Tubería para aerotermia y solar térmica: qué exige la instalación al material

La aerotermia y la solar térmica no han cambiado las propiedades de los materiales de tubería. Han cambiado las condiciones en las que esos materiales trabajan.

Una instalación con caldera y una instalación de aerotermia pueden distribuir un caudal y una temperatura similares y, aun así, someter a la red a solicitaciones distintas: variaciones térmicas ligadas a la regulación, excitación mecánica del compresor, posible uso de mezclas glicoladas y recorridos complejos en salas técnicas compactas.

Este artículo analiza esas condiciones de servicio, explica los mecanismos físicos y químicos relevantes y los traduce en criterios de diseño. La elección del material es una consecuencia de ese análisis, no su punto de partida.

Respuesta breve

No existe un material universalmente adecuado o inadecuado para aerotermia y solar térmica. Existen redes mal compensadas frente a la dilatación, mal desacopladas frente a la vibración, con el fluido fuera de especificación o con más operaciones de unión de las necesarias. El cobre y el acero inoxidable corrugado funcionan correctamente cuando el diseño, la ejecución y el mantenimiento acompañan. Lo que cambia entre ellos es dónde queda el margen y qué controles exige cada solución.

Qué distingue las condiciones de servicio de la aerotermia y la solar térmica

Conviene separar hechos comprobables de generalizaciones frecuentes.

Modulación y variación de temperatura

Dato. Un generador inverter adapta su potencia regulando la frecuencia de alimentación del compresor. Cada máquina tiene su propio rango de modulación, declarado por el fabricante; no existe un rango universal aplicable a todos los compresores.

Matiz que suele omitirse. La modulación no elimina los arranques y paradas. Por debajo de la potencia mínima modulante, el equipo vuelve a funcionar por ciclos. Una instalación sobredimensionada respecto de la carga real puede acumular más ciclos que una correctamente dimensionada, con independencia del material de la tubería.

Consecuencia para la red. La temperatura de impulsión varía en función de la carga, la regulación y el régimen de funcionamiento. Esas variaciones deben considerarse en tramos largos, puntos fijos y cambios de dirección.

Ciclo diario y estancamiento en solar térmica

Dato. El circuito primario capta durante el día y se enfría cuando cesa la radiación. En condiciones de estancamiento —captador sin demanda con irradiancia suficiente— la temperatura del fluido supera ampliamente la de funcionamiento habitual.

Criterio. La temperatura de dimensionado debe obtenerse de la documentación del captador y de sus ensayos conforme a la edición vigente de ISO 9806 aplicable al proyecto. Una cifra genérica no sustituye al dato del captador concreto.

Uso de anticongelante

Dato. En muchos circuitos solares térmicos cerrados se emplean mezclas de agua y glicol para protección frente a heladas, conforme al diseño y a las instrucciones del fabricante. En aerotermia puede utilizarse glicol cuando existe riesgo de helada en el tramo exterior o en el intercambiador.

Matiz. No es una condición universal de la aerotermia. Debe verificarse instalación por instalación.

Salas técnicas compactas

Dato. Unidad hidráulica, acumulador de ACS, depósito de inercia, vaso de expansión y control pueden concentrarse en volúmenes de montaje muy reducidos.

Consecuencia. El acceso real condiciona el trazado, el número de accesorios y la calidad con la que puede ejecutarse e inspeccionarse cada unión.

Análisis

Estas condiciones no son exclusivas de la aerotermia: existen circuitos industriales bastante más exigentes. Lo relevante es que aparecen combinadas en instalaciones residenciales y terciarias, con frecuencia sin cálculo específico de dilatación, de soportación o de mantenimiento del fluido.

Suposición, no dato. Es plausible que parte de las incidencias atribuidas al material tengan su origen en esa combinación de exigencia creciente y práctica heredada de la instalación convencional. No se dispone de estadística pública española que permita cuantificarlo, por lo que se enuncia como hipótesis.

Ciclado térmico y dilatación: el cálculo antes que el material

Qué dice la ingeniería

La dilatación lineal de un tramo recto responde a:

ΔL = α · L · ΔT

donde α es el coeficiente de dilatación lineal, L la longitud del tramo y ΔT el salto térmico.

