Cómo hacer calefacción a vapor con sus propias manos: dispositivo, reglas y requisitos

En cada hogar debe haber calefacción, de lo contrario será muy incómodo vivir en él, incluso si es muy espacioso y hermoso. Los propietarios resuelven el problema de la calefacción de diferentes maneras, basándose en sus propias posibilidades y condiciones climáticas.

Algunas personas instalan calefacción por vapor en sus hogares: montar dicho sistema es bastante sencillo. ¿Cómo hacerlo? Intentemos comprenderlo.

Principio de funcionamiento de la calefacción por vapor

Muchas personas confunden el sistema de calefacción por vapor con el de agua. Efectivamente, en apariencia son muy similares. En ambos casos, siempre hay una caldera, tuberías y radiadores. Pero en el sistema de vapor, el medio de transferencia de calor es el vapor; en el de agua, es el agua.

En esto radica la diferencia fundamental entre los dos sistemas. La caldera no calienta, sino que evapora el agua; el vapor resultante se mueve a través de las tuberías hacia los radiadores.

Dentro de ellos ocurre el enfriamiento y la condensación del vapor. En el proceso de condensación, un kilogramo de vapor libera más de 2000 kJ de calor, mientras que el agua que se enfría 50 °C solo proporciona 120 kJ.

Está claro que la transferencia de calor del vapor es varias veces mayor, lo que explica la alta eficiencia de este tipo de calefacción. El condensado que se forma dentro de los radiadores fluye hacia la parte inferior de las piezas y se mueve por gravedad hacia la caldera.

Según el método de retorno del fluido caloportador convertido en condensado, todos los tipos de sistemas de calefacción de vapor se dividen en dos variedades:

• Cerrada. En este caso, no hay interrupciones en el circuito y el condensado fluye por tuberías colocadas en un ángulo determinado directamente a la caldera para su posterior calentamiento.
• Abierta. El sistema se caracteriza por la presencia de un depósito de almacenamiento donde llega el condensado de los radiadores. Desde este depósito, se bombea de vuelta a la caldera mediante una bomba.

Según los métodos de montaje y distribución de tuberías, los circuitos de calefacción de vapor se dividen en tipos absolutamente similares a los sistemas de agua.

El principio de funcionamiento del sistema de calefacción de vapor es muy simple: se utiliza vapor obtenido en el generador de vapor como fluido caloportador.

Según los parámetros de presión absoluta, los sistemas de calefacción de vapor se dividen en variedades de alta presión con un valor manométrico >0,07 MPa; baja presión con presión manométrica en el rango de 0,005 a 0,07 MPa; y de vacío con presión absoluta <0,1 MPa.

Si en los circuitos de baja presión hay secciones o dispositivos que se comunican con la atmósfera, se clasifican como abiertos; de lo contrario, – cerrados.

Los circuitos de calefacción de vapor se construyen según el principio de los sistemas de agua. El vapor asciende por la columna, se desplaza por las líneas principales hacia los aparatos de calefacción. Solo que en lugar del retorno, se recoge el condensado formado durante la transferencia de energía térmica del vapor al consumidor.

¿Por qué elegir la calefacción por vapor?

Hay que reconocer que los sistemas de calefacción de vapor no pueden considerarse muy populares. Esta calefacción es más bien una rareza. Examinemos en detalle sus ventajas y desventajas.

Entre las primeras, sin duda, se incluyen:

• Eficiencia del sistema de calefacción. Es tan alta que para calentar las habitaciones bastará con una pequeña cantidad de radiadores, y en algunos casos se puede prescindir de ellos: las tuberías serán suficientes.
• Baja inercia del sistema, gracias a lo cual el circuito de calefacción se calienta muy rápidamente. Literalmente, unos minutos después de encender la caldera, se empieza a sentir calor en las habitaciones.
• Las pérdidas de calor en el sistema son prácticamente inexistentes, lo que lo hace muy económico en comparación con otros.
• Posibilidad de uso poco frecuente, ya que debido a la poca cantidad de agua en las tuberías, el sistema no se descongela. Como opción, puede instalarse en casas de campo a las que se acude de vez en cuando.

