Todo sobre el tanque de expansión para calefacción: ¿por qué es necesario, cómo funciona y cómo elegirlo?

Las propiedades físicas de cualquier refrigerante prácticamente no permiten que este fluido se comprima. Un intento de incluso reducir ligeramente el volumen inmediatamente conduce a un brusco salto de presión. El agua cuando se calienta en el rango de 20 a 90 ° C se expande. Estas dos propiedades explican la necesidad de asignar espacio en el sistema para la "respiración" del refrigerante. Un tanque de expansión para calefacción debe garantizar el funcionamiento seguro y confiable de todos los componentes del sistema de ingeniería. La duración de su operación depende directamente de si este elemento se seleccionó e instaló correctamente.

Tipos de tanques de expansión y su comparación.

Se pueden instalar diferentes tipos de tanques de expansión en el sistema de calefacción.

Abrir tanques de expansión

Un tanque de expansión abierto es un tanque abierto en el que siempre puede agregar refrigerante. No requiere válvulas de cierre, una membrana de goma e incluso una cubierta. Por lo general, un cubo a través de él se "agrega" al líquido del sistema, aunque siempre se puede sacar un grifo de agua del suministro de agua.

El esquema de operación del tanque de expansión abierto: 1 - cuerpo del tanque; 2 - nivel de refrigerante; 3 - tubería fría; 4 - bajante; 5 - válvula de seguridad; 6 - válvula de cierre; 7 - el punto más alto en la tubería ascendente de la tubería del sistema de calefacción

Hace algunas décadas, las estructuras abiertas se usaban ampliamente para compensar el cambio en el volumen del refrigerante durante la circulación natural. Sin embargo, el monitoreo constante del nivel del líquido y su "llenado", las dificultades de instalación en el punto superior, la baja presión y la corrosión del metal, todo esto llevó a la atención de los sistemas y tanques cerrados.

Tanques de expansión cerrados

Donde el refrigerante circula la bomba, instalan tanques cerrados, conocidos popularmente como "diafragmas". Siempre está pintado de rojo y estructuralmente es un contenedor sellado, dentro del cual está instalada una membrana hecha de caucho técnico. Pero en los tanques azules, diseñados para organizar el suministro de agua caliente, se usa caucho alimenticio menos duradero.

El dispositivo del tanque de expansión es el siguiente: una membrana en forma de cilindro o diafragma divide el tanque en dos partes. Se bombea gas o aire inerte hacia el superior, y el otro se desvía por exceso de refrigerante.

Con el aumento de la temperatura, el exceso de refrigerante en expansión ingresa al tanque. El volumen de la cámara de aire disminuye y la presión en la cámara con aire aumenta, lo que compensa la alta presión en el sistema. Con una disminución en la temperatura del refrigerante, se observa el proceso inverso.

A baja temperatura del refrigerante, el tanque está vacío y la membrana ocupa el máximo volumen posible. Cuando se calienta, el líquido comienza a llenar la cavidad entre la membrana y el recipiente. Al enfriarse, el refrigerante se comprime y el aire comienza a "empujarlo" de vuelta al sistema.

El tanque de expansión cerrado del sistema de calefacción puede equiparse con una brida (reemplazable) o membrana no reemplazable. La única, pero importante ventaja de este último tipo es su bajo costo. La membrana se fija rígidamente alrededor del perímetro del tanque. En la posición inicial, se presiona hacia la superficie interna, igual que el gas llenó todo el volumen. Cuando el refrigerante ingresa al tanque de expansión, la presión aumenta.

Cuando se inicia el sistema, existe el riesgo de ruptura del diafragma, ya que la presión aumenta bruscamente. En el futuro, las lecturas del manómetro cambian sin problemas y no representan una amenaza para su integridad.

Para evitar daños a la membrana, en sistemas de calefacción de gran volumen, la presión se controla mediante un manómetro. La válvula de seguridad se activa cuando se alcanza el valor máximo permitido. Por lo general, oscila entre tres y medio y cuatro bares para casas particulares.

