ILUMINACION NATURAL

La iluminación natural constituye una alternativa válida para la iluminación de interiores y su aporte es valioso no sólo en relación a la cantidad sino también a la calidad de la iluminación.
En relación a la iluminación artificial, la iluminación natural presenta las siguientes ventajas:
* Es provista por una fuente de energía renovable. La iluminación natural es proporcionada por la energía radiante del sol, en forma directa o a través de la bóveda celeste.
* Puede implicar ahorro de energía. Una iluminación natural bien diseñada puede cumplir con los requerimientos de iluminancia de un local interior donde se realicen tareas visuales de complejidad media entre un 60-90% del total de horas de luz natural, lo que tiene un potencial de ahorro en energía eléctrica de hasta el 90% en edificios de uso diurno, como por ejemplo escuelas, oficinas, industrias y edificios residenciales.
* Puede proporcionar niveles de iluminancia más elevados en las horas diurnas, para una considerable parte del año, que los obtenidos con luz eléctrica mediante instalaciones económicamente sustentables. Se puede, mediante la iluminación natural, obtener una iluminancia homogénea interior de alrededor de 1000 lux.
* La luz solar directa introduce menos calor por lumen que la mayoría de las fuentes de iluminación eléctrica.
La luz directa del sol, iluminando superficies perpendiculares a ella, alcanza valores de entre 60.000 a 100.000 lux, muy intensa, en general, para ser utilizada directamente pues puede ocasionar deslumbramiento y aumentos de temperatura. Por estas razones, generalmente se prefiere excluir completamente la luz solar de los interiores, lo que constituye un error, pues si bien prácticamente toda la energía proveniente de las fuentes de luz se convierte finalmente en calor, la proporción de calor introducida por lúmenes de luz solar directa es menor que en la mayoría de las fuentes de iluminación eléctrica, como surge de la tabla I. Puede contribuir favorablemente en la necesidad de calefacción en invierno si las aberturas se diseñan de manera que las ganancias solares excedan a las perdidas de calor, por ejemplo, vidrios verticales en la fachada norte para el hemisferio sur. En los meses de verano, las mismas aberturas pueden ser usadas para evitar el ingreso de la radiación directa, por ejemplo estas mismas superficies vidriadas pueden ser sombreadas para evitar el ingreso de la radiación directa, iluminando el interior por reflexión y difusión de la luz del sol.

* Tiene la particularidad de ser dinámica: esta continuamente cambiando a lo largo del día y de los meses del año. En este sentido es importante destacar que la visión humana está desarrollada de manera que evidencia cierta adaptación a las características de la luz natural y de sus cambios. Además, sus continuos cambios son favorables como efecto estimulante.
* Integra otros elementos que favorecen la satisfacción de las necesidades biológicas y psicológicas de ritmos naturales. Por ejemplo, haciendo visible el entorno asegura una conexión con el ambiente exterior, las radiaciones externas y las condiciones de cielo, efecto que en general es muy bien recibido por el usuario de la iluminación.
* La adecuada provisión de luz natural a una vivienda o local puede incrementar el valor comercial de ellos.
1. Fuentes de luz natural
Así como las lámparas de distinto tipo constituyen las fuentes de luz en la iluminación eléctrica, el sol y el cielo son las fuentes de las que se dispone para la iluminación natural. La luz natural llega al interior de un local directa o indirectamente, dispersada por la atmósfera y reflejada por las superficies del ambiente natural o artificial.
De la misma manera que una luminaria filtra y distribuye la luz emitida por la lámpara eléctrica que ésta contiene, la luminaria de la luz natural es la envolvente edilicia que admite la luz del sol en el interior de un espacio por transmisión, dispersión o reflexión de la misma.
Esto incluye el cielo (bóveda celeste), así como al ambiente externo natural o construido por el hombre. Por lo tanto, el tipo de cielo, las superficies de la tierra, plantas y otros edificios son parte de la "luminaria natural". Estos elementos pueden hacer variar la iluminación interior de un momento a otro y de un caso a otro. Un caso extremo se da cuando no hay obstrucción sobre la abertura (ventana) y la luz natural proviene directamente desde el sol o el cielo. Otra situación extrema se da cuando la abertura de un local en altura está enfrentada a un edificio, de modo que no puedan ser vistos desde el interior el cielo y el suelo, en este caso la luz natural resulta de la luz reflejada desde el edificio que se ve desde la ventana.
En consecuencia, el sol, el cielo, las obstrucciones naturales (plantas, el terreno, montañas) y las obstrucciones artificiales (edificios, construcciones) contribuyen al grado de variación de iluminación natural de los interiores (Figura 1). Esta variación puede cambiar parcialmente debido al movimiento del sol y los cambios en las nubes y en parte porque el follaje de las plantas y la reflexión del piso cambian con las estaciones del año.

El sol determina las características esenciales de la luz natural disponible, el largo de los días y sus cambios estacionales, así como los cambios de carácter que ocurren durante el día. Estas características dependen de los movimientos de la tierra (Figura 2), del ángulo de sus ejes (influencia de la localización geográfica) y del ángulo de la superficie iluminada respecto al ángulo de incidencia del rayo de luz, denominado efecto coseno.