La principal ventaja de la calefacción por vapor se considera su economía. Los costos iniciales para su instalación son bastante modestos, y durante su funcionamiento requiere inversiones relativamente pequeñas.

Sin embargo, incluso con tantas ventajas, los inconvenientes del sistema son muy significativos. Están relacionados principalmente con el hecho de que se utiliza vapor de agua como fluido caloportador, cuya temperatura es muy alta.

Dentro del radiador de calefacción por vapor se produce la condensación del vapor de agua. Durante este proceso se libera una gran cantidad de energía térmica, lo que explica la alta eficiencia del sistema.

Gracias a esto, todos los elementos del sistema se calientan hasta 100 °C e incluso más. Es evidente que cualquier contacto accidental con ellos causará una quemadura. Por lo tanto, todos los radiadores, tuberías y otras piezas de la estructura deben estar obligatoriamente cubiertos. Especialmente si hay niños en la casa.

La alta temperatura de los radiadores y tuberías provoca una circulación activa del aire en la habitación, lo que resulta bastante incómodo y a veces peligroso, por ejemplo, en caso de reacción alérgica al polvo.

Al usar calefacción por vapor, el aire en las habitaciones se vuelve demasiado seco. Las tuberías calientes y los radiadores lo resecan. Esto requiere el uso adicional de humidificadores.

No todos los materiales de acabado con los que se decoran las habitaciones calefactadas de esta manera resisten la cercanía de los radiadores y tuberías al rojo vivo. Por lo tanto, su elección es muy limitada.

La opción más aceptable en este caso es el enlucido de cemento pintado con pintura termorresistente. Todo lo demás está en duda. La calefacción por vapor tiene otro inconveniente que afecta la comodidad de los habitantes de la casa: el ruido que produce el vapor que pasa por las tuberías.

Entre los inconvenientes más significativos se puede mencionar la mala regulabilidad del sistema. La transferencia de calor de la estructura prácticamente no se puede controlar, lo que provoca un sobrecalentamiento de las habitaciones.

La calefacción por vapor se considera un sistema potencialmente peligroso en caso de accidente, por lo que se debe ser muy responsable en la elección del equipo. Las tuberías del sistema deben ser exclusivamente metálicas.

Hay opciones de solución. La primera es la instalación de automatización que encienda la caldera cuando las habitaciones se enfríen. En este caso, los habitantes de la casa sentirán bastante incomodidad por la constante fluctuación de temperaturas.

Una forma más «suave», pero laboriosa, es disponer de varias ramificaciones paralelas que se pondrán en funcionamiento según sea necesario.

El principal inconveniente de la calefacción a vapor, por el cual se usa poco, es su elevado peligro de accidentes. Hay que entender que, si se produce una rotura en una tubería o radiador, bajo presión saldrá vapor caliente, lo que es extremadamente peligroso.

Por esta razón, hoy estos sistemas están prohibidos en edificios de apartamentos y se usan con menos frecuencia en la industria. En casas particulares, pueden instalarse bajo la responsabilidad personal del propietario.

Elementos principales del sistema de vapor

El sistema de vapor incluye varios elementos obligatorios. Analicemos cada uno de ellos con más detalle.

Caldera de vapor – el corazón del sistema

La función principal del aparato de calefacción es transformar el agua en vapor, que posteriormente ingresa a la tubería. Los elementos constructivos principales del aparato son los colectores, el tambor y las tuberías.

Además, hay un recipiente con agua, que se denomina espacio de agua. Sobre él, durante el funcionamiento del dispositivo, se forma un espacio de vapor. Los separa el llamado espejo de evaporación.

En la figura se representa esquemáticamente una de las variedades de caldera de vapor doméstica

Dentro del espacio de vapor se puede instalar equipo adicional destinado a la separación del vapor. El funcionamiento de la caldera se basa en el principio de intercambio de calor entre los gases de combustión, el agua y el vapor.