El tanque de expansión de brida tiene varias ventajas:

• la presión máxima es mucho mayor que la de un tanque con un diafragma no reemplazable;
• la capacidad de reemplazar la membrana a través de la brida en caso de daño o ruptura;
• Ejecución vertical y horizontal de productos. Esto ofrece más opciones de alojamiento en una pequeña sala de calderas.

¿Cuál es mejor, abierto o cerrado?

Si comparamos las propiedades operativas y de consumo de los tipos abiertos y cerrados, los siguientes hechos demuestran la ventaja de estos últimos:

• no se lleva un tanque cerrado, por lo tanto, puede ahorrar en tuberías;
• tanques de membrana tener dimensiones totales más pequeñas;
• el refrigerante del tanque cerrado no se evaporará exactamente;
• pérdida de calor mínima, en contraste con el tanque abierto que requiere aislamiento adicional;
• protección de tuberías y componentes del sistema contra la corrosión, que está garantizada por la falta de aire;
• un sistema de calefacción cerrado puede funcionar a alta presión, mientras que una calefacción abierta solo a baja;
• Los costos operativos del diafragma son más bajos que los de un tanque abierto.

Pero en general, por supuesto, tú eliges.

Antes de comprar un tanque de expansión para calefacción, debe realizar los cálculos adecuados y diseñar el sistema. Lea más sobre esto en nuestro material:https://neo.aquatechn.com/es/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

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Posición del tanque en el sistema de calefacción.

El tanque de expansión del sistema de calefacción sirve para compensar el aumento en el volumen del refrigerante como resultado de su expansión térmica.

Si un circulación forzada, entonces la presión en el punto de conexión de la unidad es igual a la presión estática en este punto a una temperatura dada (la regla solo se aplica si hay un diafragma). Si suponemos que cambiará, resulta que en un sistema cerrado, una cierta cantidad de líquido apareció de la nada. Esto es contrario al sentido común.

Un sistema de calefacción abierto es un recipiente que tiene una forma compleja con flujos de convección específicos. Todos los nodos deben proporcionar un aumento rápido del refrigerante caliente al punto superior y su posterior drenaje por gravedad a través de radiadores hacia la caldera. Además, el diseño del sistema no debe impedir el movimiento de las burbujas de aire hacia arriba.

En este caso, el tanque de expansión siempre se encuentra en el punto más alto del sistema de una tubería, generalmente en la parte superior del múltiple de refuerzo.

Cálculo del volumen de calentamiento del tanque de expansión.

Hay varias formas de determinar el volumen del tanque de expansión. En primer lugar, numerosas oficinas de diseño y especialistas individuales ofrecen sus servicios.Utilizan un software especial para los cálculos, que le permite tener en cuenta todos los factores que afectan el funcionamiento estable del sistema de calefacción. Esto es todo, por supuesto, maravilloso, pero costoso.

En segundo lugar, es posible calcular independientemente el tanque de expansión de acuerdo con las fórmulas. Aquí debe ser especialmente cuidadoso, ya que el más mínimo error puede distorsionar significativamente los valores finales. Todo se tiene en cuenta: el volumen del sistema de calefacción, el tipo de refrigerante y sus características físicas, la presión.

En tercer lugar, puede usar calculadoras en línea para realizar cálculos. Es cierto que en este caso, es mejor verificar los resultados en varios recursos para excluir la posibilidad de una operación incorrecta de la página.

Cuarto, puede estimar a simple vista: la capacidad específica del sistema de calefacción es igual a 15 l / kW. Estas son cifras indicativas. Este método es adecuado solo en la etapa de un estudio de factibilidad. Inmediatamente antes de la compra, necesariamente se realizan cálculos más precisos.

Método # 1 - cálculo por fórmulas

La fórmula básica para el cálculo es la siguiente:

donde C es el volumen total de refrigerante en el sistema de calefacción, l;
Pa min - ajuste de la presión absoluta (inicial) en el tanque de expansión, bar;
Pa max - presión absoluta máxima (límite), que es posible en el tanque de expansión, bar.

