Calefacción por agua hecha por uno mismo: todo sobre sistemas de calefacción por agua
Si una casa de campo se utiliza activamente no solo en la temporada de casa de campo, sino también en la época fría del año, la creación de un sistema de calefacción de calidad en ella es una necesidad imperiosa.
En las tuberías de suministro de calor se pueden usar diferentes fluidos caloportadores: aire calentado a 60°C, vapor de agua a 130°C y agua a 95°C. Con mayor frecuencia se utiliza la calefacción por agua.
Una de las principales ventajas de este fluido caloportador – es la posibilidad de instalar diversos sistemas de calefacción por agua según las características constructivas de la casa, las preferencias personales y otros factores.
En el artículo describimos una clasificación detallada de los esquemas de suministro de calor por agua, señalamos las características de cada variante, y también proporcionamos recomendaciones para la selección de los componentes principales del sistema. La información presentada ayudará a diseñar la calefacción de una casa particular.
Contenido del artículo:
- Clasificación de los sistemas de calefacción por agua
- Requisitos para el funcionamiento del sistema de suministro de calor
- Cálculos de potencia del equipo
- Sistemas de calefacción por agua
- Métodos de montaje de sistemas de calefacción por agua
- Sistemas de calefacción abiertos y cerrados
- Elementos del sistema de calefacción
- Sistema de calefacción por agua «Suelo radiante»
- Sistema de calefacción por zócalo
- Conclusiones y video útil sobre el tema
Clasificación de los sistemas de calefacción por agua
Dependiendo de la ubicación del lugar de producción de calor, los sistemas de calefacción por agua se dividen en centralizados y locales. De manera centralizada, suministran calor, por ejemplo, a edificios de apartamentos, diversas instituciones, empresas y otros objetos.
En este caso, el calor se produce en centrales térmicas (termoeléctricas) o en salas de calderas, y luego se entrega a los consumidores a través de tuberías.
Los sistemas locales (autónomos) suministran calor, por ejemplo, a casas particulares. Se genera directamente en los propios objetos de suministro de calor. Para este propósito se utilizan estufas o unidades especiales que funcionan con electricidad, gas natural, combustibles líquidos o sólidos.
Dependiendo del método mediante el cual se asegura el movimiento de las masas de agua, la calefacción puede ser con movimiento forzado (por bomba) o natural (gravitatorio) del refrigerante. Los sistemas con circulación forzada pueden tener esquemas de anillos y esquemas de anillos primario-secundario.

De acuerdo con la dirección del movimiento del agua en las tuberías de suministro y retorno, el suministro de calor puede ser con movimiento de flujo concurrente y de flujo sin salida del refrigerante. En el primer caso, el agua se mueve en las tuberías en una misma dirección, y en el segundo, en direcciones diferentes.

Las tuberías de calefacción pueden conectarse a los dispositivos de calefacción en diferentes esquemas. Si los dispositivos de calefacción están conectados en serie, dicho esquema se llama monotubo; si están en paralelo, se llama bitubo.
Existe también el esquema bifilar, en el cual primero se conectan en serie todas las primeras mitades de los dispositivos, y luego, para garantizar el flujo de retorno del agua, sus segundas mitades.
La disposición de las tuberías que conectan los dispositivos de calefacción dio nombre a la distribución: se distinguen sus variedades horizontal y vertical. Según el método de montaje, se destacan las tuberías de colector, de T y mixtas.

En los edificios residenciales donde no hay sótanos pero sí áticos, se utilizan sistemas de calefacción con distribución superior. En ellos, la tubería de suministro se encuentra por encima de los aparatos de calefacción.
Para edificios con sótano técnico y techo plano se emplea calefacción con distribución inferior, donde las tuberías de suministro y retorno están por debajo de los aparatos de calefacción.
También existe una distribución con circulación 'invertida' del refrigerante. En este caso, la tubería de retorno de calefacción se coloca por debajo de los aparatos.