Como valores orientativos de propiedad de material:

• Cobre: del orden de 16,5 · 10⁻⁶ K⁻¹.
• Acero inoxidable austenítico 1.4404 (AISI 316L): del orden de 16 · 10⁻⁶ K⁻¹.

Conclusión que conviene explicitar: el acero inoxidable austenítico no dilata menos que el cobre. Con esos valores, un tramo recto de diez metros sometido a un salto de 50 K experimenta una variación de longitud del orden de ocho milímetros en ambos casos. En proyecto debe utilizarse el valor declarado para el material y el rango de temperatura correspondientes.

Lo que sí difiere es la rigidez del material. El módulo de elasticidad del acero inoxidable austenítico es del orden de 200 GPa, frente a valores del orden de 120 GPa para el cobre. A igualdad de coacción y de geometría, un tubo inoxidable transmitiría una fuerza mayor a sus puntos fijos. La respuesta real de una tubería, sin embargo, no depende solo del metal: intervienen geometría, espesor, trazado, apoyos, puntos fijos y uniones.

Dónde aparece el problema

La dilatación genera tensiones cuando el movimiento queda coaccionado. Las situaciones habituales son:

• Tramos anclados en ambos extremos sin una solución de compensación dimensionada.
• Abrazaderas de guiado apretadas de forma que funcionan como puntos fijos.
• Pasos de forjado o tabique sin manguito ni holgura.
• Cambios de dirección próximos a un punto fijo que reciben un movimiento para el que no se han calculado.

El RITE (Real Decreto 1027/2007, con sus modificaciones vigentes) exige en su apartado IT 1.3.4.2.6 que las variaciones de longitud por efecto de la temperatura se compensen para evitar roturas. Es un requisito reglamentario, no una recomendación de fabricante. El cumplimiento puede resolverse mediante cambios de dirección, liras, compensadores u otras soluciones técnicamente adecuadas según el cálculo; el reglamento no impone una metodología única de soportación.

Qué aporta la geometría corrugada

La geometría corrugada proporciona flexibilidad al trazado. Permite resolver cambios de dirección sin accesorios y facilita recorridos con capacidad geométrica de movimiento, lo que resulta especialmente favorable donde no es cómodo alojar liras o dilatadores: falsos techos de altura escasa, patinillos, salas técnicas con alta densidad de equipos.

Conviene formularlo con precisión: esa capacidad procede de la geometría, no del acero inoxidable. Un tubo inoxidable liso y rígido plantearía el mismo problema de compensación que uno de cobre rígido, con una rigidez incluso mayor.

La flexibilidad geométrica no equivale a una capacidad de compensación axial cuantificada. El tubo sigue necesitando soportación conforme al diámetro y a las condiciones de servicio, y respeto del radio mínimo de curvatura declarado por el fabricante, que en el sistema CATS se sitúa entre 1,20 y 1,70 veces el diámetro exterior.

Vibración del compresor: qué se transmite y por dónde se controla

Qué dice la ingeniería

Un compresor genera excitación mecánica a su frecuencia de funcionamiento y a sus armónicos. En un equipo inverter esa frecuencia varía dentro del rango propio de cada máquina, lo que amplía la banda de frecuencias que el conjunto tubería-soportación puede experimentar.

El mecanismo de daño relevante no es la rotura por sobrecarga sino la fatiga: acumulación de ciclos de tensión de amplitud moderada en zonas donde la tensión se concentra. En una red hidráulica esas zonas son previsibles:

• Transiciones de sección y de rigidez, es decir, la entrada del tubo en un accesorio.
• Zonas afectadas térmicamente por soldadura, donde la microestructura ha cambiado.
• Puntos fijos y fijaciones rígidas próximas al equipo.
• Tramos en voladizo o con separación excesiva entre apoyos.

Cómo se controla

El control empieza fuera de la tubería: bancada y apoyos antivibratorios de la unidad, conexión adecuada en la interfase equipo-red y una primera fijación suficientemente alejada del equipo, según las instrucciones del fabricante y el proyecto.

Cuando la excitación entra en la red, la respuesta depende del conjunto —material, geometría, tipo de unión, calidad de ejecución y soportación— y no de una única variable.

