Proceso de calefacción por suelo

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La estructura de la superficie de calefacción por suelo está compuesta por:

- hormigón de base

- aislamiento térmico y acústico

- cinta perimetral aislante térmica y de dilatación

- aislamiento hidráulico

- lámina reflectante térmica

- tuberías de calefacción

- mortero de hormigón

- revestimiento del suelo.

El elemento más importante de la estructura son las tuberías. Son un elemento indispensable durante el procedimiento de calefacción por suelo y su instalación.

HORMIGÓN DE BASE

El hormigón de base es esencialmente la parte portante, que crea la base para las capas mismas de la calefacción por suelo. Al evaluarla, hay que tener en cuenta que al enterrar las tuberías en una capa de hormigón de 4 a 6 cm, se cargará con un peso de 80 a 100 kg.m-2, y por lo tanto debe ser portante. La superficie para la calefacción por suelo debe ser plana. Para las desviaciones máximas de la planitud general y local de la superficie de las zonas horizontales se aplican las disposiciones de la norma STN 73 0225. Si el suelo se coloca sobre una base que se encuentra en un entorno con posibilidad de entrada de humedad a su estructura (por ejemplo, sobre un terreno natural), la superficie del suelo portante se cubrirá con una lámina de aislamiento hidráulico de 0,2 mm de espesor.

La composición del hormigón de base debe corresponder a las normas establecidas. Las desviaciones de las normas se eliminan durante las reformas mediante una capa niveladora. El suelo debe deshacerse absolutamente de cualquier irregularidad, debe estar absolutamente limpio, no debe contener ningún objeto afilado. Este paso es un paso importante durante el procedimiento de calefacción por suelo.

AISLAMIENTO TÉRMICO Y ACÚSTICO

Esta capa, además de las propiedades aislantes, debe cumplir también otros requisitos que resultan del funcionamiento seguro y fiable de la calefacción por suelo. Se trata principalmente de una suficiente resistencia y una baja compresibilidad del material deseado. Se crea principalmente a partir de tablas de poliestireno, cubiertas con una lámina de aislamiento hidráulico para prevenir el filtrado en las grietas. Según la ubicación del suelo, se proyecta un espesor de aislamiento de 20 a 60 mm.

El aislamiento acústico y térmico lo ofrecen también los fabricantes como base para el sistema de calefacción por suelo. Los bordes externos de la base están perfilados. Al colocar las capas entre sí, encajan firmemente y forman una capa continua de aislamiento sin grietas. Por lo tanto, no es necesaria una capa adicional (lámina) y no se forman puentes acústicos.

El aislamiento acústico y térmico se proyecta según los requisitos de las normas sobre protección térmica y acústica de los edificios. Como material aislante se utilizan plásticos espumados o aislamientos fibrosos:

- tablas de poliestireno PS 20 o 30 SE.

- tablas de poliestireno PST SE (aislamiento acústico),

- tablas de poliestireno endurecido,

- tablas de poliuretano endurecido

- espuma de polietileno de alta densidad como aislamiento acústico.

Su densidad debe ser de 20 kg.m-3, la compresibilidad no debe superar los 5 mm. Según el decreto sobre protección térmica, las calefacciones por suelo que limitan espacios con una temperatura interior significativamente más baja deben equiparse con aislamiento de manera que el coeficiente de transmisión térmica cumpla con el requisito

 k= 0,45 W.m-2.K-1.

Al colocar el aislamiento térmico y acústico es absolutamente necesario garantizar que el aislamiento térmico, compuesto por varias capas, contenga solo una capa de aislamiento acústico, ya que un aislamiento acústico doble, debido a su flexibilidad (aproximadamente 3 a 4 mm por capa), podría causar la rotura del hormigón de calefacción, lo que podría provocar daños en la calefacción por suelo.

El aislamiento térmico debajo de la calefacción por suelo debería estar hecho de espuma aislante rígida. Los más útiles son las tablas de poliestireno espumado o de poliuretano rígido. Los espacios no subterráneos deben aislarse cuidadosamente contra la humedad del suelo antes de colocar el aislamiento térmico. Hay que prestar atención a los revestimientos penetrantes y a los revestimientos basados en compuestos cíclicos y disolventes, que causan la destrucción de la espuma de poliestireno. En este caso, como aislamiento se adapta bien el asfalto de caucho con tejido de vidrio.