Requisitos para el funcionamiento del sistema de suministro de calor
A pesar de la diversidad de sistemas de calefacción por agua, se imponen una serie de requisitos comunes a su funcionamiento.
Deben:
- calentar uniformemente todo el aire de las habitaciones;
- ser reparables;
- no presentar dificultades en el proceso de operación;
- estar coordinados con los sistemas de ventilación;
- ser regulables.
El principio de funcionamiento del sistema de calefacción también es común: se calienta el agua, luego circula por la tubería y cede el calor obtenido, calentando las habitaciones.

Cálculos de potencia del equipo
La temperatura interior depende de los siguientes factores:
- temperatura del aire fuera del edificio;
- espesor de las paredes de la casa y la calidad de sus elementos individuales;
- capacidad calorífica de los materiales con los que está construida la casa.
Al calcular la necesidad de calor de su casa, se deben considerar todos los factores, incluyendo las pérdidas de calor a través de ventanas y puertas, paredes, suelo y techo. Las normas especiales necesarias en el proceso de cálculo deben aplicarse teniendo en cuenta las condiciones climáticas de la zona donde se encuentra la vivienda y el grado de aislamiento térmico existente.

Las mayores pérdidas de calor se producen a través de las paredes exteriores de la casa. Al aumentar la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del edificio, también aumentan las pérdidas de calor.
Si se tiene en cuenta el material con el que se construyeron las paredes exteriores y su grosor, para una temperatura exterior del aire de –30 °C, las pérdidas de calor serán diferentes y serán:
- de ladrillo con revoco interior – 89 W/m² (en 2,5 ladrillos), 104 W/m² (en 2 ladrillos);
- de troncos con revestimiento interior (250 mm) – 70 W/m²;
- de madera laminada con revestimiento interior – 89 W/m² (180 mm), 101 W/m² (100 mm);
- de entramado con arcilla expandida en el interior (200 mm) – 71 W/m²;
- de hormigón celular con revoco interior (200 mm) – 105 W/m².
Sin embargo, las pérdidas de calor no solo se producen a través de las paredes exteriores, sino también a través de otras estructuras de cerramiento.
Con los mismos –30 °C, serán para:
- de forjados de madera del ático – 35 W/m²;
- de forjados de madera del sótano – 26 W/m²;
- de puertas dobles de madera sin aislamiento – 234 W/m²;
- de ventanas con doble marco de madera – 135 W/m².
Para calcular las pérdidas totales de calor de un edificio, es necesario calcular el área de todas las estructuras de cerramiento en metros cuadrados, multiplicar por la tasa estándar de pérdida de calor según los tipos de estructuras teniendo en cuenta los materiales con los que están hechas, y sumar los resultados obtenidos.
El cálculo debe realizarse en función de la temperatura mínima estacional de la localidad específica. Las pérdidas de calor a través de las paredes se calculan por separado, ya que es necesario tener en cuenta el área de acristalamiento y los vanos de las puertas.
Las pérdidas a través de los forjados sin trampillas al ático o al sótano se calculan para toda el área como elementos constructivos únicos.
La caldera de calefacción se elige teniendo en cuenta que su potencia debe ser suficiente para compensar las pérdidas de calor con un margen del 20-30%.
El procedimiento para calcular la potencia térmica del equipo que se utilizará para la instalación del sistema de calefacción se muestra en el videoclip en la parte final del artículo.
En nuestro sitio web hay un bloque de artículos dedicados al cálculo de la calefacción por agua, le recomendamos consultarlos:
- Cálculo hidráulico del sistema de calefacción en un ejemplo concreto
- Cálculo de calefacción por agua: fórmulas, reglas, ejemplos de ejecución
- Cálculo térmico del sistema de calefacción: cómo hacer correctamente el cálculo de la carga del sistema
Sistemas de calefacción por agua
A pesar de todas las diferencias externas y los diferentes esquemas de conexión, el principio básico de funcionamiento de los sistemas de calefacción por agua es el mismo. El fluido caloportador calentado en la caldera se transporta a través de la tubería hasta los aparatos de calefacción.
Al enfriarse, el agua transfiere calor al entorno, después de lo cual regresa al lugar donde se calentará. Este ciclo se repite una y otra vez.
Circulación natural y forzada
En casas particulares se utilizan los siguientes tipos de sistemas de calefacción:
- con circulación natural;
- con circulación forzada.
Circulación natural. Su funcionamiento se basa en la diferencia de densidad entre el agua caliente y fría. Las posiciones superiores de este sistema las ocupa el agua caliente, y las inferiores, el agua fría. Al enfriarse, el agua caliente se desplaza hacia abajo, y al calentarse, hacia arriba.
El segundo factor que asegura la circulación natural de las masas de agua es la inclinación bajo la cual se realiza la instalación de las tuberías.

