Aquest manual pretén ser una primera aproximació al coneixement de les instal·lacions dels edificis, amb l’objecte de donar a conèixer els elements principals i descriure el funcionament bàsic de les instal·lacions interiors en els edificis. Tanmateix, també es descriuen detalladament algunes de les operacions de manteniment bàsiques que es poden dur a terme sobre cada una de les instal·lacions.
Quina és la temperatura d’ajust de la calefacció, quan i com s’ha de netejar el filtre d’un aire condicionat, per què es dispara el diferencial d’una instal·lació elèctrica, com s’evita el degoteig d’una aixeta… Aquestes són qüestions bàsiques associades al manteniment d’un edifici, que incidirà de forma directa en la confortabilitat dels usuaris i la vida útil de les instal·lacions.
En aquest sentit, el coneixement dels elements i el funcionament de les instal·lacions permet participar de forma activa en la vigilància i el manteniment d’aquestes, fet que ha de garantir-ne l’òptima utilització i la durabilitat i reduir així els costos d’ús dels edificis.
Aquest manual pretén ser una primera aproximació al coneixement de les instal·lacions dels edificis, amb l’objectiu de donar-ne a conèixer els elements principals i descriure el funcionament bàsic de les instal·lacions interiors en els edificis. Així mateix, també es descriuen detalladament algunes de les operacions de manteniment bàsiques que es poden dur a terme sobre cada una de les instal·lacions.
Aquest manual s’estructura en quatre capítols, i en cada un d’ells es tracta alguna de les tipologies de les instal·lacions dels edificis (electricitat, aigua, calefacció i climatització). D’aquestes, es presenten els principals conceptes físics que intervenen en el seu funcionament, així com una descripció bàsica de l’estructura de funcionament d’aquestes instal·lacions amb la relació dels components principals i la interrelació entre ells. Finalitzat cada apartat, també trobem un seguit d’exemples d’intervencions de manteniment bàsic en què s’explica el procediment pas a pas.
Un corrent elèctric és el moviment d'electrons per un conductor. En aquest sentit, tots els cossos tendeixen a buscar l'estat neutre (igualtat de càrregues); per tant, si es posen en contacte dos cossos, l'un carregat amb un excés d'electrons (+) i l'altre amb dèficit (-), s'establirà entre ells un intercanvi d'electrons fins que s'igualin elèctricament.
Un circuit elèctric és el camí a través del qual circula un corrent elèctric (es mouen els electrons). En aquest cas, per facilitar-ne la comprensió, s'estableix una similitud entre el circuit hidràulic i el circuit elèctric.
En la imatge anterior podem observar que, com a conseqüència de la diferència d’alçades del circuit hidràulic, l'aigua té un recorregut descendent, amb un cabal subjecte al gruix de la canonada (resistència del circuit). De la mateixa manera que, en el circuit elèctric, és la font de corrent (la pila) qui proporciona aquesta diferència d’alçada (voltatge), i els electrons es mouen pel circuit en funció de la resistència d’aquest.
En aquest cas, cal ressaltar que el moviment dels electrons produeix un treball, que la bombeta transforma en llum.
En tots els circuits elèctrics es posen de manifest unes magnituds elèctriques, de les quals destacarem les següents:
Tensió elèctrica o voltatge (U). És el desnivell elèctric existent entre dos punts d'un circuit. La seva unitat és el volt (V), que es representa per la lletra U i es mesura amb un aparell anomenat voltímetre.
Intensitat de corrent elèctric (I). És la quantitat d'electricitat que es desplaça per un conductor en la unitat de temps (1 s). La unitat d'intensitat elèctrica és l'ampere (A) i es mesura emprant un amperímetre.
Resistència elèctrica (R). És la dificultat que presenta un material al pas del corrent elèctric. Es representa per la lletra R i la seva unitat és l'ohm (Ω).
La llei d'Ohm. Estableix la relació matemàtica que hi ha entre el corrent elèctric que circula per un conductor, la seva resistència i la diferència de potencial existent, de manera que s'estableix l’expressió següent:
A partir de l’expressió anterior es dedueix que en un circuit elèctric, si coneixem dues de les tres magnituds principals, sempre podem calcular la que ens falta. Una manera de recordar les relacions de la llei d’Ohm és a través d’un esquema triangular en què, tapant la magnitud desconeguda, trobem la manera d’operar per calcular-la.
Potència elèctrica (P). És la quantitat de treball desenvolupat. En un circuit elèctric, és igual al producte de la tensió per la intensitat de corrent. La seva unitat és el watt (W); també són força comuns els seus múltiples kW i MW. Aquesta magnitud s’utilitza per descriure o seleccionar qualsevol aparell elèctric i es representa amb la fórmula següent:
Energia elèctrica. És el treball desenvolupat en un circuit elèctric durant un temps determinat. La seva unitat és el joule (J), tot i que en termes elèctrics és més habitual expressar-la en Wh o kWh, com en els comptadors elèctrics, i es representa amb la fórmula següent:
En funció de la font generadora, trobem diferents tipus de corrent, de manera que l’energia elèctrica pot ser:
El tipus de corrent altern és el més habitual perquè és el més fàcil de generar i transportar; la freqüència de la xarxa elèctrica és de 50 Hz (la tensió canvia de polaritat 50 vegades per segon).
L’energia elèctrica per al consum domèstic i industrial es genera, majoritàriament, a les centrals productores d’electricitat. Aquesta energia es distribueix mitjançant una xarxa de línies elèctriques interconnectades amb els punts de consum.
El transport de l’energia elèctrica des de les centrals generadores fins als centres de distribució es realitza en:
Una instal·lació elèctrica interior (edifici) comença amb el quadre de comptadors, en el qual s’ubicarà la connexió de servei amb els fusibles de protecció de la línia. En alguns casos també s’inclouen els comptadors de companyia. Des d’aquí, la instal·lació passa pel quadre general de distribució i es ramifica fins a tots els punts de consum.
Cada subministrament elèctric disposa d’un quadre de distribució elèctrica general, situat habitualment al costat de la porta d’accés a l’edifici o la zona que s’ha de protegir, on s’ubicaran els elements de protecció elèctrica de tota la instal·lació interior.
