Repartidores de costes: funcionamiento y uso de su medida

Javier Muñoz-Antón, Juan Manuel González-García
Laboratorio de Termotecnia
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales
Universidad Politécnica de Madrid

1. Introducción

Los sistemas de calefacción y refrigeración de edificios en la Unión Europea son responsables del consumo del 40 % de energía final y del 36 % de las emisiones de CO₂. Por ello, la Comisión Europea ha publicado Directivas de eficiencia energética con objeto de cumplir los objetivos de descarbonización de Paris 2050 y reducir el consumo energético en los edificios.

En España la contabilización de consumos individuales de energía térmica está regulada desde el año 1998, obligando a edificios con calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria centralizada que se proyectasen a partir de esa fecha a disponer de un sistema de reparto individual de gastos en función de sus consumos reales. Estos contadores están sujetos al Control Metrológico del Estado desde el año 2006.

El RD 736/2020 establece plazos, dependiendo del tipo de edificio, el tamaño y la zona climática en donde se encuentre ubicado, para la instalación de estos equipos de medida (Tabla 1).

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Tabla 1: Plazos establecidos por el RD 736/2020

Además, se contempla que los equipos instalados bajo esta reglamentación deben ser capaces de que la empresa encargada de su gestión/mantenimiento cumpla con los siguientes requisitos:

• Los sistemas de contabilización de consumos instalados desde la entrada en vigor deben disponer de un servicio de lectura remota que permita la liquidación individual de los costes de climatización en base a dichos consumos.
• En el caso de sistemas de contabilización ya instalados que no dispongan de lectura remota, la información sobre la lectura de los equipos de medida y la liquidación individual se proporcionará gratuitamente al usuario final al menos una vez cada dos meses durante el periodo de servicio de la instalación, incluyendo como opción que esta información y liquidación se ofrezcan en formato electrónico.
• En caso de disponer de un servicio de lectura remota, esta información y liquidación se proporcionará, al menos, mensualmente.
• Aquellos edificios que ya dispongan de sistemas de contabilización y reparto de costes, deberán instalar sistemas de lectura remota antes del 1 de enero de 2027 o ser sustituidos por otros contadores/repartidores que sí lo permitan.

Las características de los repartidores de energía térmica para calefacción es objeto de divulgación en este texto, figuras 1 y 2. Es de interés entender de forma sencilla cómo funcionan y cómo, a partir de la medida que son capaces de realizar con una simple colocación sobre el propio radiador considerado, sin obra de fontanería, una medida adecuada del consumo en que han incurrido para calefactar la estancia donde están instalados, para el posterior reparto de costes sobre el total de la comunidad de vecinos donde se instalan estos dispositivos.

2. Sistemas de calefacción centralizada y medición individualizada de consumos

Para entender cómo realizar una adecuada medida y gestión de los sistemas de calefacción centralizados, es necesario conocer, en primer lugar, de qué elementos se componen éstos:

• Generador de calor o generador: es el conjunto de elementos encargados de generar el calor, por ejemplo, caldera y quemador de combustible en calderas de gas, gasoil, pellets o bien bombas de calor. El calor fruto de esa generación de calor se transmite a un fluido que lo distribuirá por la red del edificio (agua, vapor o aceite térmico).
• Red de distribución de calor: es el circuito cerrado que se encarga de llevar el fluido calentado por el generador a todos los puntos que requieren calefacción del edificio y está formado por tuberías de ida, que llevan el fluido caliente desde el generador hasta los emisores de calor, radiadores, y el fluido frío desde los radiadores hasta el generador, para completar el ciclo cerrado que realiza el fluido.
• Bombas de recirculación: son los elementos encargados de mover el fluido de trabajo por todo el circuito distribuidor de calor, venciendo la pérdida de carga que este movimiento supone.
• Válvulas de retención y corte: son las encargadas de regular el adecuado movimiento del fluido junto con las bombas de recirculación.
• Emisores o radiadores: los afectados por los repartidores de coste en este documento, son los elementos finales encargados de transmitir el calor a la estancia que se requiere calefactar. Existen diversos tipos de radiadores de calefacción en función del material del que están fabricados, así como de su forma constructiva.

