Cable calefactor para tuberías de alcantarillado: tipos, cómo elegir y realizar correctamente la instalación

Profundizar el alcantarillado exterior por debajo del nivel de congelación del suelo – una tarea laboriosa, especialmente si los trabajos se realizan en invierno. Una alternativa para protegerse contra la congelación – el cable calefactor para tuberías de alcantarillado. Vale la pena conocer las características de su instalación, ¿está de acuerdo?

En el artículo que le ofrecemos aprenderá todo sobre el sistema de calefacción por cable para tuberías de alcantarillado. Le explicaremos cómo funciona el cable calefactor y cómo elegir correctamente la opción óptima. Para los propietarios que realizan trabajos por su cuenta, se incluye una guía paso a paso para la instalación y fijación.

¿Por qué se congela el alcantarillado?

El problema de la congelación de la tubería de alcantarillado no se detecta de inmediato. A diferencia de las tuberías de agua, aquí el flujo de líquido no es constante y no llena completamente la sección de la tubería.

Además, los residuos que ingresan al sistema de alcantarillado suelen tener una temperatura más alta que, por ejemplo, el agua de un pozo. Por lo tanto, la congelación de las aguas residuales ocurre gradualmente.

Al principio solo puede congelarse una pequeña parte del contenido del alcantarillado, luego aparece otra capa de residuos congelados, etc. Poco a poco, toda la luz de la tubería se llena de una masa congelada densa, después de lo cual el problema se vuelve evidente. El problema puede agravarse por una fontanería defectuosa, por ejemplo, un grifo o una cisterna que gotea.

Pequeñas cantidades de agua ingresan al alcantarillado, se enfrían rápidamente y se congelan. Incluso una correcta instalación de las tuberías de alcantarillado y la presencia de una capa aislante no siempre evitan la congelación de los residuos. Descongelar un alcantarillado congelado es laborioso y, además, este fenómeno puede provocar daños en las tuberías, algunas de las cuales tendrán que ser reemplazadas.

La congelación de la tubería de alcantarillado puede ocurrir gradualmente, capa por capa, y un pequeño goteo en la fontanería solo aumenta el peligro de este desagradable fenómeno.

Por eso se recomienda instalar el alcantarillado por debajo del nivel de congelación del suelo con un aislamiento obligatorio de las tuberías. Si en las regiones del sur y en la zona central cavar una zanja suficientemente profunda no suele ser un problema, en el norte es un poco más complicado. En esta situación, el uso de un cable calefactor especial es más que adecuado.

Al utilizar un sistema de este tipo, el volumen de movimiento de tierras se reduce notablemente, ya que la profundidad de la zanja se puede reducir a un nivel aceptable sin preocuparse por la congelación del suelo.

¿Cómo funciona el cable calefactor?

Un cable calefactor o térmico es un sistema de calefacción para tuberías enterradas en el suelo. Se fija un cable eléctrico con revestimiento aislante a la tubería y se conecta a la alimentación eléctrica. La tubería se calienta, por lo que las aguas residuales adquieren una temperatura establemente alta, lo que las protege de forma fiable contra la congelación.

Se distingue entre cable para calefacción exterior de la tubería o interior. El primero se coloca en el exterior de la estructura y el segundo – en el interior. Se considera que la instalación exterior es más fácil que la interior, por lo que es más demandada. Además del cable exterior, también se utiliza película calefactora.

La calefacción con película para sistemas de alcantarillado no se usa con frecuencia. Es necesario envolver toda la tubería con el material, lo que complica la instalación, pero garantiza un calentamiento uniforme.

Se envuelve completamente la estructura con este material y luego se fija. La película proporciona un calentamiento más uniforme de la tubería que el cable, tiene menor potencia, lo que permite reducir ligeramente los costes operativos.

Para calentar tuberías se puede utilizar cable de tres tipos:

• autorregulable;
• resistivo;
• zonal.

El cable autorregulable se considera una opción extremadamente conveniente, ya que puede cambiar automáticamente la temperatura de calefacción según las condiciones climáticas. La resistencia del cable disminuye si el suelo se calienta más y aumenta al bajar la temperatura.

El cable autorregulable es el más demandado en las condiciones modernas, ya que es fácil de instalar, más fiable y no requiere elementos adicionales para el montaje.

Tal cambio en el modo de funcionamiento reduce la potencia total del sistema, es decir, permite ahorrar energía eléctrica. Además, el cambio de resistencia puede ser diferente en secciones individuales de la tubería. Como resultado, se obtiene una mayor calidad de calefacción, el propio cable autorregulable durará más tiempo, y no es necesario instalar termostatos.