Reglamentàriament, totes les instal·lacions elèctriques hauran d’incorporar dispositius de protecció i comandament que permetin la connexió i la desconnexió de parts de la instal·lació per impedir defectes de funcionament o perill per a les persones, així com l’aïllament de zones per realitzar operacions de manteniment, inspecció o substitució d'elements de la instal·lació en condicions segures.
Com a dispositius de protecció més significatius, podem identificar els següents:
La manipulació de circuits elèctrics pot ser perillosa per a les persones. Els principals perills d’electrocució poden tenir diverses causes, tal com mostra la imatge següent:
Una instal·lació elèctrica està formada per diversos elements que, en conjunt, permeten la conducció i gestió de l’electricitat. En aquest sentit, descriurem els elements més significatius de les instal·lacions elèctriques.
Les instal·lacions elèctriques poden anar encastades o vistes per la superfície; en tot cas, totes les conduccions elèctriques han d’anar aïllades i protegides mecànicament per tubs, canals o safates que garanteixin un cert grau de protecció mecànica i, en alguns casos, l’estanquitat de les instal·lacions elèctriques.
Per a la correcta instal·lació de línies de distribució elèctrica, és necessari tenir en compte que:
Aquests elements són la base del transport de l’energia i els podrem trobar, bàsicament, fabricats en coure o alumini, encara que, per a les instal·lacions interiors d’edificis, els més habituals seran els conductors de coure amb un format flexible. També existeixen en el mercat conductors rígids, molt poc utilitzats en les instal·lacions interiors d’edificis.
A més, aquests conductors poden ser:
L’aïllament dels conductors presenta una coloració que servirà per identificar-ne la funcionalitat en la instal·lació.
Els endolls, interruptors, commutadors, polsadors o encreuaments de les instal·lacions elèctriques s'anomenen mecanismes elèctrics i poden ser encastats, de superfície, lliures o, fins i tot, endollables.
A continuació, presentarem una taula en què es recull els mecanismes de connexió i maniobra bàsica més significatius en les instal·lacions elèctriques d’edificis.
Per a la substitució o instal·lació d’un mecanisme elèctric (interruptor, commutador, endoll, etc.), serà necessari conèixer-ne la funcionalitat i l’esquema de principi per tal de realitzar correctament la connexió elèctrica.
L'interruptor és un mecanisme de maniobra que actua sobre un receptor, en aquest cas una làmpada, a la qual donarà pas del corrent provinent de la caixa de derivació.
Aquest mecanisme d’actuació disposarà dels següents elements connectats entre si:
Pas 1:
Desconnectar l’alimentació elèctrica del circuit en què s’ha d’intervenir per mitjà del PIA de la caixa de proteccions de l’edifici o de l’espai en què s’ha de realitzar la intervenció.
Pas 2:
Passar un cable de color gris o negre (de retorn de fase) des del caixetí del mecanisme fins a la caixa de derivació. També s’ha de portar un cable des de la caixa fins a la làmpada.
Pas 3:
Des del caixetí de l’interruptor, passar un cable marró (el de fase) que vagi fins a la caixa de derivació.
Pas 4:
Des de la caixa de derivació, passar un cable de color blau (neutre) i un de terra fins a la làmpada.
Pas 5:
A la caixa de derivació, unir el cable blau que va a la làmpada amb la línia de neutre (blau) de la regleta de connexió de la caixa de derivació. Així mateix, fer el mateix amb el cable de terra. Per últim, unir el cable marró que va des de la caixa de l'interruptor a la línia de fase de la regleta de connexió de la caixa de derivació.
Pas 6:
A la làmpada, es connecta el cable de retorn de fase (gris o negre), el neutre (blau) i, si ho requereix, el de presa de terra (blau i verd).
Pas 7:
Al mecanisme de l'interruptor, col·locar en una de les sortides el cable de color gris o negre que prové de la làmpada, i a l’altra sortida del mateix mecanisme col·locar el cable marró que va a la línia de fase de la caixa de derivació.
Pas 8:
Després d'haver fet les connexions, posar el mecanisme dins de la caixa amb els dos cargols de subjecció i finalitzar el muntatge posant l’embellidor del polsador i la tapa de la caixa de derivació.
Pas 9:
Obrir la clau de pas del corrent al quadre general i comprovar que funciona la làmpada.
Per a la substitució o instal·lació d’un mecanisme elèctric (interruptor, commutador, endoll, etc.), serà necessari conèixer la seva funcionalitat i l’esquema de principi d’aquest element per tal de realitzar la connexió elèctrica correctament.
L’endoll (presa de corrent) consta de dos elements: clavilles i endolls, que es connecten entre ells per establir una connexió elèctrica que permet el pas del corrent elèctric fins a un receptor.
Habitualment, l’endoll és l’element fix de la instal·lació elèctrica, que estarà connectat a la línia per mitjà de la caixa de derivació. Alhora, aquest element permet l’acoblament de les clavilles aèries d’un receptor.
L’endoll disposarà dels següents elements connectats entre si:
Pas 1:
Desconnectar l’alimentació elèctrica del circuit en què s’ha d’intervenir per mitjà del PIA de la caixa de protecció de l’edifici o local on s’ha de realitzar la intervenció.
Pas 2:
Passar els cables (mínim de 2,5 mm2), un de color marró, un de color blau (neutre) i un altre de color groc i verd, des del caixetí fins a la caixa de derivació.
Pas 3:
A la caixa de derivació, unir el cable marró amb el cable marró de la regleta de connexió de la caixa de derivació. Fer el mateix amb els cables neutre i de presa de terra.
Pas 4:
Al caixetí de la presa de corrent, connectar els cables a la presa de corrent respectant la posició de cada un d’ells: a la fase el cable de color marró (L1), al neutre el cable de color blau (L2) i a la presa de terra el cable blau i groc.
Pas 5:
Després d'haver fet les connexions, posar la presa de corrent dins de la caixa amb els dos cargols de subjecció i finalitzar el muntatge posant l’embellidor i la tapa de la caixa de derivació.
