Una fuente de calor, dos terminales: ¿por qué la calefacción por suelo radiante no se calienta? Parte 2: Aire atrapado en las tuberías de UFH

Cómo las esclusas de aire reducen el flujo de agua y provocan un calentamiento deficiente en los sistemas de bombas de calor aire-agua

Una bomba de calor aire-agua funciona normalmente.

La temperatura del agua de salida es correcta.

El tubo de suministro al colector de calefacción por suelo radiante está caliente.

Pero la tubería de retorno permanece fría, los medidores de flujo muestran un flujo pequeño o inestable y el piso simplemente no se calienta.

¿Qué deberías comprobar primero?

Una de las causas más comunes es sorprendentemente simple:

Aire atrapado en el interior de las tuberías de calefacción por suelo radiante.

El aire dentro de un sistema hidrónico puede parecer un problema menor, pero puede reducir significativamente la circulación. En casos severos, unesclusa de airepuede detener parcial o completamente el flujo de agua a través de un circuito de calefacción por suelo radiante.

Esto es especialmente importante en unUna fuente de calor, sistema de dos terminales., donde una bomba de calor aire-agua sirve tanto para fancoils como para calefacción por suelo radiante.

Si los fan coils funcionan normalmente pero el UFH permanece frío, el aire atrapado debe ser uno de los primeros elementos en la lista de verificación de solución de problemas.

1. Un síntoma simple: tubería de suministro caliente, tubería de retorno fría

Una de las formas más sencillas de identificar una posible esclusa de aire es comparar las temperaturas de suministro y retorno.

Imagina esta situación:

Tubería de suministro UFH → Caliente

Tubería de retorno UFH → Fría o significativamente más fría de lo esperado

Obviamente, la bomba de calor produce agua caliente, pero ese calor no se transporta de manera efectiva a través de los circuitos del piso.

Esto sugiere inmediatamente que el problema puede estar relacionado concirculación insuficiente.

Las posibles causas incluyen:

• aire atrapado;

• válvulas cerradas;

• coladores bloqueados;

• cabezal de bomba insuficiente;

• ajustes incorrectos de la bomba;

• bucles UFH bloqueados;

• múltiples problemas.

Entre estos, el aire atrapado es particularmente común después de la instalación, el mantenimiento, el drenaje/relleno o una parada prolongada.

2. ¿Por qué entra aire en un sistema de calefacción hidrónica?

Mucha gente supone que un sistema de agua cerrado debería contener sólo agua.

En la práctica, es casi inevitable cierta cantidad de aire o gas disuelto.

El aire puede entrar o permanecer en el sistema durante:

• llenado inicial;

• mantenimiento;

• drenaje y recarga del sistema;

• instalación de tuberías;

• pruebas de presión;

• fugas o pérdida de presión;

• Puesta en marcha inadecuada.

El agua misma también puede contener gases disueltos.

A medida que cambia la temperatura del agua, algunos gases disueltos pueden salir de la solución y formar pequeñas burbujas.

Estas burbujas pueden viajar a través del sistema y acumularse en:

• puntos altos;

• colectores;

• curvas de tuberías;

• áreas de baja velocidad;

• intercambiadores de calor;

• Secciones de tubería mal diseñadas.

Con el tiempo, las burbujas pequeñas pueden combinarse formando bolsas de aire más grandes.

Así es como unesclusa de airepuede desarrollarse.

3. ¿Qué es una esclusa de aire?

Una esclusa de aire es una bolsa de aire atrapada dentro de un circuito de agua que restringe o impide significativamente la circulación del agua.

El agua es efectivamente incompresible en el funcionamiento hidrónico normal, mientras que el aire es comprimible.

Cuando una bomba de circulación intenta empujar agua a través de una tubería que contiene una importante bolsa de aire, parte de la energía de la bomba se puede desperdiciar comprimiendo o moviendo el aire atrapado en lugar de establecer una circulación estable del agua.

El resultado puede ser:

Flujo reducido → transferencia de calor reducida → agua de retorno fría → piso frío

En un caso severo:

Bolsa de aire → casi sin circulación → el circuito UFH deja de calentar

Esta es la razón por la que el aire atrapado no debe tratarse simplemente como una cuestión de ruido.

es unproblema de rendimiento hidráulico.

