La fiabilidad, la estabilidad y la larga vida útil de cualquier red de ingeniería están directamente relacionadas con el cálculo correcto de los componentes. Un tanque de expansión para calefacción es un elemento importante en el diseño de calefacción de aire en una casa privada. No hay bagatelas en la selección e instalación. Permanecer en las heladas sin calor significa poner en peligro su salud, además de provocar averías de radiadores y tuberías.
Propósito del dispositivo
Las propiedades físicas del líquido, el aumento de volumen cuando se calienta y la imposibilidad de compresión a bajas presiones, implican la instalación obligatoria de tanques de expansión en los sistemas de calefacción.
Cuando se calienta de 10 a 100 grados, el volumen del agua aumenta en un 4% y los líquidos glicólicos (anticongelantes) en un 7%.
Una calefacción construida con caldera, tuberías y radiadores tiene un volumen interno finito. El agua calentada en la caldera, aumentando de volumen, no encuentra su salida. La presión en las tuberías, radiador, intercambiador de calor se eleva a valores críticos que pueden romper elementos estructurales, exprimir juntas.
Los sistemas de calefacción privados pueden soportar, según el tipo de tuberías y radiadores, hasta 5 atm. Las válvulas de seguridad en los grupos de seguridad o en los equipos de protección de la caldera se activan a 3 bar. Esta presión surge cuando el agua se calienta en un recipiente cerrado a 110 grados. Los límites de trabajo se consideran de 1,5 a 2 atm.
Para acumular el exceso de refrigerante, se instalan tanques de expansión.
Después de enfriar, el volumen de refrigerante vuelve a sus valores anteriores. Para evitar la ventilación de los radiadores, se devuelve agua al sistema.
Todos los tipos posibles de dispositivos se dividen en dos clases: tanques de expansión para calefacción, cerrados y abiertos.
De tipo abierto
Los tanques de tipo abierto para calefacción se utilizan con mayor frecuencia en sistemas de gravedad (gravedad).
Diseño de tanque
Para la autoproducción, necesitará cualquier contenedor: un cubo, un recipiente, una sección de tubería de gran diámetro.
Se hace un agujero en el fondo del tanque a través del cual el tanque se conecta al sistema de calefacción por medio de una tubería de suministro. En la parte superior se instala una tapa a través de la cual se monitoriza el nivel del refrigerante y, si es necesario, se realiza el rellenado.
El tanque no se deja sin tapa para evitar que el polvo, insectos y objetos extraños entren en el agua.
Para mayor comodidad, se instala una válvula de aire en la cubierta. En este caso, el sistema se llena a través de un grifo separado del suministro de agua: la válvula libera aire, pero no permitirá que el exceso de agua se desborde.
Un tanque de expansión está montado en el punto más alto del sistema de calefacción. De acuerdo con el principio de los vasos comunicantes, el refrigerante no saldrá del tanque.
Por seguridad, el contenedor está equipado con una manguera de rebose con salida al alcantarillado o al exterior de la casa. Si se recoge demasiado líquido, se descargará a través de la manguera en modo seguro, sin inundar la habitación.
No es deseable usar recipientes de plástico, ya que la temperatura del agua / anticongelante antes de ingresar a los radiadores es cercana a los 90 grados o más. El plástico colapsará, el refrigerante se derramará en la habitación (en el ático).
Operación del dispositivo
A medida que el portador de calor se calienta, se expande. El excedente se descarga en el expansor. Después de enfriarse, el agua regresa a las tuberías y al sistema de radiador.
El tanque se comunica con el aire, cuyo exceso se descarga en la habitación.
Requisitos del dispositivo
No hay grandes requisitos para el diseño del tanque. Se cumplen dos condiciones:
- elija un recipiente con un volumen suficiente para garantizar los ciclos de calentamiento y enfriamiento;
- el tanque debe estar en comunicación con el aire.
La forma puede ser cualquiera, pero no es deseable que las dimensiones horizontales (ancho o diámetro) sean mayores que las dimensiones verticales (altura). Cuanto mayor es la superficie, más agua se evapora cuando se calienta, por lo tanto, tendrá que hacer más control y rellenar.