Pas 6:
Obrir la clau de pas del corrent al quadre general i comprovar que funciona la presa de corrent.
L'aigua és un compost format per la combinació de dos àtoms d'hidrogen (H) i un d'oxigen (O) que es representa com H2O. Aquest compost es pot manifestar a la natura en tres estats:
Aquests estats poden canviar en funció de l'aportació o sostracció de calor.
Com a característiques significatives de l’aigua, ressaltarem:
Un circuit hidràulic és el camí a través del qual circula un fluid quan es produeix una diferència de pressió entre dos punts del circuit.
A la imatge següent es representa un circuit hidràulic simple, en el qual podem observar que, com a conseqüència de la diferència de nivell, l'aigua té un recorregut descendent, amb un cabal proporcional a la resistència del circuit.
Aquest fet es produeix perquè, com a conseqüència de la força de la gravetat, els fluids exerceixen una pressió en totes direccions equivalent al seu propi pes. També en els circuits hidràulics, els fluids poden estar sotmesos a l’acció d’altres forces que produiran una pressió addicional en ells, per exemple, l’acció d’una bomba.
En la circulació d’un fluid per un circuit hidràulic es posen de manifest diverses magnituds físiques, de les quals destacarem la pressió.
La pressió és la resultant d’una força aplicada sobre una superfície. La seva unitat en el Sistema Internacional és el pascal (Pa), però té com a inconvenient que és una unitat molt petita; per tant, s'utilitzen habitualment altres unitats, que expressem a continuació juntament amb les seves equivalències.
Aquesta quasi equivalència entre unitats ha fet que en la pràctica es prengui com a equivalents el bar (bar), l'atmosfera tècnica (atm), els quilos per centímetre quadrat (kg/cm²) o, el que és el mateix, els 10 m columna d’aigua (mcda). Per tant, a efectes pràctics, direm:
El subministrament d’aigua potable comporta el solapament de dues xarxes, que operen en paral·lel per atendre les necessitats associades al servei de subministrament i desguàs de l’aigua:
Xarxa de distribució d’aigua potable
Disposa d’un o diversos punts de captació, en els quals s’extreu l’aigua i s’envia a la planta de tractament. Una vegada potabilitzada, l’aigua serà transportada des de les plantes de tractament fins als centres de distribució, on s’emmagatzema en els dipòsits de regulació. Finalment, les canonades de distribució s’encarreguen de l’abastament domiciliari.
Aquestes xarxes de distribució d’aigua són estructures hidràuliques, que disposen d’un sistema de bombament que permet a la xarxa treballar a pressions de 3 a 5 vegades per sobre de la pressió atmosfèrica. Això té per objecte garantir les condicions de servei requerides (pressió i cabal), independentment de l’alçada del punt de subministrament.
Xarxa de sanejament (o de clavegueram)
El cicle de l’aigua no s’acaba amb el subministrament, sinó que continua amb la xarxa de sanejament, que per mitjà d’una xarxa de canonades transporta les aigües residuals i pluvials fins a una planta de tractament, on es depurarà abans d’abocar-la al medi (rius, rieres o mar).
Les xarxes de clavegueram són estructures hidràuliques que funcionen a pressió atmosfèrica i aprofiten la força de la gravetat per al desguàs de l’aigua.
La instal·lació de subministrament d’aigua en un edifici estarà connectada a la xarxa de subministrament urbà, i consta d’un entramat de conductes i accessoris que distribueix l'aigua fins als punts de consum a l’interior dels edificis. Aquesta xarxa també compta amb una xarxa paral·lela d’aigua calenta que parteix del punt d’escalfament (escalfador, caldera o acumulador).
Les condicions de subministrament han d’estar garantides. La xarxa de distribució garantirà que:
El cabal de servei ha de garantir un mínim d’entre 0,05 l/s i 0,2 l/s per punt de subministrament.
Una instal·lació interior de subministrament d’aigua comença en el punt de connexió a la xarxa amb el quadre de comptadors, en el qual s’ubicarà la connexió de servei i els comptadors de companyia; des d’aquí la instal·lació es ramifica fins a tots els punts de consum.
La distribució d’aigua en un edifici està formada per diversos elements que, en conjunt, permeten la conducció i la gestió del subministrament d’aigua a les zones que generalment s’anomenen zones humides i que agrupen els elements de consum d’aigua, així com els corresponents desguassos.
La instal·lació interior constarà, com a mínim, dels elements següents:
A la imatge següent mostrem un esquema del principi de la instal·lació de subministrament d’aigua domèstica, en el qual el número 1 indica la ubicació de la clau de pas; el 2 i el 4, la ubicació de les claus de tall dels sanitaris, i finalment el 3, l’aixeta individual del punt de consum. També s’indica amb el número 5 la secció interior recomanada per a canonades de coure o plàstic.
Canonades
Les instal·lacions d’aigua poden anar encastades o vistes per la superfície; en tot cas, totes les conduccions d’aigua han de garantir l’estanquitat i la resistència mecànica en les condicions de servei extremes a què poden estar sotmeses. A més a més, en el cas de les canonades del circuit d’aigua calenta, aquestes hauran d’estar aïllades tèrmicament.
Les canonades d’aigua potable podran ser d'acer galvanitzat, coure, acer inoxidable, policlorur de vinil no plastificat (PVC), policlorur de vinil clorat (PVC-C), polietilè (PE), polietilè reticulat (PE-X), polibutilè (PB), polipropilè (PP), multicapes de polímer / alumini / polietilè resistent a temperatura (PE-RT) i multicapes de polímer / alumini / polietilè reticulat (PE-X).
En les canonades d’aigua potable està prohibit l'ús de tubs d'alumini i aquells que en la composició continguin plom.
Per a la correcta instal·lació de les canonades de distribució d’aigua és necessari tenir en compte que:
La xarxa d'evacuació té per objecte conduir a l'exterior de l'edifici les aigües pluvials i residuals sense causar molèsties, humitats, sorolls ni males olors a l’edifici. Aquesta xarxa condueix per gravetat l'aigua dels aparells sanitaris o la pluja cap als conductes generals (baixants) per mitjà d’uns trams de canonada d’un diàmetre menor denominats «desguassos».
