Cómo aislar un pozo para el invierno: revisión de los mejores métodos + selección de materiales

Como fuente de agua para el suministro de agua autónomo, se suele utilizar un pozo de captación. Su operación puede ser estacional o durante todo el año. Si se planea extraer agua en invierno, es necesario pensar en cómo aislar el pozo para el invierno y evitar problemas de interrupción del agua, averías del equipo y rotura de tuberías.

Le contaremos cómo se realiza el aislamiento térmico de una fuente de agua independiente, que evita la formación de tapones de hielo en el sistema. Con nosotros aprenderá cómo se aísla el pozo y las líneas de tubería que se derivan de él. Nuestros consejos le ayudarán a decidir el mejor método y material para el aislamiento.

En el artículo se analizan a fondo las reglas básicas y los detalles de la organización del sistema de protección de un suministro de agua independiente contra la congelación. Para una comprensión visual del tema, se adjuntan diagramas, ilustraciones fotográficas y guías en video.

Características de la protección del pozo contra el frío

La instalación inadecuada de la captación de agua a menudo crea obstáculos para el funcionamiento normal de la fuente. Los errores y deficiencias se manifiestan especialmente en el período invernal.

La operación de un pozo no protegido contra la congelación con un aislamiento térmico confiable se ve dificultada en las heladas por la formación de hielo en el espejo de agua y la creación de tapones de hielo en la tubería.

Como resultado, el equipo de bombeo y el sistema en general funcionan con una carga mayor. Un tapón grande puede deformar o incluso romper las tuberías de HDPE, de las que se construyen con mayor frecuencia las ramas externas del suministro de agua.

Los tapones y la costra de hielo en el pozo aparecen si la toma de agua funciona “no a pleno rendimiento”. Es decir, si hay interrupciones en la operación suficientes para la cristalización del agua. Incluso si los propietarios de un suministro de agua autónomo no cuentan con tales pausas en el funcionamiento, deben llevarse a cabo medidas preventivas en forma de un sistema de aislamiento.

Las actividades para aislar el sistema de suministro de agua se realizan desde el punto de entrada a la casa hasta una profundidad que está 20-30 cm por debajo del nivel de congelación estacional. Este valor se puede encontrar en las colecciones de climatología de construcción SP número 131.13330.2012 y en SNiP número 23-02-99.

La profundidad de congelación se determina según las condiciones de la región y el tipo de suelo cubierto por la zona de congelación. Su valor se obtiene empíricamente con base en observaciones de muchos años.

La correcta disposición de un pozo de agua evitará la formación de hielo y tapones de hielo en la tubería de agua (+)

Si la tubería de agua se introduce en la casa a través de los cimientos de un sótano sin aislamiento, la rama hasta la entrada de la habitación climatizada también debe aislarse. El uso de materiales para aislar objetos ubicados en el suelo tiene sus propias particularidades.

Los aislantes deben tener las siguientes propiedades:

• No absorber agua o tener una capa protectora impermeable. Si el agua es absorbida por el aislante y luego se congela, es muy probable que, debido al aumento del volumen del agua al convertirse en hielo, la capa de aislamiento se destruya.
• No perder sus propiedades bajo la presión del suelo. La presión de la masa de tierra desde arriba o sus movimientos pueden aplastar el aislante y aumentar su conductividad térmica.
• No ser de interés o no verse afectado por insectos y roedores.

El último punto es muy importante, porque en verano los ratones pueden llevarse el aislante a sus nidos, y en invierno cavar túneles en él para llegar a las tuberías calientes. Todo esto provocará un acceso directo del frío a los elementos del suministro de agua.

La protección del aislante térmico contra ratones e insectos es uno de los principales problemas al aislar objetos ubicados en el exterior bajo tierra.

A veces, para proteger el pozo y el sistema de suministro de agua del frío, es suficiente realizar procedimientos que no requieren conocimientos especiales sobre los principios de aislamiento del sistema de suministro de agua subterráneo. El agua que se suministra al sistema desde la profundidad tiene una temperatura positiva (generalmente entre 7 y 13 grados Celsius).

Si existe riesgo de congelación del agua, es necesario configurar el modo de funcionamiento del sistema de manera que el suministro de agua se realice en pequeñas porciones, pero con la mayor frecuencia posible. La circulación constante del agua subterránea, cuya temperatura es superior a 0º C por definición, evitará la formación de hielo.

Aislar la cabeza del pozo y las tuberías en inviernos no muy fríos en las regiones del sur de Rusia o cuando la tubería de agua está enterrada a gran profundidad se puede hacer sin demasiados refinamientos con aserrín o paja. Para ello, es necesario cavar un hoyo cerca de la cabeza del pozo y una zanja a lo largo de la tubería de agua, llenarlos con aserrín seco o paja y volver a enterrar el hoyo.