De la radiación total que llega a la superficie de la tierra después de atravesar la atmósfera, sólo la radiación visible -380 a 780nm- es relevante desde el punto de vista de la iluminación natural.
1.1. Fuentes de luz natural directa, indirecta y difusa
Se llama luz solar directa a la porción de luz natural que incide en un lugar específico proveniente directamente desde el sol.
La luz solar directa se caracteriza por:
Su continuo cambio de dirección.
Su probabilidad de ocurrencia.
La iluminacia que produce en una superficie horizontal no obstruida.
Su temperatura de color.
La luz solar indirecta es la que llega a un espacio determinado por reflexión generalmente en muros, pisos o cielorrasos. En los climas soleados, la luz natural indirecta constituye un verdadero aporte a los sistemas de iluminación natural, mediante uso de superficies reflectoras que dirigen la luz solar directa por ejemplo al cielorraso aumentando la cantidad de luz natural disponible y mejorando su distribución.
La luz natural difusa es aquella que tiene aproximadamente la misma intensidad en diferentes direcciones (la luz proveniente de la bóveda celeste sin considerar el sol).
Para aplicaciones de iluminación natural de edificios, lo que caracteriza la cantidad de luz natural disponible es la iluminancia en una superficie horizontal exterior no obstruida.
1.2. Tipos de cielo
Si bien la fuente primaria de luz natural es el sol, desde el punto de vista de la iluminación diurna de edificios, la fuente de luz considerada para el cálculo es la bóveda celeste, excluyendo siempre la luz solar directa sobre los planos de trabajo por su gran capacidad lumínica, que genera contrastes excesivos y causa deslumbramiento. Es muy importante evitar, desde el diseño mismo, el ingreso de luz directa del sol, mediante la difusión y reflexión de los rayos solares hacia los interiores, pues de lo contrario los ocupantes de los edificios tienden a eliminar totalmente el ingreso de luz natural y a reemplazarla por iluminación artificial, cambiando las condiciones ambientales interiores y perdiendo la oportunidad de ahorrar energía eléctrica durante las horas de sol.
Desde el punto de vista de sus características distintivas, el cielo puede ser descrito por su distribución de luminancias, lo que permite su utilización en los cálculos y en el análisis de sus efectos en el interior de un local.
Según las características locales de la bóveda celeste y las estrategias de diseño, se emplea la siguiente clasificación:
Cielo cubierto: definido para climas fríos por la CIBSE -Estandarización Británica- como un cielo cubierto en un 90% por nubes con sol no visible. Otras clasificaciones incluyen en este tipo de cielo cuando la proporción de nubes va desde un 70 a 100%. La ecuación para la distribución de luminancias para cielo cubierto es:

donde, LZ es la luminancia en el cenit, fi es el ángulo de altitud del punto considerado, como se muestra en la figura 3a. Un cielo cubierto es de 2.5 a 3 veces más luminoso en el cenit que en el horizonte (Figura 3a), lo que hace que sea favorable la iluminación cenital (ventanas altas o de techo), aprovechando así la parte más luminosa de la bóveda celeste, sin los riesgos de excesivos contrastes debidos a la luz solar directa. Sus valores y distribuciones varían con la localización, las características climáticas, densidad y uniformidad de las nubes y condiciones atmosféricas como la turbidez. El valor medio anual de iluminancia exterior sobre una superficie horizontal que se considera para los cálculos es de 5000 lux.
Una simplificación de este tipo de cielo es conocida como cielo de luminancias uniformemente distribuidas o cielo uniforme (Figura 3b), que supone una capa de nubes blancas de espesor constante y una atmósfera de turbidez constante, por lo tanto su distribución de luminancias es:

Cielo parcialmente despejado: con presencia estacional del sol alternada por períodos de nubosidad variable (climas templado húmedo y cálido húmedo), la iluminancia en una superficie horizontal exterior no obstruida bajo este tipo de cielos, puede variar entre 100.000 lux (sin nubes) y 10.000 lux (con nubes interceptando el sol). Este tipo de cielo es el más difícil de predecir por la enorme variabilidad que puede presentar y por lo tanto no se dispone de un modelo especifico simple.
Un cielo claro: definido por la CIBSE -Estandarización Británica- como un cielo no obstruido por nubes y por la IESNA -Estandarización Norteamericana- como un cielo obstruido en un porcentaje menor al 30%. En todos los casos se trata de una bóveda celeste donde el sol no está obstruido por las nubes. Su relación de luminancias es de 1 en el horizonte a 0,5 en el cenit (Figura 4)

La ecuación de la distribución de luminancias del cielo claro es:

donde LZ es la luminancia del cenit, fi es el ángulo de altitud del punto considerado, k es la distancia angular de este punto desde el sol y ZEN es el ángulo cenital del sol.
Hay dos problemas al caracterizar de esta manera las distribuciones de luminancias de los cielos. Por una parte, hay innumerables distribuciones de cielos posibles y solo tres de ellas pueden ser descriptas por una fórmula matemática; por otra parte los valores de luminancia son determinados estadísticamente, con valores obtenidos como resultado de mediciones de varios años. A pesar de lo mencionado anteriormente, esta manera de caracterización es muy útil, ya que permite definir las condiciones de cielo ilustradas en las figuras 3 y 4. Las funciones sólo dan valores relativos, no absolutos, y muestran que:
Cuando el cielo está nublado, el cenit es tres veces más luminoso que el horizonte.
Si se considera un cielo uniforme a modo de simplificación para los cálculos, en este caso las luminancias provenientes del cielo “uniformemente nublado” son asumidas como isotrópicas (iguales independientemente de la dirección de donde provienen).
En un cielo claro la parte del cielo más brillante es la que se encuentra en el sol y en anillo que lo circula (circunsolar) y la más oscura (azul intenso) es la que se encuentra a 90° del sol; de esta manera, el horizonte puede ser más luminoso que el cenit en condiciones de cielo claro.
El tipo de cielo, y su correspondiente distribución de luminancias –claridad-, característico del lugar donde se emplazará una construcción, puede ser establecido con precisión mediante el análisis de la frecuencia de ocurrencia de cielo claro o con nubes a partir de los datos meteorológicos locales, pudiéndose completar la información respecto a la distribución de luminancias con mediciones locales de cielo (Pattini y otros, 1994).