Es incorrecto atribuir la fatiga por vibración al cobre como material. El cobre tiene un comportamiento a fatiga bien caracterizado y se emplea de forma masiva en circuitos frigoríficos sometidos a vibración. Lo que resulta sensible es la unión mal ejecutada y el tramo mal soportado, en cualquier material.

Qué aporta el trazado corrugado

La flexibilidad del tubo puede facilitar el desacoplamiento geométrico entre el equipo y la red. Además, resolver determinados cambios de dirección mediante curvado reduce el número de accesorios y de discontinuidades de rigidez.

Es una ventaja complementaria a un diseño correcto, no una alternativa a él. Sin ensayos específicos del sistema no debe atribuirse al tubo una capacidad cuantificada de absorción de vibraciones o resistencia a fatiga.

Química del fluido: mantenimiento y ventana de compatibilidad

Qué dice la ingeniería

Una mezcla glicolada nueva, correctamente formulada e inhibida, puede ser compatible tanto con cobre como con acero inoxidable. Conviene decirlo antes de cualquier otra consideración. La compatibilidad debe comprobarse con la ficha del formulador para todos los metales, juntas y componentes del circuito.

La degradación se acelera con temperatura, oxígeno y tiempo. El mecanismo está descrito en la literatura sobre fluidos caloportadores:

• Los glicoles presentan buena estabilidad en las condiciones previstas por su formulador, pero pueden degradarse por vía oxidativa cuando concurren temperatura elevada y presencia de aire.
• La degradación puede generar productos ácidos, consumir la reserva alcalina del fluido y reducir la eficacia de los inhibidores.
• Las reposiciones con agua no analizada introducen oxígeno, cloruros, dureza y otras sales que alteran la química del circuito.

En solar térmica el mecanismo se acelera porque los episodios de estancamiento someten al fluido a las temperaturas más altas de todo su ciclo de vida. Por eso la condición del fluido no se deduce solo de su concentración.

Cómo responde cada material

Ningún material es universalmente inmune. Que la serie UNE-EN 12502 dedique una parte al cobre y otra a los aceros inoxidables es la mejor prueba de que cada uno tiene sus propios factores de riesgo.

• Cobre. Su comportamiento depende de la estabilidad de sus capas protectoras, que a su vez depende de la composición del agua o del fluido, del pH, del oxígeno disuelto y de la temperatura. UNE-EN 12502-2 recoge los factores que influyen en la probabilidad de corrosión del cobre y sus aleaciones en sistemas de distribución y almacenamiento de agua.
• Acero inoxidable austenítico. Su protección procede de una capa pasiva rica en cromo. La composición del 1.4404 según EN 10088 incluye carbono limitado a un máximo del 0,030 %, cromo entre 16,5 y 18,5 %, níquel entre 10 y 13 % y molibdeno en el entorno del 2 al 2,5 %. El bajo contenido de carbono —la «L» de la designación— reduce la precipitación de carburos de cromo en zonas afectadas térmicamente. El molibdeno mejora la resistencia a la corrosión por picadura, efecto que se cuantifica mediante el índice PREN = %Cr + 3,3 · %Mo + 16 · %N.

Su factor de riesgo específico son los cloruros. Los aceros inoxidables austeníticos pueden sufrir picadura y, en determinadas condiciones, corrosión bajo tensión por cloruros, especialmente a temperatura elevada. UNE-EN 12502-4 recoge los factores de influencia aplicables. Ignorarlo sería tan poco riguroso como afirmar que el glicol destruye el cobre.

Precisión necesaria. No puede afirmarse de forma universal que el 316L tolere mejor cualquier descenso de pH que el cobre. La respuesta depende de la formulación del fluido, del pH, de los cloruros, de la temperatura, del oxígeno, de los inhibidores y del conjunto de metales presentes en el circuito.

Conclusión operativa

El material define una ventana de compatibilidad. El mantenimiento determina si el fluido permanece dentro de ella.

