Nenhum sistema de aquecimento de tipo líquido sem um tanque de expansão funcionará. Calcular corretamente o volume e determinar seu tipo é uma das principais tarefas ao projetar o aquecimento para uma casa particular, e hoje iremos revelar este tópico com mais detalhes.
Por que você precisa de um tanque de expansão
Como você sabe, os líquidos relutam muito em serem comprimidos, mas conforme a temperatura aumenta, seu estado de energia interna aumenta, a distância entre as moléculas aumenta, o que resulta em um aumento muito significativo no volume.
Para referência: quando 50 litros de água são aquecidos de 20 a 80 ° C, seu volume aumenta em quase um litro e meio. Não tanto, à primeira vista, mas pense se o deslocamento do seu sistema de aquecimento pode aumentar no mesmo valor, ou seja, o volume interno total das tubulações, radiadores e trocador de calor da caldeira..
Na prática, esse aumento de volume se traduz em uma pressão de mais de 200 atmosferas, que por sua vez depende da capacidade do “vaso” de se esticar até o tamanho necessário. Mas a pressão específica, na verdade, não é tão importante, porque o ponto crítico para todo o sistema é determinado pela resistência da conexão de encanamento mais fraca. E a resistência à tração para a maioria das conexões e torneiras raramente excede 5-7 MPa, ou seja, um sistema hermeticamente fechado tem garantia de falha algumas horas após a caldeira ser ligada.
Para compensar a expansão volumétrica no sistema, um tanque de expansão deve estar presente. Seu dispositivo pode ser fechado ou aberto.
Diferenças estruturais entre tanques de diferentes tipos
Um vaso de expansão aberto é um recipiente convencional instalado no ponto mais alto do circuito de aquecimento. Seu volume é muito pequeno e equivale, no mínimo, à diferença entre o volume do líquido frio e o aquecido..
Um tanque aberto não é inteiramente conveniente: a água evapora-se e precisa ser reabastecido periodicamente. E uma vez que esses expansores raramente são mantidos em ambientes fechados, você deve olhar periodicamente para o sótão. Agora imagine o que acontecerá se a água no tanque congelar e o sistema fechar repentinamente devido a um tampão de gelo? Mas ela é capaz de resistir a dezenas de atmosferas.
Existe, no entanto, outro método para construir um tanque aberto: o encaixe no topo do sistema é conectado por uma mangueira de silicone fina com um recipiente aberto no chão. Ao se expandir, o excesso de água é espremido para fora do circuito e, quando o volume diminui, é espremido de volta pela pressão atmosférica. É importante apenas enrolar uma porca pesada até a extremidade da mangueira para que ela fique imersa o tempo todo. A desvantagem deste método é que o ar não pode escapar livremente do sistema, mas para isso existem torneiras Mayevsky.
Os tanques fechados são projetados de uma maneira completamente diferente. Dentro do corpo existe um vaso elástico – um bulbo de borracha, enquanto o próprio corpo é completamente selado. A pêra ou o espaço residual estão diretamente ligados ao circuito de aquecimento. Quando aquecida, a água, como deveria, continuará a se expandir, mas agora essa diferença de volumes será assumida pelo ar, que também será comprimido, mas a pressão não aumentará tanto, apenas 0,5-1 bar.
1 – válvula para bombeamento de ar; 2 – câmara de ar; 3 – membrana com portador de calor; 4 – tubo de ramal roscado para conexão ao sistema de aquecimento
Mas há uma advertência importante aqui: um tanque fechado também fecha todo o sistema. No ponto superior do sistema aberto, a pressão era igual à atmosférica, e no ponto inferior, a este valor foi adicionado um certo número de milímetros de coluna d’água, correspondendo à diferença de nível entre os pontos do sistema. Em um sistema fechado, a pressão no ponto superior é zero, ou seja, não é excessiva e, por isso, podem surgir problemas..
Como calcular os parâmetros do tanque para o seu sistema
Pode-se argumentar que, com a presença de circulação forçada, a diferença de pressão não importa, mas está longe de ser o caso. O motivo mais óbvio: se o ar que entra nos radiadores de nível superior não estiver sob pressão suficiente, não será capaz de sair deles e seguir para um ponto ainda mais alto no sistema. Além disso, o equipamento de aquecimento deve ser operado nas condições especificadas pelo fabricante, quase cada um deles define a pressão de operação de 1,3–2 bar.