Los sistemas de calefacción centralizada típicos en España responden a 2 tipos fundamentales de morfologías: en anillo y en columnas (figura 3). 

La primera, anillos, presenta normalmente una acometida a la vivienda en la que resulta sencillo instalar un contador de energía térmica, con lo que la medida del consumo en esa vivienda y el control de la cantidad de energía térmica que entra en ella es gestionable con una válvula de tres vías. 

El segundo caso, columnas, es más complejo de medir y gestionar en una obra ya realizada, puesto que se requiere un equipo de medida y regulación por radiador, los cuales no están conectados con el resto de radiadores de la propia vivienda, sino que lo están con el radiador de la misma estancia de los pisos superiores e inferiores de la vivienda considerada.

Estos sistemas de calefacción están afectados por diversas normativas, tal y como se ha indicado en la introducción, que persiguen reducir el consumo de calefacción mediante la adecuada medición y regulación de los sistemas de calefacción.

Surge así la necesidad de contadores de energía y repartidores de coste, siendo los segundos objeto de este documento, que debido a que se instalan en los radiadores de la vivienda, se requiere, antes de hablar de ellos, entender como funciona un radiador.

3. Funcionamiento de un radiador

El sistema de calefacción más habitual en viviendas es mediante las instalaciones con radiadores de agua. El funcionamiento de un radiador de agua es sencillo, gracias a un generador de calor el agua se calienta y circula por el interior de los radiadores, recorriendo un circuito cerrado. Los radiadores se calientan gracias al agua caliente que circula por su interior y transmiten ese calor en la estancia donde se encuentran por convección al aire que lo circunda y por radiación a su alrededor. El agua se va enfriando al ceder su calor y retorna al generador para volver a ser calentada y reiniciar de nuevo el circuito.

Hay diversos tipos de radiadores, siendo el más común el de aluminio, principalmente debido a su reducido coste y poco peso. Existen otros tipos de radiadores, como los de hierro fundido, que aunque tienen un rendimiento mayor son menos habituales debido a su precio y peso. Esto último hace que su instalación sea más compleja.

Para los diferentes tipos de radiadores existen varias formas de conexión, como puede verse en las figuras 4 y 5 cada una con ciertas ventajas e inconvenientes (tabla 2).

	Sistema monotubo	Sistema bitubo
Temperatura de entrada del agua al radiador	Varía con la distancia a la caldera y el número de radiadores aguas arriba	Prácticamente constante
Longitud de tuberías	Menor	Mayor
Sección de tuberías	Constante	Variable
Coste	Menor	Mayor

En cada radiador se puede colocar un sistema de regulación que se abre y cierra controlado por un termostato, dejando pasar así más o menos cantidad de agua por dicho radiador, haciendo de esta forma que caliente más o menos la estancia.

La entrada del agua al radiador puede estar ubicada junto a la salida (configuraciones monotubo) o en otro lugar del radiador (configuraciones bitubo). En cualquier caso, la superficie del radiador tendrá un perfil de temperatura variable con la posición (figura 6). La buena conductividad térmica del material con el que se construyen los radiadores ayudan a conseguir que esta variación de temperatura sea baja, no obstante, existe siempre y este hecho debe ser tenido en cuenta.

(a)

(b)

La forma en que se evalúa el comportamiento de los radiadores y con la cual se caracterizan está recogido en la norma UNE EN 834 sobre repartidores de coste de calefacción.

