Sensor de tiragem da caldeira a gás: como é constrúdo e funciona + detalhes da verificação de funionalidade

Os equipamentos a gás modernos, em geral, podem funcionar de forma totalmente automatizada. Graças aos componentes de controlo de funcionamento seguro integrados na estrutura, garante-se a fiabilidade do sistema como um todo. Um desses dispositivos é o sensor de tiragem da caldeira a gás.

Concorde que é bastante cómodo utilizar equipamentos que não exigem a presença constante de uma pessoa. Mas por que princípio funciona o sensor de tiragem e será que ele é tão fiável?

Estas questões serão abordadas na nossa publicação – falaremos sobre o dispositivo do sensor de tiragem, as suas capacidades funcionais e as particularidades da verificação da operacionalidade. Complementaremos o material apresentado com fotos e vídeos temáticos.

Construção e princípio de funcionamento do sensor

Considerando a diversidade de modelos de caldeiras a gás, deve-se notar que os sensores de controlo de tiragem também se encontram em diferentes construções. Se considerarmos a sua construção de forma exclusivamente generalizada, falaremos de um mecanismo bastante simples dos aparelhos.

A base de praticamente qualquer sensor de controlo de tiragem de caldeira a gás é um elemento bimetálico que muda de forma com as alterações do fundo térmico. Na verdade, trata-se de uma simples placa bimetálica que se dobra ao aquecer ou arrefecer.

A alteração da forma da placa controla um grupo de contactos, que muda o estado dos contactos para «ligado» ou «desligado». O sinal de comutação do grupo de contactos é transmitido ao controlador da caldeira a gás ou a um mecanismo mais simples de controlo do fornecimento de gás.

O tipo de sensor que controla a tiragem no canal de fumos depende da caldeira utilizada.

Assim, existem e são utilizados na prática dois tipos de caldeiras a gás:

1. Construções equipadas com chaminé simples (com tiragem natural).
2. Construções equipadas com chaminé com turbina (com tiragem forçada).

Estas construções diferem entre si e os sensores de tiragem utilizados para elas também são diferentes.

Dispositivos para caldeiras com tiragem natural

Nas caldeiras com tiragem natural, utiliza-se a chamada campânula de gases de combustão, no corpo da qual é incorporado um simples termóstato miniatura, como mostrado na imagem abaixo.

Um termostato de construção simples em versão miniatura geralmente recebe uma marcação de temperatura correspondente diretamente no corpo (na arruela metálica). Essa marcação (por exemplo, 75º) indica o limite de temperatura de atuação do grupo de contatos do sensor.

Um dispositivo termostático deste tipo é geralmente instalado como parte de caldeiras a gás de parede, onde é usado um capuz de gases de combustão integrado à linha de exaustão.

Tal dispositivo funciona de forma simples. Se os gases de combustão que passam pelo capuz com o sensor instalado aquecem o dispositivo acima do parâmetro de temperatura definido (o que indica uma violação do regime de tiragem), os contatos abrem o circuito.

Consequentemente, devido ao circuito aberto, o sistema de fornecimento de gás para a caldeira será desligado (bloqueado). O equipamento só será reiniciado após o resfriamento do sensor e a restauração do contato aberto.

Construções de sensores de caldeiras com turbina

Caldeiras equipadas com chaminé com turbina possuem um sensor de tiragem ligeiramente diferente, com um princípio de operação funcionalmente distinto. Principalmente, a diferença é que o sensor realmente controla o ventilador da turbina da caldeira. Em outras palavras, o controle da tiragem ideal dos gases de combustão é realizado pelo ventilador.

É por isso que o dispositivo dos sensores de tiragem de caldeiras a gás com turbina é projetado não para controle de temperatura, mas para controle do volume de gases de combustão que passam.

Esses sensores funcionam com base na existência de vácuo ideal dentro da câmara de combustão, possuem um grupo de contatos de três elementos:

• contato COM;
• normalmente aberto (NO);
• normalmente fechado (NC).

Construtivamente, os dispositivos são fabricados em diferentes formas, mas seu princípio de operação permanece o mesmo. Com a formação das condições de trabalho dentro da câmara da caldeira a gás (vácuo ideal), a pressão de ar fornecida fecha o grupo de contatos, enviando um sinal para o fornecimento de gás.

Um tipo um pouco diferente de elementos sensores, destinados a controlar a tiragem na caldeira – construções cujo princípio de operação é baseado na diferença de pressão do fluxo de saída.

Como verificar a funcionalidade do sensor?

As falhas de tiragem da caldeira a gás são frequentemente associadas aos sensores. De qualquer forma, muitos técnicos tradicionalmente apontam para uma falha do sensor de tiragem.

Verificar como funciona o sensor de tiragem em uma caldeira a gás doméstica é bastante simples. Deve-se notar que a verificação periódica de tais componentes da estrutura é, essencialmente, uma prática comum. Especialmente para caldeiras equipadas com ventilador.

Etapa #1 — realização da verificação dos sensores de controlo

Praticamente todo equipamento com ventilador possui pontos de teste especiais, usando os quais se realiza o teste do sensor.