Un protocolo debe seguir la ficha del fluido y el plan de mantenimiento del sistema, e incluir cuando proceda:

• Control del pH y de la reserva alcalina por el método que indique el formulador.
• Verificación de la concentración de glicol y de la protección frente a heladas.
• Reposición con agua tratada y analizada, nunca con agua de red sin caracterizar.
• Purga y control de entradas de aire, que es lo que activa la vía oxidativa.
• Sustitución del fluido según el formulador y el historial térmico del circuito, con atención especial a los circuitos solares con estancamientos frecuentes.

Uniones: una variable de diseño, no un detalle de ejecución

Qué dice la ingeniería

Las uniones son puntos críticos de cualquier red. Su número, accesibilidad y calidad de ejecución deben considerarse desde la fase de diseño.

Reducir el número de operaciones de unión reduce también el número de puntos que deben ejecutarse, comprobarse e inspeccionarse; no permite cuantificar por sí solo la probabilidad de fallo.

Qué ocurre en determinadas instalaciones

En una red rígida, cada cambio de dirección puede requerir accesorios y nuevas operaciones de unión. En una tubería flexible, determinados cambios de dirección pueden resolverse mediante curvado.

Cada unión adicional implica:

• Tiempo de montaje y material.
• Una discontinuidad de geometría o de rigidez, relevante en presencia de vibración.
• Una operación cuya calidad depende del acceso, de la posición de trabajo y del procedimiento.
• Un punto que debe poder inspeccionarse durante toda la vida útil.

En soldadura por capilaridad debe gestionarse además la proximidad térmica a otros componentes, lo que en una sala compacta condiciona el orden de montaje.

Qué aporta el trazado curvado

Reducir uniones no mejora la calidad de las que quedan: reduce su número y las operaciones asociadas. Es una ventaja de ejecución, inspección y coste de mano de obra, no una garantía de estanqueidad.

El corrugado sustituye accesorios por curvas, pero exige respetar el radio mínimo, evitar torsiones y ejecutar correctamente el corte y el racorado. Una curva por debajo del radio admisible reduce la sección de paso; un racorado deficiente pierde estanqueidad igual que una soldadura deficiente.

Temperatura: distinguir el tubo, las juntas y el aislamiento

El límite de servicio corresponde al sistema completo, no solo al metal. Este apartado merece precisión porque circulan cifras poco trazables.

Cobre. UNE-EN 1057 regula los tubos redondos de cobre sin soldadura para agua y gas en aplicaciones sanitarias y de calefacción. La temperatura admisible de una instalación concreta depende del tubo, el estado metalúrgico, la presión, el tipo de unión, los accesorios y la documentación del fabricante. Este artículo no atribuye al cobre límites genéricos no trazables.

Acero inoxidable austenítico. El metal mantiene propiedades útiles muy por encima del rango de una instalación térmica de edificación. El límite práctico del conjunto lo fijan habitualmente los elementos no metálicos: juntas, aislamiento y accesorios.

Línea solar del sistema CATS. AZ declara para la versión con recubrimiento de fibra PES una temperatura de servicio continuo de hasta 200 °C, y especifica juntas Klingersil C4400 para esa aplicación. Es un dato de fabricante referido al conjunto tubo más aislamiento en esa configuración concreta, y así debe citarse.

Criterio de proyecto. En solar térmica, la temperatura de dimensionado del primario no es la de trabajo sino la de estancamiento del captador, determinada conforme a la edición vigente de ISO 9806 aplicable al proyecto. Tubo, aislamiento, juntas, purgadores, vaso de expansión y su prevaso deben ser compatibles con las condiciones calculadas.

Hidráulica: lo que la corrugación cuesta y lo que ahorra

Un artículo que omitiese este apartado no resistiría la lectura de un ingeniero hidráulico.

Dato. Una pared corrugada presenta una rugosidad efectiva superior a la de un tubo liso del mismo diámetro interior. En régimen turbulento, un mayor factor de fricción se traduce en mayor pérdida de carga distribuida por metro lineal.

Contrapartida. El trazado curvado puede eliminar codos y reducir pérdidas localizadas. El balance hidráulico debe calcularse sobre el recorrido completo: no puede suponerse que la reducción de accesorios compense la pérdida distribuida del tubo.

