Tuberías para calderas de calefacción: ¿qué tuberías son mejores para el flejado de la caldera? + consejos de instalación

Una fuente autónoma de energía térmica utilizada en edificios individuales es a menudo una caldera de calefacción que funciona con un tipo de combustible: carbón, gas o electricidad. Un papel importante en la organización de la calefacción lo desempeñan las tuberías para calderas de calefacción, con las cuales se realiza el conexionado: la unión de todos los elementos en un solo sistema.

El tipo de tubería determina en gran medida la laboriosidad de la instalación, el costo de la configuración y la eficiencia del sistema de calefacción. Por lo tanto, la cuestión de elegir tuberías debe tomarse en serio, ¿está de acuerdo?

Le explicaremos las características de las tuberías de diferentes materiales, indicaremos los parámetros del sistema de calefacción que deben tenerse en cuenta al diseñar la línea principal, y también proporcionaremos consejos prácticos para la instalación de las comunicaciones de ingeniería.

¿Qué opciones de tuberías se pueden utilizar?

Al realizar trabajos de instalación de una caldera de calefacción, se pueden utilizar elementos hechos de metales y polímeros. Al elegir, se debe prestar atención a características como las propiedades de aislamiento térmico, la facilidad de instalación y operación, la durabilidad y el costo de los productos.

Considerando la suma de estos criterios, para realizar el conexionado se utilizan los siguientes tipos de tuberías.

Productos de cobre de calidad, pero caros

El conexionado de cobre es relativamente raro, ya que dichas tuberías son bastante caras y requieren una habilidad especial para su instalación.

Al mismo tiempo, las estructuras hechas de este metal tienen una serie de ventajas significativas, a saber:

• buena transferencia de calor;
• resistencia a la corrosión y a sustancias agresivas;
• resistencia a la congelación;
• alta resistencia al calor.

El cobre se calienta rápida y eficazmente con una cantidad mínima de energía térmica, por lo que las piezas hechas de este material emitirán calor constantemente durante el transporte del fluido caloportador.

Las tuberías de cobre pueden soportar temperaturas mucho más altas que las de plástico (hasta +300°C), y prácticamente no cambian de tamaño. El fluido caloportador caliente también puede circular en estructuras de acero, pero en este caso aumenta el riesgo de corrosión.

Las tuberías de este metal resisten firmemente la acción del medio ambiente. Con el tiempo, solo pueden cubrirse con una fina capa de óxido, lo que no afecta en absoluto a las características de funcionamiento.

A diferencia de las tuberías de acero o polímeros, las construcciones de cobre dúctil no se rompen cuando se congela el fluido caloportador que contienen.

Entre las desventajas de los tubos de cobre para calefacción, se incluye la imposibilidad de usarlos para crear estructuras cerradas en rozas, así como el ya mencionado alto costo.

Productos de acero económicos

Otra opción común son los productos fabricados en acero.

Sus ventajas incluyen:

1. Alta resistencia, que permite soportar fácilmente cargas mecánicas.
2. Bajo coeficiente de expansión térmica lineal, gracias a lo cual la longitud de las piezas permanece invariable incluso a altas temperaturas.
3. Alta conductividad térmica, que permite una transferencia de calor eficiente.

Entre las desventajas, en primer lugar, se encuentra la tendencia a la corrosión, que destruye el metal, por lo que estos elementos deben pintarse o recubrirse con un compuesto anticorrosivo.

Una desventaja de los elementos de acero es la dificultad de instalación, que requiere equipos especiales y habilidades profesionales. La fabricación de estructuras con estos elementos debe confiarse a especialistas.

Al elegir, es mejor dar preferencia a los tubos de acero inoxidable: cuestan más, pero demuestran una mayor resistencia al impacto ambiental y mejores características de rendimiento.

Tuberías de polipropileno resistentes y ligeras

Estos productos, fabricados con tipos modernos de plásticos, se han generalizado debido a sus múltiples aspectos positivos.