Es necesario realizar este procedimiento cada año en otoño, para que el aserrín y la paja no se pudran antes del invierno. Para eliminar la congelación por un período más largo, o si los métodos propuestos no garantizan un resultado positivo, se necesita un enfoque diferente para resolver el problema.

Restaurar el suministro de agua en invierno es más difícil y costoso que realizar un aislamiento adecuado teniendo en cuenta las características constructivas del sistema y las condiciones climáticas.

Protección de la cabeza del pozo contra la congelación

El cajón para el pozo es un depósito enterrado en el suelo, ubicado sobre la boca de la perforación. Es necesario para acceder cómodamente a los elementos principales del sistema de captación de agua con el fin de realizar reparaciones y mantenimiento regular.

Dentro del cajón aislado se instalan un acumulador hidráulico, bombas y filtros para sacarlos de la casa y eliminar el ruido. Si el equipo se coloca en una habitación climatizada, no se construye un cajón, sino que se instala un adaptador.

Tanto el pozo con cajón como sin él deben aislarse de manera que en todo el espesor de los suelos congelables se evite el contacto directo de los elementos del sistema de suministro de agua con las rocas congeladas.

Principios básicos del aislamiento del cajón

Incluso si la cabeza del pozo está ubicada por debajo de la profundidad de congelación del suelo, la mayor parte del cajón se encuentra por encima de ese nivel. Si sus paredes tienen una conductividad térmica significativa, las temperaturas negativas pueden descender hasta la cabeza y el agua en el sistema se congelará a una profundidad mucho mayor de la que indica la Stroitelnaya Klimatologiya.

En cuanto a la geometría, los cajones para pozos pueden ser cilíndricos o rectangulares; esto no afecta el método de aislamiento. Desde el punto de vista del costo del aislamiento, los objetos cilíndricos son más ventajosos, mientras que desde el punto de vista de la facilidad de instalación del material suministrado en paneles rígidos, es más fácil aislar objetos rectangulares.

Según el material, los caissons pueden ser de hormigón, metal o plástico, aunque las estructuras de hormigón se usan hoy raramente debido a la complejidad de su instalación y la poca durabilidad del hormigón bajo la acción de la humedad.

Los caissons metálicos y plásticos son impermeables; por lo tanto, durante el aislamiento interior, no es necesario considerar la resistencia del material al agua.

El aislamiento interior del caisson es relevante si su cuerpo es hermético gracias a las propiedades del material o a la realización de una impermeabilización confiable. En este caso, no es necesario proteger el aislante de la acción de la humedad.

Además, los movimientos del suelo u otras acciones externas no afectarán la integridad de la capa de aislamiento. Por lo general, en el aislamiento interior se utilizan productos a base de espuma de poliestireno o poliestireno expandido.

El aislamiento exterior del caisson se realiza para preservar el espacio interior o si se utilizan materiales sueltos. Exteriormente, es recomendable aislar las estructuras plásticas, protegiéndolas de heladas severas, durante las cuales el plástico se vuelve quebradizo.

El aislamiento exterior se realiza con cualquier material, sin embargo, es necesario considerar el posible movimiento del suelo, la acción del agua y el peligro de daño a la capa de aislamiento por insectos y roedores.

Al aplicar el aislamiento exterior, es necesario proteger el material del agua, los insectos y los ratones; de lo contrario, con el tiempo será necesario realizar los trabajos nuevamente.

Dado que las pérdidas de calor en cualquier aislamiento del pozo siempre ocurrirán, es necesaria su compensación mediante la entrada de calor. Esta compensación ya ocurrirá debido a la temperatura positiva del agua en las tuberías que pasan a través del caisson y la liberación de calor por los dispositivos en funcionamiento.

Si existe la probabilidad de que el aislamiento no sea suficiente, se puede instalar un elemento calefactor básico junto con un sensor de temperatura.

Dado que el espacio interior del caisson es pequeño, con un aislamiento normal es suficiente usar una bombilla incandescente común de 40-60 vatios o un cable calefactor de 3-5 metros de longitud.

Instalación de la tubería de revestimiento para la cabeza del pozo

Si en el diseño del suministro de agua no se previó un caisson, y la cabeza del pozo está por encima del nivel de congelación del suelo, se puede aislar con la ayuda de una tubería de revestimiento adicional, cuyo diámetro (Ø) es mayor que el diámetro (Ø) de la tubería de revestimiento fija en dos espesores del aislante.