Para sistemas abiertos, solo se elige agua como refrigerante. Los aditivos de alcohol y glicol se evaporan rápidamente del anticongelante calentado, lo que aumenta drásticamente el costo de mantenimiento; el refrigerante deberá rellenarse regularmente y en grandes cantidades. Como aditivos, a menudo se utilizan productos químicos que son peligrosos cuando se inhalan y que, cuando se evaporan, perjudican la salud de los residentes.
Ventajas y desventajas
Las ventajas y desventajas están relacionadas con el diseño y el funcionamiento del dispositivo.
Las propiedades positivas incluyen:
- el bajo costo del dispositivo comprado y la capacidad de hacerlo usted mismo a partir de materiales de desecho;
- simplicidad de diseño, en el que no hay elementos mecánicos adicionales (bombas, membranas);
- la capacidad de hacerlo sin alterar el sistema al reemplazar la caldera de gravedad (gravedad) con un calentador con circulación forzada;
- autonomía de trabajo;
Al mismo tiempo, el uso de sistemas de gravedad y tanques de expansión abiertos no siempre es posible. Se imponen restricciones en la cantidad de pisos en el edificio: no más de 6 a 7 metros desde la parte inferior de la caldera hasta el nivel superior del refrigerante en el tanque.
El nivel del agua debe controlarse periódicamente, incluso durante el verano. Con falta de agua, la circulación del refrigerante se detendrá. El contacto entre las cavidades internas de las tuberías metálicas y los radiadores provoca oxidación o corrosión, lo que reduce la vida útil de la calefacción. Además, los depósitos de óxido crean resistencia hidráulica al flujo de agua.
No utilice sistemas de calefacción abiertos si se utilizan calderas de electrodos en el sistema, que exigen la composición química del refrigerante. A medida que avanza la evaporación, la conductividad cambia, lo que afecta el rendimiento del calentador de agua.
Cálculo de volumen
La mayoría de las veces se usa agua del grifo para repostar el sistema de calefacción. Su temperatura no cambia mucho a lo largo del año. En promedio, los valores tienden a 13 grados en invierno y alrededor de 16-18 en verano. Cuando se calienta de 10 a 90 grados, el agua agregará un 4.5% en volumen. El anticongelante se expandirá en un 6-7,5% en volumen.
Teniendo en cuenta la necesidad de una pequeña reserva, el volumen del tanque de expansión debe ser el 10% de la capacidad total del intercambiador de calor de la caldera, tuberías y radiadores.
Puede calcular aproximadamente el volumen requerido de diferentes maneras. Lo hacen en la etapa de diseño y compra de materiales.
La capacidad de una sección del radiador se indica en el pasaporte del producto. El volumen de refrigerante en un metro lineal de la tubería se calcula de acuerdo con los datos de tablas especiales. Por ejemplo, un metro de tubería de acero de ¾ de pulgada contiene 0,43 litros de agua y una tubería de 2 pulgadas contiene aproximadamente 2,4 litros. Sumando los datos obtenidos se obtiene la capacidad aproximada del sistema de calefacción.
La segunda forma es práctica. El sistema terminado, sin tanque, se llena de agua. El volumen se obtiene según las lecturas del contador o por el número de cubos de agua si el llenado se realiza manualmente.
Requisitos del lugar de instalación
Se instala un tanque de expansión de tipo abierto en el punto más alto del sistema. Suele ser el segundo piso o el ático.
En el primer caso, es mejor elegir un local no residencial: durante la operación de calefacción, el refrigerante hace ruido al moverse a través de las tuberías, los sonidos de gorgoteo suenan desagradables, especialmente por la noche. Además, parte del agua se evapora, aumentando la humedad en la habitación.
Al instalar un tanque en el ático, se toman medidas para aislar el contenedor. Si no se hace esto, la mayor parte del calor (10% del refrigerante en el tanque) calentará el aire.
Cuando se interrumpe el suministro de refrigerante, el tanque no aislado se enfriará rápidamente. Después de un tiempo, el agua se congelará. Incluso si el tanque no se rompe, las tuberías de suministro deberán calentarse.
Proporciona un acceso rápido a la tapa para verificar el nivel y agregar agua.
Tipo cerrado
El tanque de expansión para calefacción de tipo cerrado está montado en sistemas con circulación forzada del refrigerante.
