Pressão no tanque de expansão da caldeira a gás: padrões + como pressurizar e ajustar

Uma caldeira a gás de circuito único ou duplo é um equipamento que torna nossa vida em casa ou apartamento mais confortável. Os fabricantes atualmente produzem uma enorme variedade de aparelhos a gás, que diferem em potência, funcionalidade e também na forma de instalação. No entanto, mesmo os modelos mais caros e confiáveis podem falhar. Concorde, não é muito agradável ficar em uma noite de inverno sem calor e água quente.

Analisando as possíveis causas de falhas em equipamentos a gás, chegamos à conclusão – na maioria das vezes, as falhas de funcionamento ocorrem devido ao ajuste incorreto da pressão no tanque de expansão da caldeira a gás ou do aquecedor de água. No artigo, entenderemos para que serve o tanque de expansão, como bombear ar nele de forma independente e ajustar a pressão ideal.

Para que serve o tanque de expansão?

No processo de aquecimento, a água tem a propriedade de se expandir – com o aumento da temperatura, o volume do líquido aumenta. No circuito do sistema de aquecimento, a pressão começa a aumentar, o que pode afetar destrutivamente o equipamento a gás e a integridade dos tubos.

O tanque de expansão (expansomat) funciona como um reservatório adicional, para onde a pressão empurra o excesso de água formado como resultado do aquecimento. Quando o líquido esfria e a pressão se estabiliza, ele retorna pelos tubos de volta ao sistema.

O tanque de expansão funciona como um amortecedor de proteção, ele absorve os golpes de aríete que se formam constantemente no sistema de aquecimento devido ao ligar e desligar frequente da bomba, e também elimina a probabilidade de formação de bolsas de ar.

Para reduzir a probabilidade de formação de bolsas de ar e evitar danos à caldeira a gás por golpe de aríete, o tanque de expansão deve ser instalado antes do gerador de calor, no retorno.

Existem duas variantes diferentes de execução dos tanques de amortecimento: tipos abertos e fechados. Eles diferem não apenas na construção, mas também no método e local de instalação. Vamos examinar as características de cada um desses tipos em detalhes.

Tanque de expansão de tipo aberto

O tanque do tipo aberto é montado no ponto mais alto do sistema de aquecimento. Os recipientes são feitos de aço. Na maioria das vezes, eles têm formato retangular ou cilíndrico.

Normalmente, esses tanques de expansão são instalados no sótão ou na águas-furtadas. É possível a instalação sob o telhado. É necessário prestar atenção ao isolamento térmico da estrutura.

Na estrutura do tanque do tipo aberto existem várias saídas: para entrada de água, saída de líquido resfriado, entrada do tubo de controle e também um tubo de saída para drenagem do fluido térmico para o esgoto. Escrevemos mais detalhes sobre a estrutura e os tipos de tanque aberto em nosso outro artigo.

Funções do tanque do tipo aberto:

• controla o nível do fluido térmico no circuito de aquecimento;
• se a temperatura do sistema diminuir, ele compensa o volume do fluido térmico;
• quando a pressão no sistema muda, o tanque atua como uma zona de amortecimento;
• remove o excesso de fluido térmico do sistema para o esgoto;
• remove o ar do circuito.

Apesar da funcionalidade dos tanques de expansão abertos, eles praticamente não são mais usados. Pois têm muitas desvantagens, como grande tamanho do recipiente, tendência à corrosão. Sua instalação é feita em sistemas de aquecimento que operam apenas com circulação natural de água.

Expansomat de tipo fechado

Em sistemas de aquecimento com circuito fechado, geralmente é instalado um tanque de expansão do tipo membrana, que é ideal para qualquer tipo de caldeira a gás e possui muitas vantagens.

O Expanzomat – é um recipiente hermético que é dividido ao meio por uma membrana elástica. Na primeira metade serão colocados o excesso de água, e na segunda – ar comum ou nitrogênio.

Os tanques de expansão fechados para aquecimento geralmente são pintados de vermelho. Dentro do tanque há uma membrana feita de borracha. Elemento necessário para manter a pressão no tanque de expansão.

Os tanques de compensação com membrana podem ser fabricados em formato de semiesfera ou de balão. O que é bastante adequado para uso em sistema de aquecimento com caldeira a gás. Recomendamos que se familiarize mais detalhadamente com as características de instalação dos tanques do tipo fechado.

