La capacidad de expansión del refrigerante es un elemento necesario del sistema de calefacción. En el proceso de diseño, surge la pregunta: ¿cómo calcular el tanque de expansión para calefacción, determinar su volumen y dimensiones? Los parámetros dependerán de varios factores, que serán estudiados en detalle en el artículo.
Para qué sirve el vaso de expansión
El fluido que circula en el sistema de calefacción se expande significativamente cuando se calienta. Para diferentes refrigerantes, este coeficiente será diferente. Por ejemplo, el agua como refrigerante es mucho más eficiente. Tiene un coeficiente de expansión térmica más bajo y una disipación de calor más alta que el anticongelante de etilenglicol. Además, el aumento de volumen depende de la temperatura de funcionamiento.
Para compensar el aumento de nivel de líquido en el sistema, se incorpora un vaso de expansión, cuyo cálculo dependerá de:
- Cantidades de líquido en el sistema.
- Estructuras de calefacción. Hay dos variedades: tipo cerrado y abierto. Para cada uno de ellos, el cálculo del volumen se realiza de forma diferente.
- Temperatura máxima del fluido en el sistema. Si el cálculo se basa en la temperatura de funcionamiento, entonces el tamaño del tanque será menor, pero se deben tener en cuenta las situaciones de emergencia cuando el refrigerante está cerca de la transición a un estado de vapor, lo que aumenta significativamente su volumen.
- Un tipo de líquido. Se utilizan varias sustancias diferentes: agua, anticongelante, agua con adición de alcohol, aceite. Para cada uno de estos refrigerantes, el cálculo del volumen del depósito de expansión será diferente.
Tanques abiertos
Actualmente, se utilizan tres tipos de tanques de expansión. El más antediluviano se utiliza en el sistema de calentamiento gravitatorio. Es un tanque abierto. Se instala en el punto más alto y no solo sirve para recoger el exceso de líquido, sino que también ayuda a eliminar el aire del sistema.
Tal calentamiento solo funciona con agua, porque el resto de los refrigerantes son bastante tóxicos. Su uso en un sistema abierto resultará en envenenamiento por vapor. La principal desventaja de un sistema abierto es la congelación del agua a bajas temperaturas. No se puede dejar una casa de este tipo durante varios días sin calefacción en invierno. Si esto sucede, el agua expandida durante la congelación reventará las tuberías de calefacción.
El cálculo de los vasos de expansión de tipo abierto se basa en el coeficiente de expansión del agua, en el que este valor depende de la temperatura: cuanto mayor sea,mas valor. Para calcular el volumen de fluido desplazado durante el calentamiento, debe multiplicar el coeficiente correspondiente a la temperatura de funcionamiento por la cantidad de refrigerante en el sistema de calefacción. Esto le dará el volumen requerido del tanque de expansión.
Por ejemplo, si hay una red con un volumen de 400 litros de agua, operando a una temperatura de 75 grados, entonces el volumen de expansión será: 4000.0258=10.32 litros.
Para un sistema abierto, no tiene sentido sobredimensionar el tanque, ya que dicho diseño proporciona una derivación que está conectada al alcantarillado. El exceso de agua fluye hacia él si la temperatura supera el valor nominal.
Depósitos de expansión sellados
La siguiente variedad son los tanques de expansión de tipo cerrado. Se utilizan tanto en sistemas de gravedad como en calefacción con circulación forzada. La principal diferencia entre los tanques cerrados es su total estanqueidad. Esto se hizo para evitar el contacto del agua con el aire atmosférico, que contiene una gran cantidad de oxígeno, lo que afecta negativamente el estado de las tuberías. El exceso de presión aquí se descarga a la atmósfera con la ayuda de válvulas de seguridad.
El cálculo de este tipo de vaso de expansión es el mismo que el anterior. Sin embargo, aquí debe agregar el volumen de aire que se comprimirá cuando el agua ingrese al tanque. A diferencia de los líquidos, los gases tienen una capacidad significativa para comprimirse. Por lo tanto, el volumen de aire en el tanque se puede mantener pequeño, alrededor del 30 % del volumen de agua.
Cómo funciona un vaso de expansión tipo membrana
La variedad principal de los sistemas de calefacción modernos es el calentamiento forzado con un tanque de expansión tipo membrana. Se diferencia del envase sellado habitual por la presencia de una capa de goma que separa la parte líquida del aire.
Cuando el sistema está completamente lleno, el líquido en el tanque alcanza el nivel superior del diafragma. Durante el calentamiento, el refrigerante comienza a expandirse y, superando la resistencia de la membrana y el aire, sube al nivel superior del tanque hasta que la presión del aire comprimido y la presión del refrigerante son iguales. Si la presión del anticongelante supera significativamente los valores permitidos, la válvula de seguridad del sistema de seguridad funcionará.
Al calcular el tanque de expansión para calefacción de tipo cerrado, el coeficiente de expansión se corrige para el uso de anticongelante. Aumenta su volumen en un 15% más de agua.
Cálculo de un vaso de expansión tipo membrana cerrado
Al determinar el tamaño de un tanque tipo membrana, puede seguir un camino simple. Sabiendo que el coeficiente de dilatación del agua a una temperatura de 80 grados es 0,029, así como el volumen del sistema, se puede realizar un cálculo primitivo.
Digamos que hay 100 litros en el sistema. Multiplicando la cantidad de líquido por un coeficiente, obtenemos el volumen de expansión 2, 9. Para un cálculo simplificado, este valor debe duplicarse. Además, recuerde que la expansión del anticongelante es aproximadamente un 15% más que el agua, y agregue este valor. Sucedióunos 7 l.
Para un cálculo más preciso del depósito de expansión, utilice la fórmula:
V=(Ve + Vv)(Pe + 1) / (Pe - Po), donde
V- el volumen requerido del tanque de membrana para el sistema de calefacción.
Ve - el volumen de refrigerante obtenido cuando se calienta el sistema. Este es el total de todos los calentadores, tuberías, calderas.
Vv - el volumen del sello de agua en el tanque. En otras palabras, la cantidad de líquido que siempre está presente en el yacimiento como resultado de la presión hidrostática. Aproximadamente un 20% en tanques pequeños y alrededor de un 5% en grandes. Pero no más de 3 años.
Po - presión constante. Depende de la altura de la columna de líquido en el sistema.
Pe - la presión máxima que se produce cuando se activa la válvula de seguridad.
Conclusión
Calcular un tanque de expansión es un proceso simple disponible para cualquiera que esté familiarizado con la aritmética simple. Solo es necesario tener en cuenta el diseño del sistema de calefacción, su volumen y tipo de refrigerante.