Criterio de proyecto. La pérdida de carga debe calcularse con los datos de la ficha técnica del tubo empleado, el caudal de diseño, la longitud, las singularidades y las propiedades del fluido a la temperatura de trabajo. Dimensionar por analogía con tubo liso del mismo diámetro nominal es un error. El resultado condiciona la selección del circulador y, en su caso, el diámetro. En aerotermia gobiernan además el caudal nominal y la pérdida de carga máxima admisible que fija el fabricante del generador.

Precisión sobre el curvado. AZ señala que el perfil de la corrugación permite curvar dentro del radio mínimo sin reducción indebida de la sección de paso, lo que evita los estrangulamientos asociados a curvados mal ejecutados. Es una afirmación sobre el comportamiento en el curvado, no sobre la pérdida de carga del tubo recto. Son cuestiones distintas y conviene no confundirlas.

Limitaciones del tubo corrugado inoxidable que conviene considerar

La neutralidad exige enunciarlas de forma explícita.

• Coste. El precio por metro y el de los accesorios deben compararse proyecto a proyecto. La evaluación relevante es el coste total instalado: material, accesorios, mano de obra, herramienta y tiempo de ejecución. El cobre, además, está expuesto a la volatilidad de su cotización.
• Accesorios y herramienta específicos. El sistema requiere sus propios racores y su procedimiento de racorado. No es intercambiable con útiles genéricos.
• Pérdida de carga distribuida. Superior a la de tubo liso de igual diámetro interior, como se ha expuesto. Debe calcularse con datos del producto.
• Curva de aprendizaje. El instalador debe dominar el corte perpendicular, el radio mínimo, el control de torsión y el racorado.
• Cloruros. Sensibilidad propia de los aceros inoxidables austeníticos, a considerar en aguas con cloruros elevados y en ambientes marinos, tanto en el interior como en el exterior del tubo.
• Transiciones entre metales. Deben evaluarse según el fluido, la aireación, la relación de superficies y el diseño del circuito, y resolverse con accesorios compatibles.
• Radio mínimo de curvatura. Debe respetarse el valor declarado para cada diámetro y configuración.
• Límites del conjunto. Juntas, aislamiento, racores y accesorios pueden gobernar presión y temperatura aunque el metal soporte condiciones superiores.

Marco de decisión por condiciones de instalación

La tabla no compara materiales. Traduce cada condición de servicio en el criterio de diseño que la gobierna y en la variable que debe revisarse.

Condición presente	Mecanismo dominante	Criterio de diseño	Variable a revisar en obra
Variación de temperatura por regulación	Dilatación y contracción	Cálculo de movimientos y compensación conforme al RITE	Tramos entre puntos fijos y zonas de movimiento
Tramos rectos largos	Dilatación acumulada	ΔL = α·L·ΔT y solución de compensación dimensionada	Longitud, salto térmico y coeficiente aplicable
Compresor próximo a la red	Fatiga por vibración	Desacoplamiento en el equipo y soportación adecuada	Antivibratorios, primera fijación y voladizos
Circuito con glicol	Degradación del fluido y corrosión	Plan de mantenimiento y compatibilidad de todos los materiales	Concentración, pH, reserva alcalina y aireación
Estancamiento solar	Pico térmico sobre fluido y componentes	Dimensionado con la temperatura del captador según ISO 9806	Compatibilidad de tubo, juntas, aislamiento y vaso
Agua de reposición con cloruros o sales	Corrosión localizada y depósitos	Análisis y tratamiento del agua conforme a UNE-EN 12502-2 y -4	Cloruros, dureza, conductividad y pH
Muchos cambios de dirección	Multiplicación de operaciones de unión	Optimización del trazado completo	Número, acceso e inspección de uniones
Sala técnica compacta	Calidad de ejecución condicionada por el acceso	Sistema de unión ejecutable e inspeccionable en esa posición	Espacio real de trabajo por unión
Retrofit con instalación en servicio	Tiempo de parada y compatibilidad	Plan de transición y secuencia de intervención	Ventana de parada y accesorios compatibles
Trazado simple y presupuesto ajustado	Coste total instalado	Comparación por proyecto	Metros, accesorios, mano de obra y herramienta

Lectura de la tabla. Cuantas más condiciones concurren simultáneamente, mayor peso adquieren la flexibilidad del trazado, la reducción de operaciones de unión y la mantenibilidad. Cuando el trazado es simple y las condiciones están controladas, pesan más el coste total, la disponibilidad y la experiencia del equipo instalador. La tabla orienta la decisión; no sustituye al cálculo ni a las instrucciones de los fabricantes.

