Rendimiento de un radiador
El control del rendimiento térmico de radiadores se realiza actualmente según métodos de medida y condiciones de ensayo internacionales normalizadas, de manera que se obtengan valores comparables y que se puedan reproducir. En España, el procedimiento está regulado en las normas transpuestas UNE-EN 442-1:2015 (Radiadores y convectores. Parte 1: Especificaciones y requisitos técnicos) y UNE-EN 442-2:2015 (Radiadores y convectores. Parte 2: Métodos de ensayo y de evaluación). La responsabilidad de la conformidad del producto a la normativa aplicable recae totalmente sobre la empresa o persona física que pone en el mercado de la UE el producto.
Las normas sobre el rendimiento térmico se basan por razones históricas en un salto térmico de 60 K, con una temperatura de ida de 90 ºC, aunque, la tendencia actual para la elección de la temperatura de entrada del agua en los radiadores, es la de fijar un valor no mayor que 70 °C, para poder aprovechar fuentes de energía de bajo nivel térmico, como bombas de calor, paneles solares, cogeneración, etc. Estas son las condiciones en las que los fabricantes dan la potencia del radiador, pero no hay que olvidar que la potencia en un radiador, no es un valor fijo, sino que es función del salto térmico y del caudal de agua que circula por su interior.
Emisión según el salto térmico
Llamando potencia nominal a la dada por el fabricante en las condiciones de ensayo, la potencia de un radiador para otras condiciones se puede calcular por:7
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- {\displaystyle P=P_{n}.\left({\frac {(t_{e}-t_{a})(t_{r}-t_{a})}{(t_{en}-t_{an})(t_{rn}-t_{an})}}\right)^{n/2}.\left({\frac {(t_{e}-\Delta T-t_{a})}{(t_{en}-\Delta T_{n}-t_{an})}}\right)^{m}}
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En la que el subíndice {\displaystyle n} indica condiciones nominales y sin subíndice las nuevas condiciones. {\displaystyle t_{e}=} temperatura de agua de entrada, {\displaystyle t_{r}=}temperatura de retorno,{\displaystyle t_{a}=} temperatura ambiente y {\displaystyle \Delta T=t_{e}-t_{r}}.
El primer término expresa la influencia de la temperatura media logarítmica en la emisión del radiador. El segundo término es un término de corrección en función de la caída real de temperatura y de las características dimensionales del radiador, {\displaystyle \Delta T} es la caída de temperatura real en el radiador con una temperatura de entrada {\displaystyle t_{e}} y con el caudal nominal. El segundo término vale 1 cuando el caudal de agua es el nominal, ya que entonces{\displaystyle \Delta T=\Delta T_{n}}. El coeficiente n del exponente es un coeficiente característico de cada radiador, normalmente se toma 1,3. El coeficiente m, es experimental. Para los convectores está entre 0,25 y 0,6, se puede tomar la media 0,4 y para los radiadores está entre 0,1 y 0,4 y se puede aproximar mediante {\displaystyle m=0,55.L/H-0,11.L}, en la que L es la longitud del radiador y H la altura.
En la práctica teniendo en cuenta las bajas temperaturas de trabajo, sirve suficientemente en la mayoría de los casos:
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- {\displaystyle P=P_{n}\left({\frac {\Delta t}{\Delta t_{n}}}\right)^{n}}
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En la que {\displaystyle P_{n}} es la potencia nominal dada por el fabricante, que normalmente será para un {\displaystyle \Delta t_{n}=50K\qquad \Delta t} es el salto térmico en las condiciones nuevas.
Algunos fabricantes aportan una tabla con las potencias del radiador para diferentes condiciones. Los resultados son válidos si se considera que el caudal es homogéneo en todo el radiador. También, el cambio de configuración del radiador respecto a lo considerado en el ensayo, como poner una repisa sobre él, puede suponer una reducción de hasta el 35% de su potencia.
curvas caudal-emisión de un radiador en función del salto térmico
Emisión según el caudal
El caudal de un radiador se calcula por:
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- {\displaystyle q={\frac {0,86.P}{\Delta T}}}
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En la que {\displaystyle q} es el caudal en l/h , {\displaystyle P} la potencia en vatios y {\displaystyle \Delta T} el salto térmico entre ida y retorno del radiador en K. Al aumentar el caudal aumenta la potencia, pero si se mantiene la temperatura de entrada al radiador, al aumentar el caudal aumenta la temperatura de retorno y por tanto la temperatura media del radiador y el salto térmico, en consecuencia, la relación entre la potencia y el caudal no es lineal, es una curva logarítmica (ver gráfica) cuya pendiente en el origen es tanto mayor cuanto menor es el salto térmico, es decir, se produce un gran aumento de potencia para pequeñas variaciones de caudal. A partir del 100% del caudal nominal, el sobrecaudal no aporta prácticamente más potencia y sin embargo supone un aumento muy considerable en el consumo de bombeo.
La gran variación de potencia para pequeñas variaciones de caudal, hace imposible la regulación de la potencia de un radiador por control del caudal. La regulación en este caso, se hace por temperatura.
No obstante, la instalación de válvulas termostáticas en cada radiador permite un control del caudal e incluso el cierre a la temperatura seleccionada una vez se alcance en el local o estancia.