La xarxa interior d'evacuació d'un edifici consta de les parts fonamentals següents:
En la imatge següent mostrem un esquema del principi de la instal·lació d’evacuació d’un habitatge tipus, en el qual indiquem la localització dels sifons i els diàmetres exteriors de les canonades de PVC.
Una aixeta que degota és un problema poc significatiu per al correcte funcionament d’una instal·lació, però força important pel que fa al consum d’aigua i l’envelliment prematur dels elements associats a aquesta avaria.
Actualment, hi ha diversos tipus de mecanismes que fan la funció d'una aixeta; en general, consisteixen en un cos fix que disposa d'una peça interior accionada des de l'exterior, la qual, pel seu moviment, permet o impedeix el pas de l'aigua.
Com a sistemes més destacables d’aquests dispositius ressaltarem:
Aixeta de seient: És una aixeta que consta de tija amb rosca i al final una volandera gran i gruixuda de cautxú o de goma que, en girar el comandament, és pressionada contra un ressort interior de l’aixeta que tanca el pas de l'aigua.
Aquesta volandera de seient generalment està feta de goma i amb el pas del temps es desgasta. Si l'aixeta degota, el més probable és que aquesta volandera sigui la culpable i s’haurà de substituir.
Aixeta de monocomandament: Aquestes aixetes són d'un sol comandament, el qual dona pas tant a l'aigua calenta com a l'aigua freda. El sistema d'obertura és de palanca, que s'aixeca cap amunt i dona pas a l’aigua de forma proporcional a la posició d’aquesta. Hi ha diversos models d’aquest tipus d’aixetes, però el més habitual és el de discs ceràmics. Actua per mitjà del desplaçament d’uns discs amb orificis, que es desplacen sobre una base amb les entrades d’aigua. Aquestes deixen passar l’aigua quan coincideixen amb els orificis.
Aquests discs poden malmetre’s com a conseqüència de la incrustació de brutícia o calcificacions. Si l'aixeta degota, el més probable és que aquests discs estiguin malmesos o bruts.
Aixeta temporitzada: Aquestes aixetes semiautomàtiques s'obren amb un clic i es tanquen automàticament al cap d’un cert temps, després de deixar passar un cabal determinat. El sistema de funcionament d'aquestes aixetes és relativament senzill. Quan es prem el capçal, s'obre el canal de descompressió de l’aixeta, a través del qual surt l'aigua des d’una cassoleta situada al capçal de la canella de l'aixeta. D'aquesta manera, el pistó que tancava el pas de l'aigua s'introdueix a la cassoleta i permet el pas de l’aigua, fins que, per l’efecte de la mateixa pressió, torna a recuperar la posició inicial.
Si l'aixeta degota, el més probable és que hi hagi un deteriorament o brutícia a la junta del pistó d’accionament.
Pas 1:
Tancar les claus de pas de l'aigua freda i calenta.
Pas 2:
Treure el comandament de l'aixeta, que normalment està subjecte per un cargol que hi ha sota la tapa de l’embellidor del comandament.
Pas 3:
Separar amb la mà el comandament de l'aixeta, que està col·locat a pressió.
Pas 4:
Amb una clau anglesa, descargolar la rosca que hi ha a la part superior de la tija de l’aixeta.
Pas 5:
Retirar la tija; això deixarà a la vista la junta tòrica, que serà més prima que la volandera de la tija.
Pas 6:
Si les manetes degoten (i no l'aixeta), substituir la junta tòrica.
Pas 7:
Si degota l’aixeta, retirar i substituir la volandera de seient; aquesta es trobarà subjecta amb un cargol de llautó.
Pas 8:
Recobrir la nova amb greix per a plomeria abans d’instal·lar-la.
Pas 9:
Tornar a col·locar la tija i el comandament. Qualsevol degoteig menor ha d'estar reparat.
Pas 10:
Obrir les claus de pas de l'aigua freda i calenta i comprovar que l'aixeta no degoteja.
Pas 1:
Tancar les claus de pas de l'aigua freda i calenta.
Pas 2:
Treure el comandament de l'aixeta, que normalment està subjecte al cos de l'aixeta amb un cargol de cap Allen protegit per l’embellidor.
Pas 3:
Separar amb la mà el comandament de l'aixeta, que està col·locat a pressió.
Pas 4:
Amb una clau anglesa gran, descargolar el cap del cartutx ceràmic, que és una femella que el comprimeix i que normalment està fabricada amb algun tipus de fibra o plàstic. Subjectar bé l'aixeta amb una mà i descargolar-la amb l'altra. Alguns models poden tenir un altre sistema de fixació.
Pas 5:
Estirar el cartutx amb la mà per treure'l de la carcassa del cos de l'aixeta.
Pas 6:
Retirar les juntes de goma i netejar el cilindre ceràmic deixant-lo en remull durant diverses hores amb algun dissolvent no agressiu; el vinagre blanc seria el més adequat per eliminar les impureses que no permeten l’estanquitat. Després s’ha de determinar si és possible reutilitzar-lo o no. En cas que no sigui possible, s’haurà de substituir per un de nou.
Pas 7:
Col·locar el cartutx a l'interior del cos de l'aixeta i encaixar-lo perfectament en les sortides.
Pas 8:
Posar el comandament de l'aixeta al seu lloc i fixar-lo amb la clau Allen.
Pas 9:
Obrir les claus de pas de l'aigua freda i calenta i comprovar que l'aixeta no degoteja.
Pas 1:
Tancar les claus de pas de l'aigua freda i calenta.
Pas 2:
Afluixar el comandament de l'aixeta amb una clau anglesa.
Pas 3:
Separar amb la mà el comandament de l'aixeta, que està enroscat al cos de l’aixeta.
Pas 4:
Desmuntar la tija del comandament de l’aixeta subjectant el comandament i girant l’eix de la part inferior de la tija amb unes alicates.
Pas 5:
Separar les parts que conformen la tija.
Pas 6:
Extreure de l’eix de la tija, amb una eina específica, la femella de subjecció de la volandera.
Pas 7:
Substituir la volandera de l’eix de la tija.