La ventaja del sistema de circulación natural es su total independencia del suministro de energía.
Sin embargo, tiene muchos más inconvenientes:
- Pequeño radio de acción, que no supera los 30 m en medida horizontal;
- Duración del calentamiento – período prolongado para alcanzar las temperaturas de trabajo en todos los puntos del sistema al arrancar tras una larga pausa;
- Riesgo de parada del funcionamiento debido a la formación de hielo en el tanque de expansión abierto.
El diámetro de la tubería debe ser suficientemente grande debido a la baja presión de circulación en el circuito. Este factor también influye en la elección de los radiadores, porque los radiadores modernos tienen una sección demasiado estrecha, lo que crea una resistencia adicional que se opone a la circulación «por gravedad».
Para estimular adicionalmente el movimiento del fluido caloportador, la tubería se construye con una pendiente de modo que por cada 1 metro lineal corresponda un promedio de 3 mm. La instalación correcta de las tuberías en el ángulo adecuado no es una tarea sencilla, pero sin su solución el sistema funcionará de manera significativamente más lenta y más eficiente.

A los radiadores lejanos de los sistemas gravitacionales, el fluido caloportador llega ya significativamente enfriado. Para mantener la temperatura de calentamiento, se deben utilizar radiadores de hierro fundido. Para equilibrar la diferencia de temperatura, las baterías lejanas deben tener más secciones que las más cercanas a la caldera.
La circulación forzada la proporciona una bomba. En el esquema puede haber una o varias bombas. Es preferible utilizar varias bombas: la desconexión de emergencia de una de ellas no dejará fuera de servicio toda la calefacción.
El fluido térmico circula cíclicamente por un circuito cerrado que incluye un vaso de expansión, lo que evita la evaporación del agua.

Ventajas del sistema de circulación forzada:
- para la instalación de la calefacción se necesitarán más tuberías, pero de menor diámetro;
- se pueden utilizar radiadores de diferentes tipos y conductos de calor de diámetros pequeños;
- es más fácil regular la temperatura de los dispositivos de calefacción;
- el radio de acción se amplía considerablemente gracias a la estimulación artificial del movimiento del fluido térmico;
- posibilidad de utilizar unidades de calefacción con características mejoradas del fluido térmico.
El inconveniente de los sistemas forzados radica en su dependencia del suministro eléctrico. Para evitar problemas con la inactividad total de la calefacción, se recomienda disponer de un generador diésel o de gasolina.
Además, entre las desventajas se pueden mencionar:
- la necesidad de un cálculo preciso del diámetro de la tubería, ya que canales demasiado estrechos aumentarán drásticamente la resistencia hidráulica, y al circular por tuberías excesivamente anchas, el fluido térmico “hará ruido”;
- el costo considerable de construcción debido a la longitud prácticamente doble de la tubería, la inclusión en el esquema de una o dos bombas de circulación y, si es necesario, una bomba de refuerzo;
- la obligada utilización de costosos reguladores del flujo del fluido térmico, su temperatura y presión en el sistema.
La elección correcta del tipo de circulación depende de las características individuales y de la ubicación del edificio en el que se instalará la calefacción por agua. Sin embargo, últimamente se recurre cada vez menos a los sistemas de circulación natural, utilizándolos principalmente en edificaciones para estancias temporales.
La mayoría de las veces, las casas particulares se equipan con sistemas de circulación forzada del fluido térmico debido a sus capacidades considerablemente mayores.
Sistemas con circulación combinada
Un sistema combinado puede funcionar tanto en modo natural como en modo forzado. Esto significa que durante su instalación, al igual que en el caso de la circulación natural, se debe prever una pendiente de las tuberías de 3-5 mm por metro lineal, así como la instalación de una bomba, como para la circulación forzada.
Normalmente, en este esquema de calefacción se incluye una caldera de combustible sólido.