También son adecuados como aislamiento térmico las mantas o tablas rígidas basadas en fibras minerales. Sin embargo, aquí hay que contar con cierta compresibilidad durante la instalación (pisotón). Este hecho dificulta la instalación de las tuberías mediante ganchos especiales. Durante el hormigonado, el agua de la mezcla mezclada provoca la pérdida de elasticidad de la capa aislante térmica. Por esta razón, la mezcla de hormigón debería estar húmeda durante el procesamiento.

Es posible aplicar también otros materiales, por ejemplo, perlit expandido mezclado ligeramente con leche de cal en estado seco sustituye bien las espumas orgánicas rígidas. En esencia, cualquier aislamiento térmico que respete, manteniendo un espesor aceptable de la capa, el requisito de un máximo del 15% de transferencia de calor hacia abajo, es adecuado.

CINTA PERIMETRAL Y AISLANTE TÉRMICA DE DILATACIÓN

Se recomiendan mantas aislantes fibradas o cintas de espesor de 10 a 20 mm. Compensan bien la dilatación térmica de la capa de hormigón flotante. Son resistentes a diversos efectos (agresividad del entorno, roedores, etc.). Si la calefacción por suelo se instala en edificios de componentes prefabricados ligeros basados en materiales de madera, se debe utilizar exclusivamente mantas aislantes fibradas.

Las cintas aislantes perimetrales se colocan a lo largo de toda la habitación calefactada entre el suelo y las paredes. Se utilizan como capas de aislamiento acústico y térmico y compensan la dilatación del suelo. El espesor mínimo de las cintas aislantes perimetrales debería ser de 5 mm. Las organizaciones de instalación las suministran normalmente con dimensiones de 100 x 10 mm.

La instalación de esta cinta es uno de los primeros pasos durante el procedimiento de calefacción por suelo.

AISLAMIENTO HIDRÁULICO

El aislamiento hidráulico es una protección continua de la superficie de la capa aislante térmica contra la entrada de humedad desde el mortero de hormigón. El agua provoca la pérdida de las propiedades aislantes del poliestireno.

Todas las habitaciones cuyo suelo esté directamente sobre el suelo deben equiparse con una capa de protección contra la humedad. Para este propósito se recomienda utilizar una lámina de PVC de 0,8 mm de espesor o una lámina de PE de 0,1 a 0,2 mm de espesor, en el peor de los casos 2 x 0,2 mm, que se puede soldar. Al soldar, se debe mantener un solape de aproximadamente 8 cm.

Además de la función que resulta del nombre, esta lámina también tiene un efecto separador. Las láminas de PE y PVC se han demostrado mejor, debido a su buena adherencia y elasticidad. La lámina asfaltada no es adecuada para este propósito debido a su dureza y relativamente alto precio, recomendamos no utilizarla durante el procedimiento de calefacción por suelo. Es difícil cubrirla con cintas de dilatación alrededor de la superficie de hormigón.

LÁMINA REFLECTANTE TÉRMICA

En algunos sistemas de calefacción por suelo, la lámina reflectante térmica puede cumplir la función de aislamiento hidráulico, lo que también es significativo para reducir el flujo térmico de las tuberías de calefacción hacia abajo, lo cual resulta de la composición y el principio de esta lámina.

a) Composición de la lámina reflectante térmica

Capa base - lámina maciza, muy resistente, portante con función de barrera contra la humedad.

Capa de unión n.º 1 - protección anticorrosión con aluminio y medio de unión.

Capa reflejante - capa muy reflejante y extremadamente fina de aluminio puro.

Capa infrarroja transparente - capa de plástico infrarroja transparente que permite la propagación de la radiación infrarroja reflejada.

Capa de unión n.º 2 - medio de unión, protección anticorrosión Al.

Capa superior - protección mecánica contra la acción del hormigón de calefacción con rejilla de colocación presionada de 8 cm en ambas direcciones.

b) Principio de reflexión térmica

Una parte del calor cedido por las tuberías de calefacción y emitido a través del hormigón de calefacción hacia abajo, tras atravesar la capa transparente reflejante, es reflejada por la capa microdelgada de aluminio siguiente de nuevo hacia el hormigón de calefacción. Como consecuencia, al utilizar láminas reflejantes térmicas, se puede lograr un ahorro energético de hasta aproximadamente el 9 %.

c) Colocación de la lámina reflejante térmica:

Se recomienda un solapamiento de aproximadamente 5 a 6 cm con unión puntual mediante cinta adhesiva. La lámina reflejante térmica se extiende aproximadamente 1 cm por encima de la tira de dilatación junto a las paredes. La lámina reflejante térmica también puede unirse al calor mediante un dispositivo de soldadura o al frío mediante una cinta adhesiva especial de caucho betuminoso (habitaciones húmedas).

