Registros de calefacción: tipos de estructuras, cálculo de parámetros, características de instalación

Existe una gran cantidad de radiadores de diferentes diseños y materiales para sistemas de calefacción de espacios residenciales y no residenciales. Pero los registros de calefacción se destacan entre ellos por su alta eficiencia de transferencia de calor y la simplicidad de su ensamblaje independiente.

Exterior y estructuralmente, estos dispositivos de intercambio de calor se asemejan a las serpentinas comunes de los toalleros, pero en tamaño superan con creces a los análogos para baños.

En el artículo que presentamos se analizan en detalle los tipos de registros de calefacción, y también veremos las características de la instalación de dicho equipo.

Variedades de registros de calefacción de tubos

Un registro de calefacción es un intercambiador de calor clásico de 'agua-aire'. En la mayoría de los casos, está fabricado con un tubo metálico de pared lisa. Este puede ser individual o en forma de una serie de varios segmentos de tubería colocados horizontalmente uno sobre otro. También existen diseños con aletas.

Un dispositivo de calefacción hecho solo de tubo liso es más fácil de limpiar durante las limpiezas regulares. No tiene aletas laminadas ni espacios estrechos que sean difíciles de limpiar con un paño. Como resultado, en dicho registro no se forman 'colonias' de polvo y suciedad. En este aspecto, supera ampliamente a los radiadores de paneles seccionales actualmente muy comunes.

Generalmente, los registros de calefacción se instalan en garajes, almacenes, talleres, hospitales y escuelas, es decir, en espacios donde hay requisitos elevados de seguridad contra incendios e higiene.

En cuanto a eficiencia de transferencia de energía térmica y costos de calefacción, el registro tubular no es inferior a los radiadores comunes y, a menudo, los supera. La superficie total de transferencia de calor en ambos casos es aproximadamente igual, solo que en el dispositivo en cuestión el refrigerante fluye a través de un canal ancho.

La resistencia hidráulica en esta situación resulta ser mucho menor que la de un radiador estándar de varias secciones de panel. Y esto afecta directamente los costos de energía para bombear agua a través de dicho circuito de calefacción.

Tipos según la forma de la estructura

Exteriormente, el registro de calefacción no parece demasiado elegante. Pero es barato y fácil de fabricar. Y si se pone un poco de esfuerzo, este calentador-intercambiador de calor se puede integrar perfectamente en el interior incluso de una sala de estar.

En las casas rurales del país, hasta hace poco, esta opción de sistema de calefacción se utilizaba casi en todas partes. En la época soviética, no había radiadores de paneles seccionales a la venta, pero conseguir un tubo ancho no era tan difícil.

Y luego solo se necesitaba una máquina de soldar. El calentador tubular obtenido se conecta al intercambiador de calor de agua dentro de la estufa de leña mediante soldadura de manera elemental y rápida. Lea más sobre la tecnología de reemplazo de radiadores mediante soldadura con gas a continuación.

Cuanto más cerca del borde se encuentran los tubos verticales en el registro seccional, mayor es la transferencia de calor del dispositivo: el agua en los extremos de los tubos horizontales se renueva más lentamente que en las secciones con flujo directo del refrigerante.

Todos los tipos de registros de calefacción se dividen en dos grupos:

1. Seccionales.
2. Serpentines (en forma de S).

En el primer caso, los tubos horizontales se conectan entre sí mediante tubos transversales de menor sección, y en el segundo, mediante arcos del mismo diámetro.

Ambas opciones implican grandes volúmenes de trabajo de soldadura. El dispositivo serpentín también se puede fabricar doblando un solo tubo. Sin embargo, no todos los tubos de acero de gran diámetro se pueden doblar de esta manera. Es mucho más fácil tomar arcos prefabricados y soldarlos a los segmentos horizontales del registro.

En el dispositivo con conexión 'hilo' (los tubos están dispuestos alternativamente a derecha/izquierda), no hay zonas con refrigerante frío, el agua aquí pasa gradualmente por todos los tubos.

Al conectar las secciones horizontales del registro seccional mediante la conexión 'columna', los tubos transversales se sueldan en ambos extremos. La circulación del refrigerante en dicho dispositivo de calefacción se realiza según un esquema paralelo. Como resultado, algunas zonas pueden no recibir suficiente calor. El agua caliente simplemente fluye hacia el segmento inferior antes de llegar al extremo más alejado.

En el 'hilo', donde el refrigerante recorre todas las secciones del registro, no surgen problemas similares. En este sentido, este registro se parece en muchos aspectos a un serpentín. Solo que el agua en él se mueve desde la entrada hasta la salida del radiador a través de tubos de diferentes secciones.

Los serpentines pueden tener varias curvas; en este caso, para reforzar la estructura, a menudo se realizan inserciones transversales de perfil angular o varilla gruesa en varios lugares.