Vantagens dos tanques do tipo membrana:

• simplicidade de instalação própria;
• resistência à corrosão;
• funcionamento sem reabastecimento regular do fluido térmico;
• ausência de contato da água com o ar;
• capacidade de operar sob condições de alta carga;
• estanqueidade.

Os equipamentos a gás de parede geralmente vêm equipados com um tanque de expansão. Mas nem sempre o reservatório adicional é configurado corretamente de fábrica e pode ser imediatamente incluído no funcionamento do aquecimento.

Pressão do ar no tanque de expansão

A pressão do ar ou nitrogênio no tanque de expansão para diferentes caldeiras a gás não é uniforme, dependendo do tipo de equipamento e das características estruturais. As normas são indicadas pelo fabricante no manuál do produto.

Geralmente, a pressão em um novo tanque de expansão é de 1,5 atm. No entanto, essa configuração pode não ser adequada para o sistema de aquecimento específico. Os parâmetros de fábrica podem ser facilmente redefinidos. Para isso, o corpo do tanque de expansão possui um bocal especial (em alguns fabricantes, é uma válvula de calibragem), através do qual se ajusta a pressão do ar.

O bocal está localizado no lado da câmara de ar do tanque. Com ele, é possível aliviar o excesso de pressão ou, ao contrário, inflar o tanque.

Para o funcionamento normal da caldeira a gás, a pressão no tanque de membrana deve ser 0,2 atm menor do que no próprio sistema. Caso contrário, a água aquecida expandida não conseguirá entrar no tanque.

Em casas e apartamentos pequenos com sistemas de aquecimento fechados, a pressão no tanque de expansão geralmente é aceitável na faixa de 0,8-1,0 bar (atm). Mas não inferior a 0,7 bar, pois muitas caldeiras a gás possuem proteção e o aparelho simplesmente não liga.

A verificação do nível de pressão do tanque deve ser feita anualmente. Se forem notadas flutuações de pressão no sistema de aquecimento, significa que o ar saiu do tanque de expansão e é necessário recalibrá-lo.

Como definir a pressão ideal?

No sistema de aquecimento há manômetros que controlam a pressão no circuito. No próprio tanque de expansão, não há conexão para instalação de um instrumento de medição. Mas há um bocal ou válvula para liberar e inflar ar ou gás. O bocal é igual ao das rodas de carro. Portanto, é possível verificar e ajustar a pressão usando uma bomba de ar comum de automóvel com manômetro.

Para inflar ar no tanque de expansão, até mesmo uma simples bomba manual de automóvel com manômetro ou um compressor automático serve.

Antes de liberar o excesso de pressão ou inflar o tanque de expansão de uma caldeira a gás doméstica, é necessário preparar o sistema. O manômetro de automóvel mostra o valor em MPa; os dados obtidos devem ser convertidos em atmosferas ou bars: 1 Bar (1 atm) = 0,1 MPa.

Algoritmo de medição da pressão:

1. Desligue a caldeira a gás. Aguarde até que a água pare de circular pelo sistema.
2. Feche todas as válvulas de bloqueio na seção do tanque de expansão e drene o fluido térmico através do bocal de drenagem. Para caldeiras com tanque embutido, feche o retorno e também o fornecimento de água.
3. Conecte a bomba ao bocal do tanque.
4. Infle o ar até atingir 1,5 atm. Aguarde um pouco para que o restante da água saia e, em seguida, aplique ar novamente.
5. Feche as válvulas de bloqueio e, com um compressor, aumente a pressão até os parâmetros indicados na ficha técnica ou até o nível — pressão no sistema menos 0,2 atm. Caso o tanque seja sobrecarregado, o excesso de ar é liberado.
6. Remova a bomba do bocal, aperte a tampa e feche o conector de drenagem. Encha o sistema com água.

A verificação do ajuste correto da pressão do ar pode ser feita quando a caldeira atingir os parâmetros operacionais.

Se o tanque estiver calibrado corretamente, o ponteiro do manômetro do aparelho, durante a medição, mostrará um aumento gradual da pressão, sem qualquer salto ou oscilação.

Com um ajuste incorreto da pressão do ar no tanque de expansão, podem ocorrer falhas em todo o sistema de aquecimento. Se o expansor estiver sobrecarregado, as propriedades compensadoras não funcionarão. Isso porque o ar empurrará o excesso de água aquecida para fora do tanque, aumentando a pressão nas tubulações do sistema de aquecimento.

E, com valores baixos de pressão no tanque de compensação, a água simplesmente empurrará a membrana e preencherá todo o reservatório. Como resultado, quando a temperatura do fluido de aquecimento aumentar, a válvula de segurança será acionada.