Se distinguen dos variedades de aparatos de calefacción a vapor: de tubos de fuego y de tubos de agua. En el primer caso, dentro de la tubería colocada dentro del recipiente con agua, se mueven gases calientes.

Ellos ceden calor al líquido, que llega al estado de ebullición. Las variedades de tubos de agua funcionan de manera algo diferente. Aquí, por las tuberías colocadas dentro de la cámara con gases de combustión, se mueve el agua. Se calienta y hierve.

El agua y el vapor dentro de la caldera pueden moverse de forma forzada o natural. En el primer caso, se incluye una bomba en el diseño; en el segundo, se utiliza la diferencia de densidades entre el agua y el vapor.

En todas las variedades de calderas de vapor se utiliza aproximadamente el mismo principio de transformación del agua en vapor:

1. El líquido preparado se suministra al depósito ubicado en la parte superior de la caldera.
2. Desde aquí, el agua fluye por las tuberías hacia el colector.
3. El líquido del colector sube al tambor superior, pasando a través de la zona de calentamiento.
4. Dentro de la tubería con agua, como resultado del calentamiento, se forma vapor que asciende.
5. El vapor, si es necesario, se pasa a través de un separador, donde se separa del agua. Luego ingresa al conducto de vapor.

La caldera de vapor puede utilizar diversos tipos de combustible. Dependiendo de esto, se realizan ciertos cambios en su diseño. Estos afectan a la cámara de combustión. Para combustible sólido se instala una rejilla, sobre la que se colocan carbón, leña, etc.

Para combustible líquido y gaseoso se utilizan quemadores especiales. También existen prácticas opciones combinadas.

Entre los aficionados al bricolaje, la instalación de calefacción por vapor con una estufa goza de especial popularidad. En la foto se muestra una de las posibles opciones de modificación de la estufa.

La potencia de la caldera se selecciona en función del área a calentar.

Esto se puede hacer basándose en valores promedio:

• 25 kW para edificios de hasta 200 m²;
• 30 kW para casas con área de 200 a 300 m²;
• 35-60 kW para construcciones de 300 a 600 m².

Si se necesitan datos más precisos, se utiliza el método de cálculo estándar, donde por cada 10 m² corresponde 1 kW de potencia del equipo. No hay que olvidar que la fórmula se utiliza para casas con altura de techo de 2,7 m o menor.

Para construcciones más altas, se debe tomar una potencia mayor. Al elegir la caldera, se debe prestar especial atención a su certificación. Cualquier sistema de calefacción por vapor es potencialmente peligroso, por lo que es obligatorio probar el equipo.

Tuberías y radiadores de calefacción

La temperatura del fluido caloportador en los sistemas de vapor oscila entre 100 y 130 °C, mucho más alta que en los sistemas de líquido, donde es de 70 a 90 °C. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente no utilizar equipos similares para la instalación de sistemas.

Esto se aplica especialmente a las tuberías de metal-plástico y polipropileno. Las temperaturas de trabajo máximas para estos materiales varían entre 90 y 100 °C, por lo que su uso está terminantemente prohibido.

La opción ideal para instalar un sistema de calefacción por vapor son las tuberías de cobre. No son susceptibles a la corrosión, resisten altas temperaturas, pero son muy caras.

Para las tuberías principales de los sistemas de vapor se suelen utilizar tres tipos de tuberías. La opción más económica son las de acero. Soportan fácilmente una temperatura de 130 °C, más que suficiente, y ofrecen una resistencia adecuada.

Sin embargo, el condensado que se forma en el interior de las piezas destruye las tuberías con bastante rapidez, ya que el acero es susceptible a la corrosión, y el entorno agresivo generado por el vapor solo acentúa este defecto.

Otra desventaja de los elementos de acero es la necesidad de unirlos mediante soldadura, lo que requiere mucho esfuerzo y tiempo. Las tuberías de acero galvanizado son mucho más resistentes a la corrosión. También soportan bien las altas temperaturas.