La potencia que es capaz de dar un radiador en condiciones de referencia o laboratorio se puede adaptar a otras condiciones de funcionamiento mediante relaciones matemáticas conocidas. Según la norma UNE EN 834 las condiciones de referencia del ensayo en que estas ecuaciones son adecuadas se realizan con temperatura del agua de entrada al radiador de 90 ºC, temperatura de salida del radiador 70 ºC y temperatura del aire que de la estancia 20 ºC, midiéndose la temperatura del aire a 0,75 m por encima del suelo a una distancia de 1,5 m frente a la superficie del radiador. En estas condiciones, la temperatura media del radiador es

\(\frac{\left({90\ }^o\mathrm{C}+{70\ }^o\mathrm{C}\right)}{2}={80}^{\ o}\mathrm{C}\)

Que son 60 K por encima de la temperatura ambiente (20 ºC), por lo que a este sistema de referencia se le denomina Q(60K).

Existe la alternativa que propone para la potencia normalizada la norma EN 442-2, en la cual la potencia de referencia se obtiene para temperatura del agua de entrada al radiador de 75 ºC, temperatura de salida del radiador 65 ºC y temperatura del aire que de la estancia 20 ºC, en cuyo caso la temperatura media del radiador serían 70 ºC y la potencia de referencia en estas condiciones se denominan Q(50K).

De esta forma, conocidos el valor de potencia para las condiciones del sistema de referencia del radiador considerado, si estas son idénticas a las del caso a estudiar, se aplican las condiciones de referencia. En caso contrario, se debe convertir el valor de referencia a las condiciones de interés.

Para realizar esa conversión deben utilizarse las siguientes ecuaciones:

\(Q\left(60\mathrm{K}\right)= Q\left(50\mathrm{K}\right)\cdot \left ( \frac{60}{50} \right )^{n}; \: Q\left(50\mathrm{K}\right)= Q\left(60\mathrm{K}\right)\cdot \left ( \frac{50}{60} \right )^{n}\)

En ambas ecuaciones, n es el exponente determinado durante el ensayo del radiador. Si este exponente no se conoce, puede utilizarse el valor n=1,3.

Medir la cantidad de calor que cede un sistema de calefacción en instalaciones de radiadores de viviendas con calefacción centralizada y distribución en columnas necesitaría colocar un contador de energía en cada radiador, ya que no hay una acometida general a la vivienda que centralice la entrada y vuelta del caudal de agua. Esto supone una inversión muy elevada, por lo que se opta generalmente por repartidores de coste, los cuales, por su precio unitario y facilidad de instalación, se pueden colocar en cada radiador, con el inconveniente de una disminución en la exactitud de la medida, asociada a esa variación de temperatura referida en la figura 6.

4. Repartidores de costes

Por su facilidad de instalación y los componentes que los constituyen, los repartidores de coste representan la solución más económica para la medición de la energía que cede el radiador a una estancia. Llevan siendo utilizados en países europeos desde hace más de 80 años. Se instalan en cada uno de los radiadores de la vivienda, conforme a las normas de montaje establecidas según la norma UNE EN 834.

Entre sus características destacan la sencillez de instalación, sin obras, directamente sobre el radiador. Además, son pequeños, no requieren de cableado, su sencillez los hace baratos en adquisición y su funcionamiento baratos en la instalación.

Los repartidores de costes que se instalan en la actualidad son electrónicos, con una batería de duración aproximada de 10 años, tiempo que suele estar relacionado con la vida de la batería del repartidor de costes. Sus lecturas se recogen de forma inalámbrica con la frecuencia que se estipule, lo que permite a la empresa encargada de gestionar las mediciones una medición rápida y sin molestias para el usuario.

De acuerdo con la norma UNE EN 834, los repartidores de coste de calefacción son aparatos de medida que sirven para realizar un registro de la temperatura con respecto al tiempo. De forma más explícita, este registro es la integral de la diferencia de temperatura entre la superficie del radiador y la temperatura de la estancia donde está dicho radiador con el tiempo.

