Sistema de calefacción de dos tubos para una casa particular: esquemas de instalación + resumen de ventajas

Garantizar el calor en el hogar es la tarea más importante para su propietario. Se puede resolver de diversas maneras, sin embargo, según las estadísticas, la mayoría de los edificios en nuestro país se calientan mediante un sistema de calefacción por agua.

Precisamente la opción de agua es la más eficaz y práctica en nuestras condiciones climáticas, que son bastante severas. El sistema de calefacción bitubular para casas particulares se considera una de sus variedades más demandadas.

Le ofrecemos conocer las opciones y tecnologías de montaje de la calefacción con tubería de ida y retorno del refrigerante. La información se basa en normas y requisitos de construcción. Para una comprensión completa del complejo tema, la información presentada se complementa con selecciones de fotos, esquemas ilustrativos y videos.

Características de la calefacción bitubular

Cualquier sistema de calefacción con líquido refrigerante incluye un circuito cerrado que conecta los radiadores, que calientan la habitación, y la caldera, que calienta el refrigerante.

Todo ocurre de la siguiente manera: el líquido, al circular por el intercambiador de calor del aparato de calefacción, se calienta a una temperatura alta, después de lo cual ingresa a los radiadores, cuyo número está determinado por las necesidades del edificio.

Aquí el líquido cede calor al aire y se enfría gradualmente. Luego regresa al intercambiador de calor del aparato de calefacción y el ciclo se repite.

La circulación ocurre de la manera más simple en un sistema de un solo tubo, donde a cada radiador llega solo un tubo. Sin embargo, en tal caso, cada radiador siguiente recibirá el fluido calefactor que salió del anterior, y por lo tanto, más frío.

La característica distintiva del sistema de dos tubos – es la presencia de una tubería de ida y otra de retorno que llegan a cada radiador

Para eliminar este importante inconveniente, se desarrolló un sistema de dos tubos más complejo.

En esta variante, a cada radiador se conectan dos tuberías:

• La primera – de ida, por la cual el fluido calefactor ingresa al radiador.
• La segunda – de retorno, o como dicen los profesionales «la de vuelta», por la cual el líquido enfriado sale del dispositivo.

De esta manera, cada radiador está equipado con un suministro individual y regulable de fluido calefactor, lo que permite organizar la calefacción de la manera más eficiente posible.

Dado que el suministro de fluido calefactor caliente a los aparatos se realiza casi simultáneamente por un tubo, y la recolección del agua enfriada por otro, los sistemas de dos tubos se caracterizan por un equilibrio termotécnico óptimo – todos los radiadores del sistema y los circuitos conectados a él funcionan con una emisión de calor prácticamente igual.

¿Por qué se elige este sistema?

La calefacción por agua de dos tubos está reemplazando gradualmente a las instalaciones monotubo tradicionales, ya que sus ventajas son evidentes y muy significativas:

• Cada uno de los radiadores incluidos en el sistema recibe el fluido calefactor a una temperatura determinada, y esta es la misma para todos.
• Posibilidad de realizar ajustes para cada radiador. Si lo desea, el propietario puede instalar un termostato en cada uno de los aparatos de calefacción, lo que le permitirá obtener la temperatura deseada en la habitación. Mientras tanto, la emisión de calor de los demás radiadores en el edificio permanecerá igual.
• Pérdidas de presión relativamente pequeñas en el sistema. Esto permite utilizar para el funcionamiento del sistema una bomba de circulación económica de potencia comparativamente baja.
• En caso de avería de uno o incluso varios radiadores, el sistema puede continuar funcionando. La presencia de válvulas de cierre en las tuberías de entrada permite realizar trabajos de reparación e instalación sin detenerlo.
• Posibilidad de instalación en edificios de cualquier número de plantas y superficie. Solo será necesario seleccionar el tipo de sistema bitubular que mejor se adapte.

Las desventajas de estos sistemas suelen ser la complejidad de la instalación y un costo mayor en comparación con las estructuras monotubulares. Esto se debe a la doble cantidad de tuberías que deben instalarse.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que para la instalación de un sistema bitubular se utilizan tuberías y accesorios de diámetro pequeño, lo que proporciona un cierto ahorro. Al final, el costo del sistema resulta no mucho más alto que el de su análogo monotubular, y ofrece muchas más ventajas.

