Aquecimento da tubulação de água: melhores opções de aquecimento + análise das características técnicas

No inverno, devido à queda brusca da temperatura do ar e ao congelamento do solo nos ramos externos do sistema de abastecimento de água, podem se formar tampões de gelo. Para evitar que isso aconteça, é necessário organizar o aquecimento da tubulação de água, utilizando uma ou várias tecnologias eficazes.

No artigo que apresentamos, estão descritos todos os métodos que evitam a formação de gelo nas tubulações de abastecimento de água. Explicaremos como manter adequadamente a funcionalidade das comunicações durante as geadas e prevenir a quebra de equipamentos. Os artesãos independentes encontrarão aqui instruções para a instalação de sistemas de isolamento térmico e aquecimento.

Opções de isolamento da tubulação de água

O problema do isolamento térmico e do aquecimento dos tubos surgiu devido à mudança sazonal de temperatura e, como consequência, ao aparecimento de uma camada superficial de solo congelado.

No inverno, a profundidade de congelamento atinge em média 0,8-1,8 m, e nos pontos mais extremos do norte da Rússia – até 3,5 m.

Escavar valas profundas, mas estreitas, para o assentamento de tubos de água é extremamente irracional. Se ocorrer uma ruptura, os trabalhos de reparo serão complexos e trabalhosos.

Além de cavar valas em grande profundidade, será necessário preparar a cabeça do poço – instalar um caixão, onde geralmente fica o equipamento de bombeamento. Estas são medidas custosas e irracionais, para as quais é necessário recorrer a equipamentos especializados.

Para economizar recursos financeiros e tornar a manutenção da tubulação de água mais fácil, ela é instalada a uma profundidade menor, utilizando diversos meios de isolamento – desde material de isolamento térmico até cabo de aquecimento.

Tabela de perdas térmicas. A espessura do material de isolamento térmico depende do diâmetro do tubo. Consequentemente, as perdas térmicas são calculadas considerando ambos os parâmetros.

Frequentemente, o método de aquecimento da tubulação subterrânea de água é escolhido com base nas condições de instalação e em considerações de economia. Às vezes, é mais vantajoso combinar duas tecnologias diferentes. Por exemplo, instala-se o cabo ao longo de todo o tubo, incluindo a extremidade baixada ao poço, e a parte superior que está no solo é isolada com uma camada de poliestireno expandido.

Método #1 — uso de isolante térmico

Tradicionalmente e o método mais procurado para aquecer tubos enterrados no solo, bem como tubulações de água 'aéreas', é o isolamento mecânico, que é feito com materiais especiais.

A casca é escolhida com base nas condições da região específica e particularidades da situação geológica, por exemplo, agressividade do solo ou presença de lençóis freáticos elevados.

Existem uma série de requisitos para os materiais. Eles devem possuir qualidades como:

• baixa condutividade térmica – chave para eficiência energética e economia;
• resistência ao desgaste, longa vida útil sem perda das principais qualidades;
• resistência a substâncias orgânicas e químicas, bem como a microrganismos e bactérias do solo;
• ausência de deformação em alta umidade e baixas temperaturas.

Normalmente, os fabricantes acompanham os produtos com uma lista de características técnicas que devem ser consideradas na escolha de alternativas. Há casos em que usar uma casca de poliestireno extrudado é muito mais racional do que caros pulverizadores de poliuretano.

Isolantes populares:

Todos os materiais listados são relevantes e podem ser facilmente encontrados à venda. A preferência deve ser dada ao isolamento com baixa condutividade térmica e alta resistência.

É mais fácil instalar aquele que não requer ferramentas adicionais, tem peso leve e volume pequeno, e se adapta bem ao manuseio.

Método #2 — isolamento térmico por ar

Este método é usado no setor de serviços públicos e na indústria; a instalação de uma almofada de ar protetora em uma casa de campo apresenta dificuldades. A tecnologia consiste em fornecer ar quente ao canal onde a tubulação de água está localizada. Por cima, o tubo é fechado com qualquer tipo de isolamento térmico.

O método é racional para grandes instalações industriais, onde é possível cavar trincheiras volumosas para os tubos e fornecer ar aquecido com equipamento especial.

Essa tecnologia tem variações. Por exemplo, se o diâmetro do tubo é pequeno, ele é colocado dentro de um produto similar, mas de diâmetro maior. Essa disposição impede que a tubulação de água entre em contato direto com o solo e, portanto, se resfrie. Além disso, cria-se um pequeno espaço entre as paredes por onde circula o ar aquecido.

A desvantagem do método é a impossibilidade de uso para tubulações de água instaladas acima do solo. Ele é aplicável apenas para comunicações enterradas, de preferência abaixo do nível de congelamento.

Método #3 — pressão elevada

Existem normas que estabelecem o valor da pressão nas redes para diferentes tipos de instalação de tubulações de água. Por exemplo, para edifícios de vários andares, os parâmetros ideais são 4-4,5 bar, enquanto em casas particulares podem ser maiores ou menores.