Principales ventajas:

1. Costo asequible: los precios de estos productos son significativamente más bajos que los de sus equivalentes metálicos.
2. Peso ligero. Estos elementos pesan muy poco, lo que permite ahorrar esfuerzo y dinero en su almacenamiento, transporte e instalación.
3. Facilidad de instalación. Los tubos de plástico se ensamblan fácilmente en estructuras terminadas. Con la ayuda de un soldador especial, incluso un no especialista podrá realizar rápidamente el montaje.
4. Velocidad de circulación del fluido caloportador. En las tuberías de polipropileno, incluso si tienen formas complejas, prácticamente no se forman obstrucciones. Esto facilita el flujo de agua, cuya velocidad permanece constante durante toda la vida útil (20-50 años).
5. Buena resistencia a alta presión. Esto permite utilizar elementos plásticos incluso en condiciones de funcionamiento difíciles.

El principal inconveniente de los tubos PPR es el alto coeficiente de expansión térmica, por lo que estos productos se alargan ligeramente al calentarse. Para contrarrestar este fenómeno, es necesario tomar medidas, instalando compensadores.

Los tubos de polipropileno permiten crear circuitos de calefacción de cualquier nivel de complejidad. Sin embargo, las construcciones con una gran cantidad de elementos dificultan la instalación y afectan negativamente al rendimiento del sistema de calefacción.

Además, existen variantes especiales de tubos, como los productos reforzados con papel de aluminio marcados como PN 25 – que se pueden utilizar en sistemas con presión hasta 2,5 MPa y temperatura de +95 °C, así como los elementos reforzados PN 20, que permiten su uso en condiciones de temperatura de +80 °C y presión de 2 MPa.

Sistemas de calefacción de uno y dos tubos

La elección de los tubos también se ve influenciada por el esquema de tuberías (monotubo o bitubo) por el que circula el fluido caloportador.

En la figura presentada se muestran esquemáticamente los sistemas de calefacción monotubo y bitubo, cada uno con sus ventajas y desventajas (+)

Examinemos las diferencias en la instalación de ambas soluciones esquemáticas.

Opción #1 – sistema con un solo tubo

En ese caso, desde la caldera sale la «tubería de impulsión», la línea principal de gran diámetro. Sirve tanto para transportar el fluido caliente como para recoger el líquido ya enfriado.

En la figura se muestra uno de los posibles esquemas de conexión de la caldera, que incluye una bomba anticondensación y una unidad desaireadora (+)

A la arteria central se conectan los radiadores de calefacción de forma secuencial. Para ello se utilizan dos tubos finos, uno de los cuales recibe el fluido caloportador y el otro lo devuelve.

En un sistema de calefacción monotubo, el líquido pasa sucesivamente por todos los radiadores, transfiriendo parte de la energía térmica durante su recorrido.

Dos variedades de esquemas monotubo

Por sus características constructivas, se pueden distinguir dos variantes del sistema: de flujo directo y con bypass. La construcción de flujo directo no incluye montantes, limitándose a la conexión directa de los radiadores del piso superior con los equivalentes situados en la planta inferior.

Al usar este esquema, no hay que olvidar la prohibición de utilizar válvulas de regulación, ya que pueden impedir el acceso del fluido caloportador a los aparatos.

Este sistema es fácil de implementar, pero tiene una serie de inconvenientes. El fluido caloportador se enfría bastante rápido en el circuito; además, no es posible reparar o ajustar el sistema sin apagarlo por completo.

En esta figura se pueden observar claramente las características de instalación de dos variedades populares de sistemas monotubo (+)

El sistema de calefacción con bypass también implica la conexión de los radiadores mediante montantes, que son responsables del suministro de fluido caloportador a las redes. Al mismo tiempo, los radiadores se separan del circuito mediante elementos de cierre.

La distribución del fluido calefactor a todos los dispositivos conectados se realiza por lotes casi al mismo tiempo, por lo que el líquido calentado se enfría mucho menos que en los esquemas de flujo continuo.

En un circuito de calefacción con bypass, es posible ajustar la temperatura y reparar un dispositivo averiado sin apagar el sistema.

Selección de elementos para un sistema monotubo

La opción más popular para realizar esquemas de calefacción monotubo son los productos de acero, que tienen precios moderados y buenas características técnicas. Son especialmente comunes en edificios de apartamentos antiguos.

