Colector de calefacción: principio de funcionamiento, reglas de instalación y conexión

Una de las opciones efectivas para modernizar el sistema de calefacción, que permite hacerlo más eficiente y confiable, es la instalación de un bloque colector. El dispositivo, que reemplaza a las construcciones tradicionales de estructura lineal, está diseñado para mejorar la comodidad de operación y la capacidad de mantenimiento del sistema.

¿Cómo funciona el colector de calefacción y qué características de instalación se deben tener en cuenta? Lo veremos en detalle.

Principio de funcionamiento del distribuidor

El propósito principal del colector de distribución es distribuir uniformemente los flujos térmicos que llegan desde la tubería principal a los circuitos del sistema y, mediante la circulación de retorno, devolver el líquido enfriado a la caldera.

De esta manera, las ramas individuales del sistema conectadas al colector se vuelven independientes entre sí.

El dispositivo constituye un nudo distribuidor intermedio, cuyos elementos clave son dos partes interconectadas:

• peine de suministro – se encarga de suministrar el portador de calor;
• peine de retorno – realiza la función de desviar el portador de calor enfriado hacia el generador de calor.

Juntos forman un grupo colector. De cada peine salen varias salidas para conectar los circuitos que conducen a los aparatos de calefacción.

Cada salida del dispositivo puede estar equipada con válvulas de purga y un grifo de cierre o regulación.

Su presencia permite regular la presión dentro de cada circuito y, en caso de ser necesario, desconectar una rama para reparación, por ejemplo, cerrar el flujo del refrigerante.

Para aumentar el rendimiento del sistema y tener la posibilidad de controlar todos los procesos de calefacción en cada habitación de la casa calefaccionada, el cuerpo del peine de distribución también se utiliza como plataforma para la instalación:

• válvulas de purga de aire;
• válvulas de drenaje;
• caudalímetros;
• contadores de calor.

El principio de funcionamiento del sistema colector es bastante simple. El líquido calentado por el generador de calor entra en el peine de suministro.

Dentro del conjunto de recolección intermedio, la velocidad del movimiento del líquido se reduce debido al mayor diámetro interno del dispositivo, y se redistribuye entre todas las salidas.

El número de salidas en el distribuidor puede ser cualquiera, y en caso necesario, la estructura siempre se puede ampliar con salidas adicionales

Conociendo el caudal del refrigerante, igual a la potencia del generador de calor, y la velocidad del agua, es fácil encontrar el área de sección transversal necesaria. Solo que antes se deben convertir los litros a una unidad conveniente para los cálculos, mm³.

A través de los tubos de conexión, cuya sección transversal es menor que el diámetro de la tubería del nudo colector, el refrigerante ingresa a los circuitos colocados por separado y se dirige a los radiadores o a las mallas de suelo radiante.

Gracias a esta distribución, cada elemento se calienta adecuadamente, recibiendo refrigerante de igual temperatura.

El diámetro interno del colector se determina mediante cálculo de modo que la velocidad del refrigerante en su interior no supere los 0,7 m/s

Al llegar al radiador y ceder el calor obtenido durante el calentamiento, el líquido se dirige por otro tubo en dirección opuesta hacia el bloque distribuidor. Allí ingresa al peine de retorno, desde donde se redirige al generador de calor.

Para una casa de campo, el sistema con colector se considera, con razón, el más eficiente y confiable.

Lo único que puede detener al propietario prudente es el costo. Ya que la instalación de dicho sistema resulta más cara que la de un sistema convencional de tipo tee.

Esta solución constructiva, que implica la instalación de tuberías de suministro individuales, crea condiciones para un calentamiento uniforme de los radiadores.

Tipos de colectores en sistemas de calefacción

Las instalaciones de colectores, utilizadas en el diseño de sistemas de calefacción cerrados de circulación, son de tres tipos.

Dependiendo del propósito del diseño, en el mercado se presentan: sistemas de radiadores y solares, así como dispositivos equipados con separador hidráulico.

Tipo #1 — calefacción por colector de radiadores

Independientemente del tipo de calefacción diseñado en la casa, siempre hay radiadores. Por lo tanto, los colectores que distribuyen los flujos del refrigerante directamente a los radiadores instalados en las habitaciones son el tipo más demandado.

El nodo de distribución consta de dos peines interconectados: el primero dirige el refrigerante a los dispositivos instalados en las habitaciones, el segundo lo devuelve a la caldera.

Los colectores utilizados en la calefacción por radiadores se pueden conectar de diferentes maneras según las características arquitectónicas y de interiores de la habitación.

