Colector de distribución de calefacción hecho por uno mismo: esquemas y características de montaje

La tarea determinante al diseñar un sistema de calefacción autónomo es la distribución uniforme del portador térmico. Esta tarea en el sistema de suministro de calor la realiza el nodo de control y regulación – el colector de distribución.

La elección correcta del dispositivo, una instalación y conexión de calidad determinan en gran medida el funcionamiento ininterrumpido y la fiabilidad del circuito de calefacción. Si desea instalar un colector de distribución de calefacción por usted mismo, debe realizar los cálculos y diseñar el trazado con antelación.

Le ayudaremos a resolver estas cuestiones. En el artículo, hemos examinado la construcción del grupo colector, señalado los pros y los contras del sistema de calefacción con peine, y descrito las reglas de diseño e instalación del nodo de distribución.

El material se complementa con consejos prácticos sobre la selección de componentes, el montaje y la conexión del colector al sistema de calefacción.

Función del colector en la calefacción

Al diseñar un nodo de suministro de agua, se debe seguir la regla: la suma total de los diámetros de todas las ramificaciones no debe ser mayor que el diámetro de la línea de suministro principal.

Aplicamos esta ley también al sistema de calefacción, pero se verá de la siguiente manera: el conector de salida de la caldera de 1 pulgada de diámetro se permite utilizar en un sistema de dos circuitos con tuberías de ½ pulgada de diámetro.

Para una casa con un volumen pequeño, que se calienta exclusivamente con radiadores, este tipo de sistema se considera eficiente.

Para las habitaciones auxiliares será suficiente establecer un régimen de temperatura de 10-15 °C, para las salas de estar será confortable un régimen de hasta 23 °C, en los circuitos de suelo radiante – no más de 37 °C, de lo contrario el revestimiento principal puede deformarse.

En la práctica, una casa particular está equipada con un esquema de calefacción más modernizado, donde se disponen circuitos adicionales:

• sistema de suelo radiante;
• calefacción de varios pisos;
• habitaciones de tipo auxiliar, etc.

Al conectar una derivación, el nivel de presión de trabajo en los circuitos se vuelve insuficiente para calentar adecuadamente todos los radiadores y, en consecuencia, se verá alterado el confort ambiental.

En tal caso, para una tubería de calefacción ramificada se instala un nudo de equilibrado mediante un colector de distribución. Aplicando este método se puede compensar el enfriamiento del fluido caloportador, algo propio de los esquemas tradicionales de uno y dos tubos.

Mediante el equipo y la válvula de cierre se ajustan los parámetros necesarios de temperatura del fluido caloportador para cada una de las líneas.

Características principales del sistema colector

La principal diferencia entre el método de colector y el método lineal estándar de redistribución del fluido caloportador es la división de los flujos en varios canales independientes entre sí. Se pueden aplicar diferentes modificaciones de instalaciones de colectores, que se distinguen por su equipamiento y gama de tamaños.

No es raro que al esquema de calefacción por colector se le llame radial. Esto se debe a las particularidades constructivas del peine. Al observar el dispositivo desde arriba, se puede notar que las tuberías que salen de él se asemejan a rayos solares.

La construcción del colector soldado es bastante simple. Al peine, que es un tubo de sección redonda o cuadrada, se conectan la cantidad necesaria de boquillas, que a su vez se conectan a las líneas individuales del circuito de calefacción. La propia instalación del colector se acopla a la tubería principal.

También se instala la válvula de cierre, mediante la cual se realiza el ajuste del volumen y la temperatura del líquido calentado en cada uno de los circuitos.

El grupo colector, equipado con todas las piezas necesarias, se puede adquirir ya listo o ensamblarlo uno mismo, lo que reducirá significativamente el presupuesto de gastos al diseñar la calefacción.

Los aspectos positivos de la operación de un sistema de calefacción basado en un colector de distribución son los siguientes:

1. La distribución centralizada del esquema hidráulico y de los indicadores de temperatura ocurre de manera uniforme. El modelo más simple de peine anular de tipo de dos o cuatro circuitos puede equilibrar los indicadores de manera bastante efectiva.
2. La regulación de los modos de funcionamiento de la tubería de calefacción. El proceso se realiza mediante mecanismos especiales: caudalímetros, unidad de mezcla, válvulas de cierre y regulación, y termostatos. Sin embargo, su instalación requiere cálculos correctos.
3. Facilidad de mantenimiento. La necesidad de realizar medidas preventivas o de reparación no requiere desconectar toda la red de calefacción. Gracias a las válvulas de tubería montadas en cada circuito individual, se puede cerrar fácilmente el flujo del fluido térmico en la sección requerida.