Para instalar un segmento adicional de tubería de revestimiento, es necesario excavar un hoyo alrededor de la cabeza del pozo hasta la profundidad de congelación del suelo más 0.3 m y aislar la cabeza. Sobre esto, se debe instalar una tubería adicional, y el espacio entre los revestimientos rellenar con lana de vidrio o lana mineral.

No es recomendable rellenar el espacio entre dos tuberías de revestimiento con opciones de aislamiento térmico proyectado debido a la imposibilidad de controlar la uniformidad de la capa aislante.

Proteger la cabeza del pozo de las heladas mediante la instalación de una tubería de revestimiento requiere menos material y es más sencillo que aislar el cajón.

La tubería debe ser metálica, ya que en climas fríos el plástico se vuelve más frágil y los movimientos del terreno pueden dañarlo.

También es necesario asegurar que no haya agua en el espacio entre la tubería de revestimiento y la cabeza del pozo. La lana mineral pierde sus propiedades de aislamiento térmico al absorber humedad, y la carcasa de poliestireno expandido puede deformarse con la formación de hielo.

Para evitar la humedad, antes de colocar el aislamiento en el espacio entre los revestimientos, es necesario instalar un sello. La dimensión exterior del sello debe ser igual al diámetro de la tubería de revestimiento adicional, y la interior, al diámetro del revestimiento principal.

Aislamiento del sistema de tuberías subterráneas

Es posible que no sea necesario aislar la rama de la tubería de agua que va hacia la casa si se encuentra por debajo del nivel de congelación del suelo. Sin embargo, cuanto más profundo esté el sistema de suministro de agua, más compleja será su instalación y reparación.

En este caso, el aislamiento de tuberías puede resultar más barato en cuanto al costo del material aislante térmico y más sencillo en cuanto al nivel de trabajo requerido.

Con la conexión inferior se necesitan menos gastos de aislamiento, pero requiere trabajos más complejos tanto en la instalación como en caso de reparación.

Uso de materiales modernos de aislamiento térmico

El método más antiguo y probado para aislar tuberías es llenar la zanja con arcilla expandida. La lana mineral sin una capa exterior impermeable no se utiliza en la instalación de comunicaciones subterráneas.

Actualmente, la cantidad de diferentes tipos de aislamiento térmico disponibles en el mercado permite resolver este problema para cualquier condición de temperatura. Para la instalación de líneas subterráneas en áreas por encima del nivel de congelación, se fabrican “carcasas” de espuma de poliuretano y poliestireno expandido con una capa impermeabilizante de aluminio.

Para aislar las ramas subterráneas de la tubería de agua, se fabrican aislantes de PPS y PPU con capa impermeabilizante. Como solución alternativa, se utilizan tuberías de PND con aislamiento ya fijado en ellas.

Veamos los principales tipos de material que se utilizan con mayor frecuencia para aislar tuberías subterráneas de agua:

• La lana mineral o la fibra de vidrio se comprimen bajo el peso del suelo, por lo que si se utilizan, se requieren trabajos adicionales, como la creación de una cubierta resistente;
• fibra de basalto recubierta con lámina de aluminio para impermeabilización, es un material bastante caro, pero fácil de trabajar;
• el poliestireno expandido y el poliestireno extruido se cortan fácilmente, conservan bien el calor, pero requieren protección contra roedores;
• el poliuretano retiene bien el calor y es resistente a la humedad.

Para nudos y curvas existen carcasas especiales con forma, lo que facilita la instalación del aislamiento. Permiten realizar el montaje del aislamiento térmico en tramos de tubería de cualquier grado de complejidad sin mayores problemas.

Se puede aislar rápida y fiablemente una línea de tubería de agua con poliuretano proyectado. En tales casos, el tubo debe colocarse sobre un lecho de arcilla expandida, ya que la parte inferior de la tubería puede quedar sin cubrir con material aislante.

El poliuretano proyectado tiene una conductividad térmica muy baja, no se moja, no se rompe bajo el peso de la tierra y no es roído por ratones ni hormigas.

Para lugares de difícil acceso donde el uso de materiales voluminosos es problemático, se puede usar pintura térmica, un aislante líquido universal moderno. Esta pintura se puede aplicar con brocha o rodillo común, así como mediante pulverización. Además de su función principal, protege bien las tuberías metálicas contra la corrosión.

Uso del cable calefactor

El principio de funcionamiento de los materiales aislantes se reduce a la llamada “protección pasiva”. Gracias a su proximidad, el agua en las tuberías no se enfriará mientras fluye hasta el local calefaccionado.

Hay que entender que en un sistema cerrado sin fuente externa de calor, el sistema de aislamiento no evita la congelación, sino que simplemente aumenta el período hasta el momento de cristalización del agua bajo la acción de temperaturas negativas.