Os pontos de teste (conexões) geralmente estão localizados na área da chaminé (parte superior da caldeira). Um exemplo da disposição desses elementos é mostrado na imagem abaixo. Ambas as conexões são marcadas adequadamente. Ou seja – possuem as designações «+» e «-», indicando o fluxo.

Pontos de controle (conexões) para medição do nível de vácuo dentro da câmara de combustão da caldeira. Esses elementos são usados para medições de controle com um manômetro especial.

Ao lado das conexões de controle geralmente há outra interface de controle (à esquerda, coberta por uma tampa), através da qual é permitido medir a temperatura dos gases e o coeficiente de eficiência do equipamento.

O procedimento para realizar as medições é o seguinte:

1. Remover as tampas protetoras das conexões.
2. Conectar as mangueiras do manômetro às conexões.
3. Observar a precisão da conexão nos pontos «+» e «-».
4. Ativar na caldeira o modo «Limpa-chaminés».
5. Aguardar que o equipamento atinja sua potência máxima.

Depois que o equipamento atingir a potência máxima, verifique as leituras do manômetro. O instrumento deve mostrar um nível de vácuo aceitável, que não exceda a faixa estabelecida para a marca específica da caldeira a gás. A faixa necessária pode ser encontrada na documentação do equipamento.

Realização de medições de teste do nível de vácuo dentro da câmara de combustão da caldeira a gás usando um instrumento digital com funcionalidade manométrica

O procedimento que demonstra como verificar o sensor de tiragem em um aquecedor a gás doméstico, além das medições com manômetro, também inclui mais uma ação necessária – verificação do pressostato da caldeira.

O ventilador da caldeira a gás é tradicionalmente equipado com um dispositivo chamado pressostato. Graças a este dispositivo, é realizado o controle da operação do ventilador e, efetivamente, o gerenciamento do queimador da caldeira a gás.

O pressostato está conectado ao canal de ar por mangueiras de borracha. No entanto, para verificar este elemento do circuito, será necessário abrir o invólucro da caldeira a gás.

Dentro do invólucro da caldeira a gás estão dispostos dois dispositivos importantes – o ventilador da turbina mais o instrumento de controle pressostato

O princípio de funcionamento deste par técnico é bastante simples. Do canal de ar, através de uma mangueira de borracha, a pressão (negativa em relação à pressão na segunda mangueira) é captada pelo pressostato.

Se a coleta de pressão estiver normal, o circuito de contato do pressostato estará fechado – a caldeira a gás funciona normalmente. Em caso de alteração (desvio) do nível de vácuo, a diferença de pressão muda, o que leva à abertura do grupo de contatos do pressostato. Consequentemente, o equipamento é desligado (bloqueio da caldeira).

O dispositivo de controle do funcionamento do ventilador – pressostato, possui no corpo uma etiqueta de parâmetros técnicos – pressões limites de ativação e desativação do queimador a gás.

Qualquer pressostato de fabricação original sempre possui na parte do corpo as indicações dos parâmetros de operação. Em particular, é indicado o parâmetro de pressão de atuação do dispositivo para ligar e desligar (por exemplo, no pressostato mostrado na foto acima, é 70/45 Pa). Em outras palavras: neste caso, o queimador a gás funciona a 70 Pa e é bloqueado a 45 Pa.

Etapa #2 — verificação da operacionalidade do pressostato da caldeira

Para realizar a verificação do pressostato, é necessário executar uma ação simples – determinar a qualidade da comutação do circuito elétrico do dispositivo. O elemento de comutação do pressostato é um microinterruptor comum, incorporado na estrutura do dispositivo.

O microinterruptor é acionado (os contatos são fechados ou abertos) por uma placa que sofre a ação da força da pressão do ar que chega ao dispositivo através dos tubos.

Os contatos do microinterruptor são levados para a parte externa do corpo do dispositivo. Consequentemente, para a verificação, é necessário conectar ao grupo de contatos um instrumento de medição (multímetro) configurado para medir resistência em Ohms.

Cada dispositivo original é equipado com um diagrama elétrico indicado no corpo. De acordo com este diagrama, as pontas de prova do multímetro e os contatos do dispositivo são conectados.

Teste de continuidade do pressostato da caldeira a gás usando a ferramenta padrão do eletrônico (eletricista) – multímetro. Verificação da continuidade do circuito do microinterruptor.

Após conectar as pontas de prova do multímetro, um pedaço de tubo de silicone é conectado ao canal de pressão negativa do pressostato. Através do tubo conectado, cria-se pressão negativa no dispositivo (simplesmente aspirando ar com a boca) e, simultaneamente, monitoram-se as leituras do multímetro.

Na comutação normal, o ponteiro do instrumento mostrará resistência mínima ou não reagirá dependendo da pressão criada no tubo. Se o microinterruptor estiver com defeito (canal de comutação interrompido), o multímetro não mostrará nenhuma reação. Nesse caso, o pressostato deve ser substituído por um novo.