Sin embargo, también hay desventajas en este sistema. En primer lugar, aumenta el consumo de tuberías. La compensación de las pérdidas hidráulicas se realiza mediante la instalación de una bomba de circulación. Es necesario instalarla en todos los grupos de colectores. Además, esta solución solo es relevante en sistemas de calefacción de tipo cerrado.

Modificaciones de los nodos colectores

Antes de comenzar a ensamblar el nodo colector, es necesario determinar su carga funcional. El equipo puede montarse en varias secciones de la línea de calefacción. En función de esto, se selecciona la configuración necesaria, las dimensiones y el nivel de automatización del ciclo de trabajo.

En realidad, para el funcionamiento completo de dicho nodo se necesitan dos dispositivos. Con la ayuda del peine (colector) se realiza la distribución del fluido térmico por los circuitos desde la tubería de suministro central. El canal colector de retorno está representado por un mecanismo de recogida y punto de envío del líquido enfriado a la caldera.

El esquema de calefacción por colector se elige en función del cálculo de la funcionalidad requerida y la ubicación de instalación. La elección del material de fabricación del dispositivo no afecta la cantidad de mecanismos importantes.

La instalación de un grupo de distribución casero puede ser necesaria al instalar pisos radiantes de agua o para preparar una calefacción estándar con radiadores.

Las características distintivas de ambas opciones son sus dimensiones y componentes:

1. Sala de calderas. El grupo colector soldado se fabrica con tubos de diámetro de hasta 100 mm. En el suministro se instala una bomba de circulación y válvulas de cierre. El anillo de retorno está equipado con válvulas de bola de corte.
2. Sistema de suelo radiante. Una configuración similar también está presente en este nudo de mezcla. Con él se puede ahorrar significativamente en el consumo del portador térmico, especialmente si se instalan medidores de flujo adicionales. Más detalles sobre la unidad de mezcla en el sistema de suelo radiante se escriben en este artículo.

Cada una de estas soluciones contempla un esquema de montaje individual. La instalación correcta de todos los elementos solo se puede realizar después de cálculos detallados de todos los parámetros del punto de trabajo.

El peine (colector) puede fabricarse del mismo material que la tubería. Si difiere, se usarán adaptadores para conectar el colector.

También hay diferencias en la cantidad requerida de bombas de circulación. En la sala de calderas, cada línea está equipada con este dispositivo. Para los suelos radiantes, se prevé la instalación de solo una.

Diseño del nodo de distribución

Simplemente no existe un esquema universal de proyecto de calefacción de tipo radiante. Cada caso es individual, por lo tanto, el nodo se equipa con los dispositivos necesarios de manera particular. Sin embargo, vale la pena familiarizarse con las recomendaciones y reglas generales.

Reglas de instalación del peine

La instalación del colector no es posible en un apartamento. Sin embargo, existe una excepción a la regla: en algunas casas, al disponer todas las instalaciones, se montan válvulas adicionales a través de las cuales se realiza la conexión de los circuitos de calefacción. Este dispositivo permite realizar una distribución individual del colector.

El esquema radiante no es adecuado para apartamentos urbanos en edificios de varias plantas, ya que la columna ascendente es común para todos los locales (+)

El diseño esquemático de la calefacción debe realizarse de manera que la ubicación del grifo de Maevski esté en el peine. Esta opción se considera óptima, ya que con el tiempo será necesario purgar el aire acumulado de los circuitos.

Características del grupo radial

El grupo de distribución radiante tiene muchos matices, pero algunos de ellos también son propios de la calefacción de otra modificación.

Características del sistema con colector:

1. En la configuración del circuito debe incluirse un depósito de compensación, con un volumen superior al 10% del volumen total del portador térmico.
2. La ubicación óptima del depósito de expansión es en la tubería de retorno antes de la bomba de circulación, ya que aquí la temperatura es menor.
3. Si se utiliza un distribuidor termohidráulico, el esquema se diseña de modo que el depósito se coloque antes de la bomba principal, responsable del movimiento forzado del agua en el circuito de la caldera.
4. La instalación de la bomba de circulación se realiza estrictamente en posición horizontal. Si no se sigue esta regla, ante la primera burbuja de aire el dispositivo perderá refrigeración y lubricante.

El grupo de distribución puede ensamblarse con diferentes materiales: polipropileno o metal. La selección se realiza en función de las habilidades de trabajo y la disponibilidad de herramientas para conectar las piezas.

La temperatura óptima de calentamiento de los radiadores en una casa particular es de 55-75 °C, la presión hasta 1,5 atm. El modo de funcionamiento del circuito de suelo radiante se calienta hasta 40 °C. En base a estas características se selecciona el grado de resistencia de las tuberías.

También se considera importante el proceso de selección de tuberías para la instalación del grupo de distribución.