Una de las ventajas significativas del sistema de calefacción bitubular – es la posibilidad de regular eficazmente la temperatura en la habitación

Tipos de sistemas con ida y retorno

La estructura bitubular se caracteriza por una gran variedad, que se puede clasificar según diferentes criterios. Consideremos los principales.

Distribución de calefacción abierta

Cualquier sistema hidráulico de calefacción representa un circuito cerrado que incluye un vaso de expansión. Este elemento es necesario porque el líquido al calentarse aumenta de volumen.

Para la distribución abierta se elige un tanque que permite que el líquido se comunique con la atmósfera. En este caso, una parte del mismo inevitablemente se evapora, lo que lleva a la necesidad de controlar constantemente su nivel.

El esquema de calefacción bitubular de tipo abierto – es la opción más simple y económica para construir un sistema. Su gran inconveniente es que en épocas de heladas, el fluido caloportador, en contacto directo con la atmósfera, se enfría rápidamente

Este es un detalle muy importante que debe tratarse con mucha responsabilidad. Un nivel insuficiente de líquido en el sistema provoca la 'ebullición' de la caldera y su avería. Además, el sistema abierto solo permite el uso de agua como fluido caloportador.

Las mezclas de glicoles o anticongelantes, más prácticas en este aspecto, al evaporarse forman vapores tóxicos, por lo que solo se utilizan en estructuras cerradas.

Sistema de circulación cerrada

Se diferencia de la abierta por la presencia de un tanque de expansión cerrado. No requiere un control constante por parte del propietario. El diseño implica la instalación de un tanque de expansión de tipo membrana, que está diseñado para compensar una caída o aumento repentino de presión en el sistema. De esta manera, evita averías del equipo debido a sobrecargas bruscas.

En el esquema cerrado se instala un tanque de expansión de tipo membrana, que no tiene comunicación con el medio ambiente, por lo que el fluido caloportador no se evapora del sistema.

El tanque de membrana permite mantener en el sistema la presión óptima para la bomba y la caldera. Además, el diseño cerrado permite utilizar cualquier líquido adecuado según sus parámetros como fluido caloportador.

Esto permite obtener un sistema lo más eficiente y económico posible con los parámetros deseados. Por ejemplo, que no tema la congelación si se utiliza anticongelante.

Según el método de circulación del fluido caloportador líquido, los sistemas de calefacción de dos tubos se dividen en dos grandes grupos.

Configuración con circulación natural

El principio básico de funcionamiento del sistema es el siguiente: la caldera calienta el fluido caloportador, que se expande al aumentar la temperatura. La densidad del líquido disminuye durante este proceso.

Gracias a esto, el agua más fría y, por tanto, más densa, desplaza gradualmente el líquido calentado hacia arriba. Se eleva hasta el punto más alto del sistema, donde empieza a enfriarse poco a poco y, por gravedad, se mueve hacia los radiadores.

En las baterías, el agua cede el calor acumulado y, enfriándose aún más y aumentando su densidad, se dirige hacia la caldera. Es evidente que el refrigerante recorre todo el ciclo por gravedad, sin utilizar equipos adicionales.

Debido a que esto ocurre con bastante lentitud, el aire desplazado por el agua logra trasladarse al punto más alto del sistema, lo que permite eliminar el exceso de aireación.

En la figura se muestra un esquema simple de un sistema de calefacción bitubular con circulación natural del refrigerante. Sus características típicas incluyen tuberías de gran diámetro, que reducen la resistencia hidráulica, y una pendiente obligatoria en la dirección del flujo del refrigerante de aproximadamente 2 – 3 mm por metro lineal.

Una ventaja indiscutible de la instalación de tipo natural es su larga vida útil. La ausencia de elementos móviles y bomba de circulación, así como el circuito cerrado del sistema con una cantidad limitada de sales minerales y sedimentos, prolonga significativamente su tiempo de funcionamiento.

Los especialistas afirman que la vida útil de las construcciones con circulación natural, equipadas con tuberías poliméricas y radiadores bimetálicos, puede alcanzar aproximadamente los cincuenta años.

Como desventaja de estos esquemas se considera la diferencia de presión relativamente baja. También hay que tener en cuenta la resistencia que ofrecen los radiadores y las tuberías al movimiento del refrigerante. Por lo tanto, el radio de acción de este sistema será limitado. Las normas de construcción recomiendan utilizar calefacción con circulación natural en un radio no superior a 30 m.

Además, este sistema tiene una inercia bastante alta, por lo que transcurre un tiempo considerable desde el encendido de la caldera hasta que se estabiliza la temperatura en el edificio calefaccionado.

