Bomba de agua para calefacción: tipos, características técnicas y reglas de selección

Los fenómenos naturales gravitatorios no siempre son capaces de garantizar un nivel suficiente de circulación del refrigerante, especialmente en sistemas complejos con varios circuitos. Una bomba de agua para calefacción de espacios ayudará a estimular el movimiento del refrigerante. ¿Qué es este equipo? Esta pregunta la abordaremos en nuestro artículo.

Además del funcionamiento y las características técnicas de la bomba de agua, analizaremos los tipos y las particularidades del marcado. También examinaremos en detalle las ventajas del equipo de circulación y los parámetros importantes que se deben tener en cuenta al elegir.

Estructura general de la bomba de agua

La bomba de agua se integra en el circuito de calefacción para garantizar el movimiento del refrigerante. Por eso, estos sistemas se denominan calefacción con circulación forzada.

Consta de los siguientes elementos básicos:

• carcasa con cámara de trabajo;
• motor;
• impulsor;
• tornillo de purga de aire;
• caja de bornes.

La caja de bornes puede estar equipada con equipos mecánicos y electrónicos adicionales destinados a regular el modo de funcionamiento del motor.

La simplicidad del diseño garantiza una alta fiabilidad de las bombas, gracias a la cual pueden funcionar eficazmente durante unos 5-10 años.

Durante la primera puesta en marcha de la bomba de agua de circulación, debe desenroscar el tornillo de purga y liberar el aire de la zona de trabajo.

Tipos de bombas para sistemas de calefacción

Las bombas de circulación modernas se dividen en dos tipos principales: «secas» y «húmedas». Se diferencian algo en su estructura interna y esquema de funcionamiento, pero el movimiento del líquido en ellas se garantiza igualmente mediante procesos de circulación en el sistema. Algunos modelos están equipados con dispositivos para la regulación automática de su funcionamiento.

Opción #1 — dispositivos de tipo «seco»

El diseño de la bomba de circulación seca no implica el contacto del refrigerante con el rotor. Su área de trabajo está separada de las partes del motor eléctrico mediante anillos especiales.

Se fabrican con los siguientes tipos de material:

• grafito;
• cerámica;
• carburo de wolframio;
• acero inoxidable;
• óxido de aluminio.

El principio de funcionamiento de la bomba «seca» consiste en la rotación de la rueda en el medio del refrigerante. El orificio de suministro de agua se encuentra en el centro de la cámara principal, y el sistema de canales de salida está en la periferia.

La zona de trabajo de las bombas de circulación «secas» está conectada al motor solo mediante el eje, por lo que, si es necesario, es posible reemplazar el accionamiento eléctrico.

La rotación del impulsor de la rueda funcional genera fuerzas centrífugas que desplazan el refrigerante desde el centro de la carcasa hacia los bordes. Este principio de funcionamiento de la bomba de circulación asegura un movimiento constante del agua a través de su cámara interna.

Las características positivas del equipo de calefacción de tipo seco son:

• alto nivel de eficiencia – 70-80%;
• mínimo golpe de ariete al arrancar;
• posibilidad de disposición horizontal y vertical del motor;
• bombeo de grandes volúmenes de refrigerante gracias a la alta potencia.

Debido a la combinación de eficiencia y ruido, las bombas «secas» se utilizan principalmente en sistemas de calefacción de edificios industriales, administrativos y grandes objetos residenciales.

Por lo tanto, en los dispositivos de este tipo se pueden destacar los siguientes aspectos negativos:

1. Alto nivel de ruido, que impide su uso en apartamentos.
2. Necesidad de reemplazar los discos de sellado cada 2-3 años.
3. Alta probabilidad de fuga de refrigerante al exterior si se viola la estanqueidad de la cámara de trabajo.
4. Necesidad de refrigeración externa del motor.

Debido a su gran peso, este equipo se instala en el suelo o se suspende en soportes.

Los elementos de la bomba de consola están fijados en un mismo bastidor, y el motor eléctrico con la rueda de trabajo en la carcasa están conectados a través de un reductor.

Existen dos variantes de diseño de las bombas «secas»:

1. Monobloque. El motor y la carcasa metálica del dispositivo están unidos en una sola construcción con fijaciones específicas.
2. De consola. Al cuerpo del equipo se puede conectar un motor de cualquier potencia mediante fijaciones universales.

