Conexão do hidroacumulador ao sistema de abastecimento de água: variantes e esquemas típicos

Sistema de abastecimento de água autônomo – é uma estrutura técnica complexa que requer o uso de uma vasta gama de equipamentos técnicos. Para automatizar o funcionamento da bomba e o fornecimento de água às torneiras, é necessária a instalação de um tanque hidráulico. Convenhamos, nem todo proprietário sabe como instalá-lo e, na verdade, o que é esse dispositivo.

Vamos explicar em detalhes como é feita a conexão do hidroacumulador ao sistema de abastecimento de água. Analisaremos detalhadamente o que é necessário para sua instalação, em quais redes de água independentes ele é usado, com qual equipamento e como pode ser operado.

A instalação do tanque hidráulico realizada de acordo com nossas recomendações evitará muitos problemas prováveis: protegerá os eletrodomésticos, minimizará o efeito do golpe de aríete. Para otimizar a compreensão, as informações apresentadas são complementadas por fotos, esquemas e vídeos.

Estrutura e finalidade do tanque hidráulico

Hidroacumulador, que também é chamado de tanque hidráulico ou tanque de membrana, – é um recipiente metálico hermético no qual está inserida uma membrana elástica em forma de pêra parcialmente preenchida com água. Na verdade, a membrana, colocada no corpo do tanque hidráulico e fixada a ele por um flange com um bocal, divide sua capacidade em duas partes: a de água e a de ar.

Quando o volume de água no tanque hidráulico aumenta, o volume de ar diminui naturalmente. Como resultado, a pressão no sistema de fornecimento de água aumenta. Quando os parâmetros de pressão definidos pelo usuário são atingidos, ela é detectada por um relé, que de forma sistemática envia um comando para desligar a bomba.

O corpo do tanque é feito de metal, mas a água não entra em contato com ele: ela é contida dentro da câmara-membrana, fabricada em butil de borracha resistente.

Este material resistente a bactérias ajuda a água a não perder as qualidades exigidas pelas normas sanitárias e higiênicas. A água potável, ao interagir com a borracha, mantém todas as suas propriedades notáveis.

A água entra no tanque de membrana através de um tubo de conexão com rosca. Idealmente, o tubo de pressão e a saída da tubulação de ligação devem ter o mesmo diâmetro. Essa condição permite evitar perdas hidráulicas adicionais dentro da tubulação do sistema.

Nos hidroacumuladores que fazem parte de sistemas de abastecimento de água domésticos, utiliza-se ar. Se o dispositivo for destinado ao uso industrial, é injetado gás.

Para regular a pressão interna do dispositivo, a câmara de ar possui uma válvula pneumática especial. O ar é bombeado para o compartimento designado através de um bocal de automóvel comum. Aliás, através dele é possível não apenas adicionar ar, mas também, se necessário, liberar o excesso.

O ar é bombeado para dentro do tanque de membrana usando uma bomba compacta de automóvel ou uma simples bomba de bicicleta. Quando a água entra no bulbo de borracha, o ar comprimido oferece resistência à sua pressão, impedindo que a membrana se rompa. A pressão dentro do hidroacumulador também é regulada pelo ar comprimido.

O hidroacumulador consiste nos seguintes elementos: 1 – corpo metálico, 2 – membrana de borracha, 3 – flange com válvula, 4 – bocal para injeção de ar, 5 – ar sob pressão, 6 – pés, 7 – plataforma de montagem para a bomba

Princípio de funcionamento do hidroacumulador

Se o sistema acabou de ser montado, a maior parte do volume interno do acumulador hidráulico é ocupada pela câmara destinada ao ar.

Ao entrar na membrana em forma de pêra através do tubo de conexão, a água comprime o ar. Isso ocorre até que a pressão prevista seja alcançada. Em seguida, o relé desliga a bomba. O funcionamento do relé pode ser ajustado.

Quando abrimos a válvula e usamos a água para nossas necessidades, ocorre a despressurização do sistema. O ar, pressionando a membrana, ajuda a água a sair do tanque. Esse processo continuará até que a pressão no sistema caia para o mínimo estabelecido de -1,5 atm. Nesse momento, a bomba que injeta água no tanque deve funcionar.

Como se sabe, a água também contém ar dissolvido. Quando ele se acumula dentro do saco da membrana, o funcionamento do acumulador hidráulico piora, por isso é necessário purgá-lo. Em alguns modelos, há uma válvula especial para esse fim. Se não houver válvula, é necessário fazer a manutenção preventiva do tanque de membrana a cada 1-3 meses.