Normalmente, o equipamento da estação de bombeamento que fornece água do poço é projetado para 1,5-2,7 bar. A configuração de fábrica do relé de pressão é de 2,8-3 bar.

Considera-se que a pressão máxima de trabalho para sistemas de abastecimento de água em residências particulares seja de 6,5-7 bar, mas tais valores são raros, geralmente não chegam a 3 bar. Para proteger a tubulação contra o congelamento, a pressão no sistema é aumentada, suponhamos, de 3 para 5 bar.

A condição principal é a instalação de equipamentos especiais, pois nem todos são capazes de suportar essa pressão.

Com mais frequência, o aumento da pressão é usado pelos serviços públicos; os proprietários de casas de campo o utilizam muito raramente. Se a resistência do sistema permitir, durante a estação de inverno a bomba é desligada e a pressão é elevada para 5 bar.

Método #4 — aquecimento com uso de energia elétrica

A instalação do cabo de aquecimento é considerada o método mais eficaz entre todos os ativos. O princípio do aquecimento é simples: a corrente elétrica passa pelo fio, instalado dentro ou fora do tubo, e eleva sua temperatura convertendo energia elétrica em térmica.

A corrente elétrica deve liberar a quantidade de calor necessária para manter a temperatura acima de 0°, para que a água, permanecendo em fase líquida, não comece a cristalizar e se transformar em gelo.

Ao cabo de aquecimento são impostas exigências especiais. Ele precisa ser protegido ao máximo contra a ação de estímulos mecânicos externos e umidade. O revestimento deve ser resistente, sem perfurações ou defeitos.

Vamos considerar dois tipos de cabo que são ativamente usados para aquecer tubos que fornecem água para residências particulares.

Opção 1 – cabo de ação resistiva

A vantagem do produto é uma liga metálica especialmente selecionada com alta resistência, que provoca uma grande quantidade de calor liberado. Dos dois tipos de cabo – unipolar e bipolar – a segunda opção é mais prática.

O cabo de 1 núcleo requer o fechamento do circuito elétrico. Isso significa que, durante a instalação, ambas as extremidades devem ser levadas até a fonte de alimentação. Com o de 2 núcleos é mais fácil: a primeira extremidade é conectada à fonte de energia elétrica, e a segunda é 'fechada', colocando uma luva de contato.

Os dois núcleos desempenham funções diferentes: um serve como fonte de calor, aquecendo a tubulação, e o segundo garante a condutividade. Mas em alguns cabos, ambos os núcleos são de aquecimento.

Os condutores são protegidos por uma cobertura polimérica, muitas vezes multicamadas. Além disso, são cobertos por uma tela de aterramento e, externamente, por um isolamento de PVC resistente e termoestável.

Por que escolher o cabo resistivo? Ele possui grande capacidade de transferência de calor, ou seja, aquece bastante e transfere calor para o tubo de água. Pode ser fixado ao longo de toda a extensão da linha, enrolado ao redor de conexões e flanges.

Se o tubo tem uma construção complexa com muitas peças moldadas, o cabo deve ser cerca de 2 a 3 vezes mais longo para que seja suficiente para a envoltura.

Vantagens adicionais da opção resistiva são o custo acessível e a facilidade de instalação. Todas as operações de preparação e instalação podem ser feitas por você mesmo.

Entre as desvantagens está a compra de equipamentos adicionais: disjuntores, sensores, unidades de controle. Considera-se que a bucha terminal deve ser de fábrica – para garantir a segurança e o funcionamento correto do aquecedor.

Opção 2 – cabo de aquecimento autorregulável

O princípio de funcionamento e a construção do cabo são fundamentalmente diferentes da primeira opção. Sistemas autorreguláveis são reconhecidos como mais econômicos e convenientes para instalação.

Estrutura do cabo:

Entre dois condutores, há uma matriz semicondutora, cuja função principal é gerar calor. A quantidade de calor depende da temperatura ambiente.

Do ponto de vista do consumo de energia, este tipo de cabo parece ideal. Assim que a temperatura do ar ou do tubo diminui, ele aumenta o consumo de eletricidade e gera mais calor, e quando a temperatura sobe, a condutividade cai drasticamente.

A eficiência também aumenta devido ao aquecimento de seções individuais do encanamento. Se o cabo autorregulável é instalado ao ar livre e dentro de ambientes não aquecidos, ele aquece mais fortemente as seções 'externas' e mais frias. Quanto mais vulnerável a zona aquecida, mais calor o cabo gera.

Vantagens dos sistemas autorreguláveis:

• economia de eletricidade;
• eficiência de aquecimento;
• distribuição por «zonas»;
• comprimento conveniente.

Ao contrário do cabo resistivo, que é vendido pronto e tem um comprimento fixo, o cabo autorregulável pode ser cortado conforme necessário. Normalmente, os pontos de corte são indicados na bainha, com intervalos de 20 ou 50 cm.