Los dispositivos de circulación «secos» para sistemas de calefacción, con el mantenimiento adecuado, son más duraderos, por lo que están reemplazando gradualmente en el mercado a los modelos de rotor húmedo.

Opción #2 — bombas con rotor de tipo húmedo

El principio de funcionamiento de un dispositivo de circulación con rotor de tipo húmedo es similar al de su homólogo en versión «seca»: al girar el impulsor, el refrigerante alimentado al centro se desplaza hacia la periferia de la cámara de trabajo, desde donde se recoge en los canales de salida.

Todos los sellos internos en la bomba «húmeda» son estáticos y no están sujetos a desgaste dinámico, por lo que estos modelos son más fiables y duraderos.

El rotor de la bomba 'húmeda' contacta con el refrigerante, que también proporciona el enfriamiento del motor. Estos aparatos no deben funcionar en modo seco, porque se sobrecalientan y se queman rápidamente.

Los componentes del equipo suelen estar ubicados en un mismo cuerpo y forman una construcción única, por lo que cuando se rompen elementos individuales, no se reemplazan, sino que se compra una bomba nueva.

El refrigerante dentro de la cámara de trabajo recorre un camino bastante tortuoso, por lo que la suavidad del material de la superficie interior del cuerpo influye en el ruido de la bomba.

Ventajas del equipo con el rotor de tipo “húmedo”:

• funcionamiento silencioso;
• tamaño compacto;
• consumo eléctrico reducido (30-50 W);
• larga duración de funcionamiento sin mantenimiento;
• coste relativamente bajo;
• facilidad de instalación.

Los dispositivos suelen integrarse directamente en la estructura de las calderas domésticas, facilitando al consumidor la elección del equipo al instalar el sistema de calefacción.

Los aparatos de calefacción de este tipo también tienen desventajas:

• limitaciones constructivas en la potencia máxima;
• baja capacidad de reparación;
• rendimiento bajo (40-60%);
• necesidad de una disposición estrictamente horizontal del eje del motor.

Debido a su baja potencia, la variedad “húmeda” de las bombas se utiliza principalmente en sistemas de calefacción de apartamentos y casas de una planta.

Ventajas de los equipos de circulación

Hasta 1990, los sistemas de calefacción en viviendas particulares se diseñaban y construían principalmente sin bombas. El refrigerante se movía por las tuberías por gravedad, y su circulación se lograba mediante corrientes de convección del líquido al calentarse en la caldera. Actualmente, todavía se utilizan sistemas con circulación natural, aunque no con tanta frecuencia.

Las calderas de combustible sólido económicas se fabrican sin bombas integradas, porque el fabricante desconoce los parámetros del circuito de calefacción. Para estos sistemas, la compra de una bomba de agua es obligatoria.

Ahora el movimiento del refrigerante se realiza de forma forzada mediante bombas de agua, que tienen una serie de ventajas:

1. Carga reducida sobre la caldera debido a la menor diferencia de temperatura entre la tubería de entrada y la de salida.
2. Distribución uniforme del calor en las habitaciones debido a la misma temperatura del refrigerante a lo largo de todo el circuito de calefacción.
3. Posibilidad de regular rápidamente la temperatura del refrigerante.
4. Calentamiento rápido del sistema de calefacción al arrancar la caldera fría.
5. Ausencia de la necesidad de instalar tuberías con pendiente hacia la caldera que garanticen el movimiento espontáneo del refrigerante.
6. Posibilidad de utilizar tuberías delgadas, que ocupan poco espacio interior de la vivienda.
7. La potencia de la bomba permite generar en el circuito de calefacción una presión suficiente para suministrar refrigerante varios pisos hacia arriba.
8. Uso de válvulas de cierre en bucles individuales de redes de calefacción.
9. Posibilidad de integrar la bomba en el sistema de control automático de la caldera.

A pesar de las muchas ventajas, los equipos de circulación tienen dos inconvenientes: la dependencia de la alimentación eléctrica y los gastos adicionales en electricidad.

Pero los inconvenientes se compensan fácilmente: la instalación de una bomba de agua permite ahorrar entre un 10 y un 20% de combustible, y la proporción del costo de la electricidad en los gastos totales de calefacción es solo del 3 al 5%. Además, si hay cortes de electricidad frecuentes, se puede instalar un UPS que garantice el funcionamiento autónomo de la caldera y la bomba durante un período determinado.