Otro aspecto negativo es que todas las tuberías deben estar colocadas con una pendiente determinada para que el líquido pueda moverse en la dirección correcta. El sistema de calefacción con circulación natural es capaz de autorregularse.

El sistema bitubular con circulación natural es capaz de autorregularse: cuanto más baja es la temperatura en la habitación calefaccionada, mayor es la velocidad de movimiento del refrigerante.

Cuanto más baja sea la temperatura ambiente, mayor será la velocidad de circulación del refrigerante. Además, el avance del líquido a través del circuito de calefacción se ve afectado por varios factores: la sección y el material de las tuberías de distribución, el radio y la cantidad de curvas en el esquema de calefacción de dos tubos de una casa particular, así como la presencia y el tipo de válvulas de cierre instaladas.

Actuando sobre los factores mencionados, se puede lograr la máxima eficiencia del sistema de calefacción.

Distribución con circulación forzada del refrigerante

En el esquema descrito anteriormente se incluye una bomba de circulación que mueve el refrigerante a través del circuito cerrado de calefacción. Esto ofrece ventajas significativas. En primer lugar, aumenta la velocidad del movimiento del líquido, por lo que el edificio se calienta mucho más rápido.

Al mismo tiempo, todos los radiadores conectados al sistema reciben refrigerante aproximadamente a la misma temperatura. Esto les permite calentarse de manera más uniforme.

Al utilizar un esquema con circulación natural, esto no es posible, ya que la temperatura del líquido que llega al radiador depende de la distancia a la que se encuentra de la caldera. Cuanto más lejos esté el radiador, más frío será el refrigerante. La circulación forzada permite regular el nivel de calentamiento de los elementos individuales de la red. Además, si es necesario, se pueden cerrar secciones individuales de la misma.

El uso de una bomba de circulación permite incluir en el sistema un tanque de expansión de membrana, es decir, realizarlo en una versión cerrada. De esta manera, la cantidad de líquido evaporado se reduce significativamente.

Además, el montaje de la estructura se simplifica considerablemente, ya que no es necesario colocar las tuberías estrictamente en un ángulo específico, calcular con precisión su diámetro y altura de elevación.

En la figura se presenta un esquema de un sistema de calefacción de dos tubos con circulación forzada. Aquí hay una bomba que mueve el líquido a través del circuito.

Otra ventaja de la instalación de circulación forzada es la posibilidad de realizar los cambios necesarios en su esquema y disposición de manera bastante indolora. Para el montaje de dicha instalación se utilizan tuberías y accesorios de menor diámetro, lo que la abarata considerablemente.

Además, estos sistemas son más económicos debido a que la diferencia de temperatura del refrigerante líquido en la entrada y salida de la caldera es mucho menor que en el sistema análogo con circulación natural.

La presencia de una bomba en el esquema evita la aparición de aire en la tubería de calefacción. En general, las distribuciones con circulación forzada se consideran más eficientes, pero también tienen desventajas.

El más significativo de ellos es la dependencia energética. La bomba no puede funcionar sin estar conectada a una fuente de alimentación. Durante cortes de electricidad, dicho sistema de calefacción se detiene. En caso de cortes frecuentes, es deseable contar con una fuente de energía ininterrumpida.

Entre los inconvenientes se suelen incluir los costos financieros. Parte de ellos es el precio de la bomba de circulación, así como el costo de los accesorios necesarios para su funcionamiento normal. Esto en general aumenta el precio de instalación del sistema. Además, mensualmente será necesario pagar las facturas de electricidad que alimenta la bomba de circulación.

La eficiencia del funcionamiento del sistema de calefacción con circulación forzada depende en gran medida de la correcta elección de la bomba

El esquema de calefacción puede estar compuesto de dos maneras diferentes, que determinan la ubicación de los montantes y tuberías en el espacio.

Tipo de disposición horizontal y vertical

Implica la conexión de los aparatos de calefacción a un conducto horizontal. Se instala principalmente en edificios de una sola planta de gran superficie. En este caso, lo óptimo es ubicar las columnas en pasillos o cuartos de servicio.

La ventaja de este tipo de disposición es el menor costo del sistema y su instalación. El principal inconveniente es la tendencia de la estructura a acumular aire, por lo que es necesaria la instalación de válvulas de purga (grifos de Maevsky).