Andrea Pattini

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA EN ALUMBRADO INTERIOR

Normativa
CTE
• Código Técnico de la Edificación
– Sección HE-3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación
– Requisitos
• UNE-EN 12464-1
• R.D. 486/97sobre las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo
• UNE EN1837 Seguridad en Maquinas
• UNE ISO 9241-6 Requerimientos ergonómicos en trabajos de oficina
• Varias UNE utilizadas antes para determinación de niveles según tareas: 72-502, 72-163, 72-162, 72-153, 72-152, 72-112

Consumo Energético de los Edificios

Condiciones que se especifican:
– Eficiencia
• Limite de eficiencia mínima, asociado a las zonas y actividades.
– Control y regulación
• Sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupación real de la zona.
• Sistema de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz natural, en las zonas que reúnan determinadas condiciones.
– Plan de mantenimiento
Procedimiento de Verificación:
– Cálculo del valor de eficiencia energética de la instalación VEEI en cada zona, constatando que no se superan los valores de eficiencia energética límite.
– Sistema de control y, en su caso, de regulación.
– Verificación de la existencia de un plan de mantenimiento.
VALOR DE EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA INSTALACIÓN
– Se comprobará, para cada zona, que:
• VEEI cálculo ≤ VEEI límite.
– El Valor de la Eficiencia Energética de la Instalación VEEI (W/m2), por cada 100 lux, en cada zona, se determina:
• P: potencia total instalada en lámparas más los equipos auxiliares [W];
• S: superficie iluminada [m2];
• Em: iluminancia media horizontal mantenida [lux].
– En el cálculo de VEEI calculo, si hubiera mecanismo de regulación se considerará el 100% del flujo.
– Selección del VEEI límite:
• Grupo 1: Zonas de no representación. PREVALECE:
– El nivel de iluminación, el confort visual, la seguridad y la eficiencia energética.
• Grupo 2: Zonas de representación
– El diseño, la imagen o el estado anímico que se quiere transmitir.

• Ejemplo:
– Sala destinada a bar, de 125 m2 de superficie útil, con un potencia eléctrica del conjunto de lámparas+equipo de 6000 W, destinada a la iluminación general, con una iluminancia media de 400 lux, le corresponde:
VEEIcálculo= 6000 ·100/125·400 = 12
– El bar, es zona 2, hostelería y restauración, VEEIlímite = 10, luego VEEIcálculo >VEEIlímite
NO CUMPLE

Calificación Energética Detallada

Evaluación en instalación existente
– Aplicar un protocolo de medidas:
• Medidas a realizar de noche y evitando la aportación de fuentes externas
• Establecer plano de trabajo en función de la tarea
• Establecer una malla de medida
– Referencia índice K del local o mínimo 2m
• Equipo de medida homologado
• Obtención de iluminancia media
– Obtener la calificación energética
• Para la calificación energética se puede usar:

• La clase será:

– Cálculo del VEEI global (real e ideal)
• Determinación del VEEI de cada local
• Ponderar los valores de cada local en función de potencia consumida (potencia instalada x horas de uso)

– Cálculo de la potencia ideal de cada tipo de sala
• VEEI ideal de acuerdo a CTE
• Nivel de iluminación ideal UNE-EN 12464-1
• A partir fórmula VEEI despejamos

Ejemplo: Concesionario vehículos
• Oficinas: 80 m2, 2340 h/año, 1760 W pot.
– VEEIreal = 1760 x 100/300·80 = 7’33
– Potideal = 3’5 x 500 x 80/100 = 1400 W
• Exposición: 150 m2, 2230* h/año, 12500 W
– VEEIreal = 12500 x 100/750·150 = 11’11
– Potideal = 10 x 1.000 x 150/100 = 15000 W

Calificación D

Recomendaciones que afectan directamente a la potencia de la instalación:
– Cambio de Luminarias
– Cambio de Lámparas y Equipos Auxiliares
Cambio de Luminarias
– Mejora de la Eficiencia: reflector, difusor
– Orientación del flujo luminoso

Cambio de Lámparas y Equipos Aux.
– A: balasto electromagnético + lámpara estándar
– B: balasto electromagnético + lámpara nueva tecnología
– C: caso B + balasto electrónico
– D: caso C + luminaria nueva tecnología
– E: Incandescencia
– F: Halógena de bajo consumo
– G: Fluorescencia compacta

Otras recomendaciones de ahorro:
– Sistemas de Regulación y Control
• Aprovechamiento luz natural
• Control encendido apagado
• Hasta un 60%
– Mantenimiento
• Limpieza, repintado, sustitución, etc.
• La energía no utilizada puede llegar a un 30%

José R. de Andrés Díaz

INSTALACION DE EQUIPOS DE PRODUCCION DE CALOR

Locales

Para calderas con potencia igual o inferior a 70 kW no son exigibles los requisitos de sala de calderas fijados en el apartado IT 1.3.4.1.2. del RITE, pudiendo instalarse en locales vivideros. Los locales deberán cumplir los requisitos fijados en la reglamentación propia de cada combustible.
Independientemente de lo anterior, en los locales donde se instalen las calderas deberá preverse la ventilación adecuada. Como referencia, cuando se empleen calderas de cámara abierta (B en gas y las de gasóleo con toma de aire desde el propio local) se deben efectuar orificios de ventilación de al menos 5 cm2/kW, con un mínimo de 125 cm2.
Si se utilizan calderas de cámara cerrada (C en gas, o las denominadas asimismo estancas en gasóleo) no es obligatoria la ventilación, si bien la misma siempre es conveniente, por un lado para disipar el exceso de calor que siempre se genera en los locales con equipos de producción de calor y por otro para facilitar la evacuación de posible fugas de combustible, sobre todo en el caso de gas, a cuya reglamentación específica se remite.

