GENERACIÓN INSTANTÁNEA DE AGUA CALIENTE SANITARIA

Elaborado por ; Mauricio Cofre, Director Ditar, IPC Ingeniería en Proyectos de Climatización SpA

 

INTRODUCCIÓN.

Como diseñadores de sistemas para calentamiento de agua sanitaria, debemos velar por los siguientes propósitos como mínimo: 

1. Un sistema que opere en forma óptima y que sea flexible para adecuarse a los consumos de agua sanitaria, en las horas peak y horas valle.
2. Un sistema eficiente y bajo consumo de energía (bajo costo operacional).
3. Un sistema simple de operar y mantener.
4. Un sistema económico en la etapa de implementación (inversión inicial).

CONTROL DIGITAL

Debido al avance y masificación de la tecnología, hoy en día es impensado diseñar una central térmica que no cuente con un sistema de control digital que permita, al menos, supervisar el funcionamiento de equipos y parámetros de temperatura de la central térmica, sobre todo pensando en lo amigable que se han vuelto las plataformas digitales y la disminución de costo que han sufrido a lo largo del tiempo.

Un sistema de control para la central térmica, debe tener como mínimo las siguientes operaciones básicas:

1. Supervisión de funcionamiento equipos (calderas, bombas, etc.)
2. Lectura y/o supervisión de temperaturas (temperatura agua acumulación, temperatura agua suministro, temperatura agua primaria, temperatura trabajo intercambiador de calor, etc.).
3. Alarma falla equipos (calderas y bombas) y de baja temperatura de agua sanitaria.
4. Registro de temperatura (historial de operación).

Si bien un sistema de control digital permite realizar muchas más acciones, hoy en día para una aplicación de edificio multifamiliar (uso habitacional), se ha preferido solo la supervisión, debido a que no existe personal capacitado en los edificios que puedan operar o sacar provecho adecuadamente al sistema de control, lo que generalmente es supervisado u operados por los conserjes.

Actualmente, ya existe una gran cantidad de edificios Multifamily operando con sistemas de control digital, condición que ha permitido a la fecha recolectar una nutrida y variada base de datos de la operación y comportamiento real de los edificios, de acuerdo al siguiente detalle:

1. Determinar hora y duración real de los peak de consumo de agua sanitaria.
2. Medir consumos reales de agua caliente, en horas peak y horas valle.
3. Monitorear en tiempo real, el rendimiento de equipos y comportamiento de la producción instantánea de agua.

 

Haciendo un poco de historia y consultando con varios profesionales, antiguamente, a falta de mediciones reales de los consumos peak en los edificios Multifamily, los diseños o cálculos se estimaban en rangos de 30% a 40%, como factor de simultaneidad de consumo instantáneo -principalmente duchas-, teniendo como resultado salas de calderas típicamente generosas y con grandes volúmenes de acumulación.

Actualmente, con las mediciones y bases de datos recolectada en el tiempo, los cálculos y diseños de centrales térmicas se han reducido o ajustado, es decir los volúmenes de acumulación, superficies y capacidad instaladas de calderas son más pequeñas.

Como resultado de los análisis y, a grandes rasgos, el comportamiento de los edificios Multifamily fluctúa en consumos peak de 5% a 30% de simultaneidad (duchas), dependiendo del tamaño del edificio, y con tiempos de duración de no más de 10 minutos en forma continua.

Gracias a las mediciones y registros de operación de sistemas de generación agua caliente sanitaria, hoy muchos diseñadores están prefiriendo sistemas de generación instantánea de agua sanitaria, evitando tener grandes cilindros y volúmenes de acumulación, aumentando la eficiencia y disminuyendo los costos operacionales. 

Una vez que el diseñador decide proponer al cliente un sistema de generación agua caliente sanitaria del tipo instantánea, se abren un abanico de posibles soluciones, las cuales se detallan a continuación: 

1. Calentamiento instantáneo mediante intercambiadores de calor del tipo placa, con calderas, o bombas de calor, o mixto.
2. Calentamiento instantáneo mediante estanque de inercia (intercambiador del tipo tubo), con calderas y bombas de calor, o mixto.
3. Calentamiento instantáneo mediante equipos calefón.

 

DIFERENCIA ENTRE UN SISTEMA DE ACUMULACION Y SISTEMA DE CALENTAMIENTO INSTANTANEO

Las mediciones de los parámetros anteriormente citados, permiten aterrizar las metodologías de cálculos que hoy se utilizan por la mayoría de los proyectistas o diseñadores, donde se prefiere como referencia las normativas o recomendaciones publicadas por ASHRAE y UNE 149201:2008.