É importante instalar corretamente o acumulador hidráulico no sistema de abastecimento de água. Assim, em caso de avaria ou durante trabalhos de manutenção preventiva, o dispositivo pode ser facilmente desmontado sem que seja necessário drenar completamente a água de todo o sistema.

Ao abrir qualquer torneira do sistema, o volume de água no tanque diminui, consequentemente a pressão cai. A queda de pressão até o valor definido é detectada pelo relé, que aciona a bomba (+)

Papel na rede de abastecimento de água

Aparentemente, o dispositivo apenas permite a passagem da água. Seria possível prescindir dele? Na verdade, é precisamente com a ajuda do tanque hidráulico que a pressão estável é mantida no sistema de água.

A bomba de água, quando presente, não é ligada com tanta frequência, o que permite usar economicamente sua vida útil. Além disso, o sistema de extração e transporte de água está protegido de forma confiável contra golpes de aríete.

Se, por algum motivo, a tensão da rede elétrica cair, uma pequena reserva de água 'de emergência' no tanque ajudará a resolver as tarefas domésticas mais urgentes.

Vamos esclarecer a lista de vantagens que este dispositivo bastante simples proporciona:

• Desgaste prematuro da bomba. No tanque de membrana há uma certa reserva de água. Ela atende às necessidades primárias dos proprietários da casa. E somente quando a reserva se esgota, a bomba é acionada. Deve-se notar que todas as bombas têm uma taxa de ligações por hora. Com a presença do acumulador hidráulico, esse indicador não será excedido e o equipamento durará mais.
• Estabilização da pressão no sistema. Se você abrir duas torneiras ao mesmo tempo, por exemplo, no banheiro e na cozinha, as variações de pressão podem afetar a temperatura da água. Isso é muito desagradável, especialmente para os moradores que estão tomando banho nesse momento. Graças ao hidroacumulador, esses contratempos podem ser evitados.
• Golpes de aríete. Esses fenômenos, que podem danificar a tubulação, podem ocorrer no momento em que a bomba é ligada. Com o hidrotanque, o risco de golpe de aríete é praticamente eliminado.
• Reserva de água. Em uma casa de campo, o problema de abastecimento de água é especialmente crítico. Se ocorrer uma queda repentina de energia e a bomba não puder funcionar, não será mais necessário armazenar água em um balde ou outro reservatório para resolver problemas urgentes. No tanque do hidroacumulador, há água disponível e ela é renovada regularmente.

Obviamente, a presença deste dispositivo em um sistema de abastecimento de água independente das redes centralizadas não é por acaso. Ele é necessário e útil.

O hidroacumulador no circuito de abastecimento de água desempenha várias funções importantes: protege os equipamentos contra golpes de aríete, fornece uma reserva de água e cria condições para a automatização da captação de água.

Variantes de tanques fechados de membrana

Os tanques de membrana são utilizados em tubulações instaladas para diversos fins, incluindo:

• Abastecimento de água fria. O tanque é usado para armazenar e fornecer água fria, protege diversos aparelhos domésticos contra golpes de aríete quando há variação de pressão no sistema. Prolonga a vida útil das bombas ao reduzir o número de acionamentos.
• Fornecimento de água quente. O dispositivo utilizado deve operar com eficiência em regime de alta temperatura.
• Sistemas de aquecimento. Esses tanques são chamados de vasos de expansão. Eles funcionam em sistemas de aquecimento fechados e são componentes importantes.

Dependendo da configuração, os hidroacumuladores podem ser horizontais ou verticais. No entanto, o princípio de funcionamento não depende da configuração.

Os hidroacumuladores destinados a serem incluídos no sistema de abastecimento de água são pintados de azul, enquanto os que operam no sistema de aquecimento – vermelhos. Esses dois tipos de tanques de membrana também possuem algumas diferenças construtivas distintas, o que é bem visível no diagrama apresentado (+)

Uma característica é a presença de uma válvula especial para purgar o ar na parte superior dos modelos verticais, cujo volume excede 50 litros. Esse ar, como já mencionado, acumula-se na parte superior da câmara à medida que o dispositivo opera. Portanto, a presença de uma válvula de purga nesse local é uma medida totalmente justificada.

Se for necessário purgar as massas de ar durante a operação de modelos horizontais, utiliza-se para esse fim um dreno ou uma torneira separada, localizada atrás do tanque de membrana. Para retirar o ar de dispositivos de pequeno porte, será necessário drenar completamente a água deles.