4. ¿Por qué la calefacción por suelo radiante es especialmente sensible al aire atrapado?

Los sistemas de calefacción por suelo radiante pueden contener muchos bucles de tuberías largos.

Un colector típico puede dar servicio a múltiples circuitos distribuidos en diferentes salas.

Por tanto, el sistema contiene:

• tramos largos de tubería;

• múltiples curvas;

• colectores;

• válvulas;

• actuadores;

• medidores de flujo;

• diferentes elevaciones.

Esto crea muchas oportunidades para que el aire quede atrapado.

Si un circuito contiene aire y los demás no, el resultado puede ser:

salón cálido

Dormitorio cálido

Baño cálido

Un dormitorio completamente frio

Es posible que la bomba de calor esté funcionando perfectamente.

El problema es simplemente que un circuito de UFH tiene circulación insuficiente.

5. Síntomas típicos del aire en las tuberías de calefacción por suelo radiante

Los ingenieros e instaladores deben buscar varios síntomas comunes.

Suministro caliente pero retorno frío

El colector de suministro recibe agua caliente, pero el lado de retorno permanece inusualmente frío.

Lectura del medidor de flujo muy baja o nula

Uno o más medidores de flujo múltiples muestran poca o ninguna circulación.

Algunas habitaciones se calientan mientras que otras permanecen frías.

Esto sugiere claramente un problema específico de la rama más que una capacidad total insuficiente de la bomba de calor.

Ruidos de gorgoteo o burbujeo

Es posible que escuche sonidos como:

gorgoteo, burbujeo o ruido de agua intermitente

dentro de tuberías o colectores.

Flujo inestable

Las lecturas del medidor de flujo fluctúan en lugar de permanecer estables.

Gran diferencia de temperatura entre suministro y retorno

Un ΔT muy grande puede indicar un flujo de agua insuficiente.

Estos síntomas no prueban que el aire sea la única causa posible, pero proporcionan fuertes pistas de diagnóstico.

6. Por qué el flujo bajo enfría el piso

La relación entre transferencia de calor, flujo y diferencia de temperatura del agua se puede expresar como:

$$Q=punto{m}c_pDelta T$$

Para cálculos prácticos del lado del agua:

$$Q(kW)aproximadamente 1.163 veces Flujo (m³/h) veces Delta T(K)$$

Dónde:

• q= calor transferido;

• Fluir= caudal de agua;

• ΔT= diferencia de temperatura del agua de ida-retorno.

Si el aire reduce considerablemente el caudal, también disminuye la cantidad de calor que se puede transportar al suelo.

Esta es la razón por la que un sistema puede tener una temperatura del agua de salida perfectamente aceptable pero aun así proporcionar una calefacción ambiental deficiente.

La temperatura del agua por sí sola no determina el rendimiento de la calefacción. También necesita suficiente flujo de agua.

Este es uno de los conceptos más importantes en la resolución de problemas de bombas de calor hidrónicas.

7. No aumente inmediatamente la temperatura del agua de la bomba de calor

Cuando el suelo no se calienta, una respuesta común es:

"Aumentar la temperatura del agua de salida".

Por ejemplo:

35°C → 40°C → 45°C → 50°C

Pero si el verdadero problema es una esclusa de aire, el aumento de la temperatura del agua no restablece la circulación.

Puede que simplemente termines con:

Agua de suministro más caliente + flujo deficiente + piso frío + menor eficiencia de la bomba de calor

La secuencia correcta es:

Primero verifique el flujo → resuelva el problema hidráulico → luego optimice la temperatura del agua.

Para una bomba de calor, esto es particularmente importante porque las altas temperaturas innecesarias del agua de salida generalmente aumentan la elevación del compresor y reducen la eficiencia.

8. No instale automáticamente una bomba de circulación más grande

Otra respuesta común es:

"El flujo es bajo, por lo que necesitamos una bomba más grande".

De nuevo, no necesariamente.

Si queda aire atrapado en la tubería, es posible que una bomba mucho más grande aún no pueda establecer una circulación adecuada.