Para su unión se suele utilizar el método de roscado, lo que simplifica considerablemente el proceso. El principal inconveniente de las tuberías galvanizadas es su alto coste.

La opción ideal son las tuberías de cobre. El material soporta altas temperaturas, es bastante maleable y a la vez resistente, no está sujeto a corrosión. Para la conexión de piezas de cobre se utiliza soldadura.

Las tuberías de cobre son muy duraderas y resistentes, pero su costo es muy alto. Por lo tanto, la opción más aceptable en relación calidad-precio son las tuberías de acero con recubrimiento anticorrosivo o galvanizadas.

La mejor opción para calefacción por vapor – los radiadores de hierro fundido. Pueden soportar cargas severas debido a la presencia de vapor caliente dentro de las baterías.

Los radiadores para sistemas de vapor se seleccionan según el principio de resistencia. Es importante que soporten altas temperaturas y sean resistentes a la corrosión. En base a esto, la mejor opción pueden considerarse las baterías de hierro fundido masivas, y la peor las paneles de acero.

Considerando la alta eficiencia del sistema, en algunos casos es perfectamente aceptable el uso de tubos de acero con aletas.

Bloque de equipos de control y medición

El sistema de calefacción por vapor tiene un mayor riesgo de accidentes, por lo que la presencia de dispositivos de control es obligatoria. Se monitorea la presión en el sistema y, si es necesario, se normaliza. Para estos fines, generalmente se utiliza un reductor.

El dispositivo está equipado con una válvula a través de la cual se elimina el exceso de vapor del sistema. Para instalaciones potentes, puede ser necesario no una, sino varias de estas válvulas.

Variedades del sistema de calefacción

En la práctica, se puede encontrar una gran cantidad de variaciones de calefacción por vapor. Según el número de tuberías, se distinguen variedades de sistemas de vapor de uno y dos tubos. En el primer caso, el vapor se mueve continuamente por la tubería.

En la primera parte de su recorrido, cede calor a las baterías y gradualmente pasa al estado líquido. Luego se mueve como condensado. Para que no haya obstáculos en el camino del fluido caloportador, el diámetro de la tubería debe ser suficientemente grande.

A veces, el vapor no se condensa parcialmente y se escapa hacia la tubería de condensado. Para evitar su ingreso en la rama destinada a la eliminación del condensado, se recomienda instalar purgadores de condensado después de cada radiador o grupo de dispositivos de calefacción.

Un inconveniente significativo del sistema monotubo es la diferencia en el calentamiento de los radiadores. Los que están más cerca de la caldera se calientan más. Los que están más lejos, menos. Pero esta diferencia solo será notable en edificios de gran área. En los sistemas de dos tubos, el vapor se mueve por una tubería, el condensado se va por la otra. De esta manera se logra igualar la temperatura en todos los radiadores.

Pero con esto, el consumo de tuberías aumenta significativamente. Al igual que la calefacción por agua, la calefacción por vapor puede ser de uno o dos circuitos. En el primer caso, el sistema se usa solo para calentar espacios; en el segundo, también para calentar agua para uso doméstico. La distribución de la calefacción también varía.

Se practican tres opciones:

• Con distribución superior. La tubería principal de vapor se instala por encima de los aparatos de calefacción; desde ella descienden las tuberías hacia los radiadores. Más abajo, a nivel del suelo, se coloca la tubería de condensado. El sistema es el más estable y sencillo de implementar.
• Con distribución inferior. La tubería principal se ubica por debajo de los aparatos de calefacción por vapor. Como resultado, por un mismo tubo, que debe ser de un diámetro algo mayor de lo habitual, el vapor se desplaza en una dirección y el condensado en la opuesta. Esto provoca golpes de ariete y pérdida de estanqueidad de la estructura.
• Con distribución mixta. La tubería de vapor se instala ligeramente por encima del nivel de los radiadores. Todo lo demás es igual que en el sistema con distribución superior, lo que permite conservar todas sus ventajas. El principal inconveniente es el alto riesgo de lesiones debido al fácil acceso a las tuberías calientes.