Al instalar tuberías, se debe respetar una pendiente cuyo valor debe superar los 5 milímetros por 1 metro lineal. Esta colocación asegura el transporte libre del fluido calefactor, que continuará incluso en caso de una parada repentina o planificada de la bomba de circulación.

Además de los elementos de acero, para la instalación de sistemas monotubo se pueden utilizar productos fabricados en plástico. Debido a los menores valores de resistencia hidráulica de las tuberías poliméricas, se pueden emplear elementos de menor diámetro.

Para el tendido de las líneas directa y de retorno de un sistema monotubo se utilizan elementos de gran diámetro (<50 mm), mientras que para la conexión de radiadores de calefacción en un sistema abierto son suficientes elementos constructivos de 32 mm de diámetro.

Opción #2 – esquema eficiente de dos tubos

Esta opción de esquema de calefacción contempla dos líneas: por una de ellas – la «alimentación» – se transporta el fluido calefactor que se calienta en la caldera, y por la segunda – el «retorno» – se recoge el líquido enfriado que se deriva al equipo de calefacción.

Con la circulación forzada, se garantiza el ascenso del líquido calentado por el montante principal, después de lo cual se distribuye a las baterías conectadas en serie. En los sistemas con circulación natural, no se prevén montantes de retorno en el diseño, y la conexión de los dispositivos se realiza mediante un sistema de distribución superior (+).

Esta modificación del sistema de calefacción contempla la conexión paralela de los radiadores. Dado que la intensidad de la circulación del líquido depende de la diferencia de temperatura entre las tuberías de ida y retorno, el radiador más frío se calentará más rápido, por lo tanto, la temperatura en todos los dispositivos conectados se igualará.

Entre las ventajas de los sistemas de dos tubos se incluyen:

• alta velocidad de circulación del refrigerante;
• posibilidad de crear sistemas ocultos con tuberías empotradas en paredes o suelos;
• eficiencia en la calefacción del aire;
• estabilidad hidrodinámica del sistema;
• posibilidad de conectar fácilmente un dispositivo para regular el suministro de agua caliente.

Los sistemas de dos tubos pueden ser de diferentes tipos:

• con distribución inferior o superior;
• con transporte de refrigerante concurrente o sin salida;
• de circulación natural y forzada (en este último caso se utiliza una bomba de circulación).

Un sistema de dos tubos es considerablemente más caro que uno de un solo tubo, y también más complejo de instalar. No obstante, esta opción garantiza condiciones de funcionamiento más confortables.

Entre las desventajas de este sistema se encuentran los siguientes factores:

• el doble de tuberías necesarias para la instalación, lo que aumenta significativamente su costo y el tiempo requerido para el montaje;
• la necesidad de utilizar diferentes tipos de válvulas de regulación y cierre.

A pesar de las observaciones mencionadas anteriormente, es precisamente el sistema bitubo el que se considera la solución preferida, especialmente cuando se trata de una red conectada con calderas autónomas.

Funciona con mayor eficiencia y permite alcanzar rápidamente un microclima confortable. También resulta atractiva la compatibilidad de estas configuraciones con todo tipo de calderas y diversos tipos de radiadores.

Elementos de construcción para sistemas de dos tubos

Al elegir los componentes para construir sistemas de dos tubos, es mejor optar por elementos de polipropileno, aunque se pueden utilizar otras opciones (cobre, metal-plástico) capaces de soportar altas temperaturas y presión.

Los materiales y tecnologías modernos permiten instalar sistemas sin usar soldadura, realizando el montaje como si fuera un juego de construcción. Dado que cada curvatura de la tubería aumenta la resistencia hidráulica, se deben evitar los giros y procurar tender las tuberías lo más rectas posible.

Para las tuberías de ida y retorno que se conectan a las calderas, son óptimas las tuberías de 50 mm de diámetro. Con componentes similares también se realizan las columnas a las que se fijan los radiadores.

La conexión de los radiadores a la ida y al retorno se realiza con tuberías de diferentes diámetros, cuya elección depende del número de secciones:

• para conectar radiadores de 25-35 secciones se necesitan tuberías de 1,5 pulgadas de diámetro;
• de 10-25 secciones – 1 pulgada;
• menos de 10 secciones – tres cuartos de pulgada.