La distribución horizontal se diferencia de la vertical en que el número de tuberías verticales es mínimo. Su ventaja es que la tubería de ida y retorno se pueden colocar bajo el suelo; su desventaja es que para la instalación oculta no es recomendable usar tuberías de polímero y es necesario instalar una bomba de circulación en el circuito.

La conexión de los radiadores se realiza a montantes ubicados verticalmente. Esta opción es especialmente buena para edificios de varias plantas, ya que permite conectar cada planta por separado al montante de calefacción. La principal ventaja del sistema es la ausencia de bolsas de aire. Sin embargo, la instalación del esquema de calefacción con disposición vertical resultará más costosa que la análoga horizontal.

La disposición vertical del sistema permite conectar cada planta a la calefacción por separado, lo que es muy conveniente

Sistema de calefacción bitubular con distribución superior

La principal característica distintiva de este diseño es que la tubería de suministro se coloca en la parte superior de la habitación, mientras que el retorno se desvía por la parte inferior.

Una ventaja importante de este sistema es la alta presión en la tubería principal, debido a la diferencia significativa en los niveles de la tubería de retorno y de suministro. Gracias a esto, su diámetro puede ser el mismo incluso al configurar un sistema con circulación natural.

Sin embargo, el tanque de expansión, que se coloca en el punto más alto del sistema, a menudo termina en un ático sin calefacción, lo que puede causar problemas. Como alternativa, se puede considerar la instalación del tanque dentro del forjado, de modo que su mitad inferior permanezca en la habitación con calefacción y la parte superior salga al ático y esté bien aislada.

Si el propietario no está especialmente preocupado por la presencia de tuberías bajo el techo de la habitación, es aconsejable colocar la línea de suministro por encima del nivel de las ventanas.

En este caso, el tanque de expansión se puede colocar debajo del techo, siempre que la altura del tubo ascendente sea suficiente para garantizar una velocidad normal del refrigerante. El retorno deberá montarse lo más cerca posible del nivel del suelo o incluso por debajo de él. Sin embargo, en este último caso, al instalar la tubería principal, no se podrán utilizar elementos de conexión para evitar fugas.

En la figura se muestran esquemas de distribución superior con movimiento natural concurrente y contracorriente del refrigerante. Se presentan opciones de distribución de dos circuitos y de un circuito.

La apariencia de una habitación con tuberías instaladas debajo del techo no es lo suficientemente estética. Además, parte del calor se pierde hacia arriba, lo que hace que el sistema de calefacción con distribución superior sea poco eficiente.

Por lo tanto, se puede intentar montar un esquema con la tubería de suministro que pase por debajo de los radiadores, pero esto solo mejorará la apariencia del sistema, sin afectar sus deficiencias.

La conexión de una bomba permite alcanzar fácilmente la presión óptima en el sistema incluso con tuberías de diámetro mínimo. El máximo efecto del sistema de calefacción con distribución superior se puede obtener en una casa particular de dos pisos, ya que la circulación natural se ve estimulada por la gran diferencia de altura entre la caldera, ubicada en el sótano, y los radiadores del segundo piso.

Una vez más, el refrigerante calentado se dirigirá al tanque de expansión, que se coloca en el ático o en el segundo piso. Desde allí, por un conducto inclinado, el líquido comenzará a fluir hacia los radiadores.

En este caso, incluso se puede combinar el tanque de distribución de agua caliente y el tanque de expansión. Si en la casa se instala una caldera independiente de la red eléctrica, se obtendrá un sistema de calefacción completamente autónomo.

Otra opción muy acertada para una casa de dos pisos es un sistema combinado que une tramos de dos y de una tubería. Por ejemplo, una construcción de una tubería se instala en el segundo piso en forma de suelo radiante de agua, y una de dos tuberías se instala en el primero. La posibilidad de regular la temperatura en todas las habitaciones se mantiene completamente.

Un sistema de calefacción de dos tuberías con distribución superior no embellece la habitación. El tubo de suministro debe colocarse sobre la ventana si el edificio no está equipado con un ático aislado.

La principal ventaja del sistema de calefacción de dos tuberías con distribución superior es la alta velocidad de circulación del fluido caloportador y la ausencia de aire en la tubería.

Por eso se utiliza con bastante frecuencia, sin prestar atención a los importantes inconvenientes:

• aspecto antiestético de las habitaciones;
• gran consumo de tuberías y componentes;
• falta de posibilidad de calentar habitaciones de gran superficie;
• problemas con la colocación del vaso de expansión, que no siempre se puede combinar con el distribuidor;
• gastos adicionales en decoración para poder ocultar las tuberías.