El sentido de utilizar un sistema combinado es que continuará funcionando incluso en caso de un corte de energía. Además, la interrupción repentina de la calefacción en invierno no solo amenaza con bajar la temperatura en la habitación.
Los elementos del sistema de calefacción pueden simplemente fallar, ya que el agua, al expandirse al congelarse, romperá su estanqueidad.
Métodos de montaje de sistemas de calefacción por agua
Consideremos dos esquemas principales de instalación de sistemas de calefacción.
Sistema de calefacción monotubo
La construcción de la tubería en la versión de un solo tubo se caracteriza por una secuencia directa de suministro del refrigerante a los radiadores. El refrigerante llena y calienta primero la primera batería, luego la siguiente, y así sucesivamente.
Desde un solo tubo se conectan dos tuberías a cada radiador: la primera es para suministrar el refrigerante, y la segunda para evacuar el agua parcialmente enfriada.

La particularidad de este esquema es el calentamiento relativamente bajo de la última batería en comparación con la primera, ya que el agua llega a ella después de haber cedido parte de su calor.
Otra desventaja del sistema de calefacción monotubo es que no es posible detener el suministro de refrigerante a un radiador específico en caso de avería. Habrá que desconectar todo el sistema.
Sistema de dos tuberías y sus variedades
En el esquema de calefacción de dos tubos, como ya se entiende por el nombre, participan no uno, sino dos tubos. Cada batería se conecta con un tubo a la línea de suministro de refrigerante y con el otro al tubo de retorno. Así, hay tuberías separadas para el refrigerante caliente y el enfriado.

Gracias a esta construcción de calefacción, el agua en todos los radiadores tiene prácticamente la misma temperatura. El funcionamiento de este sistema es más fácil de controlar, ajustar y automatizar.
El sistema de dos tubos, a su vez, se divide en dos tipos:
- con disposición superior del tubo de suministro, es decir, con distribución superior;
- con disposición inferior del tubo de suministro, es decir, con distribución inferior.
Los sistemas con distribución superior se construyen principalmente en edificios de varios pisos con ático. Los esquemas con distribución inferior tienen prioridad en la construcción privada de poca altura, porque permiten ocultar al máximo el tendido de tuberías y eliminar o reducir el número de columnas.

La comparación del sistema de calefacción monotubo y el sistema bitubo se presenta en el material de video ubicado en la parte inferior de nuestro artículo.
Sistemas de calefacción abiertos y cerrados
Además de los tipos de sistemas de calefacción de agua que ya hemos considerado, existe una división en construcción abierta y cerrada.
El sistema de calefacción abierto consta de una caldera (se puede usar cualquier tipo, excepto eléctrica), tuberías, radiadores de calefacción y un tanque de expansión, al que llega el exceso de agua cuando se expande durante el calentamiento.
El tanque no es hermético, el agua del sistema puede evaporarse, por lo que su nivel debe controlarse y rellenarse según sea necesario.

La bomba no se utiliza en un sistema de calefacción abierto. La caldera se ubica en su punto más bajo y el tanque de expansión en su punto más alto.
La construcción cerrada es hermética. Incluye todos los mismos elementos que la abierta. Pero dado que el movimiento del portador de calor en ella es forzado, la lista obligatoria de elementos se complementa con una bomba de circulación.
El tanque de expansión que forma parte de la construcción cerrada consta de dos partes selladas, separadas entre sí por un diafragma. Cuando surge un exceso de líquido expandido en el sistema, este ingresa a una de las cámaras del tanque, empujando el diafragma hacia la segunda cámara, llena de nitrógeno o aire.
Cuando el portador de calor se expande, la presión en el sistema aumenta; la parte del tanque llena de agua tiende a desplazar y comprimir la mezcla de gases. Cuando se supera el valor límite de presión en el tanque, se activa una válvula de seguridad que libera el exceso de portador de calor.