La medida de los valores de la temperatura con que el dispositivo realiza el cálculo se puede ver influido por ciertas características del aparato de medida, de la superficie del radiador, de otras condiciones de contorno y también por las incertidumbres relativas a los factores de corrección y al montaje. Las desviaciones de medida o errores de medición con relación al consumo de calor registrado no dependen únicamente del instrumento de medida. Por ello, los repartidores de costes de calefacción no se pueden calibrar de la misma manera que los contadores de energía térmica. Adicionalmente, los contadores de energía térmica están sujetos al Control Metrológico del Estado y los repartidores de costes no lo están.

Debido a las características del proceso anteriormente descrito, no se aplican unidades físicas de energía al resultado de la medida de repartidor de costes, el valor que ofrece de manera directa se considera adimensional y relativo a la suma de los valores de consumo de todos los emisores que son monitorizados por este tipo de dispositivos.

En el siguiente epígrafe, 4.1 Funcionamiento, se describe como se procede a realizar el cálculo de este valor adimensional para cada repartidor de costes, y en el siguiente, 4.2 Determinación del consumo y gasto de calefacción con repartidores de costes, se explica cómo se procede finalmente al cálculo del gasto en que incurre cada usuario.

4.1 Funcionamiento

Los distribuidores de costes de calefacción constan habitualmente de carcasa, un par de sensores de temperatura, dispositivo electrónico de cálculo, reloj interno, display, un sistema de alimentación eléctrica (normalmente por baterías), elementos de instalación y un precinto para evitar manipulaciones no autorizadas. La medida realizada por el equipo se registra junto con la medida del reloj interno del mismo.

Cada uno de los componentes individuales de estos equipos se fabrica de conformidad con determinadas tolerancias. De este modo, cada una de las piezas o componentes de un modelo de repartidor de costes de calefacción (tipo, fabricante) funciona de forma idéntica cuando se utiliza con el mismo propósito.

Según indica la norma EN 834:1994, los repartidores de costes miden dos temperaturas: superficie del radiador y ambiente de la estancia donde el radiador está instalado.

El valor que aparece en el display es el valor de la diferencia de temperatura (temperatura superficie del radiador menos la temperatura ambiente de la estancia que registran los sensores del repartidor de costes) integrada en el tiempo. 

El equipo considera que el sistema de calefacción está en funcionamiento si la diferencia de valores medidos por sus sensores de temperatura es superior a un umbral, normalmente de 4 ºC. Cuanto mayor sea esa diferencia de temperaturas, más energía cede el radiador a la estancia a calefactar, y por tanto mayor será el consumo. También se considera que la calefacción está en funcionamiento cuando la temperatura de la superficie del radiador medida por el sensor del equipo es superior a 40 ºC en verano y cuando es superior a 29 ºC en invierno.

La norma UNE-EN-834:1994 indica exigencias técnicas y de medición adicionales que deben ser respetadas por el dispositivo. 

De todo esto se deduce que el valor de consumo que indica el display del dispositivo es un valor asociable al consumo energético en kW·h una vez es corregido con varios coeficientes, todos ellos perfectamente definidos en la Norma UNE-EN-834:1994.

Los coeficientes correctores en cuestión según la norma referida:

• K_Q: factor de corrección de la potencia térmica del radiador, valor numérico adimensional relacionado con la potencia térmica de referencia del radiador expresada en W o kW y que según el fabricante tendrá un valor diferente en función de las temperaturas de entrada y salida del agua de caldera y la temperatura ambiente.
• K_C: factor de corrección del acoplamiento térmico de los sensores, factor que considera los diferentes acoplamientos térmicos entre los sensores de temperatura y las temperaturas a registrar para diferentes tipos de superficies calientes o, dicho de otra forma, este factor evalúa como el radiador transfiere calor al repartidor de costes y con ello afecta a la temperatura medida de la superficie del radiador.

