Cómo funciona la columna de gas

Cuando se trata de suministrar agua caliente a un hogar, la opción más popular suele ser un calentador de agua de gas del tipo de flujo continuo. Sin embargo, para elegir un modelo de calidad entre las numerosas opciones disponibles en el mercado, es importante tener al menos unas nociones básicas sobre el aparato y el funcionamiento de una columna de gas.

Métodos de ignición de gas

Las columnas disponen de varios tipos de encendido, con una característica común: el quemador principal se enciende mediante una unidad de agua que señala el suministro de gas. Los siguientes tipos de ignición pueden encontrarse en todas las columnas:

1. Encendido mediante un elemento piezoeléctrico. Se trata de una opción de control manual en la que el dispositivo dispone de un panel externo con un botón de encendido. Al pulsar el botón, el elemento piezoeléctrico enciende el encendedor, que a su vez enciende la columna principal. La desventaja de este método es que el encendedor debe apagarse manualmente. Si no se hace así, la combustión será continua, lo que provocará un consumo excesivo de gas y la formación de incrustaciones en las paredes de los tubos.
2. Los modelos alimentados por batería funcionan recibiendo una señal de la varilla y utilizando después una chispa eléctrica para encender la ignición. En estos diseños, unos electrodos especializados actúan como ignitores, encendiendo directamente el quemador principal. Una desventaja de estos modelos es la necesidad de cambiar las pilas con regularidad. Como mínimo, esta tarea debe realizarse cada 10 meses, y con un uso frecuente, cada 2 meses.
3. A veces, el encendido del gas se consigue mediante una turbina giratoria accionada por la presión del agua. En este tipo de columnas, el quemador principal también se enciende eléctricamente, pero no es necesario controlar las pilas. Esto se debe a que la turbina genera la electricidad necesaria mientras gira. Las columnas hidráulicas con turbina no son muy comunes en Rusia debido al requisito de mantener una presión adecuada en las tuberías. Estas columnas funcionan a una presión mínima de 0.3 bares, lo que no se consigue en todas partes.

Tipo de cámara de combustión

Independientemente de cómo se encienda el gas, las cámaras de combustión pueden clasificarse en dos tipos: abiertas o cerradas.

Si la cámara de combustión está diseñada para ser abierta, el aire entra directamente en la cámara desde la zona circundante y todos los subproductos de la combustión se eliminan utilizando una campana extractora normal. Estos aparatos ofrecen varias ventajas:

• Tienen un diseño sencillo.
• Funcionan casi en silencio.
• No suelen necesitar electricidad.

Sin embargo, las cámaras abiertas tienen un inconveniente importante. Si la campana funciona mal, puede provocar la contaminación del aire dentro de la habitación.

Las calderas de gas con turbina se caracterizan por el uso de cámaras de combustión cerradas. Estas cámaras, aparte de los tubos de suministro y escape de aire, están totalmente selladas en su construcción. El aporte de aire se realiza mediante ventiladores incorporados, mientras que los gases de escape salen por la chimenea.

La cámara de combustión cerrada de la estufa está completamente sellada, y esta característica se encuentra comúnmente en los modelos más nuevos de estufas con modos de funcionamiento automático. Estos modelos se consideran los más seguros gracias a la inclusión de varios sensores.

Sensores de seguridad: dónde están situados y para qué se necesitan

El uso inadecuado de un calentador de gas puede suponer un peligro. Esto se debe a que está conectada tanto a las tuberías de suministro de gas como de agua, cada una de las cuales puede crear problemas por sí sola. Para garantizar la seguridad, estos dispositivos están equipados con sensores y válvulas que desconectarán el calentador y cortarán el suministro de gas y agua en caso de cualquier problema.

Los calentadores de gas convencionales pueden soportar aumentos repentinos de la presión del agua de hasta 10-12 bares, que es superior a la presión de las tuberías de suministro de agua de la ciudad. Sin embargo, si la presión cae a 0.2 bar o inferior, la estufa simplemente no funcionará.

