Tanque abierto y cerrado para el sistema de calefacción: cálculo de volumen, reparación de bricolaje

El contenido del artículo

• ¿Por qué necesita un tanque de expansión?
• Diferencias estructurales entre tanques de diferentes tipos.
• Cómo calcular los parámetros del tanque para su sistema
• Instalación, ajuste y reparación

Ningún sistema de calefacción de tipo líquido funcionará sin un tanque de expansión. Calcular correctamente el volumen y determinar su tipo es una de las tareas principales al diseñar la calefacción para una casa privada, y hoy cubriremos este tema con más detalle..

¿Por qué necesita un tanque de expansión?

Como sabes, los líquidos son muy reacios a comprimirse, pero a medida que aumenta la temperatura, aumenta su estado energético interno, aumenta la distancia entre moléculas, lo que se traduce en un aumento de volumen muy significativo..

Como referencia: cuando se calientan 50 litros de agua de 20 a 80 ° C, su volumen aumentará en casi un litro y medio. No tanto, a primera vista, pero piense si el desplazamiento de su sistema de calefacción puede aumentar en el mismo valor, o, en otras palabras, el volumen interno total de tuberías, radiadores y el intercambiador de calor de la caldera..

En la práctica, tal aumento de volumen se traduce en una presión de más de 200 atmósferas, que a su vez depende de la capacidad del «recipiente» para estirarse hasta el tamaño requerido. Pero la presión específica, de hecho, no es tan importante, porque el punto crítico para todo el sistema está determinado por la fuerza de la conexión de plomería más débil. Y la resistencia a la tracción de la mayoría de los accesorios y grifos rara vez supera los 5-7 MPa, es decir, se garantiza que un sistema herméticamente sellado fallará varias horas después de que se encienda la caldera..

Para compensar la expansión volumétrica en el sistema, debe estar presente un vaso de expansión. Su dispositivo puede estar cerrado o abierto.

Diferencias estructurales entre tanques de diferentes tipos.

Un vaso de expansión abierto es un contenedor convencional instalado en el punto más alto del circuito de calefacción. Su volumen es muy pequeño y es igual al menos a la diferencia entre el volumen de líquido frío y calentado..

Un tanque abierto no es del todo conveniente: el agua se evapora y debe rellenarse periódicamente. Y dado que estos expansores rara vez se guardan en interiores, debe mirar periódicamente el ático. Ahora imagine lo que sucederá si el agua del tanque se congela y el sistema se cierra repentinamente debido a un tapón de hielo. Pero es capaz de soportar decenas de atmósferas..

Sin embargo, existe otro método para disponer un tanque abierto: el accesorio en la parte superior del sistema está conectado con una manguera de silicona delgada a un contenedor abierto que se encuentra en el piso. Al expandirse, el exceso de agua se exprime del circuito y, cuando el volumen disminuye, la presión atmosférica lo exprime. Solo es importante enrollar una tuerca pesada en el extremo de la manguera para que esté sumergida en agua todo el tiempo. La desventaja de este método es que el aire no puede salir libremente del sistema, pero para esto hay grifos Mayevsky.

Los tanques cerrados están diseñados de una manera completamente diferente. Dentro del cuerpo hay un recipiente elástico: una perilla de goma, mientras que el cuerpo en sí está completamente sellado. O la pera o el espacio residual tiene una conexión directa al circuito de calefacción. Cuando se calienta, el agua, como debería, seguirá expandiéndose, pero ahora esta diferencia de volúmenes será asumida por el aire, que también se comprimirá, pero la presión no aumentará tanto, solo en 0.5-1 bar..

1 – válvula para bombeo de aire; 2 – cámara de aire; 3 – membrana con portador de calor; 4 – tubo de derivación roscado para conexión al sistema de calefacción

Pero hay una advertencia importante aquí: un tanque cerrado también cierra todo el sistema. En el punto superior del sistema abierto la presión era igual a la atmosférica, y en el punto inferior se sumaba a este valor un cierto número de milímetros de columna de agua, correspondiente a la diferencia de nivel entre los puntos del sistema. En un sistema cerrado, la presión en el punto superior es cero, es decir, no es excesiva y, debido a esto, pueden surgir problemas..