Particularidades del marcado del equipo

Lamentablemente, no existen requisitos unificados para el etiquetado de las bombas de circulación. Los fabricantes eligen de forma independiente la lista de características técnicas que se indican en el cuerpo del dispositivo.

No se debe basar únicamente en el etiquetado al adquirir una bomba. Es mejor consultar el manual de instrucciones y leer allí las características técnicas.

En el panel frontal suelen mostrarse los siguientes datos:

• dirección del flujo del fluido caloportador;
• diámetro de las tuberías de conexión;
• presión máxima admisible;
• fabricante y modelo;
• temperatura máxima de trabajo;
• grado de protección;
• parámetros de la red eléctrica;
• marcas de conformidad con los reglamentos técnicos nacionales.

Los fabricantes pueden indicar también otra información a su criterio. Las características técnicas detalladas de los equipos se indican en el manual de instrucciones.

Las unidades de medida varían según el país, por lo que las indicaciones numéricas en el cuerpo pueden ser engañosas. Es mejor abrir el manual una vez más, donde, junto con las características, también se indican las unidades de medida.

¿Qué tener en cuenta al elegir una bomba?

La selección de una bomba individual para el circuito de calefacción debe realizarse teniendo en cuenta muchos parámetros.

Parámetros técnicos del equipo

El equipo de circulación tiene una serie de características que es especialmente importante tener en cuenta al comprarlo.

Entre ellas se incluyen:

1. Rendimiento – relación entre la cantidad de electricidad consumida y el trabajo útil realizado para bombear el fluido caloportador.
2. Altura – diferencia de presión entre la salida y la entrada de la bomba.
3. Caudal – volumen máximo de fluido caloportador que se bombea a través de la cámara de trabajo con la resistencia mínima del circuito de calefacción.
4. Potencia de consumo eléctrico.
5. Diámetro de tuberías – valor nominal del equipo de conexión.
6. Presión nominal máxima (se indica como PN) en el circuito de trabajo a 20 °C, para la cual aún se garantiza el funcionamiento prolongado del equipo dentro del período de garantía.

Estos datos suelen ser suficientes para confirmar que las características técnicas de la bomba son adecuadas para los parámetros del sistema de calefacción.

Los criterios de selección los analizamos con más detalle en este artículo.

Potencia suficiente del dispositivo

La elección de un modelo concreto de equipo de circulación depende de las características técnicas, así como de la capacidad financiera del comprador y de las propiedades del sistema de calefacción. Si se desea ahorrar, es importante que la potencia de la bomba sea suficiente para el funcionamiento normal de la caldera. Ya que el nivel de suministro de agua indicado en las instrucciones siempre es significativamente mayor que el real.

Para determinar por sí mismo la suficiencia de potencia del aparato, se deben realizar tres etapas de cálculos.

Etapa #1: determinar el caudal de la bomba

Determinación del caudal necesario de la bomba mediante una fórmula.

La potencia requerida de calefacción depende en gran medida del material de las paredes, de la existencia de grietas en el suelo y de la estanqueidad de los marcos de las ventanas.

Para apartamentos en edificios de varias plantas, la potencia térmica de calefacción se considera de 75-80 W/m², para casas de 100-120 W/m². La diferencia de temperatura entre la entrada y la salida de la caldera suele ser de 10 °C.

Resulta que para un apartamento de 60 m², será suficiente un caudal real de la bomba de (80*60)/(1,16*10)=414 (l/h).

Etapa #2: calcular la altura de impulsión

Determinación de la altura de impulsión para superar la resistencia hidráulica total del sistema mediante una fórmula.

Cada válvula de cierre tiene su propio índice de resistencia hidráulica, que se determina mediante tablas especiales. En el cálculo se deben considerar los valores de resistencia de todos los elementos de la tubería.

La fórmula mencionada requiere cálculos complejos utilizando datos de referencia, por lo que para sistemas de calefacción domésticos y de apartamentos se puede utilizar un gráfico simplificado.

La pérdida de altura depende en gran medida del diámetro de las tuberías, por lo que al elegir entre dos tamaños posibles, es mejor seleccionar el mayor.

Según el gráfico, la pérdida de presión en un apartamento con tuberías de 20 mm de diámetro será de 70 mm/m, y considerando una longitud de tubería de 50 m, será de 3,5 metros. Esta cifra debe multiplicarse por un coeficiente de 1,3-2,2, que tiene en cuenta la resistencia de las válvulas de presión de agua.