Pas 8:
Tornar a situar la femella de subjecció de la volandera.
Pas 9:
Tornar a col·locar la tija i el comandament.
Pas 10:
Obrir les claus de pas de l'aigua freda i calenta i comprovar que l'aixeta no degoteja.
L'energia tèrmica sempre flueix de forma espontània d’un element calent cap a un de fred. Això implica que la transmissió de calor d'un cos a un altre sempre serà del de més temperatura cap al de menys temperatura, fins que s’arribi a l’equilibri tèrmic (els dos elements estan a la mateixa temperatura).
En aquest mateix sentit, l'energia tèrmica es pot transferir essencialment per:
Un exemple de transferència de calor en què convergeixen les tres formes de transmissió de calor seria una olla de metall, plena d’aigua, situada sobre un foc. En aquest cas, la flama del foc escalfa l’olla per radiació. El metall de l'olla transfereix la calor per conducció a l’aigua de l'interior de l’olla. També en l’aigua es generen corrents convectius quan l’aigua del fons més calenta es desplaça cap a la part superior, es barreja amb l’aigua més freda i, en conseqüència, escalfa la resta de l’aigua de l’olla.
Un circuit de calefacció és un circuit de generació i transport de calor, en el qual es transforma en calor l’energia continguda en un recurs energètic (principalment un combustible) i es transporta de forma controlada a l’ambient.
En la imatge següent es representa un circuit de calefacció simple, en el qual podem observar que, com a conseqüència de la generació de calor en el radiador (transforma l’energia elèctrica en calor), l’aire que està en contacte amb ell s’escalfa i canvia la seva densitat, fet que fa que es desplaci cap a la part superior i cedeixi calor a l’ambient.
Aquest fet es produeix de forma espontània, com a conseqüència que l’energia tèrmica sempre flueix de forma natural d’un element calent cap a un de fred, del radiador a l’ambient, fins a arribar a l’equilibri tèrmic.
En la transmissió tèrmica d’un circuit de calefacció es posen de manifest diverses magnituds físiques, de les quals destacarem:
Els generadors de calor se seleccionen per la potència tèrmica que són capaços de generar.
Per determinar la potència d’un generador de calor o la potència calorífica que es pot transportar per un circuit, s’utilitza l’expressió següent:
On:
P és la potència calorífica en kcal/h (1 kW = 860 kcal/h)
Q és el cabal del fluid en l/h
p és la densitat (massa específica) del fluid en kg/l
c és la calor específica del fluid en kcal/kgºC
Δt és la variació de temperatura del fluid en ºC
x és la multiplicació
En el cas que el fluid utilitzat sigui aigua, les constants seran:
Per tant, en el cas que el fluid utilitzat sigui aigua, les fórmules anteriors queden reduïdes a:
El poder calorífic és la quantitat d'energia que pot desprendre un combustible en produir-se una reacció química de combustió.
La magnitud del poder calorífic pot variar segons com es mesuri. Segons la forma de mesurar, s'utilitza l'expressió:
Combustible | PCI | PCS |
---|---|---|
Fusta | 5,28 kWh/kg | |
Gasoil C | 11,74 kWh/kg | 12,55 kWh/kg |
Gas natural | 10,73 kWh/m³ | 11,58 kWh/m³ |
Gas ciutat | 4,69 kWh/m³ | 4,91 kWh/m³ |
Propà | 23,8 kWh/m³ | 25,19 kWh/m³ |
Butà | 30,5 kWh/m³ | 32,18 kWh/m³ |
L’objecte d’una instal·lació de calefacció és generar i mantenir una temperatura de confort dins de l’edifici compensant les pèrdues de calor generades de forma natural, a través de les parets i els tancaments, quan la temperatura exterior està per sota de la temperatura de confort.
Les instal·lacions de calefacció, habitualment, estan compostes per:
Una instal·lació de calefacció comença amb el generador de calor, la caldera, que és un equip destinat a cremar combustible per extreure’n l'energia calorífica i transferir-la a un fluid (habitualment aigua), que circula fins al circuit de distribució de la calefacció.
Actualment, existeixen multitud de tipus de calderes en funció del combustible que cremen, del tipus de combustió, del sistema d’extracció de fums, etc. Tot i això, totes aquestes opcions comparteixen una estructura i un funcionament comuns, que consten dels elements bàsics següents:
Les calderes anomenades mixtes, a més de calefacció, també produeixen aigua calenta amb un circuit paral·lel.
Les calderes transfereixen la calor a l'aigua pel contacte directe entre la flama i el cos de la caldera per on circula l'aigua, és a dir, es produeix una transmissió de calor per conducció; també es produeix un intercanvi de calor per radiació, des de la flama a les parets de la cambra de combustió, i per convecció, ja que els fums calents produïts en la combustió, en el seu recorregut d’evacuació, també escalfen les parts metàl·liques properes a l’extracció de fums per les quals circula l’aigua.
La distribució de la calefacció per aigua es realitza normalment mitjançant diversos circuits independents, a fi de poder controlar el consum i optimitzar el rendiment del sistema. Cada un dels circuits del sistema de distribució consta, generalment, d'una canonada d'impulsió d’aigua calenta i una altra de retorn dels emissors, que estarà a menys temperatura, ja que l'aigua ha recorregut el circuit transmetent calor als ambients per mitjà dels emissors.
Els materials habituals en les canonades dels circuits de calefacció són l'acer estirat, el coure i el polipropilè reticular. En aquest cas, existeixen diversos sistemes de distribució; un dels més estesos és el sistema de distribució per a radiadors, que pot tenir les configuracions bàsiques següents:
Els emissors de calor són els encarregats de transmetre a l'ambient la calor produïda per la caldera. En aquest sentit, existeixen bàsicament els següents tipus d’emissors, que s’agrupen en emissors d’alta i baixa temperatura:
La potència de la calefacció equival a la potència màxima requerida en el moment més fred d'un any mitjà; per això és imprescindible un sistema de regulació de la calefacció que ajusti la producció a la demanda del moment. A menys temperatura exterior, més potència de calefacció es requereix.