Cada uno de los sistemas de calefacción tiene sus propias ventajas y desventajas. Se diferencian en una serie de características y son adecuados para diferentes objetos. Si se necesita calentar una casa particular pequeña o una casa de campo, se utiliza una construcción abierta simple y confiable.
El sistema de calefacción cerrado, más complejo de instalar y operar, se utiliza con mayor frecuencia en casas grandes y edificios de varios pisos.
Elementos del sistema de calefacción
Dado que se va a instalar la calefacción por agua en la casa por cuenta propia, es necesario tener una idea de los elementos constitutivos de la estructura prevista.
Determinación de la caldera adecuada
La caldera es el corazón del sistema de calefacción. Es muy importante elegirla correctamente, ya que de ella depende en gran medida la fiabilidad del suministro de calor.

Según el combustible utilizado en la caldera, se distinguen los siguientes tipos de estos dispositivos:
- De gas. Esta caldera es la más popular entre los consumidores. Se instala fácilmente y funciona sin ruido excesivo. El gas es relativamente económico y genera mucho calor al quemarse. Pero para usarlo es necesario obtener un permiso, solicitar la instalación de la tubería de suministro y organizar la ventilación por extracción en la sala de calderas.
- Eléctricas. Estas calderas son las más seguras. No es necesario equipar adicionalmente su lugar de instalación. Durante su funcionamiento no se generan llamas abiertas ni productos de combustión que puedan causar intoxicación. Pero el coeficiente de eficiencia de este equipo es relativamente bajo, la electricidad es cara y la caldera de alto consumo requiere una red eléctrica confiable.
- De combustible líquido. A diferencia de las de gas, estas calderas están equipadas con quemadores de un tipo especial. Este equipo requiere una sala de calderas especial. El combustible líquido ensucia rápidamente la caldera.
- De combustible sólido. En estos dispositivos se queman briquetas de carbón y otros tipos de combustible sólido. Si está dispuesto a preparar leña o carbón para toda la temporada de frío, también puede optar por esta opción.
Se considera que las calderas combinadas, que pueden usar diferentes tipos de combustible, son las más fiables. Este equipo tiene solo un inconveniente: estas calderas son caras.
Cómo son los radiadores de calefacción
Para no decepcionarse con el resultado de los trabajos realizados, debe abordar responsablemente la elección de los radiadores. Al hacerlo, debe guiarse no tanto por las cualidades estéticas como por las características técnicas de las baterías. Y las propiedades técnicas dependen en gran medida del material de fabricación de estos productos.

Los radiadores pueden ser:
- De acero. Estos productos económicos son demasiado propensos a la corrosión. Si en verano, cuando no se utiliza la calefacción, se vacía el agua del sistema, la vida útil de los radiadores de acero puede reducirse considerablemente.
- De aluminio. Estos radiadores, de aspecto atractivo, se calientan bastante rápido. Solo las grandes fluctuaciones de presión les afectan negativamente. En casas particulares, este peligro no les amenaza.
- Bimetálicos. Estas baterías heredaron del aluminio la resistencia a la corrosión y del acero una alta disipación de calor.
- De hierro fundido. Estos productos son caros, pero duran mucho tiempo. Se calientan lentamente, pero también se enfrían durante un período prolongado. El peso considerable de los productos de hierro fundido no es un obstáculo para su uso, pero puede ralentizar el proceso de instalación.
Existen nuevos modelos de radiadores con un recubrimiento protector en su superficie interior. Estas baterías cuestan un poco más, pero el dinero invertido en ellas se recupera con creces.
Cómo no equivocarse con las tuberías
Para la instalación del sistema de calefacción se necesitarán muchas tuberías.
¿A cuáles dar preferencia?
- Metálicas. La vida útil de estas tuberías no es muy larga. Con el tiempo, los productos metálicos pueden oxidarse. Se instalan mediante conexiones roscadas.
- Poliméricas. Es un material económico pero bastante confiable, caracterizado por su resistencia a la corrosión. Incluso un no profesional puede instalar estas tuberías. La tubería de polímero durará mucho tiempo.
- Metaloplásticas. Estas tuberías contienen aluminio y plástico. La tubería se ensambla con conexiones roscadas o a presión. Como efecto secundario del alto coeficiente de dilatación térmica de estas tuberías, pueden agrietarse ante un cambio brusco de temperatura del agua.
Si los propietarios de la casa no tienen limitaciones económicas, tiene sentido instalar el sistema de calefacción con tuberías de cobre. Es un material muy costoso, pero los gastos se justifican. Estas tuberías son fiables y duraderas.
Soportan bien el aumento de temperatura y presión. Para su instalación se utiliza soldadura – una soldadura de alta temperatura con contenido de plata.
Todo lo que le hemos contado anteriormente se refería al sistema de radiadores de agua. Pero el agua como portador de calor también puede utilizarse en otros sistemas de calefacción.