Calderas

Todas las calderas que se instalen dispondrán de correspondiente marcado CE.
En el Real Decreto 1.826/2009 (BOE de 11 de diciembre de 2009) se establecen los siguientes requisitos mínimos para las calderas:
• A partir del 1 de enero de 2010 quedan prohibidas las calderas atmosféricas (B) de gas hasta 70 kW.
• Las calderas estándar (temperaturas de retorno de al menos 50°C) deberán tener un rendimiento superior a 87 + 2·log PN a carga total y 83 + 3·log PN al 30% de carga (PN potencia nominal de la caldera en kW), a partir del uno de enero de 2010.
A partir del 1 de enero de 2012 estos rendimientos mínimos se incrementarán hasta 90 + 2·log PN a carga total y 86 + 2·log PN al 30%.
Por tanto, si el combustible es gaseoso, la caldera deberá ser de cámara cerrada (estanca tipo C) y para cualquier combustible los rendimientos mínimos serán los indicados en la Tabla 11, tanto a carga total como a carga parcial.

Por eficiencia energética se incrementan los rendimientos mínimos exigibles, siendo lo más adecuado el uso de calderas de condensación.
Las calderas se instalarán fijas en el punto de ubicación, pudiendo ser del tipo de pie, apoyadas en el suelo mediante bancadas o los soportes incluidos en la propia caldera, o murales situadas sobre la pared.
En las calderas murales deberá tenerse en cuenta el tipo de muro sobre el que vayan apoyadas, siendo conveniente que el mismo sea al menos de 11,5 cm de espesor; en su colocación se deberán tener en cuenta las exigencias del documento HR (“Protección frente al ruido”) del CTE.
Se deberán prever las conexiones indicadas en la Figura 1; debiendo cuidar especialmente la evacuación de condensados y la descarga de la válvula de seguridad, aspectos que en numerosas ocasiones han sido olvidados.
La evacuación de condensados deberá preverse incluso si las calderas no son de condensación, para facilitar al usuario la posible aplicación de las mismas.

Chimeneas

Edificios de nueva construcción

La evacuación de los productos de la combustión se efectuará por encima de la cubierta del edificio, para ello se dispondrán las chimeneas adecuadas.
Se debe seleccionar el material que soporte los efectos de la temperatura, corrosión y posible presencia de condensados, en función del combustible empleado y de tipo de calderas seleccionado.
La solución óptima siempre es la de chimeneas individuales, de manera que al disponer cada caldera de su propia chimenea se eliminan los riesgos de interferencias en el funcionamiento de las calderas de distintos usuarios, facilitando las futuras reformas sin requerir acuerdos comunitarios.
Al margen de lo anterior, cuando un mismo usuario disponga de varias calderas, al ser la potencia total inferior a 400 kW, puede plantearse la solución de una chimenea única para el conjunto de sus calderas.
Para calderas individuales a gas existen soluciones de chimeneas colectivas por mano de viviendas que también pueden ser aplicadas.
En todos los casos, para permitir el correcto mantenimiento futuro de las instalaciones, las chimeneas dispondrán de un registro accesible en su parte inferior; el mismo estará conectado mediante un sifón al desagüe de modo que se puedan evacuar tanto los condensados como posibles entradas de lluvia.
Dispondrán de aislamiento térmico de modo que sus partes accesibles no alcancen temperaturas elevadas, si bien en este sentido cuando las temperaturas de humos sean suficientemente bajas, como puede ser el caso de las calderas de condensación, puede llegar a prescindirse del aislamiento.
Cuando la caldera incorpore un ventilador (tiro forzado) los fabricantes de calderas indicarán cómo debe ser el diseño de las chimeneas, certificando las longitudes máximas admisibles e indicando el tipo de material aceptable.

Edificación existente

Como norma general, en la edificación existente la evacuación de los productos de la combustión se efectuará por encima de la cubierta del edificio.
Para ello en la reforma de las instalaciones se comprobará el estado de conservación de las chimeneas, reutilizándose si el mismo es adecuado, o reparándolas o sustituyéndolas si fuese necesario.
Si se trata de nuevas instalaciones se instalarán chimeneas hasta la cubierta.

Evacuación de humos por fachadas exteriores

Aunque la norma general es la de evacuación de humos por la cubierta de los edificios, se admite la salida por fachada, con las limitaciones indicadas en el Apartado 4.8 de la presente guía, en los siguientes casos:
• En viviendas unifamiliares, tanto nueva edificación como edificación existente, debido a que en las mismas no se originan molestias a otros usuarios.
• En edificios colectivos existentes.
En ambos casos cumpliendo los siguientes requisitos:
— Solo para combustibles gaseosos (gas natural o GLP).
— Potencia nominal hasta 70 kW, utilizando aparatos estancos (clase C); se sobreentiende que además de cámara estanca deben ser de tiro forzado para permitir la correcta dilución de los humos en el ambiente exterior.
— Con equipos para producción exclusiva de ACS (calentadores) se admiten aparatos de tiro natural de cámara abierta (B) con limitación de la potencia hasta 24,4 kW, debido básicamente a que el número de horas de funcionamiento en producción de ACS es muy inferior a las de calefacción y a que la oferta en el mercado de calentadores en menor que la de calderas.
En edificios colectivos existentes además:
— Las calderas, de calefacción o mixtas, tendrán emisiones de NOx clase 5. En la Tabla 12 se muestra la clasificación de las calderas de gas según sus emisiones de NOx.

