendo de las dimensiones del área a instalar. Por lo general, instalamos superficies de 150 a 200 metros cuadrados, por un costo que va de 120 a 150 mil pesos. Ahora, el costo del mantenimiento varía de acuerdo con el número de calderas instaladas. En términos generales, es de alrededor de dos mil pesos”.

Calefacción Hidrónica en México
A la pregunta de qué tanto la CH se ha popularizado en México, ambos expertos emiten sus opiniones. “Seguido de las chimeneas –asegura Medina–, la CH se ha posicionado ya sobre otros productos de calefacción, por lograr mayor eficiencia y por ser un medio más confortable, sano y eficiente”.

“Este sistema, con elementos modernos, técnicamente adecuados para CH, tiene unos 20 años –señala Tavera–. Aunque la CH ha ido ganando mucho terreno dentro del ramo de calefacción, en términos generales, todavía le falta. Nos ha costado mucho trabajo introducirla de lleno al mercado. Partiendo de la comparación que puede existir con el aire acondicionado, la diferencia es muchísima. Uno habla de aire acondicionado y todo el mundo sabe de qué se trata. Cuando instalamos nuestra primera CH, hace cerca de 20 años, no se conocía en absoluto lo que era el piso radiante, porque la tecnología y el Know-How de ese sistema eran casi desconocidos, así como los elementos de control y las tuberías que requiere”.

Para concluir, el director de Ecovent Suministros menciona que en Europa, particularmente, la CH por piso radiante ha tenido una explosión tremenda. “En tiempos recientes, todas las piezas y refacciones son fabricadas especialmente para el sistema de CH. Las calderas especiales para piso radiante aceptan, a través de una tarjeta, información directa del sistema solar; los manifolds para distribución de CH de piso radiante son específicos para esa aplicación, así como termostatos, actuadores de zona, tubería y aislamiento. Cada una de las piezas corresponde a un diseño específico de aplicación; es decir, ya es algo que se fabrica ex profeso para CH. Toda la tecnología generada en Europa, de alguna manera, nos ha salpicado un poco de sus conocimientos en lo poco que hacemos con relación a ellos, lo cual celebro”.

La CH es especialmente recomendable para hospitales, guarderías, residencias de ancianos y donde habiten personas con problemas respiratorios

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