Sobredimensionar la bomba de circulación también puede crear otros problemas:

• velocidad excesiva del agua;

• aumento del consumo de electricidad;

• ruido de tubería;

• ruido de válvula;

• presión diferencial excesiva;

• Mal equilibrio del sistema.

Se debe seleccionar una bomba de circulación de acuerdo con:

Flujo requerido + caída de presión del sistema + resistencia hidráulica

no como sustituto de una correcta eliminación del aire.

Una bomba más grande no puede corregir una puesta en servicio fundamentalmente deficiente.

9. Purgar cada circuito UFH individualmente suele ser la mejor solución

Cuando se sospecha que hay aire atrapado, simplemente abrir una salida de aire automática puede no ser suficiente.

Para los sistemas de calefacción por suelo radiante de bucle múltiple, uno de los métodos de puesta en marcha más eficaces espurgar los bucles individualmente.

Un procedimiento típico es:

Paso 1:Apague la fuente de calor si así lo requiere el procedimiento de puesta en servicio del fabricante.

Paso 2:Cierre todos los bucles UFH excepto uno.

Paso 3:Enjuague el agua a través del circuito abierto.

Paso 4:Continúe hasta que no se descarguen burbujas de aire visibles y el flujo se estabilice.

Paso 5:Cierra ese circuito y abre el siguiente.

Paso 6:Repita para cada bucle UFH.

Paso 7:Restaure todos los circuitos a sus posiciones de diseño.

Paso 8:Equilibre el colector según los caudales requeridos.

Generalmente, esto es más efectivo que intentar eliminar el aire de todos los circuitos simultáneamente.

10. Se deben instalar salidas de aire automáticas en puntos altos importantes

El aire tiende naturalmente a migrar hacia puntos altos en un sistema hidrónico.

Por lo tanto, el diseño del sistema debe proporcionar puntos de eliminación de aire adecuados.

Se debe prestar especial atención a:

• puntos altos en tuberías principales;

• salas de instalaciones con bombas de calor;

• tanques de compensación;

• separadores hidráulicos;

• colectores;

• elevadores verticales.

Una ventilación de aire automática puede eliminar continuamente pequeñas cantidades de aire acumulado durante el funcionamiento normal.

Sin embargo:

Una ventilación de aire automática no sustituye la limpieza y puesta en servicio iniciales adecuadas.

Es posible que aún sea necesario purgar manualmente un circuito de piso muy bloqueado por aire.

11. No olvide el colector de calefacción por suelo radiante

El colector es una de las ubicaciones más importantes tanto para la puesta en servicio como para la resolución de problemas.

Un colector bien diseñado normalmente proporciona:

• distribución de suministros;

• recogida de devolución;

• aislamiento de bucle individual;

• ajuste de flujo;

• medidores de flujo;

• actuadores;

• puntos de llenado/drenaje;

• ventilación de aire.

Durante la resolución de problemas, inspeccione el colector cuidadosamente.

Preguntar:

¿Están todos los bucles abiertos?

¿Los medidores de flujo muestran circulación?

¿Hay algún actuador cerrado?

¿Se ve aire en los caudalímetros?

¿Existe una gran diferencia de temperatura entre los bucles individuales?

¿Están funcionando las salidas de aire del colector?

Estas simples observaciones a menudo pueden identificar el problema sin tocar la bomba de calor.

12. ¿Puede un tanque de compensación ayudar con la eliminación del aire?

Un tanque de compensación diseñado adecuadamente puede contribuir a la separación del aire porque la velocidad del agua dentro del tanque es mucho menor que en las tuberías principales.

A medida que el agua disminuye, el aire arrastrado puede separarse más fácilmente y ascender hacia un punto de eliminación de aire apropiado.

Pero esto no debería malinterpretarse.

No hay tanque de inercia instalado.solopara eliminar el aire.

Dependiendo del diseño hidráulico, también podrá proporcionar:

• volumen de agua adicional del sistema;

• separación hidráulica;

• flujo de bomba de calor más estable;

• ciclos cortos reducidos;

• energía térmica para deshielo;

• Separación entre circuitos primario y secundario.

En algunas aplicaciones de bombas de calor, esto puede hacer que el funcionamiento del sistema sea significativamente más estable.