Nueva construcción sin instalaciones térmicas

Aunque lo habitual es que todas las edificaciones nuevas dispongan de instalaciones térmicas que permitan alcanzar las condiciones de confort adecuadas, si en algún caso se realiza un edificio que no las disponga inicialmente, se deberá prever la instalación futura de un sistema de combustión; estas situaciones se presentan cuando el edificio no dispone de ningún equipo para producción térmica, o bien cuando los mismos son eléctricos por efecto Joule (termos eléctricos), ya que en este último caso es muy probable que el usuario en el futuro opte por una solución con gas.
En cumplimiento de los objetivos de calidad y seguridad, como se ha visto en los apartados anteriores, la evacuación de humos debe ser por encima de la cubierta de los edificios. Como excepción se tiene la edificación existente, en la que la incorporación de las chimeneas puede resultar muy problemática; como una edificación pasa a ser existente en el momento de su entrega, para evitar que en el futuro cualquier nueva edificación pudiese acabar optando por la evacuación de humos por fachada se exige que cuando no se realice una instalación térmica de combustión se prevea su posible incorporación al edificio; para ello se tienen las siguientes alternativas:
• Disponer de un espacio en el interior del edificio (patinillo) desde los locales de cada usuario hasta la cubierta, por el interior del cual se pueda instalar la correspondiente chimenea individual; por ello el hueco debe tener dimensiones suficientes para atender a todas las plantas de una misma mano. En este caso las soluciones deben ser individualizadas, ya que en el futuro los usuarios pueden acometer sus instalaciones en diferentes momentos.
• Dejar instaladas chimeneas para aparatos a gas tipo C, en cuyo caso se admiten soluciones individualizadas, una chimenea por usuario, o colectivas, una chimenea de diseño específico por mano de usuarios; en ambos casos la sección de los conductos debe ser suficiente para las siguientes potencias:
— 25 kW para viviendas de un solo baño.
— 32 kW para viviendas de dos baños.
— 37 kW para viviendas de más de dos baños.

Resumen para calderas a gas

Las calderas a gas serán de Tipo C, debido a que a partir del uno de enero de 2010 han quedado prohibidas las calderas atmosféricas e interpretando de manera restrictiva esta prohibición afecta a todas las calderas de cámara abierta, tipo B.
Por ello las soluciones pueden ser con chimeneas individuales, en cuyo caso el mismo fabricante de las calderas debe definir el conducto en todo su trazado, incluyendo el terminal exterior; en obra se puede utilizar el material del propio fabricante de las calderas, o materiales de las características especificadas por el mismo proporcionados por fabricantes de chimeneas y conductos.
Si se opta por soluciones con chimeneas colectivas, se deben seleccionar los tipos de calderas previstas para estas soluciones, se debe comprobar las condiciones en que las calderas dejan los PdC en el entronque a chimenea (depresión, presión cero o presión positiva) y con esas condiciones se seleccionarán los materiales y formas constructivas de las chimeneas.
Para facilitar la selección del sistema de evacuación de humos, en la presente guía se propone la siguiente clasificación de los conductos de conexión y chimeneas, adecuadas para los diversos tipos de calderas.
• Conductos de conexión de humos. Se denominarán como CNH seguido de dos subíndices que expresan:
— 0: Primer subíndice, indica que desemboca en fachada o conecta con una chimenea.
— 1: (CNH01, Figura 41) Segundo subíndice en el caso que la caldera disponga de un único conducto para evacuación de humos, corresponde a aparatos tipos B.
— 2: (CNH02, Figura 42) Segundo subíndice cuando la caldera disponga de dos conductos independientes, uno para toma de aire y otro para evacuación de los PdC, para aparatos tipos C.
— 3: (CNH03, Figura 43) Segundo subíndice cuando la caldera disponga de dos conductos concéntricos, para toma de aire y evacuación de los PdC, para aparatos tipos C.

• Chimeneas individuales. Se denominarán como CHM seguido de dos subíndices que expresan:
— I: Primer subíndice, indica que se trata de una chimenea individual hasta la cubierta del edificio.
— 1: (CHMI1, Figura 44) Segundo subíndice en el caso que la caldera disponga de un único conducto de conexión a chimenea, corresponde a aparatos tipos B; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH01.
— 2: (CHMI2, Figura 45) Segundo subíndice cuando la caldera disponga de dos conductos independientes, uno para toma de aire y otro para evacuación de los PdC, para aparatos tipos C; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH02.
— 3: (CHMI3, Figura 46) Segundo subíndice cuando la caldera disponga de dos conductos concéntricos, para toma de aire y evacuación de los PdC, para aparatos tipos C; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH03.
Las chimeneas individuales las definirá el propio fabricante de las calderas.

• Chimeneas colectivas. Se denominarán como CHM seguido de dos subíndices que expresan:
— C: Primer subíndice, indica que se trata de una chimenea colectiva hasta la cubierta del edificio.
— 1: (CHMC1, Figura 47) Segundo subíndice en el caso que la caldera disponga de un único conducto de conexión a chimenea, corresponde a aparatos tipos B3x y C; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH01. La chimenea puede ser de cualquier material de características adecuadas.
— 2: (CHMC2, Figura 21 y 23) Segundo subíndice corresponde a aparatos tipos B, la chimenea dispone de un doble conducto interior, el auxiliar de altura equivalente a una planta; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH01.
— 3: (CHMC3, Figura 49) Segundo subíndice para chimenea de diseño especial para con un conducto único para efectuar la toma de aire y evacuación colectiva de los PdC, para aparatos tipos C2x.
— 4: (CHMC4, Figura 48) Segundo subíndice para chimeneas colectivas de conductos concéntricos, para toma de aire y evacuación de los PdC, para aparatos tipos C; la conexión se efectuará con un conducto tipo CNH03.
Aunque la mayor parte de estas chimeneas son metálicas, existen en el mercado europeo fabricantes de materiales cerámicos.