Al diseñar un esquema con circulación natural, hay que recordar que la tubería de vapor se instala con una pequeña pendiente en la dirección del movimiento del vapor, y la tubería de condensado, en la del condensado.

La pendiente debe ser de 0,01 – 0,005, es decir, por cada metro lineal de ramal horizontal debe haber 1,0 – 0,5 cm de pendiente. La inclinación de las tuberías de vapor y de condensado eliminará el ruido del vapor que circula por las tuberías y garantizará el drenaje libre del condensado.

Los sistemas de calefacción por vapor se construyen según esquemas de una o dos tuberías. Entre los de una tubería predominan las variantes con conexión horizontal a los aparatos de calefacción. En caso de construir un circuito con conexión vertical de los aparatos, es mejor optar por la variante de dos tuberías.

Según el nivel de presión interna, los sistemas se dividen en dos variedades principales:

• De vacío. Se requiere un sellado completo del sistema, en cuyo interior se instala una bomba especial que crea vacío. Como resultado, el vapor se condensa a temperaturas más bajas, lo que hace que este sistema sea relativamente seguro.
• Atmosféricos. La presión dentro del circuito supera la atmosférica varias veces. En caso de accidente, esto es extremadamente peligroso. Además, los radiadores que funcionan en dicho sistema se calientan a temperaturas muy altas.

Existen muchas opciones para instalar calefacción por vapor, por lo que cada persona puede elegir la opción óptima para su hogar teniendo en cuenta todas las características del edificio.

En la figura se muestra un esquema de un sistema de calefacción por vapor abierto.

¿Cómo acondicionar la sala de calderas?

La caldera de vapor, que funciona con cualquier combustible, debe instalarse únicamente en una sala especialmente equipada para ello.

Las normativas desarrolladas para aparatos de vapor estándar con una presión de hasta 0,07 MPa, que producen vapor a una temperatura de 120-130 °C, establecen una serie de requisitos para dichas salas de calderas:

• la distancia desde las paredes hasta el aparato de calefacción no puede ser inferior a 100 cm;
• la altura de la estancia debe ser como mínimo de 220 cm;
• el nivel mínimo de resistencia al fuego de las puertas es de 30 min, y de las paredes de 75 min;
• disponer de una ventilación de calidad;
• disponer de puertas y ventanas que den al exterior.

La sala de calderas es mejor instalarla en un recinto separado, pero también se permite dividir una habitación adecuada. En su interior debe revestirse con materiales no inflamables. Lo mejor para estos fines será el azulejo cerámico.

Las paredes de la sala de calderas deben estar revestidas con materiales no combustibles, por ejemplo, baldosas cerámicas.

Preparación para la instalación del sistema de vapor

Para realizar correctamente la calefacción por vapor, es necesario comenzar con la preparación del proyecto. Su desarrollo es una tarea compleja que es mejor dejar en manos de especialistas. En el proyecto terminado se deben tener en cuenta numerosos aspectos.

En primer lugar, se realiza el cálculo de las cargas térmicas para cada una de las estancias y para el edificio en su conjunto. Se selecciona la fuente de vapor, y también se determina el mecanismo y el grado de automatización del sistema.

Además, se determina obligatoriamente el consumo de vapor; en función de esto, se elige el equipo y el esquema de su uso. Una vez que el proyecto esté listo, se puede proceder a la elaboración del plan de instalación.

Para su realización se necesitará un plano del edificio, en el que se marcan las ubicaciones del equipo. Normalmente se comienza por la caldera. Se determina su ubicación. Si el sistema tiene circulación natural, la caldera debe estar por debajo del nivel de las baterías.

En este caso, normalmente se baja al sótano o al semisótano, para que el condensado pueda fluir por sí mismo hacia el equipo. Luego, sobre el plano de la casa se traza la distribución de todo el sistema de calefacción. Además, se marca todo el equipo necesario.

Los especialistas recomiendan realizar esta operación directamente «en el lugar», estando en la habitación donde se ubicará el equipo. Solo así se pueden observar y tener en cuenta todos los salientes y obstáculos que habrá que rodear.