Los valores de los factores indicados los proporciona el fabricante, mediante ensayos normalizados, y aparecen en las bases de datos de los diferentes modelos de radiadores para ser utilizados en este tipo de labores.

El factor K con el que finalmente se corrige el valor que aparece en el display es fruto de la multiplicación de los dos factores anteriores y dependerá de la marca del radiador, potencia del mismo, número de elementos, dimensiones, material, método de instalación del repartidor de costes, caudal de diseño de agua caliente, etc. 

El valor numérico asociado al consumo así obtenido se considera adimensional, y aún debe ser sometido a un tratamiento para obtener el reparto de costes que se persigue.

4.2 Determinación del consumo y gasto de calefacción con repartidores de costes

Como se ha indicado el valor que se puede leer en el display no es el valor del consumo, pues debe ser tratado aún y no puede más que considerarse un valor sin tratar, que debe ser inicialmente corregido multiplicándose inicialmente por los coeficientes \(K_{\mathrm{Q}}\) y \(K_{\mathrm{C}}\) del radiador considerado \((i)\).

Multiplicando el factor \(K\) de dicho radiador \((K_{i})\), con el valor registrado por el repartidor de costes \((V_{i})\)se tiene una medida el consumo asociado a cada radiador, \(R_{i}\):

\(R_{i}=K_{i} \cdot V_{i} = K_{\mathrm{Q}_{i}}\cdot K_{\mathrm{C}_{i}}\cdot V_{i}\)

Sumando las medidas registradas y tratadas de los consumos asociados a todos los radiadores, se tendrá una medida del consumo total asociado a una comunidad de vecinos, \(R_{\mathrm{T}}\).

\(R_{\mathrm{T}}=\sum_{n}^{i} R_{i}\)

Para determinar el coste de la energía con la que cada radiador ha calefactado la estancia en que está instalado, hay que analizar a continuación la factura energética en que ha incurrido la comunidad de vecinos.

Si la factura en el periodo considerado ha sido \(F\), en €, se debe determinar en primer lugar la parte de ellos que corresponde a los costes fijos, que será un porcentaje bajo, \(f_{\mathrm{CF}}\). Con ello, los costes variables supondrán una fracción del total \(f_{\mathrm{CF}}\).

Los costes fijos definidos de esta forma serán \(F \cdot f_{\mathrm{CF}’}\) y los costes variables \(F \cdot f_{\mathrm{CF}^{\cdot}}\).

Los costes fijos deberán ser distribuidos a cada uno de los vecinos en función de los coeficientes acordados por la comunidad de vecinos y los variables asignados a cada radiador de la siguiente forma:

\(C_{\mathrm{radiador}_i}=F \cdot f_{\mathrm{CV}}\cdot \frac{R_{\mathrm{i}}}{R_{\mathrm{T}}}\)

De esta forma, para una factura energética en el tiempo estipulado de F=10 000 €, unos costes variables del f_CV=80 % y un consumo global de R_T=20 000, si un radiador ha incurrido en un consumo de R_i=100:

\(C_{\mathrm{radiador}_i}=F \cdot f_{\mathrm{CV}}\cdot \frac{R_{\mathrm{i}}}{R_{\mathrm{T}}}= 10 \: 000\:€ \cdot 0,8 \cdot \frac{100}{20\: 000} = 40 \: €\)

Si un vecino tiene en su vivienda 5 radiadores que han dado la misma medida de consumo en el periodo de tiempo considerado el vecino en cuestión deberá pagar un variable de 40 € · 5=200 €. Con un factor de ponderación sobre el coste fijo de 1 %, a los 200 € anteriores habría que sumarles la siguiente cantidad por término fijo:

\(0,01 \cdot F \cdot f_{\mathrm{CF}}=0,01 \cdot 10 \: 000 \: € \cdot 0,2 =20\: €\)

Con lo cual, el vecino considerado debería abonar 220 €.

