¿Qué son y cómo funcionan las redes de distribución térmica DHC?

Las redes de calor y frío, conocidas internacionalmente como District Heating&Cooling (DHC), son una solución que permite producir de forma centralizada calor y frío, a través de una infraestructura de redes que transportan los fluidos térmicos desde el punto de generación hasta los edificios conectados a la red. Esta energía térmica permitirá satisfacer la demanda de calefacción, frío y agua caliente sanitaria de los usuarios en los centros urbanos.  

Estas redes tienen múltiples beneficios. Entre ellos, destaca la eficiencia energética en la generación de energía térmica a través del uso de energías renovables, residuales y de recursos locales. Todo ello permite que esta solución sea clave para reducir las emisiones de CO2 y para ayudar a las ciudades en su transición energética, ya que alrededor del 50 % de su consumo energético se destina a la climatización de espacios y edificios.  

La red de distribución DHC 

Uno de los elementos que componen las redes de calor y frío es la propia red de distribución, que permite trasladar la energía térmica que se produce en las centrales de generación en forma de agua caliente o fría, hasta los edificios y consumidores que forman parte de la red. La red de distribución cuenta con un sistema de dos conducciones: uno de impulsión y otro de retorno, que aumentarán según el tipo de energías térmicas que trasladen. En caso de que la red sea de calor y frío, contará con cuatro conducciones: dos de impulsión y dos de retorno. 

La distribución del fluido se realiza a través de tuberías enterradas bajo la vía urbana, que suelen estar preaisladas para evitar problemas en la instalación defectuosa del aislante y minimizar las pérdidas térmicas. Están compuestas por un tubo portador fabricado con acero, un aislamiento térmico de poliuretano y uno exterior de polietileno, que protege la tubería de la corrosión. El uso de tuberías preaisladas ofrece varias ventajas como: 

• Reducir las pérdidas térmicas en la distribución. 
• Agilizar el montaje y disminuir el trabajo de mano de obra.
• Aumentar la vida útil de la instalación y disminuir el mantenimiento. 

1. Materiales utilizados en las tuberías de redes DHC:  

Las tuberías de la red de distribución DHC, que trasladan a través de fluidos el calor y el frío, están compuestas por los siguientes elementos:   

• Accesorios de las tuberías: su sistema y diseño dependerá del trazado de la red, que deberá ser lo más sencilla posible. 
• Detentores y válvula de regulación: los detentores permiten aislar la instalación de cualquier factor externo y podría ser interesante contar con ellos en cada ramificación de la red de distribución. Sin embargo, el coste de esto sería bastante elevado y requeriría de un análisis para valorar si se puede amortizar. Los detentores se encuentran en las subestaciones y otros elementos intermedios de la instalación. Respecto a las válvulas de regulación, estas se colocarán también en las subestaciones o en las entradas de los edificios conectados a la red. Todos estos componentes estarán diseñados para soportar la presión y temperatura de la red.  
• Aireadores y drenajes: dado que las tuberías son un circuito cerrado, deben de contar con elementos que permitan su ventilación y extracción del aire que contengan para funcionar correctamente. Para ello, se pueden utilizar sistemas como el de vaciado y filtrado.  
• Bridas y fijaciones: es importante que las tuberías permanezcan bien sujetas en su posición. Para ello, se utilizan las bridas y fijaciones.   
• Compensadores: hay que tener en cuenta que las variaciones en la temperatura generan una expansión-contracción de las tuberías, pudiendo provocar tensiones radiales y longitudinales. La función de los compensadores es absorber esa tensión y paliar el efecto. Estos elementos se deforman con las variaciones de temperatura para paliar dichos efectos, y también se pueden usar codos (liras) en forma de U, L o Z.  
• Detectores de fugas: las instalaciones cuentan con sistemas para detectar fugas de agua tanto desde las tuberías hacia el exterior, a causa de un posible defecto; como desde el terreno hasta la tubería, ya sea por fisuras o por una protección indebida que reduzca la capacidad del aislamiento. El sistema para detectar posibles fugas está compuesto por conductores eléctricos incrustados en el aislamiento del tubo que, en caso de que se produzca humedad, identificarán un cambio del potencial.  

2. Divisiones de la red de distribución, según su longitud: 

La red de distribución de un sistema de DHC puede contar con tres divisiones en función de su longitud. Entre ellas encontramos:   

• Red troncal: conduce el fluido con agua caliente, fría o sanitaria, desde las centrales de generación hasta la red local de distribución. Suelen ser tuberías de gran tamaño y diámetro, que transportan caudales elevados a alta presión. 
• Ramales: permiten conducir el fluido desde la red troncal hasta las acometidas o ramales del cliente. 
• Acometidas o ramales de servicio a clientes: estas tuberías son una interconexión creada en el último tramo para trasladar el fluido de los ramales a la subestación de cada usuario. 

3. Tipos de sistemas de bombeo en la red de distribución: 

Para poder regular el caudal que circulará a través de la red de distribución, existen distintos tipos de sistemas que se podrán escoger teniendo en cuenta algunos factores, como el caudal previsto con el que se trabajará, el coste de la instalación, la eficiencia, la rapidez de maniobra, el mantenimiento…. En función de las características, se escogerá un sistema u otro y, para controlar el caudal, podrá utilizar válvulas de estrangulamiento, bypass en el grupo de bombeo o bombas de velocidad variable.  

Este último método, el de los sistemas de bombeo, tiene un coste superior al resto, pero es el más eficiente energética y económicamente. Este tipo de sistema opera con una temperatura de impulsión fija y lo que varía es el caudal, según la temperatura de retorno que tenga la red. 

Podemos encontrar distintos sistemas de bombeo, que pueden agruparse en:  

• Bombeo centralizado: está formado por un grupo de bombeo que impulsa el fluido a través de todos los elementos de una red DHC: central de generación térmica, red de distribución y subestaciones.  
• Bombeo primario-secundario estándar: este tipo de sistema es muy eficiente, gracias a que las bombas primarias trasladan el fluido por las centrales de generación térmica y las bombas secundarias a través de la red de distribución.  
• Bombeo primario-secundario-terciario estándar:  este modelo está basado en el sistema anterior, pero se añaden bombas por cada circuito de distribución. De esta manera, con un dimensionamiento de los grupos de bombeo adecuado, se consigue evitar problemas como el de la sobrecarga en algunos puntos de la red, que sí suelen ocurrir en los modelos anteriores.  
• Bombeo distribuido: esta configuración permite que cada central de generación térmica y cada edificio que consume de la red dispongan de su propio grupo de bombeo, lo que ayuda a disminuir las interacciones entre las presiones de cada uno de los grupos.  Este modelo tiene un coste menor que el anterior y es muy apropiado para redes de gran longitud.