Según el método de conexión, el sistema de calefacción por radiadores puede realizarse en cualquiera de las siguientes opciones de ejecución:

• conexión superior;
• conexión inferior;
• instalación lateral;
• conexión diagonal.

Sin embargo, el método de conexión inferior es el más utilizado. Con este tipo de distribución, los circuitos ocultos bajo la superficie del zócalo o del suelo no son tan llamativos.

Además, los cálculos confirman que con la conexión inferior, todas las ventajas de la calefacción doméstica se manifiestan plenamente.

Cada piso de la casa se equipa con un colector para radiadores. Se instala en el centro, ocultando el dispositivo en un nicho o en un armario especialmente diseñado en la pared.

El lugar de instalación debe elegirse de manera que, en lo posible, se conduzcan ramales de igual longitud hacia todos los dispositivos.

Si no es posible lograr la igualdad de los anillos conectados al colector, cada derivación se equipa con su propia bomba de circulación.

En esencia, todas las ramas conectadas al nodo de distribución constituyen un circuito independiente con su propia válvula de cierre y, a veces, automatización.

Un claro ejemplo de esquema de calefacción con colector son los suelos radiantes de agua.

El esquema de distribución por colectores garantiza un suministro uniforme de calor a todos los anillos del sistema de “suelos radiantes” de agua.

Las tuberías de suelo radiante se ensamblan con tubos de cobre o sus análogos de plástico, y para las conexiones se utilizan accesorios no separables.

En los anillos de calefacción se instalan válvulas con las que se regula el suministro de fluido caloportador y, en caso necesario, se desconecta el suelo radiante de la red de calefacción general del edificio.

El colector para suelo radiante es una estructura que incluye una serie de anillos de tubería, la cual se instala debajo del revestimiento del suelo.

Tales sistemas siempre se equipan con una bomba de circulación. Se coloca en el nudo colector intermedio a la entrada de la tubería de retorno.

El número de salidas en el módulo distribuidor depende de la cantidad de estancias conectadas a un mismo colector.

La cantidad de grupos colectores se determina en función de la longitud de los circuitos. Se toma como base de cálculo una proporción de 120 metros de tubería por cada grupo colector.

Tipo #2 — flecha hidráulica

Al instalar sistemas de calefacción potentes y extensos, diseñados en edificios residenciales de gran superficie, se emplean colectores distribuidores equipados con un distribuidor termohidráulico o separador hidráulico.

Al montar el elemento de conexión, por un lado se conecta el circuito de la caldera de calefacción y por el otro, la calefacción por radiadores o el suelo radiante.

El separador hidráulico consiste en un tubo vertical hueco, equipado en sus extremos con tapas elípticas, cuya función principal es igualar la presión ejercida sobre el fluido caloportador.

La presencia de un separador hidráulico distribuidor permite resolver varias tareas a la vez:

• evitar cambios bruscos de temperatura en las tuberías, que afectan negativamente la vida útil del sistema;
• mediante la mezcla y recirculación de parte del fluido caloportador, mantener constante el volumen de agua de la caldera, así como ahorrar combustible y electricidad;
• en caso necesario, compensar el déficit de caudal en el circuito secundario.

El mantenimiento del equilibrio térmico se logra gracias a que el dispositivo permite separar el circuito hidráulico de la caldera del circuito secundario.

Opción de fabricación de un distribuidor colector casero, equipado con un separador hidráulico, fabricado a partir de un tubo cuadrado de acero y dotado de racores.

El funcionamiento óptimo de un sistema equipado con separador hidráulico se puede garantizar siempre que cada circuito esté equipado con su propia bomba de circulación.

Tipo #3 — instalaciones de colectores solares

Los dispositivos de este tipo se eligen al instalar un sistema de agua autónomo en áreas no gasificadas donde el nivel de radiación solar es suficientemente alto.

Los colectores de aire que funcionan con energía solar operan gracias al efecto invernadero, transformando la luz solar en energía térmica.

La estructura de las instalaciones solares difiere ligeramente de las análogas tradicionales. Básicamente, son una especie de invernaderos que acumulan energía solar.

La circulación natural del refrigerante en ellas se realiza gracias a corrientes de convección y bajo la acción de ventiladores conectados a la placa absorbente.

El distribuidor que absorbe los rayos solares es una pequeña caja plana cubierta con una placa adsorbente negra. Esta placa receptora de calor es la que acumula el calor.

El calor acumulado se transmite al refrigerante, que puede ser aire o líquido que circula por las tuberías.

El propósito principal del colector solar es dirigir y redistribuir la energía del Sol para las necesidades domésticas y usos.