Recomendamos que você conheça os detalhes da inspeção e manutenção de caldeiras a gás.

Etapa #3 — identificação da causa da redução da tiragem

Nem sempre a causa da redução da tiragem está em uma falha do sensor.

Assim, a prática demonstra que a insuficiência de tiragem pode ser causada por muitos outros fatores:

• entupimento dos tubos de passagem de ar;
• entupimento da região interna do caracol do ventilador;
• formação de condensação dentro dos tubos de silicone;
• entrada de objetos estranhos dentro dos tubos.

Uma das causas frequentes da redução da tiragem da caldeira é o entupimento da região interna do caracol do ventilador. A limpeza dessa região restaura completamente a tiragem.

A limpeza da parte interna do caracol do ventilador da caldeira a gás ajuda a restaurar a tiragem ao nível anterior. Para realizar a manutenção, é necessário um pouco de água e uma escova macia.

Nas pás do rotor do ventilador e nas paredes do caracol, após o funcionamento prolongado da caldeira a gás, acumula-se uma grande quantidade de poeira e fuligem. Com o tempo, esses depósitos compactam-se, adquirem uma estrutura rígida e, como resultado, criam uma resistência significativa ao fluxo de ar. Essa é uma das causas frequentes da perda de tiragem da caldeira.

O ventilador da caldeira, obviamente, terá que ser desmontado antes de realizar a limpeza da região interna. A maioria dos projetos de caldeiras prevê uma fácil desmontagem/montagem do ventilador. Normalmente, basta desapertar dois ou três parafusos de fixação para desconectar o componente do chassi. Antes, deve-se desconectar a caldeira a gás da alimentação elétrica.

Aqui está, aproximadamente, o estado que o ventilador da caldeira a gás deve apresentar durante o funcionamento do equipamento para garantir uma tiragem ideal dos gases de combustão.

A lavagem com água deve ser feita de forma que a umidade não atinja o enrolamento do estator do motor elétrico e outros componentes elétricos. A melhor opção parece ser a limpeza através de sopro de ar comprimido na região interna do caracol e nas pás. No entanto, em casa, essa opção muitas vezes é inviável.

As recomendações para limpeza e manutenção própria do aquecedor a gás foram apresentadas no próximo artigo.

Etapa #4 — teste repetido da tiragem

Ao finalizar o procedimento de limpeza do ventilador da turbina da caldeira a gás e a instalação desse componente da estrutura em seu lugar, será necessário repetir o teste do equipamento quanto ao nível de tiragem dos gases de combustão.

Ou seja, novamente deve-se realizar a operação descrita anteriormente – verificação do nível de vácuo dentro da câmara de combustão. O invólucro da caldeira a gás que foi previamente desmontado deve ser recolocado no lugar – deixar a caldeira em pleno estado operacional.

A caldeira a gás montada é uma condição obrigatória antes de testar o equipamento quanto ao nível de vácuo dentro da câmara de combustão, pois o invólucro aberto prejudica o funcionamento normal da turbina.

Via de regra, os resultados da inspeção demonstram um certo aumento nas leituras do manômetro, o que indica a operação normal do canal de exaustão dos gases de combustão. Considerando essa prática, pode-se concluir que nem sempre a causa principal da perturbação da tiragem da caldeira a gás é o sensor de temperatura ou o pressostato.

Portanto, inicialmente, é necessário verificar todos os equipamentos e acessórios envolvidos no esquema do duto de fumaça. Afinal, neste caso, o problema era o entupimento do ventilador da turbina da caldeira a gás.

Possíveis causas de atuação do sensor

Frequentemente, a ativação repetida do sensor de tiragem da caldeira a gás é observada imediatamente após a instalação de novos equipamentos e subsequente colocação em operação.

As falhas na operação da caldeira nesse cenário geralmente são causadas por:

• esquema incorreto de construção do canal de exaustão de fumaça;
• condições climáticas extraordinárias na região;
• violação das características de tiragem do equipamento;
• configuração incorreta do controlador de gerenciamento.

Em regiões onde predominam ventos fortes, a causa da ativação do sensor pode ser trivial – entrada de vento no canal de exaustão dos gases de combustão. Para esses casos, recomenda-se instalar adicionalmente no tubo um estabilizador de tiragem.

Sobre as características de tiragem foi mencionado acima, e para a configuração do controlador da caldeira a gás, deve-se contratar especialistas.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo, são abordados os detalhes construtivos dos sensores de tiragem, a localização desses componentes e seu princípio de funcionamento:

Se os profissionais são bastante familiarizados com equipamentos a gás, para um usuário comum, a solução de problemas da caldeira a gás é uma «caixa-preta». Além disso, lidar com sistemas a gás sem o conhecimento adequado pode ter consequências graves.

Portanto, quando se deseja substituir ou reparar por conta própria o mesmo sensor de tiragem ou qualquer outro equipamento da caldeira a gás, é necessário, no mínimo, estudar o sistema primeiro. Mas a melhor maneira de corrigir defeitos no sistema a gás é recorrer a especialistas.

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