Etapa #3: determinar la potencia de la bomba

Determinación de la suficiencia de potencia de la bomba mediante el gráfico de características de altura-caudal.

La insuficiencia de potencia de la bomba de agua provoca un consumo excesivo de gas en la caldera e incluso puede provocar averías fatales.

Dicho gráfico se indica en el manual de instrucciones y es único para cada modelo de bomba. Si el punto de intersección de los parámetros calculados anteriormente se encuentra por debajo de la curva B, entonces el equipo es adecuado para el sistema de calefacción, y si está por encima, no.

Recomendaciones detalladas para el cálculo de la bomba de circulación con ejemplos concretos las presentamos en el siguiente artículo.

Funciones adicionales del dispositivo

Si para el sistema de calefacción es críticamente importante el movimiento constante del fluido, se puede instalar un par de bombas ubicadas en serie en el circuito. El segundo motor en dicho sistema puede activarse cuando la potencia sea insuficiente o el primer motor se averíe.

Para automatizar el funcionamiento del calentador con calefacción desde el circuito de calefacción, se pueden utilizar bombas con termostato y temporizador. El mecanismo integrado asegura el encendido y apagado del motor según la temperatura del refrigerante y la hora del día.

La caja de terminales puede tener perillas de ajuste y un panel indicador. Las pantallas LCD en las bombas de calefacción se usan raramente debido a la intolerancia a altas temperaturas.

En redes de calefacción ramificadas se pueden usar bombas de circulación con termostato y regulación suave de la velocidad del rotor. Con ellas, en diferentes bucles se produce una regulación autónoma de la velocidad del refrigerante, según su temperatura. Las bombas con automatización cuestan varias veces más y rara vez se usan en apartamentos y casas pequeñas.

En el mercado se presentan tanto modelos con estructura estándar como con estructura no estándar, que aportan funcionalidad adicional. La clasificación de las mejores bombas de calefacción, elaborada teniendo en cuenta las opiniones de usuarios reales, la presentamos aquí.

Otros aspectos a considerar al elegir la bomba

Es importante que el equipo no solo cumpla su función, sino que también funcione durante mucho tiempo, sin causar molestias a los residentes de la casa o apartamento.

Por lo tanto, al elegir el equipo, se deben seguir las siguientes reglas:

1. Elegir fabricantes de bombas conocidos: Calpeda, Grundfos, WILO. El precio de su equipo es entre un 20-40% mayor, pero la probabilidad de avería es significativamente menor.
2. Tomar un equipo con características que superen entre un 20-30% las calculadas. Este margen reducirá la carga operativa y aumentará la vida útil del equipo.
3. Prestar atención a las dimensiones para que la bomba quepa en el lugar destinado para ella.
4. El funcionamiento del equipo debe ser lo más silencioso posible para no molestar a los residentes durante la noche.
5. No hay que buscar comprar un modelo con una potencia que supere ampliamente los parámetros calculados. Esto provocará no solo un consumo excesivo de electricidad, sino también ruido innecesario.
6. Elegir una bomba específicamente para sistemas de calefacción, porque están diseñadas para temperaturas de trabajo de hasta 130-150 °C.
7. Es deseable que el equipo tenga una rejilla integrada para filtrar partículas sólidas suspendidas en el refrigerante.

Las características operativas del equipo deben cumplir necesariamente con los parámetros del sistema de calefacción; no se puede ahorrar en esto. Sólo tendrá que pagar extra por un fabricante confiable, una mayor protección de la carcasa y un sistema de regulación automática del funcionamiento.

La mayoría de los dispositivos de circulación domésticos para calefacción no requieren configuración. Para ponerlos en marcha, basta con conectar los tubos a la tubería y enchufar el aparato a la red eléctrica. Y cómo realizar correctamente la instalación de la bomba lo analizamos en la guía paso a paso.

Conclusiones y video útil sobre el tema

¿Cómo seleccionar una buena bomba de circulación para calefacción?

Equipo de circulación DAB:

Comparación de dos equipos Grundfos: modelos UPS y Alpha2:

La selección de la bomba de circulación es mejor consultarla con especialistas. Si la potencia del equipo para un apartamento estándar puede ser indicada por los vendedores en la tienda, antes de comprar un dispositivo de calefacción para una casa de campo tendrá que recurrir a profesionales para cálculos complejos.

Debe recordarse que no se puede cambiar en la tienda después de comenzar a usarlo, por lo que es mejor comprar el modelo adecuado de inmediato.

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