Para más información sobre las características y la selección de tuberías para calefacción, lea en este artículo.
Sistema de calefacción por agua «Suelo radiante»
El «Suelo Radiante» puede tanto complementar con éxito la calefacción por radiadores de agua, como convertirse en la única fuente de calefacción de las habitaciones, si se trata de una casa de poca altura. La gran ventaja de la «Casa Cálida» es que este sistema proporciona condiciones que cumplen plenamente con las normas sanitarias e higiénicas del local.
En altura, el aire de la habitación se calienta de manera desigual: en la parte superior de las habitaciones está más frío, y en la inferior, más cálido.

La temperatura del sistema es de solo 55°C, lo que cumple con las normas de diseño. La instalación del suelo radiante se realiza en toda el área de cada habitación. Es un trabajo bastante complejo que solo puede realizarse correctamente durante la fase de construcción de la casa. La operación del sistema también presenta una serie de dificultades.
Sistema de calefacción por zócalo
Si la instalación de la «Casa Cálida» es difícil y los radiadores estropean el interior de la habitación, se puede utilizar un sistema de calefacción por rodapié.
En este tipo de calefacción, la instalación de las tuberías se realiza detrás del rodapié, es decir, un poco por encima del nivel del suelo. Así, la habitación, al igual que en el caso del «Suelo Radiante», se calienta en la secuencia correcta.

Al mismo tiempo, se calienta el suelo, lo que crea condiciones favorables en cualquier época del año. La calefacción bajo el rodapié se vuelve cada vez más popular y gradualmente se pone de moda.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Comparación entre el sistema de calefacción de dos tubos y el de un tubo:
La casa en la que usted planea vivir todo el año necesita calefacción en el período frío. Para que las condiciones de vida sean cómodas, es necesario elegir un sistema de calefacción por agua que sea el más adecuado para sus condiciones individuales.
Esperamos que la información contenida en este artículo le ayude a tomar la decisión correcta. Después de todo, una calefacción de calidad no es solo comodidad y confort. También es una condición indispensable para preservar su salud.
¿Tiene algo que añadir o tiene preguntas sobre los sistemas de calefacción por agua? Puede dejar comentarios en la publicación y participar en los debates. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.

El sistema de “suelo radiante” y el sistema de calefacción por zócalo son realmente métodos excelentes, cómodos, prácticos y estéticos para calentar su hogar. Esto es indiscutible. Pero todo esto es maravilloso solo bajo una condición: un diseño competente y una instalación DE CALIDAD. Así como materiales de calidad de dichos sistemas. Pero hay algunos listillos que instalan “suelo radiante por agua” no en casas de campo, sino en apartamentos comunes de edificios de varios pisos. Naturalmente, buscando ofertas más baratas y tratando de ahorrar en todo lo posible. Y luego a los vecinos de abajo les empieza a gotear del techo, y el forjado no está diseñado para soportar el peso de dicho sistema. Vaya alegrías para la gente: pericias y tribunales.
La instalación de la calefacción es realmente sencilla para quienes saben soldar tuberías de plástico. Yo la hice de la manera más eficiente: una caldera de baja potencia (Solly18h china) me la instalaron los fontaneros, y yo mismo monté el trazado con los radiadores, y como demostró el funcionamiento, con mucho éxito. Tomé como base un video educativo – prácticamente idéntico a esta información. Lo hice todo en tres días (apartamento de 3 habitaciones). Ahorré un montón de dinero y adquirí una experiencia útil.