Factores principales que se consideran al elegir los elementos del circuito:

1. Las tuberías se adquieren únicamente en rollos. De esta forma, se evitan las conexiones en la instalación montada bajo la solera de hormigón.
2. La resistencia térmica y el grado de resistencia a la rotura deben determinarse individualmente, basándose en los datos técnicos del sistema de calefacción.

Gracias a la previsibilidad de las características de funcionamiento de la calefacción autónoma, se pueden utilizar tubos de polipropileno. No tienen uniones no deseadas y se venden en líneas completas de 200 m.

El material se caracteriza por su resistencia térmica y es capaz de soportar hasta 95°C con un nivel admisible de presión de rotura de 10 kg/1 cm².

La tubería de acero inoxidable tiene una alta flexibilidad. El radio de curvatura puede ser igual al diámetro del producto. La instalación se realiza según el esquema: se debe introducir la tubería en el accesorio y fijarla con una tuerca.

Para un edificio de varias plantas, es preferible elegir una tubería corrugada de acero inoxidable.

Este material muestra excelentes capacidades técnicas que permiten hacer frente a la siguiente carga:

• el refrigerante calentado hasta 100 °C, que es más que suficiente para el circuito de calefacción;
• presión de hasta 15 atm.;
• presión de rotura de hasta 210 kg/1 cm².

Los accesorios para polipropileno pueden ser de plástico o de latón. La conexión de racor está equipada con un anillo de retención que se enrosca en la tubería.

Una característica importante de las tuberías de polipropileno es la memoria de procesamiento mecánico, que resulta en una deformación plástica del material.

Por ejemplo, al estirar las tuberías con un expansor e insertarlas en la conexión del racor, después de un tiempo la tubería recuperará su estado original y apretará la pieza. El contacto se puede fijar con un anillo de retención.

Cálculo del colector de calefacción

Inicialmente, para fabricar el peine termohidráulico, será necesario calcular sus parámetros principales: longitud, diámetro de la sección de los tubos y número de ramales de la línea de calefacción. Estas características se pueden calcular por sí mismo o utilizando un software especial.

El separador hidráulico realizará plenamente sus funciones solo si se cumple la regla de los tres diámetros. La ley dice lo siguiente: el diámetro de la flecha hidráulica montada debe ser el triple de este parámetro en los tubos (+)

El equilibrio hidráulico de la construcción es una condición básica que debe cumplirse. Aplicando la regla de los tres diámetros para el separador hidráulico, se debe realizar la siguiente acción: sumar el diámetro de la sección de los circuitos conectados.

Al final obtenemos una suma igual al diámetro de la tubería principal que se conecta a la línea de suministro. La aplicación de este principio reduce la probabilidad de desequilibrio en todo el sistema de calefacción.

Como lugar para el nudo de distribución se utiliza un armario o carcasa especial. Al instalar el sistema, se debe respetar la distancia mínima admisible entre dos líneas termoconductoras de entrada y salida: 6 diámetros.

Todos los cálculos del proyecto del colector termohidráulico se resumen en el cumplimiento de tres reglas importantes: mantener la distancia correcta entre la línea de entrada y salida, la sección del colector y la distancia entre circuitos igual a tres diámetros (+)

También es relevante la cuestión de la correcta selección de la capacidad de la bomba de circulación. Para ello, es necesario calcular la tasa específica de consumo de agua del sistema y, basándose en los resultados, seleccionar la bomba.

Si el esquema se complica con varios colectores, el cálculo se realiza para cada circuito individual y en general para todo el sistema.

El ensamblaje independiente del equipo se puede realizar mediante un tubo de cualquier tipo de sección. Este aspecto no afecta el funcionamiento del dispositivo ni aumenta las pérdidas locales. Estas se compensarán gracias a la bomba de circulación.

Reglas para la selección de componentes

Después de realizar todos los cálculos, el siguiente paso será seleccionar el conjunto necesario de mecanismos. El conjunto más simple consiste en válvulas de cierre. Sin embargo, con este dispositivo es difícil regular la potencia de las líneas de calefacción individuales.

Para solucionar este problema, se instalan grifos de válvula en el colector de suministro, mediante los cuales es posible un ajuste gradual. En el colector de retorno se montan rotámetros.

Los parámetros del colector deben ser suficientes para un acceso cómodo a la válvula de cierre y regulación. Los valores promedio del rango entre circuitos son 100-150 mm, la distancia entre ejes entre el colector de suministro y el de retorno – 250-300 mm

Para suelos radiantes de agua, el esquema de equipamiento será diferente.