5. Conclusiones

Partiendo de la premisa de que lo que no se puede medir, no se puede controlar, el ahorro y eficiencia energética se debe basar en una adecuada medida y gestión de las diferentes variables que afectan a los consumos energéticos para poder actuar sobre ellas y detectar anomalías en las mismas. 

Los repartidores de energía con lectura de datos y gestión de forma remota que cumplan con los requisitos de la norma UNE EN 834 para su puesta en servicio permiten dar al usuario una información sobre su consumo muy detallada de cada radiador instalado en su vivienda. Esta información es vital para que el usuario pueda adoptar medidas de ahorro y eficiencia energética mediante el control del consumo.

Estando correctamente instalados y mantenidos permiten realizar una distribución correcta de los consumos energéticos de los usuarios de forma que cada usuario pague un término fijo, en función de los gastos comunes, y un coste variable en función de la energía que consume.

Es sabido, y así lo indica la norma UNE EN 834, que las características metrológicas de los repartidores de costes se degradan con el tiempo, por lo que su sustitución o verificación periódica es de interés para realizar un adecuado reparto de costes entre vecinos de comunidades que deban utilizar este tipo de dispositivos. No se debe olvidar, además, que por el procedimiento de medida de estos dispositivos, existe la posibilidad de mala praxis por parte del usuario para alterar los valores registrados.

En la actualidad la confianza de los usuarios se puede ver perjudicada por la falta de verificación de estos dispositivos, lo que ocasiona ciertas incertidumbres en los valores que registran y con ello en el coste que acaba pagando el usuario por la energía consumida. Por ello, para mejorar las capacidades de estos dispositivos y su calado en el usuario final, se debe focalizar la atención de la administración en los siguientes aspectos: 

1. Asignación de un plazo de vida a los equipos de medida. Después de ese plazo se requerirá una sustitución de los elementos de medida o verificación estadística.
2. Cualificación del personal instalador de los repartidores de costes.
3. Apelación a la Administración en caso de discrepancias en comunidades de vecinos con el sistema de reparto de costos. Disponer de una red de laboratorios cualificados que puedan garantizar al usuario final la validez del sistema de reparto de costos de energía térmica aplicado.
4. Realización de proyectos piloto/demostrativos que demuestren la fiabilidad de la medida, evaluando en condiciones reales de funcionamiento las fuentes de error: instalación incorrecta, mala praxis, envejecimiento de los equipos, etc.

6. Referencias

AERCCA, Asociación Española de Repartidores de Costes de Calefacción, La repartición. http://www.aercca.es/la-reparticion/, consultado el 16 de diciembre de 2022.

IDAE, Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético, https://www.idae.es/home,  consultado el 29 de junio de 2022

IDAE, Contabilización de consumos individuales de calefacción en instalaciones térmicas de edificios RD 736/2020, septiembre 2020.

FENERCOM, Guía para reducir el gasto de calefacción central manteniendo el confort, D. L.: M – 25884 – 2016 Imp.: B.O.C.M

Directiva 2012/27/UE, relativa a la eficiencia energética, por la que se modifican las Directivas 2009/125/CE y 2010/30/UE, y por la que se derogan las Directivas 2004/8/CE y 2006/32/CE

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UNE-EN 442-2:2015. Radiadores y convectores. Parte 2: Métodos de ensayo y de evaluación.

UNE-EN 834:2014. Repartidores de costes de calefacción para determinar los valores de consumo de radiadores de locales. Aparatos alimentados con energía eléctrica.

Real Decreto 244/2016, de 3 de junio, por el que se desarrolla la Ley 32/2014, de 22 de diciembre, de Metrología.

Real Decreto 736/2020, de 4 de agosto, por el que se regula la contabilización de consumos individuales en instalaciones térmicas de edificios

WELMEC Guía del software WELMEC 7.2 (Edición 5). Directiva 2004/22/EC relativa a Instrumentos de Medida