El cable resistivo no posee tales capacidades, pero se diferencia de los sistemas autorregulables por un precio más moderado. Al instalar este tipo de cable, será necesario instalar un conjunto de sensores de temperatura y termostatos para asegurar el cambio del modo de funcionamiento del sistema cuando cambia el clima.

El cable resistivo cuesta menos que los análogos autorregulables. Si se elige esta opción, es necesario calcular cuidadosamente la potencia específica adecuada para evitar el sobrecalentamiento.

Si se descuida este requisito, aumenta el riesgo de sobrecalentamiento del cable y su rotura. El cable zonal tampoco tiene la capacidad de regular la resistencia, pero este sistema genera calor no a lo largo de toda su longitud, sino solo en tramos específicos. Dicho cable se puede cortar en fragmentos individuales, lo que resulta práctico para el montaje de tuberías de configuración compleja.

También se utiliza ampliamente en la instalación de alcantarillado metálico o para calentar depósitos. Cabe señalar que el calentamiento de estructuras enterradas en el suelo – no es el único ámbito de uso del cable calefactor. También se utiliza para calentar tuberías colocadas en la superficie o en locales que no están climatizados.

A veces el cable se utiliza solo para tramos específicos de la tubería, por ejemplo, partes que salen a la superficie. Los sistemas que se instalan dentro de la tubería se utilizan con relativa frecuencia. La mayoría de las veces se aplican si la tubería ya está enterrada en el suelo y la instalación de un cable externo requeriría grandes movimientos de tierra.

Así, la instalación de un cable interno resultará considerablemente más económica. Sin embargo, estos cables generalmente se recomiendan solo para tuberías de diámetro pequeño, ya que su potencia no es elevada.

Varía entre 9-13 W/m, lo que para tuberías grandes de alcantarillado suele ser insuficiente. La longitud de dicho cable, por razones obvias, debe ser igual a la longitud de la tubería. El cable calefactor interno se fabrica únicamente del tipo autorregulable.

¿Cómo elegir el cable adecuado?

Al elegir un cable calefactor adecuado, no solo es necesario decidir su tipo, sino también seleccionar correctamente su potencia.

Para ello, se deben considerar parámetros como:

• finalidad de la estructura (para alcantarillado y tubería de agua los cálculos se realizan de manera diferente);
• material del que está hecho el alcantarillado;
• diámetro de la tubería;
• características del tramo que se va a calentar;
• características del material aislante térmico utilizado.

Con base en esta información se calculan las pérdidas de calor por cada metro de la estructura, se selecciona el tipo de cable, su potencia y luego se determina la longitud adecuada del conjunto. Los cálculos se pueden realizar mediante una fórmula especial, tablas de cálculo o utilizando una calculadora en línea.

La fórmula de cálculo es la siguiente:

Qtr: pérdidas de calor de la tubería (W); – coeficiente de conductividad térmica del aislante; Ltr – longitud de la tubería calefactada (m); tvn – temperatura del contenido de la tubería (°C); tmin – temperatura mínima del ambiente (°C); D – diámetro exterior de las comunicaciones incluyendo el aislante (m); d – diámetro exterior de las comunicaciones (m); 1,3 – factor de seguridad

Una vez calculadas las pérdidas de calor, se debe calcular la longitud del sistema. Para ello, el valor obtenido se divide por la potencia específica del cable del dispositivo de calefacción. El resultado se debe incrementar teniendo en cuenta la calefacción de elementos adicionales. La potencia del cable para alcantarillado comienza desde 17 W/m y puede superar los 30 W/m.

Si se trata de tuberías de alcantarillado de polietileno y PVC, entonces 17 W/m – esta es la potencia máxima. Si se utiliza un cable más potente, existe una alta probabilidad de sobrecalentamiento y daño a la tubería. La información sobre las características del producto se puede encontrar en su ficha técnica.

Con la ayuda de una tabla, elegir la opción adecuada es un poco más sencillo. Para ello, primero debe averiguar el diámetro de la tubería y el espesor del aislamiento térmico, así como la diferencia prevista entre la temperatura del aire y el contenido de la tubería. El último indicador se puede encontrar con la ayuda de datos de referencia según la región.

En la intersección de la fila y columna correspondientes se puede encontrar el valor de pérdida de calor por metro de tubería. Luego se debe calcular la longitud total del cable. Para ello, el tamaño de la pérdida de calor específica obtenido de la tabla debe multiplicarse por la longitud de la tubería y por el coeficiente 1,3.