Dónde encaja el sistema CATS en este análisis

Este apartado separa las prestaciones declaradas del producto del análisis técnico general.

CATS es un sistema de montaje con tubo corrugado de acero inoxidable austenítico y racores compatibles, distribuido en España por AZ Broquetas y fabricado por AZ Intec. La gama y el grado de acero dependen de la configuración y la aplicación, y deben comprobarse en la ficha vigente.

Lo que el sistema aporta frente a las condiciones analizadas, en términos verificables:

• Trazados complejos. Permite resolver cambios de dirección curvando el tubo a mano en los diámetros DN8 a DN25, sin accesorio, dentro de un radio mínimo de 1,20 a 1,70 veces el diámetro exterior. En un recorrido con varios cambios de dirección, eso se traduce en menos operaciones de unión que ejecutar, comprobar e inspeccionar.
• Dilatación y vibración. Aporta flexibilidad geométrica al trazado, útil donde no hay espacio para liras o dilatadores. No sustituye al cálculo de compensación, a la soportación ni a los antivibratorios del equipo.
• Ejecución de uniones. El racorado puede realizarse en obra con la prensa CATS 120 o mediante el sistema C-Klip, que no requiere herramientas especiales. AZ declara estanqueidad por contacto metal-metal sin sellante adicional para el accesorio de transición entre tubo corrugado solar y cobre; esa prestación no se generaliza aquí a todos los accesorios del sistema.
• Química del fluido. La compatibilidad debe verificarse para el grado de acero, las juntas, los accesorios y la formulación concretos del circuito.
• Solar térmica. AZ declara hasta 200 °C de servicio continuo para la versión con recubrimiento de fibra PES con protección frente a radiación ultravioleta, y especifica juntas Klingersil C4400 para esa línea.
• Retrofit. Dispone de accesorios de transición a cobre, lo que permite intervenir sobre instalaciones existentes sin sustituir necesariamente todo el trazado.

Datos técnicos completos, diámetros, presiones, radios y certificaciones por configuración: az-broquetas.es/caracteristicas-tubo-corrugado-inox

Comparativa material a material entre inox corrugado y cobre: az-broquetas.es/tubo-corrugado-inox-vs-cobre

Determinadas configuraciones del sistema cuentan con certificación DVGW para aplicaciones de gas y de agua potable en materiales concretos. El alcance corresponde a cada configuración certificada y no se generaliza a toda la gama.

AZ Broquetas forma parte del grupo AZ Intec, fundado en 1979 y compuesto por aproximadamente 250 profesionales en siete ciudades europeas, según la información corporativa publicada por la compañía.

Conclusión

Cuatro condiciones definen el entorno de trabajo de la tubería en aerotermia y solar térmica: variaciones térmicas ligadas a la regulación, excitación mecánica del compresor, posible presencia de glicol y complejidad del trazado y de sus uniones.

Ninguna descalifica al cobre, que sigue siendo un material de referencia, con décadas de instalaciones en servicio y una red de formación que ningún otro sistema iguala. Ninguna convierte al acero inoxidable corrugado en una solución universal: exige cálculo hidráulico específico, accesorios compatibles, formación, control de cloruros y respeto de los límites del conjunto.

Lo que cambia es el margen operativo. En una instalación sencilla, con el equipo bien desacoplado, el fluido controlado y pocas uniones accesibles, distintas soluciones son técnicamente válidas y la decisión puede depender del coste o de la preferencia del instalador. Cuando se acumulan condiciones —espacio limitado, múltiples cambios de dirección, glicol, estancamiento, acceso difícil—, la flexibilidad del trazado y la reducción de operaciones de unión pasan de ser una comodidad de montaje a ser una variable de fiabilidad.

La decisión correcta se toma después de analizar la instalación concreta: fluido y mantenimiento real, agua de llenado y reposición, caudal y pérdida de carga admisible, número de cambios de dirección, espacio de ejecución, condiciones de vibración y temperatura de dimensionado.

Preguntas frecuentes