Al diseñar el sistema de producción de calor, en primer lugar se debe definir el tipo de chimeneas a instalar y con ellas los tipos de calderas que se adecuan a las mismas; en la Tabla 13 se muestran los tipos adecuados a cada chimenea.
Se han incluido todos los tipos de la clasificación europea, entre los cuales se muestran en negrita los tipo habituales en el mercado español.
Las calderas tipo B se han sombreado debido a que no pueden aplicarse.
Se ha separado la evacuación con presión negativa, diseño de chimeneas por tiro natural, de las que pueden verse sometidas a sobrepresión.
En las homologaciones de las calderas figuran los tipos de las mismas. Como norma general una misma caldera puede cumplir los requisitos de varios tipos, todos ellos deben figurar en la documentación del fabricante.

Alternativas para instalaciones existentes con calderas tipo B

La prohibición de calderas atmosféricas implica el problema de cómo actuar en su sustitución en aquellos edificos que dispongan de las mismas con un sistema de evacuación colectivo de doble conducto interior y que estén funcionando adecuadamente.
Si las calderas se van sustituyendo de manera escalonada durante un cierto tiempo pueden coexistir calderas de tiro natural (B11BS) y calderas de tiro forzado (C8y), lo que podría crear problemas entre usuarios.
Por ello las posibles soluciones son:
• Por tratarse de edificación existente se admite la evacuación por fachada. Teniendo en cuenta que el mercado suele adoptar la solución más sencilla se corre el riesgo de que ésta sea la solución mayoritariamente adoptada; si bien la misma solo debiera aplicarse si se comprueba que la chimenea existente no es adecuada y si no hay posibilidades de instalación de nuevas chimeneas.
• Cambio conjunto de todas las calderas; una vez comprobado que la chimenea es adecuada la solución óptima es que todas las calderas sean sustituidas al mismo tiempo, evitando el riesgo de coexistencia de diferentes formas de funcionamiento. Esta solución requiere acuerdos comunitarios que pueden dificultar en gran medida esta solución.
• Instalación de equipos para tiro forzado, pasando las calderas de B11BS a B14, con ello la chimenea presenta las mismas condiciones de funcionamiento para todos los usuarios, de manera que pueden afrontar las sustituciones por calderas tipo C8x cuando sea necesario; en cualquier caso los ventiladores deben ajustarse para vencer la pérdida de carga de los conductos de humos, creando sobrepresiones en las chimeneas lo más bajas posible.
• Instalar calderas Cxy con evacuación provisional por fachada y cuando todos los usuarios hayan sustituido su caldera, conectarlas a la chimenea; debe haber acuerdo en el tipo de calderas para que el sistema de evacuación sea compatible.
• En patios interiores pueden instalarse nuevas chimeneas por los mismos y los usuarios irán conectándose a las mismas según vayan cambiando sus calderas; esta solución es la mejor, aunque presenta la dificultad de acuerdo comunitario e instalación de la chimenea aunque inicialmente no se conecten las calderas que no se modifiquen, lo que supone un costo inicial conjunto.

EVACUACION DE HUMOS (II)

Chimeneas colectivas para calderas a gas
Teniendo en cuenta la amplia difusión de las calderas individuales a gas, se han fabricado chimeneas especialmente diseñadas para la evacuación colectiva en edificios de varias plantas.
Existen diferentes soluciones según los tipos de calderas:
Cámara abierta (B) o cámara cerrada (C) y tiro natural o tiro forzado; las calderas más extendidas han sido las B11BS, las B14 y las C en diferentes tipos.
Las chimeneas colectivas para calderas de cámara abierta (B) son de doble conducto interior, con un conducto auxiliar de altura equivalente a una planta para cada caldera (Figuras 21 y 23), de modo que se reduzca el riesgo de retorno de humos a un local proveniente de las calderas de otras plantas (Figura 22), el tramo equivalente a una planta también puede realizarse por el exterior de la chimenea (Figura 24).

Para evitar el riesgo de revoco de humos creado por las campanas extractoras de cocina (Figura 22), no deben coexistir en el mismo local equipos de extracción mecánica y calderas de cámara abierta (Tipo B). En edificación existente, si este caso se presenta, se debe disponer un sistema que evite el funcionamiento conjunto de ambos equipos.
Las calderas Tipo C (estancas) al no tener la cámara de combustión en contacto con el local donde se encuentran instaladas no tienen ese problema, por lo que las chimeneas destinadas a ellas pueden ser de conducto colectivo único.
Para las calderas Tipo C se ofrecen soluciones con diferentes posibilidades de toma de aire:
• Toma de aire individual directa desde el exterior, en cuyo caso la chimenea dispone de un único conducto destinado a la evacuación de humos de todas las calderas. Los conductos de humos de las calderas pueden ser con doble conducto si la chimenea es interior (Figura 25), o concéntricos, si la chimenea discurre por la fachada en la que se coloquen las calderas (Figura 26).
• Toma de aire mediante un conducto concéntrico al de evacuación de los productos de la combustión, común para todas las calderas de la misma montante; la chimenea estará compuesta por el conducto exterior de toma de aire y el interior destinado a la evacuación de humos.
En este caso se denominan chimeneas de doble pared cuando no existe aislamiento térmico entre los conductos de toma de aire y de evacuación de humos (Figura 27) y de triple pared cuando disponen de aislamiento térmico (Figura 28).

Altura de los remates de las chimeneas
Los remates de las chimeneas deben sobresalir por encima de las cumbreras de los edificios, con un doble objetivo:
1 Evitar los revocos de humos debidos a la acción del viento contra los obstáculos próximos a las chimeneas.

Por ello, en la norma UNE 123001 se establecen unas alturas mínimas sobre las cubiertas que dependen de la forma de las mismas; básicamente consisten en elevarlas 1 m por encima de los obstáculos colindantes a menos de 10 m, si bien en función de la inclinación de la cubierta se establecen otras medidas.
• Si la cubierta tiene una pendiente superior a 20°, la chimenea debe sobresalir 1 m por encima de la cumbrera, o quedar separada 2,5 m de la propia cubierta (Figura 30).
• Si se trata de una cubierta plana deberá sobresalir 1 m por encima de los obstáculos a menos de 10 m o estar separada una distancia el doble que la altura del obstáculo (Figura 31).