En general, el sistema con distribución superior es perfectamente viable y, con cálculos bien realizados, además muy eficiente.

Configuración bitubular con distribución inferior

El esquema implica la instalación del suministro y el retorno debajo de los radiadores. A diferencia del sistema con distribución superior, aquí se cambia la dirección del fluido caloportador. Comienza su movimiento de abajo hacia arriba, pasa por los radiadores y se dirige por el retorno a la caldera de calefacción.

Los sistemas con distribución inferior pueden incluir uno o varios circuitos. Además, es posible disponer una distribución sin salida y un esquema con movimiento concurrente del fluido caloportador líquido.

En la figura se muestra un sistema de calefacción de tipo dos tuberías con distribución inferior. El esquema inferior de colocación de la tubería de suministro es ventajoso porque no requiere un aislamiento tan potente de la tubería como cuando se coloca dentro de un ático sin calefacción. Las pérdidas de calor también son significativamente menores.

El principal inconveniente de la construcción es la formación de aire. Para eliminarla se utilizan grifos de Maevski. Además, si el sistema está instalado en una casa de dos o más pisos, se supone que dicho grifo debe estar en cada radiador. Esto, sin duda, no es muy práctico, por lo que se recomienda la colocación de líneas de aire especiales que se integran en el sistema.

Estos purga-aire recogen el aire de la tubería de calefacción y lo dirigen al conducto central. Luego, el aire llega al tanque de expansión, desde donde se elimina. Los esquemas de calefacción con distribución inferior y circulación natural se utilizan con bastante poca frecuencia, ya que tienen una serie de limitaciones. Principalmente, que la mayoría de los radiadores incluidos en el circuito son terminales.

Por esta razón, es necesario equiparlos con purgadores. Si en el sistema hay un tanque de expansión de tipo abierto, habrá que purgar el aire prácticamente a diario. La instalación de conductos de aire que conectan en bucle las tuberías de suministro permite contrarrestar este inconveniente. Sin embargo, complican significativamente el esquema y lo hacen más voluminoso. Además, el conducto de aire se instala en la parte superior de la habitación.

La ventaja significativa de la distribución inferior, que consiste en la ausencia de una tubería visible, se pierde en este caso. La cantidad de tuberías utilizadas para la instalación es bastante comparable con el número de piezas necesarias para la distribución superior. Por lo tanto, para la instalación de un sistema de dos tubos con distribución inferior, se utiliza con mayor frecuencia la opción de circulación forzada.

Exteriormente, los sistemas con distribución inferior se ven mucho más atractivos. Las tuberías están hechas de tubos de pequeño diámetro, pasan debajo del radiador y son casi imperceptibles.

Entre las ventajas significativas de este sistema se pueden mencionar:

• Ubicación compacta del panel de control de todo el sistema. La mayoría de las veces se instala en el sótano.
• Reducción de pérdidas de calor que proporciona la instalación de tuberías en la parte baja de la habitación.
• Posibilidad de conectar y operar el sistema de calefacción antes de la finalización completa de los trabajos de construcción o reparación. Por ejemplo, la primera planta puede estar calefaccionada, mientras que en la segunda se realizan los trabajos necesarios.
• Ahorro significativo de calor gracias a la posibilidad de distribuirlo entre las habitaciones calefaccionadas.

Entre las desventajas de la distribución inferior se incluyen la gran cantidad de tuberías y accesorios necesarios para la instalación y la baja presión del líquido en el conducto de suministro. Además, un aspecto negativo es la necesidad de instalar grifos de Maevski en los radiadores de calefacción, así como la eliminación constante de bolsas de aire del sistema.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Resumen y evaluación de las ventajas y desventajas de los sistemas de calefacción con circulación natural y forzada:

Video #2. Análisis detallado del esquema de calefacción de dos tubos para una casa de campo de tres pisos:

Video #3. Cómo instalar usted mismo un sistema de calefacción de dos tubos en una casa de campo:

El sistema de calefacción de dos tubos es un método ampliamente utilizado para calentar viviendas de manera práctica y eficiente. Existen muchas modificaciones de este esquema. Es importante seleccionar la opción óptima para su hogar y realizar un cálculo adecuado de todos los parámetros del sistema. Solo así se garantizará que la casa esté cálida y acogedora.

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