La tabla permite encontrar el tamaño de la pérdida de calor específica de una tubería de un diámetro específico, teniendo en cuenta el espesor del material de aislamiento térmico y las condiciones de funcionamiento de la tubería (+)

El resultado obtenido debe dividirse por la potencia específica del cable. Luego hay que tener en cuenta la influencia de elementos adicionales, si los hay. En sitios especializados se pueden encontrar prácticas calculadoras en línea. En los campos correspondientes se deben ingresar los datos necesarios, por ejemplo, diámetro de las tuberías, espesor del aislamiento, temperatura ambiente y del líquido de trabajo, región, etc.

Estos programas generalmente ofrecen al usuario funciones adicionales, por ejemplo, ayudan a calcular el diámetro necesario del alcantarillado, las dimensiones de la capa de aislamiento térmico, el tipo de aislamiento, etc.

Opcionalmente se puede elegir el tipo de instalación, averiguar el paso adecuado al montar el cable calefactor en espiral, obtener una lista y la cantidad de componentes que se necesitarán para la instalación del sistema.

Al elegir un cable autorregulable, es importante considerar correctamente el diámetro de la estructura sobre la que se instalará. Por ejemplo, para tuberías de 110 mm de diámetro se recomienda usar la marca Lavita GWS30-2 o una opción similar de otro fabricante. Para una tubería de 50 mm, es adecuado el cable Lavita GWS24-2, para estructuras de 32 mm de diámetro – Lavita GWS16-2, etc.

No se necesitarán cálculos complejos para un alcantarillado que no se usa con frecuencia, por ejemplo, en una casa de verano o en una vivienda que se utiliza solo de vez en cuando. En tal situación, simplemente se toma un cable de 17 W/m de potencia con una longitud que corresponda a las dimensiones de la tubería. Un cable de esa potencia se puede usar tanto por fuera como por dentro de la tubería, y no es necesario instalar un prensaestopas.

Al elegir la opción adecuada de cable calefactor, se debe relacionar su rendimiento con los datos calculados sobre las probables pérdidas de calor de la tubería de alcantarillado.

Para la instalación de cable calefactor dentro de la tubería se elige un cable con protección especial contra agresiones, por ejemplo, DVU-13. En algunos casos, para la instalación interior se utiliza la marca Lavita RGS 30-2CR. Esta no es una solución del todo correcta, pero sí aceptable.

Este cable está diseñado para calentar techos o alcantarillado pluvial, por lo que no está equipado con protección contra sustancias corrosivas. Solo se puede considerar como una solución temporal, ya que, si se usa durante mucho tiempo en condiciones inadecuadas, el cable Lavita RGS 30-2CR inevitablemente se romperá.

Reglas para la instalación del cable en las tuberías

La colocación del cable calefactor – es un proceso relativamente sencillo. Simplemente se fija en la superficie de la tubería, normalmente a lo largo, en una sola tira. Algunos proyectos requieren una instalación en espiral. En este caso, se debe mantener exactamente el paso calculado entre las vueltas de la espiral para que la tubería se caliente de manera uniforme.

Después de que el cable calefactor se haya fijado en la tubería de alcantarillado, se recomienda colocar adicionalmente una capa de aislamiento térmico para mejorar la calidad del calentamiento.

No se permite el cruce de tramos individuales del cable calefactor. El cable, según el tipo, se fija con cinta adhesiva resistente al calor o bridas de montaje. El paso entre los puntos de fijación debe ser de al menos 200 mm. Para fijar el cable con revestimiento mineral se utiliza sujeción metálica: cintas de amarre o una abrazadera especial.

Pero lo más frecuente es que se use cinta adhesiva resistente al calor. La fijación debe soportar no solo altas temperaturas, sino también ser resistente a los factores ambientales y sustancias químicas. A veces se utiliza cinta de aluminio como fijación. Pero en los puntos de fijación, la potencia térmica del cable aumentará.

No siempre es beneficioso, puede provocar sobrecalentamiento de las comunicaciones. No se recomienda utilizar sujeción metálica al instalar el cable calefactor con cubierta aislante de polímero. Pero en algunos casos, la cinta de aluminio puede incluso mejorar la situación.

El cable calefactor en una tubería de alcantarillado de plástico se puede fijar con cinta de aluminio para aumentar la eficiencia del calentamiento y hacerlo más uniforme.

Al colocar sobre una tubería de polímero, se coloca cinta metalizada tanto debajo como encima del cable. Esto aumenta ligeramente la potencia térmica y también contribuye a un calentamiento uniforme de la tubería. Dentro del alcantarillado, el cable calefactor se usa muy raramente.

Generalmente se calientan así pequeñas secciones del sistema que no están en el suelo, por ejemplo, bombas de alcantarillado, que estimulan el movimiento de las aguas residuales si el desplazamiento natural es difícil o imposible.