Como os modelos verticais e horizontais são igualmente eficazes e funcionais, o dispositivo adequado deve ser escolhido com base nas dimensões do ambiente onde será instalado. O modelo que melhor se adaptar ao espaço é o escolhido.

Além das características estruturais e diferentes finalidades, os tanques também podem diferir em sua capacidade: nesta foto são apresentados hidroacumuladores de vários volumes, construções e finalidades.

Esquemas de conexão do hidroacumulador

Este dispositivo pode ser conectado ao sistema de abastecimento de água de diferentes maneiras. A escolha do esquema de conexão do hidroacumulador depende de como ele será usado e quais funções se pretende atribuir a ele. Vejamos os esquemas de conexão mais populares.

Variante padrão com bomba de superfície

A opção mais comum de abastecimento de água autônomo com hidroacumulador é a combinação com uma bomba de superfície. Neste caso, o tanque hidráulico pode ser parte do equipamento de bombeamento integrado, montado pelo fabricante em condições de fábrica, ou um componente separado, colocado próximo à bomba em um caixão ou em uma sala auxiliar aquecida.

Antes do hidroacumulador, coloca-se uma válvula de retenção para evitar a mudança de direção do fluxo; após ele, instala-se um relé de pressão que responde às variações de pressão e um manômetro para monitorar os parâmetros de trabalho.

Para uma conexão normal ao circuito de abastecimento de água, o tanque hidráulico geralmente é equipado com um tubo angular, que é conectado ao flange:

Uso com estação de bombeamento de pressurização

O conjunto de bombeamento do tipo elevatório é usado para manter e regular constantemente a pressão em tubulações com consumo de água ativo. Normalmente, nessas estações há uma bomba que opera em modo contínuo.

Se houver necessidade de conectar bombas adicionais, o hidroacumulador ajuda a compensar os picos de pressão que ocorrem no sistema.

No sistema de abastecimento de água da estação elevatória de pressão, o acumulador hidráulico desempenha a função de fonte de emergência de abastecimento de água e de um amortecedor peculiar, prevenindo golpes de aríete no caso de conexão de capacidades adicionais.

O mesmo esquema é usado se o fornecimento de energia elétrica para as bombas elevatórias no sistema for instável, mas o abastecimento de água, no entanto, deve ser ininterrupto. Durante o período de falta de energia, é usada a reserva de água contida no interior do acumulador hidráulico. Na prática, o tanque de membrana desempenha nesse período o papel de fonte de reserva de abastecimento de água.

Quanto mais potente a estação elevatória, maiores as tarefas que lhe são atribuídas. Ela deve suportar maior pressão, e maior deve ser o volume do seu acumulador hidráulico.

Aplicação em esquemas com bomba submersível

Para maximizar a vida útil do conjunto de bomba submersível, o número de acionamentos por hora deve corresponder às características técnicas declaradas do aparelho. Normalmente, esse valor é da ordem de 5 a 20 vezes.

Se a pressão na rede de água cair, ao atingir o valor mínimo, o relé aciona, ligando a bomba que fornece água. Ao atingir os valores máximos de pressão, o relé desliga e o fornecimento de água cessa.

Se no esquema de abastecimento de água houver uma bomba submersível, o acumulador hidráulico prolongará sua vida útil, pois não precisará ligar e desligar se o consumo de água pelos usuários for pequeno.

Se o sistema de abastecimento de água for autônomo e pequeno, mesmo um pequeno volume de consumo de água pode acionar a bomba. Nesse caso, a operação da bomba será pouco eficiente. E o próprio aparelho não durará tanto quanto seu proprietário gostaria.

A reserva de água contida no tanque de membrana salvará a situação. Além disso, evitará um pico de pressão no momento em que a bomba submersível iniciar seu trabalho.

Para escolher um hidrotanque de volume adequado, é necessário conhecer as seguintes características: potência e frequência de acionamento da bomba, consumo de água previsto por hora e altura de instalação do dispositivo.

Se no esquema de conexão consta um aquecedor de água de acumulação, então o acumulador hidráulico desempenha nele a função de tanque de expansão. Se a água for aquecida, seu volume aumenta. Ela se expande. Para um espaço fechado, como é o sistema de abastecimento de água, esse processo poderia levar a consequências destrutivas, se não fosse o hidrotanque.

No esquema com aquecedor de água por acumulação, o acumulador hidráulico é usado como tanque de expansão, salvando o sistema de rupturas, pois a água incompressível se expande perfeitamente ao ser aquecida.