Els ajustos principals del circuit de calefacció seran:
Un dels motius que els radiadors no escalfin prou pot ser que dins del sistema de calefacció s'hagi acumulat aire, que dificulta la circulació de l'aigua que escalfa els radiadors i provoca que aquests no transmetin calor de forma homogènia. Si hi ha aire a la instal·lació, de vegades també poden sentir-se sorolls estranys en encendre la calefacció, provocats per les bombolles d'aire acumulades al sistema; aquest també serà un símptoma que cal purgar els radiadors abans que s'iniciï la temporada de calefacció. Abans de cada temporada de fred, convé purgar els radiadors per evitar aquests problemes.
La purga del circuit de calefacció consisteix principalment a eliminar l'aire sobrant del circuit dels radiadors, de manera que millorarà el rendiment energètic de la instal·lació de calefacció.
El purgador s’utilitza per evacuar l’aire existent a la xarxa de canonades dels circuits tancats, tant de calefacció com de refrigeració.
Cal ressaltar la importància que té l’eliminació de l’aire de l’interior de canonades quan aquestes pertanyen a circuits tancats. Si no es realitza de manera correcta, l’aire provoca un tap a la canonada i evita la circulació lliure del fluid; aleshores la calor no es transmet des del generador fins a la unitat terminal.
En els sistemes de calefacció per radiadors, podem trobar els següents tipus de purgadors:
Purgador manual
El purgador més utilitzat a les instal·lacions de radiadors és del tipus manual, que simplement és una peça que encaixa en el radiador i disposa d’un cargol superior que tapa un petit orifici lateral. Això permet obrir el circuit per aquest punt, que actua com una petita vàlvula que facilita l’alliberament de l’aire d’aquesta part del circuit.
Per purgar manualment el sistema, n'hi ha prou a afluixar el cargol de la part superior del purgador, cosa que permet la sortida del gas i de l'aire pel petit orifici d’evacuació.
Purgador automàtic
El purgador automàtic, habitualment, consta d’un mecanisme compost per un flotador i una vàlvula, que actuen automàticament en disminuir el nivell d’aigua en aquest punt; la boia deixa oberta una petita vàlvula perquè vagi sortint l'aire de manera automàtica, fins que l’aigua empeny el flotador i aquest tanca completament el pas d'aigua quan no hi ha aire en aquest punt.
La purga del circuit amb aquest dispositiu és completament automàtica i no requereix cap intervenció preventiva de manteniment.
Pas 1:
Encendre la calefacció i, transcorreguts uns 20 min, passar la mà per la part superior del radiador; si aquesta part superior del radiador està més freda que la part inferior, significa que té aire (l'aire tendeix a acumular-se a la part superior).
Pas 2:
Iniciar el procés de purga des del radiador més proper a la caldera. Obrir el purgador del radiador. Fer-ho amb un tornavís de punta plana sempre cap a l'esquerra. Preparar un got o un envàs per recollir l'aigua que surti. Girar el cargol amb un tornavís. Quan s’obri el purgador començarà a sortir aire (pudent) amb una mica d'aigua, però el raig no serà uniforme.
Pas 3:
Un cop el raig d'aigua que surt pel purgador sigui totalment fluid, voldrà dir que ja ha sortit l'aire; així que pot tancar-se la clau girant en sentit invers. Repetir l'operació en tots els radiadors.
Pas 4:
Revisar la pressió de la caldera, que haurà d’estar entre 1 i 1,5 bars, ja que després de la purga el circuit acostuma a perdre pressió.
Si un purgador està obturat i no pot purgar, serà recomanable canviar-lo per un de nou.
Pas 1:
Tancar la clau del radiador simplement amb la mà. Això no deixarà entrar aigua del circuit al radiador.
Pas 2:
Tancar la vàlvula de tall. Habitualment s’haurà de fer amb una clau Allen, encara que en alguns models pot utilitzar-se un tornavís. S’ha de girar amb la clau fins que el circuit quedi tancat.
Pas 3:
Obrir el purgador que s’ha de substituir. Amb prou feines sortirà aigua, ja que en estar tancades les claus no hi ha pressió al radiador.
Pas 4:
Amb una clau anglesa afluixar el purgador, i acabar l’operació amb la mà.
Pas 5:
Posar la junta en el nou purgador perquè hi hagi una perfecta estanquitat.
Pas 6:
Col·locar amb la mà el nou purgador i fermar-lo amb la clau anglesa petita sense forçar gaire.
Pas 7:
Fermar el purgador orientant cap avall o cap a un costat la petita vàlvula d’evacuació del purgador.
Pas 8:
Un cop finalitzada l’operació, obrir la clau de pas i la vàlvula de tall, comprovar que no hi ha fuites i purgar el radiador, ja que probablement ha entrat aire en canviar-lo. A continuació, revisar la pressió de la caldera.
Tots els elements, en funció de la seva temperatura, es poden presentar en els tres estats:
Perquè un element canviï d’estat, caldrà aplicar o extreure una determinada quantitat de calor, denominada calor latent. Aquest terme fa referència a la quantitat de calor per unitat de massa necessària per produir el canvi d’estat en un element.
Perquè l'aigua canviï de gel a líquid, es necessita aplicar una quantitat de calor equivalent a 80 kcal/kg (calor latent de solidificació de l’aigua).
Perquè l’aigua canviï de líquid a vapor, serà necessari aplicar una quantitat de calor equivalent a 539 kcal/kg (calor latent d’evaporació de l’aigua).
En aquest mateix sentit, s’ha d’observar que:
L'energia tèrmica flueix de forma natural des d’un punt calent cap a un de fred. Una refredadora és una màquina tèrmica que treballa en sentit invers, aportant calor des d’un punt fred cap a un punt més calent, de la mateixa manera que una bomba quan eleva aigua i la impulsa des d'un nivell inferior a un superior, contràriament al sentit natural de la circulació d’aquesta, que seria descendent.
Aquest fet permet que una nevera pugui extreure calor de l’espai interior cap a l’ambient exterior, tot i que aquest últim estigui a més temperatura.
Un circuit frigorífic és un circuit tancat pel qual discorre refrigerant, que absorbeix calor de l’evaporador (zona freda) i cedeix calor al condensador (zona calenta).