Importante! Es crucial familiarizarse con las características clave de un calentador de gas antes de realizar una compra. Preste mucha atención a la presión del agua a la que funcionará.

Todos los modelos modernos de columnas vienen equipados con varios sensores. Se pueden identificar varios tipos:

Sensor de tracción. Se sitúa en la unión de la chimenea y la columna. Este sensor desconectará el aparato si no hay corriente de aire.

El suministro de gas se bloquea si no aparece la llama durante el proceso de encendido. Esto se controla mediante el sensor de llama, que se encuentra en la cámara.

Dispositivo del aparato

Los calentadores de agua a gas, independientemente de la marca del fabricante, poseen elementos similares, que pueden variar ligeramente en los distintos modelos. Un ejemplo que puede examinarse es la estructura del géiser de gas Neva.

El dispositivo del aparato desde el exterior

A continuación puede ver el diagrama que ilustra el esquema de la columna de gas.

La columna de gas se ilustra en el siguiente diagrama.

La parte frontal y los laterales del calentador de agua están rodeados por una carcasa metálica (1). La parte frontal del aparato está equipada con una ventana transparente (2) que permite controlar visualmente su funcionamiento. Justo debajo de la ventana, encontrará dos mandos de regulación, a saber, el regulador de caudal de gas (3) y el regulador de caudal de agua (4). Entre estos mandos hay una pantalla LCD (5) que indica la temperatura del agua suministrada al consumidor.

En la parte inferior del aparato se encuentran las conexiones de entrada y salida de agua, así como las conexiones de suministro de gas. En el lado derecho del calentador, hay una tubería (6) donde se conecta el agua fría procedente del suministro de agua, mientras que en el lado izquierdo, hay una tubería (7) para descargar el líquido calentado. Junto a él, pero ligeramente más cerca del centro, hay un tubo de derivación (8). El calentador se conecta a la red de gas y, en algunos casos, a la bombona de gas, a través de una manguera unida a la tubería de derivación. En la parte superior del calentador de agua hay una brida (9) para conectar el tubo de salida de gas (chimenea).

Todos los componentes de la unidad están fijados a una base metálica (10), que también sirve de pared trasera de la unidad. La base tiene dos orificios para montar la unidad en la pared mediante soportes.

Estructura interna de la unidad

Examinemos ahora la disposición interna de la columna de gas con la carcasa exterior desmontada. Como se mencionó anteriormente, las espitas 6, 7 y 8 sirven como conexión de agua fría, salida de agua caliente y conexión de gas, respectivamente.

El bloque de agua (12) de la unidad está conectado a la entrada de agua (6). Del bloque de agua sale una varilla (13) con una manivela para ajustar la presión del agua. Debajo, hay una pieza cilíndrica (14) con muescas en las paredes. Esta parte funciona como un tapón, que se puede quitar para vaciar la unidad para las reparaciones. El tapón también cuenta con una válvula de seguridad que se abre si hay una presión excesiva en el suministro de agua. En el centro de la unidad se encuentra la unidad de control electrónico (16). Los cables de la unidad de control se extienden en varias direcciones, conectándose a diferentes componentes y sensores dentro de la unidad.

Diseño interior de la columna

Junto a la unidad de agua, en el lado izquierdo, hay una unidad de gas idéntica (17). Estos dos módulos están perfectamente integrados en una estructura cohesiva. Al igual que la unidad de agua, la unidad de gas también dispone de un vástago (18) para regular el suministro de gas. Entre la conexión de gas y la válvula de control hay una electroválvula (19) situada en el centro.

Hay un componente adicional, un microinterruptor (15), situado en el bloque de gas. Este microinterruptor se activa cuando el bloque de gas está en posición de apagado mediante un pulsador designado para ello. En la parte superior se encuentra el colector (20) que se conecta al bloque de gas a través de una toma que encaja en las bridas. Dos tornillos (21) sirven para fijar el colector al cuerpo. La parte trasera del colector contiene las toberas que suministran gas al quemador (22), que consta de 10 filas. En la parte delantera del colector, hay un par de elementos que parecen similares pero cumplen funciones diferentes. A la derecha, se encuentra la bujía (23) responsable del encendido de los quemadores, mientras que a la izquierda, se encuentra el sensor de llama (24).