13. Por qué puede ser útil la hidráulica primaria-secundaria

Para algunos proyectos, particularmente sistemas con múltiples tipos de terminales, unconfiguración primaria-secundariapuede ser útil.

Un arreglo simplificado puede ser:

Bomba de calor → Circuito primario → Tanque de inercia / Separador hidráulico

entonces:

Bomba secundaria → Calefacción por suelo radiante

y/o

Bomba secundaria → Fan Coils

Esto permite que la bomba de calor y los circuitos terminales funcionen con condiciones hidráulicas más independientes.

Por ejemplo, la bomba de calor puede requerir un caudal mínimo determinado mientras que el circuito HNF requiere un caudal diferente dependiendo de cuántas zonas estén abiertas.

La separación hidráulica puede hacer que estos diferentes requisitos sean más fáciles de gestionar.

También puede proporcionar ubicaciones convenientes para:

• separación de aire;

• separación de suciedad;

• detección de temperatura;

• llenado del sistema;

• Equilibrio hidráulico.

14. Una fuente de calor, dos terminales facilita el diagnóstico

Considere esta situación:

Fancoils

Calienta normalmente.

Calefacción por suelo radiante

No entrar en calor.

bomba de calor

Operando normalmente.

¿Qué nos dice esto?

Sugiere fuertemente que la fuente de calor es capaz de producir calor.

Por lo tanto, el foco de la resolución de problemas debería desplazarse hacia el lado de la UFH:

Bomba UFH → válvula mezcladora → colector → actuadores → medidores de flujo → aire → circuitos de piso

Ahora considere lo contrario:

Fancoils

Sin calefacción.

Calefacción por suelo radiante

Sin calefacción.

Entonces el problema puede estar más arriba:

Bomba de calor → bomba primaria → tanque de inercia → válvulas principales → sistema de control

Esta es la razón por la que un sistema de dos terminales y una sola fuente en realidad proporciona información de diagnóstico útil.

15. Más salidas de aire suelen ser mejores que muy pocas, pero la ubicación importa

Agregar puntos de extracción de aire apropiados durante la instalación es generalmente mucho más fácil que tratar de resolver los problemas crónicos de aire una vez terminado el edificio.

Sin embargo, simplemente instalar muchos respiraderos al azar no es una buena ingeniería.

Deben colocarse donde se acumule el aire de forma natural.

Las ubicaciones típicas incluyen:

Puntos altos + elevadores + colectores + separadores hidráulicos/tanques de inercia + separadores de aire de la sala de máquinas

Un buen diseño del sistema debería facilitar la eliminación del aire.predecible y útil.

Un sistema de bomba de calor bellamente instalado que no se puede llenar, lavar y ventilar adecuadamente no es un sistema hidrónico bien diseñado.

16. Por qué el aire puede dañar la bomba de circulación

El aire dentro del sistema hace más que reducir el rendimiento de la calefacción.

Si una bomba de circulación funciona con un contenido de aire significativo, puede experimentar:

• operación inestable;

• ruido;

• rendimiento hidráulico reducido;

• pérdida de lubricación/enfriamiento en algunos diseños de bombas;

• condiciones similares a la cavitación;

• desgaste prematuro.

Ésta es otra razón por la que no se deben ignorar los burbujeos o gorgoteos persistentes.

Si las tuberías suenan como si el agua y el aire estuvieran moviéndose juntos continuamente, investíguelo.

17. Una secuencia práctica de resolución de problemas

Si sospecha que hay aire en las tuberías de UFH, utilice un proceso sistemático.

Paso 1: Verifique la temperatura del agua de salida de la bomba de calor

Confirme que la fuente de calor realmente esté produciendo agua caliente.

Paso 2: comparar las temperaturas de suministro y retorno

Un suministro caliente y un retorno anormalmente frío pueden indicar un flujo insuficiente.

Paso 3: Verifique los medidores de flujo del colector

Identificar circuitos con flujo nulo, bajo o inestable.

Paso 4: válvulas de retención y actuadores

Asegúrese de que los bucles afectados estén realmente abiertos.