En la actualidad, debido al aumento en los costos de construcción asociados a las edificaciones (por efecto de pandemia y alta inflación), el mercado está exigiendo centrales térmicas de bajo costo operacional y de implementación, así como también superficies reducidas para sala de máquinas. 

Adicionalmente, cabe mencionar que una parte del mercado inmobiliario de edificios Multifamily, actualmente está mutando a un mercado de renta, donde la inmobiliaria se queda con la administración y operación del edificio, requiriendo de forma adicional bajos costos operacionales para que el proyecto sea competitivo en la modalidad de renta.

Según lo indicado en el punto anterior, tanto diseñadores y proveedores de equipos están migrando a buscar soluciones que permitan satisfacer los nuevos requerimientos del mercado inmobiliario de venta o renta. Por lo tanto, los sistemas de calentamiento instantáneos vienen a desplazar las antiguas salas de calderas con sistemas tradicionales de acumulación.

Cada sistema instantáneo tiene su aplicación y propósito, contando con ventajas y desventajas particulares. Actualmente en el mercado, los principales actores o representantes de equipos o sistemas instantáneos son:

1. Recal.
2. Anwo.
3. Energía saber.
4. Nueva energía.
5. Novaclima.
6. Winter.

Las ventajas de los sistemas de generación instantánea han provocado un movimiento importante en el mercado, haciendo que las empresas de productos de calefacción actualicen sus equipos para ajustarse a esta demanda.

CUADRO COMPARATIVO DE SISTEMAS

ITEM	Calderas condensación con estanque inercial VER FIGURA N° 1 (SISTEMA INSTANTANEO)	Calderas condensación con intercambiadores de calor tipo placa. VER FIGURA N° 2 (SISTEMA INSTANTÁNEO)	Bombas de calor con intercambiadores de calor tipo placa VER FIGURA N° 3 (SISTEMA INSTANTÁNEO)	Calefón con generación instantánea. VER FIGURA N°4 (SISTEMA INSTANTÁNEO)		Calderas condensación y cilindros de acumulación (sistema tradicional). VER FIGURA N° 5 (SISTEMA ACUMULACIÓN)
Costo implementación (Nivel inversión inicial)	Bajo	Bajo	Alto	Bajo		Medio
Costo operacional	Medio-bajo	Medio-bajo	Bajo	Medio-bajo		Alto
Superficie requerida central térmica	Baja	Baja	Alta	Baja		Alta
Grado incrustación debido a dureza del agua	Bajo	Alto	Alto	Alto		Alto
Válvula mezcladora tres vías – uso sanitario	No requiere	No requiere	No requiere	No requiere		Si requiere
Temperatura agua sanitaria a consumo	45° C	45° C	45° C	45° C		45° C
Acumulación agua caliente sanitaria	No requiere	No requiere	No requiere	No requiere		Sí, con temperatura agua > 55°C
Acumulación agua inercia	Sí	Según diseño	Según diseño	No requiere		Es por acumulación por definición
Elementos mecánicos	Pocos componentes	Término medio	Término medio	Pocos componentes		Muchos componentes
Mantención requerida	Poca	Mediana	Alta	Alta		Alta

*Cabe mencionar que existe otros sistemas de generación de agua caliente sanitaria, en el cuadro anterior se analizan los más utilizados en nuestro país, a la fecha.

 

ESQUEMAS CENTRALES TERMICA MÁS USADAS

(Complemento del cuadro comparativo del punto anterior)

 

 

 

COMENTARIO FUERA DE CONTEXTO

Hoy en día en nuestro país no contamos con normativas o guías locales que sirvan como apoyo para el diseño de centrales térmicas, no hemos sido capaces de organizarnos para elaborar nuestro reglamento. Considero que esta tarea se podría realizar sin problemas, sobre todo pensando en los sistemas de monitoreo de control digital que hoy existen, entregando información valiosa del comportamiento de uso local.

Lo mencionado anteriormente es muy relevante, ya que nos permitiría como ingenieros crear nuestras propias normativas o guías según nuestro contexto y no necesariamente copiar y/o traducir las que usan en el extranjero. En mi opinión, pienso que existen agrupaciones del área y profesionales capacitados para crearlas, ya que hay una gran cantidad de ingenieros senior activos en nuestro país, que fueron los pioneros en profesionalizar nuestra actividad, que hoy cuentan con   la experiencia para aportar y crear normas o guías.

Con este comentario, pretendo realizar un pequeño llamado a las instituciones responsables de la normativa en nuestro país, es un trabajo en conjunto y si no incorporamos a todos los profesionales involucrados, seguiremos a la deriva en estas materias.