El intercambiador de calor de cobre (25) situado encima del colector transfiere el calor de la combustión del gas al agua a su paso por el colector. La unidad de agua (26) está conectada al intercambiador de calor a la derecha, mientras que el tubo de salida del agua caliente (27) está situado a la izquierda. El módulo intercambiador de calor se fija a la carcasa del aparato mediante 2 tornillos (28). Hay 2 sensores conectados a la salida de agua calentada. El sensor superior (29) evita el sobrecalentamiento de la estufa, mientras que el inferior (30) funciona como termómetro. El sensor inferior está conectado a la pantalla LCD situada en la tapa de la unidad.

En la parte superior del aparato hay un dispositivo de evacuación de los gases de combustión (31). Utilizando un sistema único de puentes, el flujo de gases de combustión calientes se dirige específicamente hacia el canal de la chimenea. En el lado izquierdo hay un sensor de tiro (32) conectado eléctricamente al sensor de sobrecalentamiento (29). Además, la parte inferior del cuerpo de la estufa contiene un bloque (34) diseñado específicamente para alojar 2 baterías. Por último, para asegurar la carcasa exterior del aparato, existen unos alojamientos para tornillos (33) convenientemente situados a ambos lados de la carcasa.

El mecanismo interno de la columna de gas Oasis sigue un diseño similar al descrito anteriormente, con la excepción de un añadido "invierno-verano" interruptor en el panel frontal. Este interruptor permite apagar la mitad de los quemadores durante el verano para ahorrar gas.

Principio de funcionamiento

Antes de profundizar en el principio de funcionamiento de la columna de gas, es importante examinar su sistema de seguridad. Cuando el aparato está apagado, la unidad de control (16) permanece inactiva ya que no circula electricidad por ella, debido a una interrupción del circuito en el microinterruptor (15). En consecuencia, la placa del interruptor es empujada hacia abajo por el empujador, con lo que el interruptor se encuentra en estado apagado.

Además, la electroválvula (19) también está cerrada e impide el flujo de gas a través del orificio de entrada porque carece de la corriente eléctrica necesaria. Sin embargo, el corte de gas no se produce únicamente en este punto. También está bloqueado por una válvula equipada con un mecanismo de resorte, situada dentro del módulo de gas (35). En su estado inactivo, esta válvula presiona firmemente la junta de la placa contra el asiento, asegurando el cese completo del suministro de mezcla inflamable al colector.

El segmento de agua incluye un módulo de doble cámara (36), coloquialmente conocido como "rana", con un diafragma de goma flexible. A través de un conducto único, los compartimentos de las ranas pueden interconectarse. Cuando se cierra el suministro de agua, la presión en los compartimentos se equilibra, dando lugar a una membrana equilibrada.

La columna de gas funciona según un principio de suministro de agua a través de la parte inferior de la cámara al intercambiador de calor. Una placa de plástico unida a una varilla se asienta sobre el diafragma en la parte superior de la cámara. El vástago se extiende hacia el exterior a través de un orificio en el centro, en dirección al bloque de gas. En el módulo de gas, hay un vástago similar conectado a una válvula accionada por resorte, que está unida a una varilla de empuje de un interruptor.

Qué ocurre cuando el agua se pone en marcha

¿Cómo funciona el calentador de gas cuando se abre el grifo?? Al abrir el grifo de agua, se produce el siguiente proceso