Estas alturas están definidas para chimeneas de tiro natural, en caso de tiro forzado pueden reducirse debido a que la sobrepresión mecánica ayuda a vencer algunos de los efectos del viento.
2 Permitir la adecuada dispersión de los humos, evitando molestias a otros usuarios; por lo que se deben respetar ciertas distancias entre los remates de las chimeneas y las aberturas de ventilación de los locales.

Para ello deberá sobresalir 1 m por encima de edificios situados a menos de 10 m, o alcanzar la misma altura que los situados entre 10 y 20m (Figura 32).

Deberán sobresalir 1 m por encima de las aberturas de ventilación próximas, o estar separadas de las mismas (Figura 33).
Evacuación de humos por fachada
En edificación existente y en viviendas unifamiliares, se permite la evacuación de los PdC por fachada, si bien cumpliendo una serie de requisitos como que las calderas sean de emisiones de NOx clase 5 y cumpliendo las distancias indicadas en IT 1.3.4.1.3.3. y en la norma UNE 60670 parte 6.
Esta solución solo está permitida para combustibles gaseosos.
Si la evacuación se efectúa a un patio de ventilación el mismo tendrá unas dimensiones mínimas de 4 m2 y una superficie en planta al menos de 0,5xNT, siendo NT el número máximo de terminales que puedan instalarse.
Para la evacuación de humos por fachada se deben emplear los terminales diseñados por los fabricantes de los aparatos.
En las figuras 34 a 40 se muestran los detalles de instalación y las distancias de los terminales de evacuación de humos a paredes y huecos de ventilación, aleros y en patios y con paredes adyacentes.

EVACUACION DE HUMOS

Este es el aspecto que más problemas ha presentado en las instalaciones individuales de calefacción a gas, debido a que en un alto porcentaje de edificios las chimeneas colectivas de obra han sido mal ejecutadas y con escaso control de obra; para evitar este problema se ha optado en excesivas ocasiones por la solución más sencilla de evacuación de humos por fachada.
4.1 Componentes del sistema de evacuación de humos
A continuación se definen los diferentes componentes de los sistemas de evacuación de los PdC (Figura 17) y como van a ser utilizados en esta guía, ya que en diferentes normas y publicaciones se dan distintos significados para las mismas expresiones. Estos sistemas están compuestos por:

Chimeneas
Son los elementos encargados de evacuar los humos hasta el exterior de los edificios, por encima de la cubierta de los mismos. Su trazado es vertical, prácticamente en su totalidad; se componen de una o varias paredes que encierran al conducto en contacto con los humos.
Conductos de evacuacion de humos o de conexión Son los elementos de conexión entre las calderas y las chimeneas, o entre las calderas y el exterior de los edificios, pero sin llegar hasta la cubierta cuando la evacuación de humos se realiza por fachada.
Conductos de humos para calderas a gas tipo c
Para las calderas a gas de cámara cerrada (Tipo C) existen conductos de conexión especiales que mantienen la separación del circuito de humos respecto al local de ubicación en todo su recorrido. Están compuestos por dos conductos concéntricos, el interior se utiliza para la evacuación de los PdC, efectuándose la toma de aire por el conducto exterior; de este modo, en caso de falta de estanqueidad en el conducto de evacuación los humos no se dispersan en el ambiente, si no que son recogidos por el conducto de toma de aire.
Como contrapartida esta disposición impone una mayor pérdida de carga al circuito de combustión, ya que el aire se toma por un conducto de sección corona circular, con mayor rozamiento; por ello, en todos los catálogos de los fabricantes de calderas indican cuales son las longitudes y trazado máximos que admiten, según las características de los ventiladores que se hayan incorporado.
Otra solución es la de doble conducto, uno para toma de aire y otro para evacuación de los PdC, que provoca menos pérdidas de carga que la de conductos concéntricos, pero requiere una mayor garantía en la estanqueidad del conducto de humos.
Por motivos de seguridad, siempre que sea posible es mejor instalar conductos concéntricos.
Clasificación de las chimeneas
Las chimeneas pueden clasificarse de acuerdo a diferentes criterios: según su forma de funcionamiento, material en contacto con los humos, forma constructiva, etc.
Por la forma de funcionamiento
La clasificación básica se realiza por su forma de funcionamiento o tiro. Se distinguen los siguientes tipos:
• Tiro natural: es el incremento de presión producido por la diferencia de densidades entre el aire ambiente y los PdC, el cual es capaz de vencer las pérdidas de carga debidas al rozamiento de los humos con la propia chimenea permitiendo su salida hasta la cubierta; toda la chimenea trabaja en presión negativa (depresión).
• Tiro artificial: la diferencia de presión se crea por medios mecánicos:
– Tiro forzado: la evacuación de humos se realiza mediante ventiladores que impulsan los humos desde la parte baja de la chimenea, o extractores que los aspiran desde la parte alta. Si los ventiladores se sitúan en la parte inferior la chimenea trabaja en presión positiva (sobrepresión) y si lo están en la parte superior lo hacen en depresión.
– Tiro inducido: el tiro se induce por efecto Venturi mediante un ventilado. Esta solución no ha sido utilizada en la edificación.
Por motivos de seguridad la solución más adecuada es la de funcionamiento en depresión, de manera que si se producen fallos en la estanqueidad del conducto de humos se originen entradas de aire parásito, en lugar de fugas de humos causados por la sobrepresión del sistema de evacuación; para ello los ventiladores de las calderas deben ajustarse para vencer exclusivamente la pérdida de carga del circuito de humos interno de la caldera, más las correspondientes a la toma de aire y conducto de conexión, dejando los humos sin presión en su conexión a la chimenea, está ultima se dimensionará para tiro natural.
Para la misma potencia de calderas, las chimeneas de tiro natural requieren mayores secciones que las de tiro forzado, para tener menor pérdida de carga adecuada a la depresión del tiro.
Por el material
Por el material con el que están constituidos los conductos de humos se tienen chimeneas:
• Obra de fábrica: construidas con materiales refractarios (ladrillo, hormigón, etc.).
• Metálicas: realizadas con materiales metálicos (acero inoxidable, vitrificado, etc.).
• Plásticas: para combustible gaseoso y funcionamiento con baja temperatura de humos pueden utilizarse materiales plásticos.
Por la forma constructiva
Según la forma del conducto de humos se distinguen chimeneas:
• Circulares.
• Elípticas.
• Cuadradas.
• Rectangulares.
Por el número de usuarios
En función del número de usuarios a los que sirven (Figura 18), las chimeneas se clasifican en:
• Individuales: sirven para la evacuación de los humos de una única caldera.
• Colectivas: evacuan los PdC producidos por varias calderas; a ellas desembocan los conductos de evacuación de humos de cada una. Dentro de las
colectivas se distinguen a su vez dos tipos:
– Chimenea formada por dos conductos, uno principal y otro auxiliar en el que se van conectando los diferentes conductos de evacuación de humos.
– Chimenea de conducto único, en la que se van uniendo los conductos de evacuación de humos de las distintas calderas; este conducto puede ser de sección constante o variable.