TUBERÍAS DE CALEFACCIÓN

El eslabón más importante del suelo radiante es la tubería de calefacción, por lo que a continuación caracterizaremos con mayor detalle:

- tuberías de calefacción,

- tuberías de calefacción por suelo radiante.

Actualmente, en la calefacción central utilizamos con mayor frecuencia este material de tubería:

- tuberías metálicas,

- tuberías de plástico,

- tuberías combinadas.

Para la calefacción por suelo radiante son especialmente adecuadas:

- cobre,

- plásticos,

- tuberías combinadas.

LECHADA DE HORMIGÓN

La lechada de hormigón utilizada en la calefacción por suelo radiante es idéntica a las lechadas de hormigón comúnmente utilizadas. Los aditivos facilitan el procesamiento de la mezcla. Mejoran la plasticidad, lo que permite un mejor recubrimiento de las tuberías. Sin embargo, los aditivos no mejoran las propiedades térmicas del suelo.

El espesor mínimo de la capa de hormigón sobre las tuberías es de 45 mm. El método húmedo requiere un aumento del espesor a 65-70 mm. En habitaciones donde se espera una carga extremadamente elevada del lecho de hormigón, se recomienda colocar refuerzo entre las tuberías y la capa de hormigón (por ejemplo, mallas de acero estructural 50 x 50 x 2 mm).

Las temperaturas de hasta 60 °C no tienen efectos negativos sobre la durabilidad del hormigón. Es especialmente importante tratar el hormigón después de aplicarlo al suelo. La capa de hormigón recién aplicada debe protegerse durante al menos 10 días contra un secado excesivo. No se debe comenzar con la puesta en marcha de prueba del sistema de calefacción antes de los 21 días tras el hormigonado. La propia explotación no debe comenzar antes de los 28 días desde la colocación de la capa de suelo. La temperatura deseada se alcanza aumentando progresivamente la temperatura del agua diariamente en 5 °C hasta alcanzar el valor deseado. El lecho de hormigón debe tener juntas de dilatación que se deben realizar de manera que permitan la expansión del suelo. Las juntas de dilatación dividen las capas individuales en toda la sección transversal, desde la aislación térmica hasta la superficie del suelo. Las estructuras de suelos calefactores requieren juntas de dilatación de ciertos tamaños que se colocan de la siguiente manera:

a) sobre las juntas de dilatación existentes del edificio en el mismo lugar y con la misma anchura,

b) como delimitación del campo de hormigón,

c) como juntas perimetrales de todos los materiales de límite.

Las juntas deben rellenarse con una masa elástica-plástica, o alternativamente deben integrarse perfiles especiales de junta. Los elementos estáticos en el hormigón calefactor (por ejemplo, armaduras de carga) deben interrumpirse en el lugar de la junta de dilatación. Las tuberías de calefacción se colocan según un plan previo de juntas de dilatación de manera que, en la medida de lo posible, el número de tuberías que atraviesan la junta de dilatación sea lo más bajo posible. En los lugares donde las tuberías cruzan las juntas de dilatación, estas deben protegerse adecuadamente contra daños mecánicos.

Las áreas delimitadas por las juntas de dilatación deberían tener, si es posible, forma cuadrada, su tamaño no debería superar los 40 m2 y la proporción de los lados no debería superar 1,5:1.

Las juntas de dilatación perimetrales deben crearse en todas las intersecciones entre el suelo y los elementos constructivos (paredes, vigas, puertas, escaleras, etc.), mediante una tira de dilatación sin interrupción hasta el borde superior de la capa de suelo. Los empalmes con mortero no son admisibles. Las juntas de dilatación perimetrales deben permitir la expansión del hormigón calefactor y de la capa de suelo de al menos 10 mm en cada lado.

La lechada de hormigón se crea con mezclas de hormigón adecuadas según las disposiciones pertinentes de la norma STN 73 2400, trabajando con cemento de composición y calidad habitual para el suelo calefactor común.

Para facilitar la trabajabilidad y mejorar la plasticidad se pueden añadir plastificantes que no actúan destructivamente sobre los materiales del radiador de calefacción. No es necesario mejorar la conductividad térmica del hormigón mediante aditivos.

El espesor de la capa de hormigón está determinado por el proyecto y oscila alrededor de 60 mm, siendo necesario un espesor mínimo de 40 mm sobre las tuberías para evitar daños mecánicos por sobrecarga del suelo.