Para la instalación del cable interno, pueden ser necesarios un manguito de sujeción y sellado, un acoplamiento de conexión, un juego de arandelas, así como otros elementos (+)

Para instalar el cable interno en una tubería ya colocada, primero será necesario insertar un T en el sistema. Así se hará una abertura para introducir el cable dentro de la tubería.

Además, puede ser necesario un acoplamiento especial de niple. Esta solución puede deteriorar ligeramente las características del sistema de alcantarillado; por ejemplo, en el lugar de instalación del T, la luz de la tubería se reducirá ligeramente.

Esto aumenta la probabilidad de acumulación de residuos y formación de obstrucciones. Las dificultades con el cable interno son inevitables si la tubería tiene varios giros, curvas, etc. No es sencillo realizar trabajos internos de instalación de cable calefactor, así como en sistemas de alcantarillado de gran longitud.

Por supuesto, no se debe conectar el sistema a la alimentación eléctrica hasta que se hayan completado todos los trabajos de instalación. Antes de cubrir el cable con aislante, se deben revisar cuidadosamente todas las conexiones. Si se utilizan sensores térmicos, será más fácil determinar los tiempos de activación y desactivación del sistema.

El proceso se puede automatizar con un relé. Si la potencia del cable colocado en una sola línea no es suficiente, se puede realizar la instalación en espiral o tender dos líneas paralelas. Lo importante es que las secciones individuales no se crucen y no haya sobrecalentamiento. Para hacer más uniforme la calefacción de la estructura, a veces se envuelve primero la tubería con papel de aluminio y luego se coloca el cable encima.

Estos ejemplos permiten hacerse una idea de cómo realizar correctamente la conexión del cable de alimentación y el cable calefactor, así como el orden de su aislamiento (+)

Los sensores de temperatura se instalan después de colocar el aislamiento. Se recomienda hacer marcas en la parte superior que reflejen la posición de los elementos calefactores. Para la conexión del cable calefactor a la red eléctrica se necesitará un trozo de tubo termorretráctil. Luego se retiran del borde del cable unos 50 mm de aislamiento y 10 mm de trenzado.

Los extremos separados y pelados se protegen con trozos de tubo termorretráctil de diámetro adecuado y se calientan con un secador. Ahora es necesario pelar aproximadamente 6 mm del cable, enrollarlos en espiral y apretarlos en un tubo metálico. Se deberán realizar manipulaciones similares con el cable de alimentación.

Se deben limpiar unos 80 mm de aislamiento y cubierta y separar en cables individuales. Los extremos resultantes se cortan a 35 mm, pero un cable debe dejarse sin cortar para la conexión a tierra. Aquí también se pelan 6 mm del cable.

Ahora los extremos de los cables de los elementos calefactores y de alimentación se conectan en un tubo termorretráctil provisto de un manguito metálico. Se calienta y se aprieta, el punto de contacto se envuelve con cinta termoaislante y luego se cubre con otro tubo protector.

Con las particularidades de la selección de tuberías para un sistema de alcantarillado autónomo, le informará el siguiente artículo, cuyo contenido recomendamos leer.

Ejemplo de un sistema de alcantarillado calefaccionado

Consideremos un ejemplo de construcción de un sistema de evacuación de aguas para una vivienda particular. Según el proyecto, se conectan varias ramas a la tubería principal de alcantarillado. Todas ellas se colocan por encima del nivel de congelación estacional del suelo, por lo que se equipan con cable calefactor.

Para que el funcionamiento del sistema eléctrico calefactor sea eficaz y esté dirigido directamente a mantener una temperatura positiva en la tubería de alcantarillado, las comunicaciones se colocan en una zanja aislada:

Después de asegurarse de la estanqueidad del sistema de tuberías de alcantarillado ensamblado o de haber reparado una fuga, si la hubiera, se procede a la colocación del cable calefactor.

En el ejemplo, el cable calefactor se coloca cerca del fondo del canal, pero sin tocarlo. Se fija a la tubería formando un gran bucle que comienza en la bajante situada dentro de la casa y regresa a ella.

Una vez determinado el óptimo posición del cable calefactor, se procede a su fijación:

Para que el sistema de calefacción de las comunicaciones pueda funcionar en modo automático, se le conecta un sensor de temperatura:

Conclusiones y video útil sobre el tema

Las recomendaciones detalladas para la instalación del cable calefactor en una tubería de 110 mm de diámetro se pueden ver aquí:

En este video se presenta una opción de instalación de alcantarillado con cable interno:

Aquí se demuestra una revisión de las características de funcionamiento e instalación del cable autorregulable:

El cable calefactor soluciona el problema de congelación de las tuberías de alcantarillado en invierno de manera mucho más eficaz que otros medios. El consumo de energía eléctrica es mínimo. Si la instalación se realiza correctamente, el cable funcionará durante muchos años sin ninguna avería.

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