Ventajas de diseño:
- estanqueidad: el agua (anticongelante) no se evapora y no se puede derramar en la habitación;
- instalación en cualquier tramo de la tubería;
- Se puede verter líquido anticongelante en el sistema, lo que excluye el descongelamiento durante cortes de energía de emergencia;
- control del estado del refrigerante por instrumentos;
- falta de contacto con el aire y menor tasa de propagación de la corrosión.
Los modelos sellados son más costosos que las opciones abiertas, pero en la estimación total del sistema de calefacción, el costo representa una pequeña parte.
La estanqueidad de la estructura no permite que el "exceso" de agua salga, por lo que la presión puede alcanzar valores críticos. En este sentido, a la hora de instalar tanques de expansión cerrados, se debe instalar un grupo de seguridad, lo que también aumenta los costos.
Opciones de diseño
El diseño de las cisternas puede variar, pero el mismo principio permanece en todas partes.
El cuerpo está hecho de metal duradero mediante estampado. El interior está cubierto con un compuesto anticorrosión.
El tanque está dividido en una cavidad de aire y de trabajo por una membrana elástica químicamente resistente.
Hay tanques azules y rojos a la venta. Los elementos azules son para el suministro de agua. No está permitido usarlos para calentar, ya que las membranas no están diseñadas para altas temperaturas. Para calentar, solo se compran tanques rojos.
Se suelda una tubería de derivación roscada en la parte inferior del cuerpo para la conexión a la tubería.
Se instala un pezón con un carrete en el lado opuesto. A través de él, hasta que se llena el sistema, se crea una presión de 1 - 1,5 atm en la cavidad de aire. Esto es necesario para iniciar calderas con automatización.
La parte principal es una membrana elástica de butilo o etileno-propileno que divide el tanque en dos cavidades.
A medida que se calienta, el refrigerante se exprime hacia la cámara de trabajo del tanque. La junta del diafragma se deforma, el aire se comprime y aumenta la presión. Si la presión en el sistema excede de 3 a 3,5 atm, el grupo de seguridad funcionará, purgando parte del exceso de líquido. En algunos modelos, la válvula de seguridad ya viene incorporada de fábrica.
Cuando el agua se enfría, la presión disminuye, el refrigerante fluye desde el tanque a la tubería.
Características de instalación
Instalar el tanque en el sistema o reemplazarlo (repararlo) no es difícil incluso para un maestro con pocas habilidades de plomería.
Un conjunto de herramientas y accesorios necesitará un mínimo:
- llaves inglesas
- enrollar el hilo de acuerdo con las preferencias del maestro (lino, humo);
- adaptadores de hilo (si es necesario);
- soporte para fijar el tanque a la pared.
Antes del inicio de la instalación, se lleva a cabo una auditoría de los recursos materiales disponibles y además se compra lo necesario.
Requerimientos de instalación:
- La estanqueidad del tanque permite instalarlo en cualquier lugar, pero se da preferencia a la sección de la tubería de retorno en la misma entrada a la caldera. En este punto, la temperatura del refrigerante es de aproximadamente 40-50 grados (a la salida de la caldera 90-100), lo que prolongará la vida útil de la membrana.
- La bomba de circulación se coloca más cerca de la caldera para no crear turbulencias en el agua.
- El tanque está conectado a través de una conexión de desconexión rápida (estadounidense) para que pueda desmontarse rápidamente para su reparación o reemplazo.
- Una válvula de bola está montada frente al tanque (hasta la estadounidense), al cerrarla puede quitar el tanque sin drenar el refrigerante de todo el sistema.
- El tanque debe fijarse a una base de pared sólida; para esto, el kit incluye un soporte de montaje y una abrazadera del diámetro requerido. Sin una sujeción confiable, al llenar con un refrigerante, la masa del tanque puede alcanzar los 20-30 kg, lo que puede dañar las tuberías de suministro.
Después de la instalación, puede verificar el sistema en acción.
Un tanque de expansión es un componente obligatorio de los sistemas de calefacción, de cuyas características de diseño proceden al elegir uno u otro tipo de capacidad de reserva. La instalación es simple y no requiere configuración, al tiempo que cumple con los requisitos de instalación importantes.