É muito fácil calcular um tanque aberto. Dissemos que quando aquecido a 60 ° C, acrescenta-se mais 1,5 litro a 50 litros de água, ou seja, para um sistema de 100 litros o aumento será igual a três litros. Esta é uma relação completamente linear que é fácil de usar.
Este não é o caso de um tanque fechado. Com a sobrepressão, o coeficiente de expansão dos líquidos muda e isso é especialmente importante se a água não for usada como um transportador de calor. Observe que em operação normal, o tanque deve estar meio cheio..
Você obterá o volume do tanque de expansão se dividir o produto do deslocamento do sistema, diferença de temperatura e o coeficiente de expansão volumétrica do refrigerante pela razão da pressão máxima de trabalho para o mínimo, subtraído de um. A pressão mínima é a pressão no centro do tanque quando o sistema está cheio sem excesso de água. A pressão máxima é determinada pelo fabricante do equipamento de aquecimento e, consequentemente, configurando a válvula de alívio.
Observe que este exemplo assume que a válvula de descarga e o tanque estão instalados no mesmo ponto do sistema, o ponto mais baixo. Por exemplo, vamos pegar um sistema com uma diferença de nível de 4 metros e um deslocamento de 200 litros. Primeiro, calculamos o aumento no volume:
- 200 l 0,00045 (80 ° C – 20 ° C) = 5,4 litros.
A pressão mínima para o meio do tanque será de 0,28 atm, se o centro estiver um metro acima do ponto inferior do sistema, tomaremos o máximo de 4,5 atm. Dividindo a pressão mínima pelo máximo, obtemos 0,06, e subtraindo essa razão da unidade, obtemos 0,94. Assim, o volume mínimo de um tanque fechado será de pouco mais de 5 litros, e com margem de segurança de 25% – 6,3 litros. Como planejamos manter o tanque meio cheio, seu volume mínimo deve ser de 10-12 litros.
Instalação, ajuste e reparo
Tecnicamente, o tanque pode cortar qualquer ponto do sistema e ser instalado em uma altura arbitrária, mas esses valores devem ser pré-determinados pelo projeto. Para ligação ao sistema de aquecimento, normalmente é utilizado o mesmo material utilizado na tubagem da sala da caldeira, mas para reduzir custos.
Uma válvula de descarga ajustável geralmente está localizada logo abaixo do tanque, o que simplifica muito os cálculos. Ao encher o sistema com água, o excesso de pressão é criado por uma bomba d’água, e a pressão atual no tanque é verificada por um medidor de pressão do carro através de um carretel.
Se com o tempo o tanque ficar inutilizável, isso é determinado por um medidor de pressão hidráulica, que é ligado próximo à caldeira. Com um tanque com defeito, a diferença entre as pressões do sistema nos estados frio e quente será muito maior do que a faixa de operação de 1–1,5 atm. O problema é resolvido substituindo completamente o tanque, ou reparando-o com a remoção da membrana rompida e a instalação de uma nova.
Este último, aliás, é impossível se o tanque não tiver flange para manutenção, às vezes esse critério é muito importante na hora de escolher, principalmente se forem usados fluidos agressivos como portadores de calor. Em qualquer caso, recomenda-se instalar o tanque através das válvulas de corte para não drenar todo o sistema na sua substituição..
Tanque aberto e fechado para o sistema de aquecimento: cálculo de volume, reparo DIY
Uma descrição completa dos sistemas de aquecimento de tanque aberto e fechado, desde o cálculo de volume até o reparo DIY. Veja como conseguir o melhor desempenho de seu sistema de aquecimento com as vantagens de cada tipo de tanque, economia de custos e segurança. Aprenda também dicas para reparar seu sistema de aquecimento de maneira prática e segura.
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Olá! Gostaria de saber como posso calcular o volume do tanque aberto e fechado do sistema de aquecimento. Além disso, você tem alguma dica de reparo DIY para esses tanques? Agradeço desde já pela ajuda!
Olá! Gostaria de saber como posso calcular o volume do tanque aberto e fechado do sistema de aquecimento? Além disso, você tem alguma dica de reparo DIY para esses tanques? Agradeço antecipadamente pela ajuda!