Cómo calcular los parámetros del tanque para su sistema

Se podría argumentar que con la presencia de circulación forzada, la diferencia de presión no importa, pero esto está lejos de ser el caso. La razón más obvia: si el aire que ingresa a los radiadores de nivel superior no está bajo suficiente presión, entonces no podrá dejarlos y seguir hasta un punto aún más alto en el sistema. Además, el equipo de calefacción debe funcionar en las condiciones especificadas por el fabricante, casi cada uno de ellos establece la presión de funcionamiento de 1,3 a 2 bar.

Es muy fácil calcular un tanque abierto. Dijimos que cuando se calienta a 60 ° C, se agrega otra mitad a 50 litros de agua, es decir, para un sistema de 100 litros, el aumento será igual a tres litros. Esta es una relación completamente lineal que es fácil de usar.

Este no es el caso de un tanque cerrado. Con exceso de presión, el coeficiente de expansión de los líquidos cambia y esto es especialmente importante si no se usa agua como portador de calor. Tenga en cuenta que en funcionamiento normal, el tanque debe estar medio lleno..

Obtiene el volumen del tanque de expansión si divide el producto del desplazamiento del sistema, la diferencia de temperatura y el coeficiente de expansión volumétrica del refrigerante por la relación entre la presión máxima de trabajo y la mínima, restada de uno. La presión mínima es la presión en el centro del tanque cuando el sistema se llena sin exceso de agua. La presión máxima la determina el fabricante del equipo de calefacción y, en consecuencia, configurando la válvula de alivio.

Tenga en cuenta que este ejemplo asume que tanto la válvula de alivio como el tanque están instalados en el mismo punto del sistema, el punto más bajo. Tomemos, por ejemplo, un sistema con un desnivel de 4 metros y una cilindrada de 200 litros. Primero, calculamos el aumento de volumen:

• 200 l 0,00045 (80 ° C – 20 ° C) = 5,4 litros.

La presión mínima para el medio del tanque será de 0.28 atm, si su centro está un metro más alto que el punto más bajo del sistema, tomaremos el máximo como 4.5 atm. Dividiendo la presión mínima por la máxima, obtenemos 0.06, y restando esta relación de la unidad, obtenemos 0.94. Así, el volumen mínimo de un depósito cerrado será de poco más de 5 litros, y con un margen de seguridad del 25% – 6,3 litros. Dado que planeamos mantener el tanque medio lleno, su volumen mínimo debe ser de 10-12 litros..

Instalación, ajuste y reparación

Técnicamente, el tanque puede cortar en cualquier punto del sistema e instalarse a una altura arbitraria, pero estos valores deben ser predeterminados por el proyecto. Para la conexión al sistema de calefacción, generalmente se usa el mismo material que se usa en la tubería de la sala de calderas, pero esto se hace para reducir costos.

Por lo general, se coloca una válvula de descarga ajustable justo debajo del tanque, lo que simplifica enormemente los cálculos. Al llenar el sistema con agua, una bomba de agua crea un exceso de presión, y un manómetro de automóvil verifica la presión actual en el tanque a través de un carrete.

Si con el tiempo el tanque se vuelve inutilizable, esto se determina mediante un manómetro hidráulico, que se conecta cerca de la caldera. Con un tanque defectuoso, la diferencia entre las presiones del sistema en los estados frío y caliente será mucho mayor que el rango operativo de 1 a 1,5 atm. El problema se resuelve reemplazando completamente el tanque o reparándolo con la eliminación de la membrana reventada y la instalación de una nueva..

Esto último, por cierto, es imposible si el tanque no tiene brida para mantenimiento, a veces este criterio es muy importante a la hora de elegir, especialmente si se utilizan fluidos agresivos como portador de calor. En cualquier caso, se recomienda instalar el tanque a través de las válvulas de cierre para no drenar todo el sistema al reemplazarlo..