Paso 5: verificar el funcionamiento de la bomba de circulación

Confirme el flujo real, no simplemente si el motor de la bomba está funcionando.

Paso 6: inspeccionar filtros y coladores

Descartar obstrucción por suciedad.

Paso 7: purgue los circuitos UFH individualmente

Retire el aire atrapado bucle por bucle.

Paso 8: revise las salidas de aire automáticas

Confirme que las rejillas de ventilación estén instaladas correctamente y funcionando.

Paso 9: reinicie y observe

Compruebe si el flujo se estabiliza.

Paso 10: reequilibrar el colector

Ajuste cada bucle a su flujo de diseño requerido.

Sólo después de estas comprobaciones debe comenzar a cambiar el tamaño de la bomba o la configuración de temperatura del agua de la bomba de calor.

Tabla de diagnóstico rápido

Preguntas frecuentes

¿Cómo puedo saber si hay aire en las tuberías de mi suelo radiante?

Los signos comunes incluyen ruidos de gorgoteo, flujo del colector inestable o nulo, algunos circuitos permanecen fríos y una tubería de suministro caliente combinada con una tubería de retorno inusualmente fría.

¿Puede el aire detener completamente la calefacción por suelo radiante?

Sí. Una bolsa de aire suficientemente grande puede crear una esclusa de aire que restringe gravemente o detiene la circulación a través de un circuito individual.

¿Una bomba de circulación más grande eliminará una esclusa de aire?

No de manera confiable. La solución correcta es purgar y ventilar adecuadamente el circuito. La selección de la bomba debe basarse en el flujo requerido y la caída de presión del sistema.

¿Por qué la bomba de calor produce agua caliente pero el suelo sigue frío?

La producción de agua caliente confirma la generación de calor, pero no confirma la distribución del calor. Un flujo insuficiente causado por aire atrapado, válvulas, problemas en la bomba o bloqueos puede impedir que el calor llegue al piso.

¿Todos los colectores de calefacción por suelo radiante deberían tener una salida de aire?

Se deben incorporar disposiciones adecuadas para la eliminación de aire en el diseño hidrónico, particularmente en los colectores y puntos altos. La instalación exacta debe seguir el diseño del sistema y los requisitos locales.

¿Un tanque de inercia elimina el aire?

Un tanque de compensación puede ayudar a la separación del aire debido a la menor velocidad del agua dentro del recipiente, particularmente cuando se combina con componentes apropiados de eliminación de aire. Sin embargo, su función principal depende del diseño del sistema hidráulico y no reemplaza la purga adecuada.

El principio de ingeniería para recordar

Cuando la calefacción por suelo radiante esté fría, no preguntes sólo:

"¿Está el agua lo suficientemente caliente?"

Preguntar:

“¿Realmente fluye suficiente agua caliente por el suelo?”

Una bomba de calor puede producir agua perfectamente caliente mientras el edificio permanece frío si esa energía térmica no puede transportarse a través del sistema hidrónico.

Para un circuito UFH bloqueado por aire, la lógica de resolución de problemas debe ser:

Fuente de calor OK → Temperatura de suministro OK → Verificar flujo → Identificar aire → Purgar circuitos → Verificar bomba → Reequilibrar → Volver a verificar ΔT

Y en ununa fuente de calor, dos terminalescomparar siempre el comportamiento de los circuitos fancoil y UFH. Esa comparación puede indicarle rápidamente si el problema está en el lado de la fuente de calor o en el lado de la distribución terminal.

Una fuente de calor, dos terminales: serie de solución de problemas

Parte 1:Puesta en marcha inicial o parada a largo plazo
Parte 2:Aire atrapado en tuberías de calefacción por suelo radiante
Próximo:Causas más prácticas del bajo rendimiento de la calefacción por suelo radiante

EnBomba de calor ecológica, creemos que el buen rendimiento de la bomba de calor depende no sólo de la bomba de calor en sí, sino también de una correctaDiseño hidráulico, instalación, puesta en marcha y adaptación del sistema terminal..

También damos la bienvenida a ingenieros, instaladores y profesionales de bombas de calor de HVAC para que compartan su experiencia de campo y ayuden a identificar cualquier cosa que pueda agregarse o mejorarse en esta serie.

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