1. A medida que el líquido fluye a través de la rana, se crea un vacío en su cámara. El diafragma de goma responde al aumento de presión doblándose y empujando la placa hacia fuera. La placa transmite entonces este movimiento de empuje al vástago. En respuesta, el vástago del módulo de agua empuja contra el vástago del módulo de gas (37).
2. Cuando el empujador deja de estar en contacto con el vástago, libera la placa de conmutación. Esta acción cierra el circuito de conmutación y permite que la energía fluya desde la sección de la batería hasta el módulo de control electrónico.
3. Cuando el vástago se mueve, hace que el resorte de la válvula mecánica se libere, lo que provoca que la placa se aleje del asiento y permite que el suministro de gas se abra al colector.
4. La válvula solenoide se alimenta de las baterías y, cuando se activa, se abre, permitiendo que el gas fluya a través de la válvula de muelle y hacia el colector.
5. Mientras tanto, la unidad de control genera un impulso eléctrico y lo envía a la bujía (23) para crear una descarga de chispa que pueda encender la llama. Si todos los componentes funcionan correctamente, el quemador se encenderá.

El proceso de encendido está regulado por el sensor de ionización (24). Si el quemador no se enciende en 6-7 segundos, el módulo electrónico interrumpirá el suministro de gas sin recibir señal del sensor para evitar la acumulación de una alta concentración de mezcla combustible. Cuando se produce la combustión, el sensor generará una señal para apagar la bujía. Si la llama se apaga después de que el calentador de agua haya empezado a funcionar, el módulo de control dejará de recibir una señal del sensor y reaccionará rápidamente cortando el gas a través de una válvula solenoide.

Para que la columna de gas Neva cumpla todas sus funciones, es necesario garantizar que el circuito entre el sensor de temperatura del agua de salida (29) y el sensor de tiro (32) permanezca ininterrumpido. Estos dos sensores están conectados en serie y sus contactos se cierran cuando están en funcionamiento. Por lo tanto, ambos sensores deben estar cerrados para que se active el módulo de control.

Si hay un tiro débil en la unidad de combustión, los productos de la combustión no pueden fluir hacia el conducto central debido al diseño especial de la unidad de combustión. En su lugar, se dirigen a las cavidades laterales. Como hay un sensor de temperatura en el lado izquierdo, detectará un aumento repentino de la temperatura e interrumpirá el circuito de alimentación al módulo de control. Esto provocará la interrupción del suministro de mezcla combustible y la parada de los quemadores.

Del mismo modo, el relé colocado en el tubo de salida del agua calentada del intercambiador también se activa. Una vez que el agua alcanza un nivel crítico de 90°C, se interrumpe el circuito de alimentación de la unidad electrónica.

Funcionamiento cuando se corta el suministro de agua

Cuando se corta el suministro de agua, se producen los siguientes eventos:

1. Presión en la "rana" cámaras se iguala a medida que el diafragma de goma vuelve a su posición original, haciendo que la placa conectada se mueva en consecuencia.
2. Al volver el vástago, se libera la válvula de disco, deteniendo efectivamente el flujo de combustible.
3. Simultáneamente, el empujador comienza a activar la placa del interruptor, interrumpiendo el circuito que suministra energía al módulo de control.
4. Como la electroválvula deja de recibir electricidad tras el apagado del módulo de control, también se cierra.

Por lo tanto, el corte de agua provoca una serie de operaciones que apagan automáticamente el calentador de agua. Para que quede más claro, la siguiente imagen muestra los componentes principales del dispositivo (desde la perspectiva inferior), que influyen en su funcionamiento (la numeración permanece intacta e incluye una nueva posición, la número 40 – empujador del microinterruptor).

Principales componentes de la columna de gas

La pantalla de información (38) también está conectada al sistema de control electrónico del calentador de agua y al sensor de temperatura (39) en el tubo de salida por medio de múltiples cables. La pantalla tiene una función meramente informativa y no interviene en el funcionamiento y ajuste del calentador de gas.

La unidad es capaz de funcionar incluso sin que funcione la pantalla LCD, como por ejemplo después de retirar la carcasa externa a la que está unida.

En resumen, podemos concluir que la columna de gas es un dispositivo de funcionamiento complejo y fiable. Durante muchos años, el diseño de estas unidades ha permanecido prácticamente inalterado, aparte de la introducción de sistemas electrónicos de control y supervisión para facilitar la gestión de los dispositivos.