Si no se dispone de arcos prefabricados para el registro en forma de S, es mejor fabricar usted mismo un dispositivo seccional. Doblar uniformemente un tubo de gran sección sin equipo especial es extremadamente difícil. Prácticamente la única opción es calentar el metal con soldadura de gas y doblarlo con cuidado. Pero existe el riesgo de pérdida de resistencia en las paredes del tubo.

Al tipo seccional también pertenece el registro con un par de colectores laterales. Estos se fabrican con un tubo del mismo diámetro que las secciones principales, actuando como tubos transversales. El agua en este caso se mueve no de arriba abajo, sino de izquierda a derecha (o viceversa).

Opciones según el material de fabricación

La mayoría de las veces, los artesanos del hogar fabrican registros de calefacción con sus propias manos a partir de tubos de acero. Las principales ventajas de esta opción son el bajo costo, la disponibilidad del material y la relativa simplicidad de la soldadura.

Además del tubo redondo, el registro de calefacción también se puede fabricar con su análogo perfilado: la resistencia hidráulica será algo diferente, pero nada más.

En condiciones de fábrica, los registros se fabrican de:

• acero;
• aluminio;
• cobre;
• hierro fundido.

En cuanto a transferencia de calor y durabilidad, lidera la opción de cobre. Pero en tamaños grandes, este calefactor costará una buena suma. El dispositivo de aluminio le cede en conductividad térmica, pero también es significativamente más barato.

El tipo más común y económico de registros de calefacción es el de acero. Sin embargo, también es la opción menos eficiente en la transferencia de calor del agua al aire entre todos los que se venden en las tiendas de equipos térmicos.

El coeficiente de conductividad térmica del acero varía entre 45 y 48 W/(m·K). El del hierro fundido es alrededor de 60, el del aluminio entre 200 y 240, y el del cobre cerca de 400 W/(m·K). El acero es inferior a todos ellos en este parámetro técnico.

Al elegir tubos de acero, se debe dar preferencia a los productos de acero al carbono, ya que son los más resistentes y tolerantes a altas temperaturas.

El hierro fundido y el aluminio generalmente se usan solo en la fabricación de registros en fábrica. Es demasiado difícil soldar estos metales de forma independiente en condiciones artesanales. Lo mismo ocurre con el acero inoxidable o galvanizado, por lo que es mejor no tomar tubos de estos materiales. Son más difíciles de soldar y su transferencia de calor es menor que la del acero negro común.

Si se tiene experiencia en soldadura de superficies de cobre, no es demasiado problemático hacer un registro con tubos de este tipo. Debido a su alta transferencia de calor, se pueden usar de menor diámetro que si se eligiera la opción de acero. Así, el aparato de calefacción resultará más económico.

Sin embargo, el cobre tiene un serio inconveniente: la necesidad de un refrigerante neutro y limpio. Si en el sistema de calefacción circula agua 'sucia', con impurezas, entonces se puede olvidar una larga vida útil de dicha batería.

Un problema similar también se observa a menudo debido a la presencia en el sistema de elementos de metales incompatibles con el cobre. Si no se toman una serie de medidas preventivas, debido a la corrosión electroquímica, dicho registro no durará mucho.

Dispositivos con calentador incorporado

La variante estándar del registro implica su conexión a los tubos de calefacción de un sistema centralizado o con una caldera de calentamiento de agua. Pero también existen aparatos completamente autónomos. En uno de los tubos inferiores se integra un elemento calefactor, alimentado por la red eléctrica de 220 V.

Por su construcción y principio de funcionamiento, el TEN en el registro es un hervidor eléctrico común que funciona con un enchufe monofásico típico.

La potencia del elemento calefactor de agua puede variar entre 1 y 6 kW según el volumen interno del intercambiador de calor. Este aparato de calefacción a menudo se suministra con una bomba de circulación para que el fluido caloportador llegue a todas sus partes.

Este registro autónomo se utiliza a menudo como fuente de calor adicional que se enciende solo durante heladas intensas. Cuando las temperaturas exteriores no son demasiado bajas, la calefacción de la habitación se realiza mediante el sistema general de calefacción. Además de agua, en el registro eléctrico se puede verter anticongelante.

En nuestro sitio web hay un artículo en el que describimos detalladamente las características de selección y los detalles de conexión de los calentadores eléctricos tubulares para radiadores de calefacción. Más información – siga el enlace.

Cálculo de la estructura del calentador

Primero, es necesario calcular la potencia térmica requerida para la habitación específica.

Según las normas, este cálculo térmico debe realizarse teniendo en cuenta:

• el área y la orientación de las paredes exteriores (si están orientadas al sur soleado o no);
• el volumen cúbico de la habitación a calentar;
• el nivel máximo posible de temperaturas negativas en la región;
• el grado de aislamiento térmico de las paredes que dan al exterior;
• la existencia de otra habitación calefaccionada debajo y/o arriba;
• la cantidad, el área y el tipo de ventanas instaladas;
• la presencia/ausencia de puertas que se abren directamente al exterior.