La base del funcionament d’un circuit frigorífic serà l’aprofitament del canvi d’estat d’un refrigerant com a element de transferència de calor. Per això, aquest refrigerant ha de tenir la capacitat d'absorbir calor a baixa pressió i baixa temperatura i cedir-lo a alta pressió i alta temperatura.
Els refrigerants utilitzats en circuits frigorífics tenen una temperatura d'ebullició (canvi de líquid a gas) molt baixa, com per exemple el refrigerant R410 A, que a pressió ambient bull a -51ºC.
El principi de funcionament d’un circuit frigorífic es pot resumir en 4 fases:
En tota transformació d'energia, una part de l'energia disponible es perd en el procés, de manera que només serà aprofitada una part de l'energia total aportada al sistema, que identificarem com a rendiment (η) i sempre serà inferior al 100%.
Una bomba de calor és una màquina tèrmica reversible que no transforma una font d’energia en calor. Únicament transporta calor en sentit invers al procés natural de transferència de calor, és a dir, aporta calor des d’un punt fred cap a un altre punt més calent.
Per tant, el seu rendiment s’avalua en funció de l’eficàcia en el transport de calor d’un focus fred a un de calent, és a dir, de quantes unitats d’energia tèrmica és capaç de transportar per cada unitat d’energia elèctrica consumida. Aquest factor de rendiment s’anomena coeficient d'operació de la màquina (COP), Coeficient of Performance. Habitualment serà superior a 1 (100%) i és la resultant de l’equació següent:
L’objecte d’una instal·lació de climatització és proveir l’edifici de les condicions de confort, pel que fa a temperatura, humitat ambiental i ventilació, i compensar les pèrdues o els guanys assolits de forma natural pel mateix edifici.
Les instal·lacions de climatització habitualment estan formades per:
Una instal·lació de climatització comença amb el generador (el climatitzador), que és un equip destinat a transportar energia en forma de calor d'un ambient (exterior o interior) a un altre. Aquest procés es genera a través del canvi d'estat de gas a líquid d'un refrigerant amb l’ajuda d'un compressor.
Els climatitzadors més habituals són els que s’anomenen bombes de calor, que són circuits frigorífics reversibles, en els quals es canvia el sentit de la circulació del refrigerant per mitjà d’una vàlvula de 4 vies, que canvia el sentit de transmissió de la calor de l’interior a l’exterior o de l’exterior a l’interior, és a dir, aportant o extraient calor de l’edifici.
Actualment hi ha diverses solucions per a la distribució de la climatització, en funció de l’element de transmissió tèrmica que s’utilitzi en la generació i la distribució de la climatització. En destacarem els següents:
També hi ha aparells individuals d'expansió directa, que s’ubiquen en cadascun dels locals que cal condicionar. Aquesta solució és molt simple perquè és fàcil d’instal·lar individualment.
Una operació habitual en el manteniment dels sistemes de climatització (Split o per conductes) és la neteja dels filtres, dels bescanviadors i del ventilador interior, ja que l’obstrucció d’aquests elements limita l’intercanvi de fred o calor, tant a la unitat interior com a la unitat exterior, disminueix el rendiment de l’equip, augmenta el consum elèctric, força el funcionament de l’aparell i en redueix la vida útil.
En aquest sentit, la neteja del filtre del climatitzador ajudarà, no només a tenir una millor qualitat de l'aire, sinó a reduir el consum i augmentar la vida de l’equip.
En algunes ocasions, la neteja dels filtres no solucionarà el problema de la mala olor de l’aire; en aquest cas, serà necessari realitzar una desinfecció, tant dels filtres com de la unitat interior.
Netejar els filtres d'un aire condicionat Split és una tasca molt senzilla; n'hi haurà prou amb desmuntar els filtres, esbandir-los amb aigua tèbia, fregar-los lleugerament amb les mans per desprendre la brutícia més resistent i utilitzar, en cas necessari, algun tipus de sabó no agressiu.
Per netejar els filtres d'un aire condicionat, mai hauríem d'utilitzar productes abrasius, ja que poden fer malbé els materials de què estan fabricats i arribar a deixar-los inservibles; tampoc és convenient utilitzar raspalls de cerres dures per evitar la possibilitat de desfilar el teixit, produir forats i reduir la capacitat de filtratge.
Un cop nets, serà convenient deixar-los eixugar abans de col·locar-los de nou a l’aparell d’aire condicionat.
Les unitats d'aire condicionat de conductes se situen habitualment al sostre de les zones climatitzades, i els filtres són a la part posterior de l’equip (la zona de retorn de l’aire).
Per netejar aquest filtre s’haurà d'aixecar una part del sostre que cobreix l’equip i, posteriorment, s’haurà de desmuntar i netejar-lo de la mateixa manera que les unitats d'aire condicionat Split.
Algunes unitats d'aire condicionat de conductes disposen d'uns filtres que no estan fabricats amb niló i no són rentables, per la qual cosa els haurem de substituir per filtres nous.
Procediment
Pas 1:
Desconnectar l’alimentació elèctrica del circuit per mitjà del PIA de la caixa de proteccions de l’edifici o local en què s’ha de realitzar la intervenció.
Pas 2:
Obrir la tapa i treure el mecanisme de fixació, que variarà segons el model; restaran a la vista els filtres.
Pas 3:
Treure el filtre de la subjecció desencaixant-lo de les gafes de fixació.
Pas 4:
Netejar els filtres aplicant aigua calenta i abundant sabó per retirar tota la brutícia, amb cura de no fer-hi gaire pressió per no desencaixar-los.
Pas 5:
Després d'haver-los netejat a fons, cal eixugar-los molt bé abans de col•locar-los de nou a l'Split.
Pas 6:
Netejar també l'interior de l’Split amb un pinzell o un drap humit.
Pas 7:
Tornar a encaixar els filtres a l’equip i tancar la tapa.
Pas 8:
Finalment, tornar a connectar l’alimentació elèctrica i engegar de nou l'aire.
D'altra banda, una neteja més profunda requerirà rentar el bescanviador del mòdul exterior amb aigua a pressió en forma d'esprai per no doblegar les aletes del condensador, que són d'alumini i molt toves.