Al calcular el volumen total del sistema de calefacción, se tienen en cuenta todas las tuberías y radiadores, la calefacción por suelo radiante y la caldera, así como otros elementos. Los valores aproximados se muestran en la tabla:

Nota:
* sin tener en cuenta el volumen de líquidos acumulados;
** valor promedio.

La tabla muestra los valores del coeficiente βt, un indicador de la expansión térmica del refrigerante, que corresponde a la diferencia máxima de temperatura en los sistemas operativos y no operativos.

Ahora calculamos Pa min y Pa max según las fórmulas:

La primera fórmula calcula la presión de ajuste absoluta (h2 se sustituye con un signo menos cuando el tanque se encuentra debajo del punto de inserción). La segunda fórmula determina la presión máxima absoluta posible en el tanque de expansión.

Método # 2 - calculadora en línea para calcular

Para calcular el volumen del tanque de expansión, puede usar la calculadora en línea. Hay muchos de ellos.

* - es mejor tomar la cifra más precisa. Si no hay datos, entonces 1 kW de potencia es igual a 15 l;
** - debe ser igual a la presión estática del sistema de calefacción (0.5 bar = 5 m);
*** - esta es la presión a la que se activa la válvula de seguridad.

Esta técnica se simplifica enormemente y solo es adecuada para calcular sistemas de calefacción individuales. Paso a paso analizaremos el esquema utilizando un ejemplo específico:

1. determinamos el tipo de refrigerante: en este caso es agua. El coeficiente de su expansión térmica es 0.034 a una temperatura de 85C;
2. Calculamos el volumen de refrigerante en el sistema. Por ejemplo, para una caldera de 40 kW, el volumen de agua será de 600 litros (15 litros por 1 kW de potencia). Es posible, y esta será una cifra más precisa, resumir el volumen de refrigerante en la caldera, tuberías y radiadores (si tales datos están disponibles);
3. la presión máxima permitida en el sistema se establece mediante el valor umbral al que se activa la válvula de seguridad;
4. la presión de carga (inicial) del tanque de expansión puede ser mayor o igual que (pero en ningún caso menor) la presión hidrostática del sistema de calefacción en el punto de inserción del diafragma;
5. el volumen de expansión (V) se calcula mediante la fórmula V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. redondee el volumen estimado hacia arriba (esto no afectará al sistema de ninguna manera).

El tanque de expansión se selecciona para compensar este volumen calculado (ver tabla):

El factor de llenado de refrigerante del tanque de expansión se determina de acuerdo con la tabla basada en una combinación de valores de presión máxima e inicial. A continuación, el volumen calculado se multiplica por un coeficiente y la cifra resultante es el volumen recomendado de la membrana.

Los tanques de expansión de membrana se pueden usar al instalar un sistema de calefacción cerrado. Lea sobre esto en nuestro próximo artículo:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Últimos consejos

Un criterio importante para elegir un tanque de expansión es el ajuste de la válvula de seguridad (válvula de seguridad), que es un elemento obligatorio para la unidad de expansión (SP 41-101-95 "Diseño de puntos de calentamiento"). El valor umbral después del cual se activa la protección es un 10% más alto que el aceptable para el "eslabón más débil" del sistema (tales configuraciones tienen en cuenta la diferencia en la altura del diafragma y la válvula).

Para poder controlar la presión máxima permitida en el sistema, dé preferencia a las válvulas con capacidad de ajuste. Un requisito obligatorio para todos estos dispositivos de protección es la presencia de un dispositivo de "detonación" (apertura forzada). Le permite verificar periódicamente el funcionamiento de la válvula y evitar que se pegue.

La selección del tanque de expansión se lleva a cabo teniendo en cuenta la calidad, la resistencia a la difusión y las características operativas de la membrana (diafragma), el rango de temperaturas de funcionamiento y la vida útil. Asegúrese de asegurarse de que los valores de presión umbral en la caldera y el tanque coincidan, y también verifique que el diafragma cumpla con los requisitos de seguridad y calidad para tales unidades.