En caso de uso poco frecuente del agua del pozo, este aislamiento para el invierno puede no ser suficiente. En caso de interrupciones de más de un día, es necesario calentar las tuberías, con el agua drenada de ellas, mediante un cable eléctrico especial.

Existen dos formas de colocar el cable calefactor: dentro del tubo calentado y por fuera.

Para la introducción del cable calefactor interno se dispone de un sistema especial de tee y muelle terminal, lo que permite realizar fácilmente este procedimiento.

Para la instalación interior se utilizan cables especiales. No son tóxicos, cumplen con los altos requisitos de protección eléctrica (aunque los especialistas recomiendan realizar la conexión a través de un RCD) y se venden con un conector final hermético. La instalación de dicho cable es simple y se realiza a través de una tee común.

La principal ventaja de la opción de instalación interna es la alta eficiencia del sistema de calefacción y, como resultado, la reducción de los costos de electricidad. La principal desventaja es la dificultad de pasar el cable a través de las secciones curvas de la tubería de agua.

En la instalación externa del cable, es necesario, ante todo, asegurar su adherencia firme a una superficie bien limpia. El cable se fija a la tubería con cinta de aluminio, luego se pasa la cinta por encima de todo el cable para evitar que entre en contacto con el material aislante térmico.

Las tuberías de plástico se recubren previamente con papel de aluminio para una distribución uniforme del calor.

Para aumentar la transferencia de calor, se pueden fijar varios cables de forma lineal o en espiral. En el caso de un paso de espiral de 5 cm, la longitud del conductor aumentará 1,7 veces con respecto a la longitud de la tubería de agua cubierta.

La instalación de un termorregulador permite ahorrar significativamente energía eléctrica, porque la calefacción se enciende solo al alcanzar la temperatura establecida. Los valores óptimos de temperatura de encendido se consideran entre 3 y 5 grados Celsius.

El cable calefactor siempre se instala junto con aislamiento térmico, de lo contrario, la calefacción del entorno resultará muy costosa.

Protección adicional durante la etapa de instalación

Para la opción de pozo con una bomba sumergible antes de un largo período de inactividad, se realiza la conservación del sistema. Para ello, las tuberías se colocan con una pendiente hacia la fuente de agua, y se instala una válvula de retención en la salida del tubo de suministro desde el pozo.

Después de apagar la bomba, ésta junto con las tuberías de suministro se extrae de la excavación, y el agua fluye por gravedad hacia el pozo. Al usar este método, es deseable la ausencia de “bolsillos” donde el agua pueda quedar atrapada. Una desventaja de este método cuando se usan tuberías metálicas es el aumento de la velocidad de corrosión del metal.

Uno de los métodos poco usados es la creación de un sistema de “tubo dentro de tubo”, cuando se coloca sobre la tubería de agua un tubo de mayor diámetro, que se aísla térmicamente desde el exterior. La capa de aire así formada sirve como protección adicional contra el frío.

Si se introduce el tubo exterior en el sótano de la casa, asegurando la circulación de aire entre la capa y el sótano, se puede obtener un calentamiento adicional de la tubería de agua subterránea.

El calentamiento de la capa de aire mediante la temperatura del cuarto técnico es una de las formas más sencillas de proporcionar calor cerca del agua.

Otra opción es la circulación forzada del agua. Para ello, es necesario instalar un segundo tubo que vaya desde el sótano hasta el pozo, y un sistema de válvulas para cambiar el suministro de agua hacia la casa o hacia ese tubo.

Al encender la bomba según un horario, se puede bombear agua subterránea caliente hacia el sistema, y extraer agua fría del sistema hacia el pozo. Esta opción es conveniente durante la ausencia prolongada de los dueños de la casa, cuando no hay consumo de agua.

Existe una opinión extendida, incluso en Internet, de que se puede evitar la congelación del agua creando una presión excesiva en el sistema. Sin embargo, la temperatura de transición del agua al estado de hielo disminuye solo 1 grado por cada 130 atmósferas de presión estática. Construir una tubería de agua que soporte tal presión no es realista.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Aislamiento térmico básico de las paredes y la tapa del cajón con poliestireno expandido desde el interior:

Video #2. Acondicionamiento del pozo mediante un cajón, con desarrollo del tema del aislamiento térmico:

La congelación del pozo y de la tubería de agua no solo conlleva la interrupción del suministro de agua, sino también daños en el equipo y los elementos del sistema, cuya reparación requerirá dinero y un esfuerzo considerable. Es mejor realizar una vez un trabajo de aislamiento térmico de calidad y obtener acceso permanente al agua durante muchos años.

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