Las normas de construcción recomiendan incluso tener en cuenta la rosa de los vientos predominante en invierno. En el lado de barlovento, las pérdidas de calor en la pared durante el período invernal serán previsiblemente mayores.

De forma simplificada, para una habitación con altura de techo de unos 2,7 metros, la potencia térmica necesaria se calcula multiplicando el área de la habitación por 100 W

Si los techos de la habitación están a 3 metros o más, entonces para un cálculo simplificado se debe multiplicar el volumen cúbico del espacio a calentar por 34 o 41 W. El primer coeficiente se aplica a edificios de ladrillo, y el segundo a construcciones de hormigón armado.

Multiplicar un par de números no es difícil. Pero hay que ser consciente de que estos cálculos condicionales pueden estar muy lejos de las cifras reales, ya que hay muchos matices.

La mejor opción es encargar el cálculo necesario a un especialista que tenga en cuenta todos los parámetros de la habitación. Las pérdidas de calor ocurren a través de paredes, ventanas, suelo, techo e incluso la ventilación. Para obtener cifras precisas, se deben considerar todos sin excepción.

A continuación, hay que calcular las dimensiones de los tubos para el registro de calefacción. Para ello, se debe utilizar la fórmula:

Q = K * St * dt

Notación de las letras:

• Q – potencia térmica del registro;
• K – coeficiente de transferencia de calor, depende del material del tubo;
• St – área de transferencia de calor (igual al número π multiplicado por el diámetro y la longitud del tubo);
• dt – presión térmica.

Por consiguiente, conociendo Q y dt, solo queda elegir el diámetro de la tubería y su longitud total. Luego, dependiendo del diseño del registro, esta tubería se puede dividir en varios segmentos que posteriormente se conectarán mediante travesaños. Es mejor no tener en cuenta la transferencia de calor de estos últimos para no complicar los cálculos.

El valor dt se calcula a partir de la temperatura necesaria en la habitación (Tv) y los valores en el suministro (Ts) y el retorno (Tr); en total, dt = (Ts+Tr)/2 - Tv.

Al conectar las tuberías en serpentín, cada segmento horizontal siguiente recibe aproximadamente un 10% menos de energía térmica que el que está arriba. Cada uno de estos tramos del tubo del registro debe considerarse como un radiador independiente. El fluido caloportador se enfría gradual e inevitablemente a medida que circula por ellos, y el calor se disipa en la habitación.

Otro parámetro es la distancia entre las secciones horizontales (tubos principales), que refleja la altura de cada ramal. Si este espacio se hace demasiado pequeño, los flujos de calor de arriba y abajo comenzarán a solaparse, afectándose negativamente.

Este valor debe seleccionarse de modo que sea ligeramente superior al diámetro de la tubería. Así, la eficiencia del registro será la máxima posible.

Con cálculos más detallados de la potencia de los radiadores de calefacción y su cantidad, se puede leer aquí.

Características de la realización de la instalación

No hay nada especialmente complicado en la instalación de un registro de calefacción. Las dificultades pueden surgir solo al soldarlo a partir de tuberías individuales. Si no se tiene mucha experiencia en trabajos de soldadura, es mejor practicar primero. Al comprar un aparato ya fabricado de fábrica, no debería haber ningún problema con la instalación.

La suspensión del registro de tuberías en las paredes se realiza mediante soportes (ganchos) potentes. Si se coloca en el suelo, bastarán unas patas de hierro. Es importante recordar que este calentador de acero pesa bastante. Además, se suma el peso del agua en su interior, por lo que las fijaciones y soportes deben ser sumamente fiables.

Los extremos del tubo-sección se cierran con tapones esféricos especiales o se sueldan utilizando pequeños discos de acero cortados de chapa de hierro. Los racores con rosca exterior para instalar la válvula de purga de aire y conectar al sistema de calefacción se insertan directamente en las paredes del tubo o en la placa del extremo.

Es recomendable recubrir la superficie del radiador de acero con pintura resistente al calor. Gracias a ello, el aparato no solo tendrá un aspecto más estético, sino que también obtendrá una protección adicional contra la corrosión.

Se puede leer la instrucción detallada para crear registros de calefacción con sus propias manos en este material.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Los videos recopilados a continuación le ayudarán a comprender todos los detalles de los cálculos del registro de calefacción y su instalación en la habitación.

Tecnología de fabricación de un registro a partir de tubo rectangular perfilado:

Ventajas y cálculo de potencia de un registro de calefacción:

Si usted necesita calentar un espacio grande en volumen, el registro de tubos de acero de pared lisa es ideal para ello. Si usted tiene habilidad para realizar trabajos de soldadura, no es difícil ensamblar una batería casera de este tipo con sus propias manos. Solo necesita calcular con precisión los parámetros de este aparato y seleccionar correctamente los productos tubulares para él.

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