Antes de comenzar la instalación, se realiza obligatoriamente un plano-esquema del sistema futuro, en el que se marca todo el equipo y los lugares de fijación de los radiadores

Todos los pasos y ángulos se marcan obligatoriamente en el esquema. Una vez que esté terminado, se puede pasar al cálculo de la cantidad de material necesario para su realización. Vale la pena reiterar la importancia de una correcta selección del equipo.

El sistema de vapor es potencialmente peligroso en caso de accidente, por lo que no se debe escatimar en materiales y dispositivos. Todo debe ser de alta calidad y estar certificado, de lo contrario no se podrán evitar graves problemas.

Tecnología de instalación de la calefacción por vapor

Los trabajos comienzan con la instalación de la caldera de calefacción. Se monta en una sala previamente preparada sobre una base de hormigón. En algunos casos, se prepara una pequeña base separada para el equipo.

El dispositivo se instala sobre la base estrictamente en horizontal, la corrección se verifica con un nivel de construcción. Los errores detectados se corrigen de inmediato.

La caldera colocada sobre la base se conecta al sistema de evacuación de gases de combustión. La conexión debe ser sólida y completamente hermética.

El siguiente paso es la colocación de los radiadores. Para ello, en los lugares indicados en el esquema de montaje, se clavan en la pared ganchos especiales en los que se fijan los radiadores. Si se prevé el uso de tubos con aletas, se fijan estos.

Los tubos con aletas pueden usarse en sistemas de calefacción por vapor en lugar de radiadores. Los altos parámetros de transferencia de calor del sistema se verán significativamente potenciados gracias a la mayor superficie de conducción de calor.

Se verifica la resistencia de la fijación de los emisores de calor. Luego se puede proceder a la instalación del vaso de expansión. Se fija en el punto más alto, a una pequeña distancia de la caldera de calefacción, idealmente lo más cercano posible.

Ahora se puede instalar el grupo de instrumentos de control. Se montan en la salida de la caldera. Como mínimo, deben estar ubicados un manómetro y una válvula de descarga.

Todo el equipo instalado se conecta entre sí con tuberías. El método de conexión depende del material del que estén hechas. En cualquier caso, se debe verificar cuidadosamente la corrección y fiabilidad de las conexiones realizadas.

Para sistemas abiertos, al final de la tubería principal se instala un depósito para recoger el condensado y se monta una bomba. El tubo que va desde este al equipo de calefacción debe tener un diámetro menor que el de las demás tuberías.

La caldera de vapor se conecta al circuito de calefacción. Se instalan obligatoriamente todas las válvulas de cierre necesarias y filtros que retendrán las partículas grandes de suciedad que pueda contener el agua.

Si el equipo funciona con gas, se realiza la conexión de la tubería de combustible. En este caso, está prohibido utilizar mangueras flexibles; solo se permite una conexión rígida.

Todas las conexiones se realizan exactamente según las normativas para evitar posteriormente una situación de emergencia.

A continuación, se puede realizar una puesta en marcha de prueba. Para ello, se vierte agua en el circuito y luego se pone el equipo en funcionamiento. Primero a la temperatura de trabajo mínima, luego se aumenta gradualmente, supervisando el correcto funcionamiento y la integridad del sistema.

Si se detecta el más mínimo defecto, se detiene el equipo y se eliminan todas las fallas en su funcionamiento.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Cómo convertir una estufa en caldera de vapor:

Principio de funcionamiento de una caldera de vapor:

Calefacción por vapor casera:

La calefacción por vapor es una forma muy sencilla y económica de calentar una casa. Muchas personas se sienten atraídas por sus mínimas pérdidas de calor, su alta eficiencia y sus bajos costos operativos.

Sin embargo, debe recordarse que la calefacción por vapor es potencialmente peligrosa y que una situación de emergencia en este caso puede provocar lesiones graves. Por lo tanto, su cálculo e instalación deben abordarse con toda seriedad.

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