Também há uma desvantagem – o aquecimento de longos trechos custa caro. Se um cabo de baixa potência pode ser comprado por 0,60-0,75 €/m, o custo de um cabo potente e de qualidade chega a 3 €/m e mais.

Recomendações e instruções de montagem

Isolar o encanamento com isolamento térmico não é tão difícil quanto conectar os cabos de aquecimento, por isso vamos analisar os detalhes técnicos de instalação relacionados especificamente ao equipamento elétrico.

Montagem externa do cabo de aquecimento

A fixação ao longo da superfície externa do tubo é frequentemente praticada quando é necessário aquecer seções abertas do encanamento localizadas no porão, subsolo, caixão.

O fio pode ser fixado no tubo de duas maneiras:

• esticar ao longo da superfície por todo o comprimento;
• enrolar em espiral.

A primeira opção é mais econômica e prática, se a potência do cabo for suficiente para aquecer o tubo. Em seções particularmente frias, o segundo método pode ser usado, mas o consumo de fio aumentará.

A fixação ocorre na seguinte ordem:

Esta é a forma mais simples de instalação para fixar o cabo de aquecimento.

Recomendações para a instalação:

1. Para aquecer um cano de polipropileno de abastecimento de água com diâmetro de até 32 mm, basta fixar o cabo ao longo de um lado – qual deles não importa. No entanto, se for necessário isolar o esgoto, o fio deve ser fixado exclusivamente na parte inferior.
2. Se houver opção de isolante, deve-se escolher o mais espesso. O superaquecimento não é um risco para o cabo autorregulável, mas a perda de calor será significativamente reduzida. Quanto mais grossa a 'casquinha', menos eletricidade o autorregulável consumirá, maior a economia.
3. A fita autoadesiva de alumínio é o melhor material para fixação ao cano. A cola acrílica não se degrada com o calor, que se distribui uniformemente por toda a superfície aquecida.
4. Os raios solares danificam alguns tipos de isolantes e fixações, portanto, para áreas expostas, é melhor escolher braçadeiras pretas e fita adesiva que não reagem à radiação UV.

Se o cabo for fixado não em linha reta, mas em espiral, o isolamento será feito pelo mesmo princípio – colocação da 'casquinha' e fixação com braçadeiras. Sem isolamento, parte da energia será desperdiçada no aquecimento do ar.

Nuances da conexão do cabo autorregulável

Não é prático puxar os fios do quadro de distribuição até o cano, portanto o autorregulável é conectado a um cabo de alimentação que, por sua vez, é simplesmente ligado a uma tomada quando necessário. Para o trabalho, serão necessários um secador de cabelo industrial, uma faca, um conjunto de tubos termoencolhíveis para crimpagem e luvas para conectar os contatos.

É importante lembrar que o equipamento elétrico em ambiente úmido se torna mais perigoso, portanto, atenção especial deve ser dada à vedação.

Instruções fotográficas para conexão:

Como você pode ver, não há dificuldades na instalação interna do cabo, basta realizar todas as manipulações com muito cuidado e em sequência.

Ao escolher o cabo de alimentação, é necessário considerar a localização da tomada. Se ela estiver próxima ao tubo, pode-se comprar o produto mais curto, mas na maioria das vezes é necessário adquirir um cabo de 4-5 metros.

Falta crimpar a extremidade do cabo autorregulável:

Com a extremidade tratada de forma vedada, o cabo está completamente pronto para uso. Para evitar que o tubo de água congele, basta fixar o autorregulável ao longo de toda a tubulação, isolá-lo e conectar o plugue à tomada.

Em alguns casos, a instalação externa do cabo é considerada inadequada, por exemplo, se ele passa por lajes de piso ou blocos de concreto do poço. Então, utiliza-se a instalação interna.

Se para aquecimento externo é melhor usar um produto do tipo plano, para o interno é adequado um cabo especial de seção circular e vedação particularmente confiável.

Esquema de instalação do cabo de aquecimento dentro do tubo. Para a instalação, são necessários um tê, um kit de acessórios hidráulicos e um conjunto de gaxeta com vedante de borracha.

A instalação interna do cabo de aquecimento requer cuidado especial e o cumprimento de algumas regras. Por exemplo, não se deve passar o cabo por pontos onde existam conexões roscadas salientes no interior – as bordas afiadas podem danificar a capa protetora.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Instruções para instalação externa:

Vídeo #2. Descrição detalhada da instalação interna:

Vídeo #1. Aplicação prática em condições de casa de campo:

Se você escolher corretamente o método de isolamento da tubulação de água e realizar os trabalhos de instalação seguindo as regras, não haverá problemas com os canos durante o inverno. O isolamento da tubulação enterrada no solo deve ser feito com antecedência, e as seções expostas podem ser isoladas termicamente a qualquer momento conveniente.

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