Para evitar pérdidas de calor, todas las tuberías y conexiones deben estar aisladas térmicamente.

Consejos para trabajos de instalación

Al realizar el conexionado de calderas de calefacción, se deben aplicar algunas reglas. Por ejemplo, se recomienda utilizar tuberías de polipropileno, en cuyo marcado se indique la clase de servicio 5, presión de trabajo 4-6 atmósferas, presión nominal (PN) – 25 atmósferas o superior.

Para evitar cambios dimensionales en las tuberías de PPR durante el diseño, se debe considerar la instalación de bucles de compensación.

Para sistemas de calefacción, es preferible utilizar tuberías reforzadas, ya que la capa de aluminio reduce el coeficiente de dilatación térmica a la mitad, y la fibra de vidrio, en cinco veces.

Al realizar el montaje de la caldera, los accesorios de polipropileno pueden conectarse con los tubos en un sistema de calefacción único mediante el enroscado de la rosca o mediante el método de soldadura en frío/caliente. El método de rosca es mucho más conveniente, pero resultará mucho más caro debido a la necesidad de utilizar un gran número de adaptadores.

No se puede prescindir de los accesorios roscados si surge la necesidad de conectar tuberías de polipropileno a piezas metálicas o realizar sujeciones entre elementos de diferentes diámetros.

Al ensamblar estructuras de tuberías y varios accesorios, es deseable utilizar elementos hechos del mismo tipo de material, idealmente del mismo fabricante. Esto permitirá garantizar características uniformes de los productos, lo que afectará la confiabilidad y durabilidad del sistema.

Para una cómoda instalación de sistemas lineales y realización de conexiones nodales, se ofrece una amplia gama de accesorios: tes, acoplamientos, adaptadores y otros.

Por soldadura en frío se entiende el uso de un adhesivo especial con el que se fijan las piezas del sistema. Últimamente, este método prácticamente ha caído en desuso, ya que su resultado no es lo suficientemente confiable.

La conexión roscada permite reutilizar los elementos de las estructuras: en caso de problemas, se pueden desmontar y luego volver a atornillar los elementos. La soldadura permite montar sistemas más confiables, pero son desechables: ante la más mínima avería de la estructura, será necesario reemplazarla.

Para la soldadura de tuberías de polipropileno de gran diámetro (>63 mm), es recomendable utilizar el método a tope, que se realiza con un dispositivo especializado. En este caso, se puede prescindir del uso de piezas de conexión (+).

Para la soldadura en caliente se utiliza un aparato especial diseñado para soldar elementos plásticos. En este caso, ambas partes de la estructura se calientan simultáneamente en el accesorio hasta la temperatura de fusión de 260 °C, después de lo cual se presionan una contra la otra, formando una unión sólida.

Al conectar tuberías reforzadas con lámina de aluminio, la capa metálica debe limpiarse para que no interfiera durante la fijación, mientras que con elementos de fibra de vidrio se puede evitar esta operación sin problema.

El plástico no combina bien con el anticongelante, por lo que en sistemas fabricados con elementos poliméricos, solo se puede utilizar agua caliente como fluido caloportador.

Al realizar sistemas de calefacción, todas las conexiones roscadas deben sellarse con paronita u otro sellante de alta temperatura, ya que el fluido caloportador que circula en ellas tiene una temperatura elevada.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En el siguiente video escuchará la opinión argumentada de un especialista sobre el uso de diferentes tipos de tuberías para la instalación de un sistema de calefacción.

Para realizar el conexionado de la caldera se pueden utilizar diferentes tipos de tuberías, para cuya selección óptima se debe tener en cuenta un conjunto de factores: las características de la caldera y del sistema de calefacción, las posibilidades económicas y las preferencias personales.

Si se cuenta con cierta cualificación, la instalación de elementos plásticos se puede realizar por sí mismo, siguiendo claramente el esquema; pero para la instalación de tuberías metálicas es mejor recurrir a la ayuda de especialistas.

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