El correcte funcionament de les instal·lacions dependrà, en gran mesura, de l’ajust i manteniment dels paràmetres funcionals preestablerts per a cada un dels sistemes i dispositius. El coneixement i manteniment d’aquests garantirà la confortabilitat dels usuaris i la durabilitat de les instal·lacions.
La manipulació de les instal·lacions elèctriques presenta un alt component de perillositat; en conseqüència, qualsevol intervenció en aquestes instal•lacions haurà d’estar precedida per la desconnexió de la línia o secció d’instal·lació subjecta a la manipulació. També serà preceptiu conèixer amb detall els elements de protecció elèctrica associats a aquesta secció d’instal·lació.
Els sorolls a les canonades i les pèrdues de pressió i cabal a les aixetes, habitualment, són conseqüència d’una secció inadequada de les canonades. Així mateix, les petites fuites en el circuit d’aigua (degoteig d’aixetes i cisternes) poden representar un elevat consum al llarg de l’any, més de 25 l d’aigua per aixeta i dia.
Una pressió inadequada o la presència d’aire en el circuit de calefacció poden significar l’anul·lació o el mal funcionament d’una part de la calefacció, així com el malbaratament d’energia.
L’obstrucció dels filtres en els equips de climatització limiten l’intercanvi de fred o calor, disminueixen el rendiment de l’equip i augmenten el consum elèctric. En aquest sentit, la neteja del filtre dels equips de climatització ajudarà, no només a tenir una millor qualitat de l'aire, sinó a reduir el consum i augmentar la vida de l’equip.
Àtom: La part de matèria més petita que forma part d'un sistema químic.
Bescanviador: Dispositiu dissenyat per transferir calor entre dos mitjans habitualment separats per una barrera.
Cabal: Quantitat de matèria (aigua, gas o sòlid) que passa per una secció concreta d’un conductor en una unitat de temps determinada.
Calor específica: Quantitat de calor que es necessita per cada unitat de massa per elevar la temperatura un grau centígrad.
Canvi d’estat: Evolució de la matèria entre diversos estats (sòlid, líquid, gasós) sense que hi hagi canvis en la seva composició.
Circuit frigorífic: Dispositiu basat en els principis de la termodinàmica dissenyat per transferir energia tèrmica entre dos focus.
Combustible: Qualsevol material capaç d'alliberar energia quan s'oxida de manera violenta amb despreniment de calor.
Commutador: Dispositiu elèctric o electrònic que permet modificar la connexió elèctrica d’un circuit, que desconnecta un punt d’aquest circuit i el connecta a un altre punt o circuit de forma simultània.
Comptador: Dispositiu de mesura acumulada que comptabilitza en una unitat de mesura preestablerta.
Electrocució: Accident elèctric amb resultat de mort com a conseqüència del pas del corrent a través del cos, que provoca una aturada respiratòria o cardíaca.
Electrons: Partícula subatòmica, amb una càrrega elèctrica elemental negativa, que habitualment es representa pel símbol e-.
Energia tèrmica: Manifestació de l'energia en forma de calor. En tots els materials els àtoms estan en continu moviment; aquest moviment implica que els àtoms tinguin una determinada energia que anomenem calor.
Fluorescència: Propietat d'una substància d'emetre llum quan és exposada a radiacions ultraviolades, raigs catòdics o raigs X.
Força de la gravetat: Força responsable del fet que els cossos siguin atrets cap a la superfície de la Terra.
Generador elèctric: Dispositiu capaç de mantenir una diferència de potencial elèctric entre dos dels seus punts i transformar alguna forma d'energia en energia elèctrica.
Impulsió: Força aplicada a un element que fa que es desplaci cap a l'exterior.
Magnitud: Propietat dels cossos que pot ser mesurada, com la mida, el pes o l'extensió.
Massa: Magnitud física que expressa la quantitat de matèria d’un element.
Ones electromagnètiques: Forma que l'energia de la radiació electromagnètica adopta segons la teoria ondulatòria. Es tracta d'ones transversals que es desplacen a la velocitat de la llum.
Polsador: Operador elèctric que només romandrà en estat actiu mentre s’exerceix una pressió sobre ell.
Potabilitzat: Ha estat tractat per ser apte per al consum humà.
Purgar: Acció de purificació o de neteja; per exemple, en els circuits de calefacció significa netejar d'aire un circuit hidràulic.
Refrigerant: Fluid frigorigen que s'utilitza en la transmissió de calor.
Transmissió de calor: Procés pel qual s'intercanvia energia en forma de calor entre diferents cossos o entre diferents parts d'un mateix cos.
Volum específic: Volum ocupat per una unitat de massa.
ROLDAN, J. (1997) Manual de mantenimiento de instalaciones. Madrid: Ediciones Paraninfo, SA. Llibre sobre principis tecnològics de física, mecànica, electricitat i altres que ajudaran a calcular i resoldre problemes tècnics, amb normes i consignes de seguretat, esquemes bàsics d'electricitat, pneumàtica, hidràulica, fluids en general, calefacció , refrigeració i ventilació.
PAY, P. (2014) Instalación y mantenimiento de sanitarios y elementos de climatización. Murcia: Ediciones Ceysa Cano Pina. Llibre que desenvolupa els continguts de les unitats formatives UF0411: Instal·lació i manteniment d'aparells sanitaris d'ús domèstic i UF0412: Instal·lació i posada en marxa d'aparells de calefacció i climatització d'ús domèstic, com a parts del mòdul formatiu MF1155_1: Instal·lació de canonades, el qual, al seu torn, pertany al certificat de professionalitat IMAI0108: Operacions de fontaneria i calefacció-climatització domèstica.
GARCÍA-MÁRQUEZ, V.; GONZÁLEZ, J.; GONZÁLEZ, J. (2013) Mantenimiento y mejora de las instalaciones en los edificios. Màlaga: IC editorial. Llibre que descriu les operacions periòdiques de manteniment de les instal•lacions tèrmiques i l’enllumenat en edificis que han estat realitzades i registrades segons els procediments reglamentaris.