En el mercado se pueden encontrar sistemas de colectores móviles que funcionan con energía solar. Su estructura está diseñada de modo que los espejos y los elementos calefactores «siguen» el movimiento del sol, con lo que absorben su energía al máximo.

Pero debido al alto costo del equipo, el uso de instalaciones solares como fuente principal de calefacción en las condiciones climáticas incluso de las regiones del sur de nuestro país no es rentable.

Por lo tanto, se emplean más como fuente adicional de calor en la instalación de sistemas de calefacción con calderas de combustible sólido y gas.

Modificaciones de los peine distribuidores

Hoy en día, en el mercado de equipos se presentan muchas variedades de colectores para sistemas de calefacción.

Los fabricantes ofrecen tanto eslabones de conexión de la ejecución más simple, cuyo diseño no contempla la presencia de accesorios auxiliares para la regulación del equipo, como bloques de colectores con un conjunto completo de elementos integrados.

Bloque de colector que incluye todos los elementos funcionales necesarios para crear condiciones de funcionamiento ininterrumpido y de alto rendimiento del sistema de calefacción.

Los dispositivos de ejecución simple son modelos de latón con paso de derivaciones de una pulgada, equipados con dos orificios de conexión en los laterales.

En el colector de retorno, estos dispositivos tienen tapones, en lugar de los cuales, en caso de «ampliación» del sistema, siempre se pueden instalar dispositivos adicionales.

Los conjuntos intermedios de montaje más complejos en solución constructiva están equipados con válvulas de bola. Para cada derivación se prevé la instalación de válvulas de cierre y regulación. Los modelos sofisticados y costosos pueden estar equipados con:

• caudalímetros, cuya función principal es regular el flujo del fluido caloportador en cada bucle;
• sensores térmicos, diseñados para controlar la temperatura de cada aparato de calefacción;
• válvulas de purga de aire de tipo automático para el drenaje de agua;
• válvulas y mezcladores electrónicos, destinados a mantener la temperatura programada.

La cantidad de circuitos, dependiendo de los consumidores conectados, puede variar entre 2 y 10 unidades.

Independientemente de la complejidad y multifuncionalidad del equipo, en la fabricación de los peines de los bloques colectores se utilizan materiales resistentes a factores externos.

Si se toma como base el material de fabricación, los colectores intermedios ensamblados pueden ser:

1. De latón – se distinguen por sus altos parámetros de funcionamiento a un precio asequible.
2. De acero inoxidable – las estructuras de acero son extremadamente duraderas. Pueden soportar fácilmente alta presión.
3. De polipropileno – modelos de materiales poliméricos, aunque se distinguen por su bajo precio, en todas las características son inferiores a sus 'hermanos' metálicos.

Los modelos fabricados en metal, para prolongar su vida útil y mejorar los parámetros de funcionamiento, se tratan con compuestos anticorrosivos y se recubren con aislamiento térmico.

Las estructuras separadoras fabricadas en polímeros se utilizan en la instalación de sistemas calentados por calderas con una potencia de 13 a 35 kW.

Las piezas del dispositivo pueden ser de fundición o estar equipadas con abrazaderas de pinza, que permiten realizar la conexión con tuberías de metal-plástico.

Pero los especialistas no recomiendan elegir peines con abrazaderas de pinza, ya que a menudo presentan fugas de fluido caloportador en las uniones de la válvula. Esto ocurre debido al rápido deterioro del sello. Y no siempre es posible reemplazarlo.

Los colectores se utilizan en esquemas de calefacción monotubo y bitubo. En los sistemas monotubo, un peine suministra el fluido caloportador caliente y recibe el enfriado.

Recomendaciones para una elección adecuada

La principal dificultad no solo radica en la instalación del colector en sí, sino también en la correcta selección del equipo.

Al elegir un modelo de peine, se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:

1. La presión máxima admisible para este modelo. Determina el tipo de material del que puede estar hecho el distribuidor hidráulico.
2. Capacidad de caudal del conjunto.
3. Presencia de dispositivos auxiliares.
4. Número de tubos de salida del colector. Debe corresponder al número de circuitos de refrigeración.
5. Posibilidad de conexión adicional de elementos.

Todos los parámetros operativos se indican en el manual del producto.

Para la instalación de circuitos de calefacción independientes por planta, equipados con control autónomo, los colectores deben montarse en cada piso de la casa.

Al seleccionar e instalar distribuidores por planta, se consideran los parámetros del 'subsistema' que deben servir.

Gracias a la disposición por planta de los colectores, en caso necesario siempre se puede cortar la calefacción tanto de varios aparatos individuales como de toda una planta.

Esto simplifica considerablemente el mantenimiento del sistema de calefacción y su reparación.