Para incluir neste esquema, é necessário selecionar o acumulador hidráulico considerando as seguintes características: temperatura limite da água aquecida e pressão máxima admissível no sistema de abastecimento de água.

Escolha do tanque de membrana com conhecimento de causa

O tanque hidráulico é um recipiente cujo principal órgão de trabalho é a membrana. Da sua qualidade depende quanto tempo o dispositivo funcionará desde a conexão até o primeiro reparo.

Os melhores são considerados os produtos feitos de borracha alimentar (isobutilada). O metal do corpo do produto é importante apenas para tanques de expansão. Onde a água está contida na pera, as características do metal não têm importância decisiva.

Se não prestar atenção especial à espessura do flange da sua aquisição, dentro de um ano e meio, e não em 10-15 anos como você planeja, terá que comprar um dispositivo totalmente novo ou, na melhor das hipóteses, trocar o próprio flange.

Atenção especial na escolha do dispositivo deve ser focada no flange, que geralmente é feito de metal galvanizado. A espessura deste metal é muito importante. Se a espessura for de apenas 1 mm, a vida útil do produto não será superior a 1,5 anos, pois no metal do flange inevitavelmente se formará um furo que inutilizará todo o dispositivo.

Além disso, a garantia do tanque é de apenas um ano, enquanto a vida útil declarada é de 10 a 15 anos. Assim, o furo aparecerá exatamente após o término do período de garantia. E soldar ou reparar o metal fino será impossível. Claro, pode-se tentar encontrar um novo flange, mas provavelmente será necessário um tanque novo.

Para evitar tais infortúnios, deve-se procurar um tanque cujo flange seja feito de aço inoxidável ou de aço galvanizado grosso.

Conexão do hidroacumulador ao circuito de abastecimento de água

Como ficou claro a partir de tudo o que foi escrito acima, o tanque de membrana não é simplesmente um recipiente de água. É um dispositivo especial envolvido em um processo de trabalho contínuo. Portanto, o procedimento de instalação não é tão simples quanto pode parecer. Deve-se fixá-lo com muito cuidado, considerando fatores de vibração e ruído.

É necessário fixar o acumulador hidráulico na superfície usando juntas de borracha para reduzir o nível de ruído durante a operação e diminuir o impacto das vibrações no próprio dispositivo.

No chão, ele é fixado com juntas de borracha, e à tubulação – com adaptadores de borracha. E ainda deve-se considerar que o diâmetro da alimentação não pode diminuir na saída do sistema hidráulico.

Com o novo tanque, deve-se manusear com especial cuidado, enchendo-o com água sob baixa pressão. A membrana pode ter se compactado devido ao armazenamento prolongado. Um jato forte de água pode danificá-la e até mesmo inutilizá-la completamente. É melhor remover todo o ar da câmara da membrana antes de começar a enchê-la com água. O local de instalação do acumulador hidráulico deve ser escolhido considerando sua acessibilidade.

O processo de conexão do acumulador hidráulico é realizado na sequência padrão:

Ajuste correto do novo dispositivo

O novo tanque hidráulico deve ser verificado quanto ao nível de sua pressão interna. Supõe-se que ela deve ser de 1,5 atm. Mas durante o transporte do produto do local de produção até o armazém e durante o armazenamento, pode ter ocorrido um vazamento, reduzindo esse importante indicador no momento da venda. É possível verificar a pressão removendo a tampa do bocal e realizando as medições.

Para medir a pressão, podem ser usados manômetros de diferentes tipos:

• Eletrônicos. São instrumentos caros. O resultado do seu trabalho pode ser influenciado pela temperatura e pela carga da bateria.
• Mecânicos. São fabricados em caixa de metal, também chamados de automotivos. Se este instrumento passou com sucesso pela verificação, não há melhor do que ele. Para obter o valor mais preciso, já que será necessário medir apenas 1-2 atm, é melhor comprar um instrumento com um grande número de divisões na escala de medição.

Estações de bombeamento baratas e bombas automáticas geralmente são equipadas com manômetros de plástico. O erro nas leituras desses modelos chineses é muito grande.

Se houver menos volume de ar no tanque do que o necessário, a água ocupará seu lugar. Isso afetará a pressão da água no encanamento. Com alta pressão, a pressão será constantemente alta. Maior pressão garantirá menor reserva de água na membrana em formato de pêra, portanto a bomba terá que ligar com mais frequência. Se não houver eletricidade, a reserva de água pode não ser suficiente para todas as necessidades.

