Variables que influyen en la pérdida de calor en sistemas hidráulicos residenciales

Al hacer una instalación hidráulica en una unidad residencial, el objetivo principal suele ser el confort: contar con agua caliente en las temporadas de invierno o cuando llueve agrega comodidad a las condiciones que ofrece la vivienda.

Pero las instalaciones hidráulicas residenciales y, en general, todos los sistemas hidráulicos, tienen limitaciones que se originan desde la elección de los materiales, aunque otros factores pueden tener el efecto de reducir el rendimiento esperado.

A continuación analizamos las principales variables que influyen en el caso específico de los sistemas para hogares:

1. La fuente de calefacción del agua.
2. La distancia entre el calentador y el punto de uso.
3. Configuración de la distribución del agua.
4. Aislamiento.
5. Material de las tuberías.

1.    La fuente de calefacción del agua:

La temperatura del agua caliente para uso residencial suele estar entre 45°C y y 60°C , en casos específicos de uso comercial como restaurantes puede llegar hasta los 80°C, lo que hace necesaria la existencia de un sistema que eleve la temperatura del suministro de agua.

En México, según las normas de Grifería, Válvulas y Accesorios para instalaciones Hidráulicas de Agua Potable, que dicta las especificaciones técnicas que deben cumplir los grifos, válvulas y accesorios para instalaciones hidráulicas de agua potable (número 7.4.2 - C), debe considerarse una temperatura de 66°C con un rango de variación de 6°C para las redes de agua caliente. La Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) establece como promedio de temperatura para agua caliente en instalaciones hidráulicas y sanitarias 60°C ( página 11) en su documento Especificaciones Generales de Construcción, y existen varias opciones como sistemas de calentamiento para llevar a tal punto la temperatura del agua:

• Calentadores de paso: reducen la pérdida de calor del agua y el consumo de energía para calentarla, pero se deben instalar a corta distancia del punto en el que se utilizará el agua y requieren un flujo constante.
• Boiler convencional: está entre los sistemas de calentamiento de agua más utilizados, gracias a su capacidad de almacenamiento suele proporcionar suficiente agua caliente para sistemas en los que hay más de un baño, sin embargo su mayor desventaja es el espacio que requieren.
• Calderas: suelen utilizarse en residencias multifamiliares y se emplean como un sistema centralizado con tuberías de retorno, con la desventaja de que funcionan bajo presión y pueden ocasionar accidentes; es por esta razón que se instalan en cuartos aislados en los edificios que las utilizan.
• Calentadores solares: son ecológicos, resisten la corrosión y disminuyen la emisión de gases de combustión, pero el costo de instalación puede ser alto y no son prácticos en lugares donde suele haber nubes.

2.    Distancia entre el calentador y el punto de uso:

Por lo general, tras su salida del calentador, el agua se enfría en cada metro de tubería que recorre. De hecho, algunos fabricantes de boilers indican que la tasa promedio de enfriamiento es de 1°C por cada metro hasta llegar al punto en el que se utiliza.

Tomando en cuenta esta consideración, la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción recomienda en sus Normas y especificaciones para estudios, Proyectos, Construcción e Instalaciones (página 3) utilizar tuberías de retorno cuando el mueble más alejado del sistema de calentamiento está a una distancia de 25 metros o más.

Se debe considerar este factor como limitación cuando hay planes de instalar una bañera o un jacuzzi a una distancia importante del sistema de calentamiento del agua.

3.    Configuración de la distribución del agua:

Es fundamental recordar que cada vez que se utilice agua caliente, una parte del líquido se quedará en la tubería cuando la persona cierre la llave del lugar donde la utilizó. Por este motivo hay que analizar la configuración del sistema y reducir las distancias y puntos donde pueda perderse el suministro en estos momentos puntuales.

Desde la etapa de diseño se puede elegir el sistema que será utilizado. Una de las configuraciones más confiables es un sistema de bypass sin retorno, que incluye una bomba para garantizar que el agua caliente siempre esté lo más cerca posible del punto de uso y conecta la red de agua caliente con las tuberías de agua fría para aprovechar al máximo el suministro. 

4.    Aislamiento:

Utilizar aislamiento permite mantener la temperatura del agua por más tiempo y hacer más eficiente el sistema.

Sin aislamiento existen temperaturas límite para los diferentes materiales utilizados en tuberías para agua caliente. En el caso del metal, el agua caliente acelera la corrosión y la acumulación de sedimentos.

Hay diferentes opciones para la instalación de material aislante en sistemas hidráulicos:

• Espuma elastomérica: un aislamiento a base de caucho sintético con baja conducción de calor.
• Polietileno: tiene características similares a la espuma elastomérica en cuanto a aislamiento, pero su conductividad térmica es mayor.
• Lana mineral: el material se utiliza principalmente como aislante acústico, pero sus propiedades también permiten el uso como aislante térmico.

5.    Material de las tuberías:

Diferentes materiales tienen diferentes características y ofrecen un rendimiento distinto, lo que también ocurre con las tuberías.

El metal, bien sea acero o cobre, tiene tendencia a la oxidación, corrosión y acumulación de sedimentos, e incluso biopelículas; por eso la tendencia es el uso de materiales novedosos como los termoplásticos, entre ellos el PPR y el CPVC.

Aunque la resistencia de los termoplásticos ha sido probada por varias décadas y en el caso de la tubería de CPVC hay evidencia de que en condiciones específicas la duración del material puede llegar a 50 años, también hay factores de desgaste:

• Las tuberías de PPR suelen tolerar temperaturas máximas de 70° y cumplir el ciclo de vida útil de 50 años; es una temperatura habitual para instalaciones residenciales, pero con el tiempo el rendimiento disminuye y llega al punto en el que la tubería no tolera la temperatura del agua.
• El CPVC ha sido utilizado con agua a temperaturas de hasta 82° sin que su eficacia se vea reducida en plazos de 50 años.
• Al agua potable que llega a los hogares se le añade cloro, generalmente en forma de dióxido de cloro, para evitar la proliferación de bacterias y microorganismos; la temperatura del agua caliente hace más reactivo este componente, que afecta el material de las tuberías y, en el caso del PPR, la acidez que genera la reacción ataca las cadenas de carbono del polipropileno, lo que afecta la integridad estructural y reduce el espesor del material hasta que se presentan fugas.
• El CPVC tiene átomos de cloro en su composición química, que protegen la integridad del material ante el dióxido de cloro en el agua, aún si la temperatura del líquido es alta; el efecto del cloro en el agua sobre el compuesto de CPVC es prácticamente inexistente, lo que convierte al CPVC en una opción ideal para las instalaciones hidráulica de agua caliente.

Gracias a sus propiedades, el CPVC es una opción que ofrece beneficios al momento de hacer una instalación hidráulica residencial para agua caliente. Incluso su coeficiente de conductividad térmica permite utilizar la tubería sin aislamiento, sin que su rendimiento resulte afectado.

También cabe mencionar que la superficie interna lisa de la tubería de CPVC y el sistema de unión con cemento solvente reducen la formación de biopelículas y la proliferación de microorganismos, garantizando la pureza del agua la misma característica evita la acumulación de minerales y la reducción del caudal de agua.

En FlowGuard® contamos con tubería de CPVC y todos los componentes necesarios para la instalación hidráulica residencial que requieres. Contacta a nuestros especialistas y recibe la asesoría que buscas.