Requisitos generales de los sistemas de evacuación de humos
Los sistemas de evacuación de humos deben soportar las condiciones de:
• Temperatura.
• Presión.
• Resistencia a los condensados.
• Resistencia a la corrosión.
• Resistencia al fuego de hollín.
Condiciones que dependerán del combustible utilizado y del tipo de calderas instaladas.
Los materiales utilizados deben soportar la temperatura y la acción agresiva de los humos (condensaciones, corrosiones y fuego de hollín); las chimeneas más habituales son las de materiales metálicos, si bien han sido muy utilizadas las chimeneas de obra de fábrica, comúnmente de materiales cerámicos o de hormigón; por último, para calderas de condensación a gas también se ofrecen materiales plásticos, usualmente el polipropileno.
Las uniones de las diferentes piezas deben permitir la estanqueidad del conjunto evitando la fuga de humos hacia los locales habitados; en este sentido son exigibles diferentes prestaciones para las chimeneas que trabajen con presión negativa (tiro natural) que para las que trabajen en sobrepresión.
Asimismo, las uniones deben de realizarse de tal manera que permitan la evacuación de los condensados hacia la base de la chimenea, impidiendo su salida por otros puntos.
Además, los fabricantes de las chimeneas deben dar información sobre las siguientes características:
• Resistencia térmica.
• Resistencia al flujo.
• Duración en minutos de la resistencia al fuego, externo e interno.
• Resistencia al hielo-deshielo.
En la norma EN 1433/03 “Chimeneas. Requisitos Generales” se define la clasificación y designación de las chimeneas, así como la información esencial que debe aportar el fabricante de las mismas.
Esta norma es de aplicación tanto a las chimeneas modulares metálicas, como a las chimeneas construidas a medida en obra, siendo:
• Sistema de chimenea modular: chimenea instalada a partir de elementos prefabricados compatibles, fabricados o especificados por un solo fabricante responsable de su producto para la totalidad de la chimenea.
• Chimenea prefabricada de obra: chimenea instalada o construida a medida de obra, utilizando una combinación de componentes compatibles de chimenea que pueden proveer uno o varios fabricantes.
Todas las chimeneas independientemente del material de la pared interior se designan conforme a la Norma UNE EN 1443, las características que deben indicarse en el marcado se muestran en la Tabla 6.

Clases de temperatura: indica la temperatura que soporta la chimenea; se tienen las clases indicadas en la Tabla 7.

El nivel de temperatura de la chimenea seleccionada debe ser igual o superior a la temperatura de los gases de la combustión del aparato, funcionando éste a su potencia nominal.
La temperatura empleada en los ensayos térmicos de las chimeneas es superior al nivel de temperatura declarado por el fabricante; esta diferencia proporciona un margen de seguridad frente a una anomalía en el funcionamiento del aparato.
En la Tabla 8 se dan las clases según la presión de funcionamiento, así como las presiones de ensayo.

La presión del conducto de conexión de humos será P1 o H1 cuando la presión calculada en la boca de salida de los gases de combustión del aparato no supere 200 Pa y H1 cuando sea superior; independientemente que la chimenea funcione en depresión.
Condensaciones: W (WET) si la chimenea es resistente a las condensaciones y D (DRY) cuando no lo es.
En la Tabla 9 se muestran las clases de chimeneas según su resistencia a la corrosión (1, 2 y 3). En la misma se incluyen los tipos de combustibles posibles para cada clase de chimenea.

Resistencia al fuego Interno de hollín: G si la chimenea es resistente y O si no lo es; siempre referido a fuego interno, no al que provenga del exterior. Seguido de la distancia mínima a materiales combustibles: es la distancia en mm que debe respetarse entre la superficie exterior de la chimenea y los materiales combustibles adyacentes a la misma.
Las chimeneas metálicas se designan conforme a la norma UNE EN 1856, de manera similar a la designación conforme a la norma UNE EN 1443, pero indicando el material del conducto en contacto con los humos (Tabla 10):

Chimeneas individuales
La solución más adecuada para la evacuación de humos es la de chimeneas individuales, con las que cada caldera dispone de su propio sistema de evacuación, evitándose interferencias entre las calderas de diferentes
usuarios (Figura 19).

Cuando en un mismo local se instalan varias calderas del mismo tipo, pueden conectarse a una chimenea vertical conjunta (Figura 20), siendo una solución común para calderas colectivas en cascada.