Portanto, às vezes é mais sensato sacrificar a pressão para alcançar outros objetivos importantes. No entanto, é melhor não reduzir a pressão abaixo dos valores recomendados, assim como não ultrapassar as características limites. A falta de pressão pode levar ao contato da superfície da pêra com o corpo do tanque, o que é indesejável.

Para medir a pressão, podem ser usados diferentes dispositivos, mas o ideal é um manômetro automotivo relativamente barato, com corpo de metal e uma escala de medição suficientemente ampla.

Pressão ideal do ar

Para que os eletrodomésticos funcionem normalmente, a pressão no hidrotanque deve estar na faixa de 1,4-2,8 atm. Para melhor preservação da membrana, é necessário que a pressão no sistema de encanamento seja 0,1-0,2 atm maior do que a pressão no tanque. Por exemplo, se a pressão dentro do tanque de membrana é de 1,5 atm, no sistema deve ser de 1,6 atm.

É esse valor que deve ser ajustado no relé de pressão de água, que opera em conjunto com o hidroacumulador. Para uma casa térrea suburbana, essa configuração é considerada ideal. Se for uma casa de dois andares, a pressão terá que ser aumentada. Para calcular seu valor ideal, use a seguinte fórmula:

Vatm. = (Hmax+6)/10

Nesta fórmula, Vatm. é a pressão ideal, e Hmax é a altura do ponto de captação de água mais alto. Geralmente, refere-se ao chuveiro. Para obter o valor necessário, deve-se calcular a altura do chuveiro em relação ao hidroacumulador. Os dados obtidos são inseridos na fórmula. O resultado do cálculo será o valor ideal da pressão que deve estar no tanque.

Observe que o valor obtido não deve exceder as características máximas permitidas para outros aparelhos domésticos e sanitários, caso contrário, eles simplesmente irão falhar.

Falando de forma simplificada sobre o sistema independente de abastecimento de água residencial, seus elementos constituintes são:

• bomba,
• hidroacumulador,
• relé de pressão,
• válvula de retenção,
• manômetro.

O último elemento é usado para que se possa controlar rapidamente a pressão. Sua presença permanente no sistema de abastecimento de água não é obrigatória. Ele pode ser conectado apenas no momento em que são realizadas medições de teste.

Como você pode ver, neste esquema o manômetro não é mostrado, mas isso não significa que ele não seja necessário. Ele será incluído apenas no momento das medições de controle.

Quando se utiliza uma bomba de superfície no esquema, o hidrotanque é montado próximo a ela. A válvula de retenção é instalada na tubulação de sucção, e os demais elementos formam uma única conexão, interligando-se por meio de um conector de cinco saídas.

O dispositivo de cinco saídas é perfeito para esse fim, pois possui saídas de diferentes diâmetros. As tubulações de entrada e saída e alguns outros elementos da conexão podem ser ligados ao conector usando uniões americanas, para facilitar os trabalhos de manutenção e reparo em trechos individuais da tubulação.

No entanto, este conector pode ser substituído por vários elementos de conexão. Mas para quê?

Neste esquema, a ordem de conexão é bem visível. Ao conectar o conector ao hidroacumulador, é necessário verificar a vedação da conexão.

Então, o hidroacumulador é conectado à bomba da seguinte forma:

• uma saída de uma polegada conecta o próprio conector ao tubo do hidrotanque;
• às saídas de um quarto de polegada são conectados o manômetro e o pressostato;
• restam duas saídas livres de uma polegada, às quais são montados o tubo da bomba e a distribuição que vai para os consumidores de água.

Se no esquema for utilizada uma bomba de superfície, é melhor conectar o hidroacumulador a ela usando uma mangueira flexível com revestimento metálico.

Às partes que terminam em luvas serão conectados o tubo da bomba e a distribuição da tubulação que irá para os consumidores de água.

Ao hidroacumulador, a bomba submersa é conectada da mesma forma. A particularidade deste esquema é a localização da válvula de retenção, que não tem relação com as questões que estamos tratando hoje.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Se após a leitura do texto você ainda não entendeu como exatamente deve conectar o hidroacumulador, assista a este vídeo, onde são mostrados de forma breve, mas extremamente clara, todos os detalhes desse procedimento.

O hidrotanque é um elemento importante do sistema de abastecimento de água. Com ele, resolve-se uma série de tarefas. E fazer você mesmo a conexão correta do hidroacumulador, como se viu, não é nada difícil. As vantagens de seu uso são indiscutíveis.

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