Dado que el bloque colector no es un placer barato, para protegerse de decepciones ante una rápida avería del sistema, al elegir un modelo conviene optar por productos de fabricantes probados.

Se puede confiar plenamente en fabricantes como «GREENoneTEC», «Rehau», «Soletrol», «Oventrop» y «Meibes». En cada serie de los principales fabricantes europeos se puede encontrar un conjunto completo del equipamiento adicional necesario.

Los elementos auxiliares y accesorios para el bloque colector también deben cumplir con GOST y las especificaciones técnicas.

Como dispositivos adicionales para la conexión del colector pueden ser necesarios: 1 – purgador automático de aire, 2 – adaptador, 3 – codo, 4 – grifo, 5 – racor de unión, 6 – otro codo, 7 – salidas de tubería.

Cada uno de los elementos adicionales de la estructura cumple su función:

• purgador automático de aire – se monta si el bloque y los radiadores están en el mismo piso;
• adaptador – será necesario al instalar el purgador de aire, cuyo diámetro es de ½ pulgada, siempre que la rosca del colector sea de ¾ pulgada.
• codo – permitirá conectar las tuberías y dirigir el purgador hacia arriba.
• grifo – es necesario para conectar el tubo que viene de la caldera al dispositivo;
• raco de unión, equipado con una tuerca de unión – permitirá, en caso necesario, cerrar el suministro de fluido caloportador y, desenroscando la tuerca de unión, desconectar el dispositivo.

Si se prevé conectar un suelo radiante de agua desde el colector, adicionalmente será necesario instalar una válvula de llenado.

Para fijar el colector a la pared también se necesitarán abrazaderas montadas sobre tacos de plástico. Al montar la estructura también se permite utilizar soportes especiales.

Estas construcciones son convenientes porque el colector superior está adelantado, de modo que los tubos de la unidad no interfieren en la conexión de la tubería al colector inferior.

Reglas de instalación y conexión

Lo mejor es elegir e instalar el colector durante la etapa de diseño e instalación del sistema de calefacción.

Estas construcciones intermedias se instalan en habitaciones protegidas contra la humedad excesiva. Por lo general, se destina un espacio en el pasillo, la despensa o el vestidor.

Es recomendable colocar el bloque colector en un armario metálico especialmente diseñado para ello, con orificios en las paredes laterales para la salida de las tuberías.

En el mercado existen modelos de armarios metálicos de superficie y empotrables. Cada modelo está equipado con una puerta y un estampado en los laterales.

Si no es posible instalar un armario metálico, se opta por fijar el dispositivo directamente a la pared. El hueco para el bloque colector se sitúa a poca altura del suelo.

No existe una instrucción general para la instalación de esquemas de distribución de colectores. Sin embargo, hay una serie de puntos clave en los que los especialistas coinciden:

1. Presencia de un vaso de expansión. El volumen del elemento constructivo debe ser al menos el 10% de la cantidad total de agua del sistema.
2. Presencia de una bomba de circulación para cada circuito instalado. Los especialistas no se ponen de acuerdo en este punto. Pero, si se planea utilizar varios circuitos independientes, es recomendable instalar un equipo independiente para cada uno.

Antes de la bomba de circulación, en la tubería de retorno, se coloca un tanque de expansión. Gracias a esto, se vuelve menos vulnerable a la turbulencia de los flujos de agua que a menudo ocurren en este lugar.

Si se utiliza una flecha hidráulica, el vaso se monta delante de la bomba principal, cuya función principal es asegurar la circulación en el circuito pequeño.

La ubicación de la bomba de circulación no es determinante. Pero, como muestra la práctica, la vida útil del dispositivo es algo mayor en el 'retorno'.

Lo importante durante la instalación es colocar el eje estrictamente en horizontal. Si no se cumple esta condición, la primera burbuja de aire acumulado dejará el equipo sin refrigeración ni lubricación.

El proceso de montaje y conexión del sistema de colectores se muestra claramente en el bloque de vídeo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Videoguía para el montaje secuencial del bloque colector:

Videorevisión de la instalación y funcionamiento del colector modular de plástico:

Unidad de distribución para 'suelo radiante':

Una distribución de colectores bien elegida e instalada garantiza la eficiencia y fiabilidad del sistema de calefacción.

Gracias al reducido número de conexiones y tes, el riesgo de fugas en estas estructuras se minimiza. Además, la posibilidad de regular la temperatura de cada radiador hace que el uso del sistema de calefacción sea especialmente cómodo.

Si posee los conocimientos necesarios o tiene experiencia en la conexión de un sistema de calefacción por colectores, por favor, compártala con nuestros lectores. Puede hacerlo dejando un comentario al final del artículo.