Para el montaje se necesitarán los siguientes elementos:

1. Válvula de cierre y regulación. La instalación se realiza en los tubos de conexión. Con esta válvula se realiza una parada total o parcial del flujo del refrigerante. Se recomienda utilizar la modificación automática.
2. Rotámetros. Estos elementos se montan en el colector de retorno. Realizan una función similar al elemento anterior, solo que en la tubería de retorno.
3. Unidad de mezcla. Mediante la mezcla de flujos de agua caliente y fría se optimiza el modo de funcionamiento de calefacción establecido.

El conjunto del colector está necesariamente equipado con un grupo de seguridad encabezado por un manómetro, una válvula de aire, un termostato y una bomba de circulación. Puede complementarse con servomotores, cuyo control se realiza a través de un bloque de control eléctrico. De esta manera, el funcionamiento del sistema puede automatizarse.

Detalles del montaje por cuenta propia

Antes de fabricar el colector, es necesario elaborar un esquema con la ubicación de todos los elementos del nodo. Como material de fabricación, es mejor elegir tubos de acero con sección cuadrada. Este tipo es fácil de procesar, lo que reduce significativamente los costos de mano de obra para la instalación de los tubos.

Los colectores de tubo perfilado se utilizan en el esquema de calefacción de objetos con gran cantidad de circuitos y separador hidráulico. Los parámetros del tubo de sección cuadrada son 80*80 o 100*100 mm

El proceso paso a paso de fabricación de la estructura ensamblada del nodo de distribución es el siguiente:

1. Marcado y corte del cuerpo principal. Según el esquema del proyecto, es necesario marcar el tubo perfilado. Con un soplete de gas se hacen agujeros en las zonas marcadas.
2. Preparación de las conexiones. En los tubos se corta la rosca mediante una terraja.
3. Ensamblaje. A continuación, los tramos preparados de tubo se sueldan al cuerpo. Su fijación debe realizarse con puntos de soldadura. Luego, durante la soldadura principal, las piezas se sueldan por los bordes.
4. Elementos de fijación. Se sueldan soportes al bloque para su fijación.
5. Limpieza y acabado. Después de la limpieza, el cuerpo se imprima y se pinta con pintura resistente al calor para artículos metálicos. La pintura del circuito de ida y retorno se realiza con dos colores diferentes para facilitar la identificación.

Si se utilizan tubos de polipropileno para la fabricación, se debe prestar atención a la presencia de una capa de refuerzo. En su ausencia, la estructura de plástico puede deformarse debido al régimen de temperatura presente.

Para aquellos que no tienen herramientas especiales, se puede montar un colector a partir de elementos individuales ya preparados. Es mejor elegir componentes de una misma marca.

Instalación del peine en el sistema de calefacción

La tarea principal es verificar la estanqueidad de las conexiones del colector de distribución. La instalación se realiza según el esquema del proyecto. Dependiendo del material utilizado para fabricar el bloque principal, se determinan las condiciones de conexión.

En sistemas complejos, donde hay muchos circuitos de diferentes propósitos, es necesario instalar un tubo vertical: una flecha hidráulica. Con ella se realiza la ecualización de presión y la distribución de los flujos directo e inverso del portador térmico.

La elección de la tecnología de conexión depende completamente de la modificación del dispositivo utilizado.

Además de mantener el nivel, durante el montaje se deben seguir también las siguientes reglas:

• las calderas de tipo eléctrico y de gas se conectan a los tubos superiores o inferiores;
• en la parte final de la estructura se monta una bomba de circulación;
• la conexión de los circuitos puede realizarse en la parte superior o inferior del colector;
• Los dispositivos de calefacción indirecta y las calderas de combustible sólido deben conectarse al grupo de distribución lateral;
• Todo el conjunto hidráulico separador para el sistema de suelo radiante se coloca en una caja protectora, reduciendo así el riesgo de daños a los elementos del colector.

En la etapa final, es necesario realizar una puesta en marcha de prueba de la calefacción para detectar oportunamente defectos ocultos o evidentes de la estructura realizada.

Información adicional sobre la organización del sistema de calefacción radial utilizando un peine distribuidor se proporciona en este artículo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Proceso técnico detallado de montaje del grupo colector:

Los peines prefabricados para la instalación de suelo radiante, equipados con funcionalidades no siempre necesarias, debido a su alto costo no están al alcance del público en general. Veamos cómo montar una versión económica de la estructura por uno mismo:

La implementación del grupo distribuidor también se puede realizar con tubos de polipropileno. Cómo hacerlo se puede aprender del siguiente video:

La correcta selección de los componentes y el montaje del conjunto colector son la clave para un funcionamiento eficiente y fiable de la línea de calefacción. Gracias al mínimo número de conexiones, el riesgo de fugas se reduce al mínimo. Una ventaja importante – la posibilidad de controlar y ajustar cada circuito de calefacción.

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