Las temperaturas más altas del agua de calefacción en el circuito de tuberías no tienen un efecto negativo en la calidad del hormigón. Las temperaturas operativas habituales de alrededor de 60 °C no causan cambios en las propiedades del cemento ni daños en la lechada debido a su expansión.

Las lechadas de suelo anhidrato solo pueden utilizarse cuando no se utilice material metálico para fijar las tuberías, por ejemplo, malla de acero, ya que la yeso tiene efectos corrosivos sobre los metales. No es necesaria ninguna adición en el lecho anhidrato.

Su tecnología se describe en la literatura técnica. Como plastificante se puede utilizar látex (con cuidado). No se recomienda Duvilax, ya que en caso de fallos locales causados por la negligencia del usuario dificulta la extracción de una parte del lecho de hormigón. Al transportar manualmente, hay que manipularla con cuidado (especialmente a bajas temperaturas), para que las tuberías no se dañen.

La mezcla de hormigón no debe ser fluida. Es un error pensar que es mejor si la mezcla está muy húmeda y se extiende mejor entre y debajo de las tuberías. Un buen recubrimiento de las tuberías con la mezcla de hormigón debe garantizarse mediante una buena elección de la fracción de grava, un plastificante y un compactado cuidadoso de la mezcla húmeda.

El hormigonado se realiza con las tuberías en estado de presión de prueba. Cualquier caída significativa de presión en el sistema puede indicar una rotura de la tubería. Este es un factor importante durante el procedimiento de instalación de calefacción por suelo radiante.

RECUBRIMIENTO DEL SUELO

El recubrimiento del suelo crea la capa superior de la estructura del suelo calefactor. Su colocación es la fase final del procedimiento de instalación de calefacción por suelo radiante. La resistencia térmica de esta capa Rkr debe cumplir con el requisito Rkr = 0,15 m2K.W-1. Resistencias térmicas más altas actúan como freno térmico. Casi todos los recubrimientos de suelo comunes cumplen con este requisito. No se recomiendan alfombras textiles con altura de pelo superior a 10 mm, PVC con base de soporte y parquet de madera blanda. Los más adecuados parecen ser baldosas cerámicas o de piedra con un espesor máximo de 6 mm.

Para una mejor transferencia de calor, el revestimiento no se coloca libremente sobre la superficie del suelo. Se recomienda fijarlo mediante adhesivo o colocarlo en una capa de mortero de cemento, o alternativamente en una capa de nivelación de hormigón.

La capa de suelo se coloca 28 días después de aplicar el mortero de cemento. Las capas de suelo más adecuadas para el suelo calefactado son baldosas de piedra o cerámica. Además de estas, se pueden utilizar capas de suelo comunes cuya resistencia térmica no sea superior a 0,15 m².K.W-1.

Para una mejor transferencia de calor, se eligen parquets de madera dura. Su espesor no debe ser mayor de 8 mm. Los revestimientos de madera blanda son menos adecuados. El contenido de humedad en la madera no debe superar el 9 %.

Las capas textiles deben ser térmicamente estables, antistáticas y su espesor debe ser máximo de 5 mm. Para una mejor transferencia de calor, se recomienda pegar las capas textiles (alfombras y plásticos) al suelo. Si no se cumplen estas condiciones, la capa textil puede actuar como freno térmico, lo que reduce la potencia térmica de la superficie calefactada y exige aumentar la potencia de la fuente.

El tipo de capa de suelo es aceptado al dimensionar el suelo. Por lo tanto, durante la ejecución no es permitido aplicar una capa de suelo con otra resistencia térmica. El tipo de capa de suelo utilizado suele ser función de la pérdida térmica específica de la habitación. Otro factor decisivo al elegir la capa de suelo es la solicitud del inversor. Desde el punto de vista de la humedad, no se recomienda una capa de suelo basada en madera natural (parquets, tableros), aunque los criterios térmicos no lo excluyen. Las condiciones de humedad contradictorias, en las que se encuentra una capa de suelo de madera en una superficie calefactada durante la temporada estival e invernal, someten significativamente a esta materia prima (dilatación y contracción con subsiguiente apertura de juntas), lo que provoca su desgaste prematuro. Esto no se aplica a los parquets mosaicos con un espesor de 8 mm.

Por una peor resistencia al estrés térmico (encogimiento) de las capas de suelo basadas en PVC, tampoco se recomiendan. Los adhesivos de caucho cloropreno, disponibles en nuestro mercado, no están destinados para pegar capas de suelo sobre soportes con temperatura elevada.

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Referencias utilizadas:

Dušan Petráš: Calefacción por suelo con agua caliente