Às vezes, em caldeiras a gás de circuito duplo, os protetores são acionados mesmo com o ajuste correto da pressão do tanque de expansão integrado. Isso indica que o volume do reservatório é muito pequeno para esse sistema de aquecimento. Nessa situação, recomenda-se instalar um tanque hidráulico adicional.

Função do tanque adicional da caldeira de circuito duplo

Geralmente, os reservatórios de compensação integrados em caldeiras a gás têm um volume de cerca de 6 a 8 litros. Eles são projetados para compensar a expansão de 120 litros de fluido de aquecimento em circulação no sistema. Em condições normais de operação, para um apartamento ou casa pequena, esse tanque de expansão é suficiente.

Ao instalar radiadores de formato e tamanho não padrão, é obrigatório equipar o sistema de aquecimento com um tanque de expansão adicional, pois essas baterias comportam mais água.

Se a área aquecida for grande, houver piso aquecido instalado ou muitos radiadores nos cômodos, o volume do tanque padrão integrado será insuficiente, pois utiliza-se mais água.

Ao aquecer, o excesso de fluido de aquecimento preenche completamente o tanque. E como não sobra espaço no reservatório, a pressão da água aumenta no próprio sistema de aquecimento e ocorre uma descarga de emergência pela válvula de segurança. Depois disso, dificilmente a caldeira a gás conseguirá ligar automaticamente.

Para evitar essas consequências negativas, instala-se no sistema de aquecimento um tanque de expansão adicional com membrana para a caldeira a gás de circuito duplo. Quando o reservatório padrão estiver completamente cheio, a água irá para o tanque hidráulico reserva. Após o resfriamento, o líquido retorna aos radiadores.

Cálculo do volume do tanque de expansão

Garantir o funcionamento estável do sistema de aquecimento não é difícil, o principal é selecionar corretamente o volume do reservatório de compensação. O cálculo do volume do tanque de expansão deve ser realizado levando em consideração o modo mais intenso de operação da caldeira a gás. Nas primeiras inicializações do aquecimento, a temperatura do ar ainda não está muito baixa, portanto o equipamento funcionará com carga média. Com a chegada das geadas, a água aquece mais e sua quantidade aumenta, exigindo mais espaço adicional.

Recomenda-se selecionar um tanque com capacidade de pelo menos 10-12% do volume total de líquido no sistema de aquecimento. Caso contrário, o tanque pode não suportar a carga.

É possível calcular por conta própria a capacidade exata do tanque de expansão. Para isso, primeiro determina-se a quantidade de fluido térmico em todo o sistema de aquecimento.

Métodos para calcular o volume de água no sistema de aquecimento:

1. Drenar completamente o fluido térmico dos tubos para baldes ou outro recipiente, para poder medir o volume em litros.
2. Encher a água nos tubos através do hidrômetro.
3. Somam-se os volumes: capacidade da caldeira, quantidade de líquido nos radiadores e tubos.
4. Cálculo pela potência da caldeira – a potência da caldeira instalada é multiplicada por 15. Ou seja, para uma caldeira de 25 kW, serão necessários 375 litros de água (25*15).

Depois que a quantidade de fluido térmico é calculada (exemplo: 25 kW*15=375 litros de água), calcula-se o volume do tanque de expansão.

Existem muitos métodos, mas nem todos são precisos e a quantidade de água que cabe no sistema de aquecimento pode ser significativamente maior. Portanto, o volume do tanque de expansão é sempre selecionado com uma pequena margem.

Os métodos de cálculo são bastante complexos. Para casas de um andar, utiliza-se a seguinte fórmula:

Volume do tanque de expansão = (V*E)/D,

Onde

• D – indicador de eficiência do tanque;
• E – coeficiente de expansão do líquido (para água – 0,0359);
• V – quantidade de água no sistema.

O indicador de eficiência do tanque é obtido pela fórmula:

D = (Pmax—Ps)/(Pmax +1),

Onde

• Ps=0,5 bar – este é o indicador de pressão de carga do tanque de expansão;
• Pmax – pressão máxima do sistema de aquecimento, em média 2,5 bar.
• D = (2,5-0,5)/(2,5 +1)=0,57.

Para um sistema com potência de caldeira de 25 kW, será necessário um tanque de expansão com volume: (375*0,0359)/0,57=23,61 l.

E embora a caldeira a gás de circuito duplo já possua um reservatório embutido de 6-8 l, ao olhar para os resultados dos cálculos, entendemos que o funcionamento estável do sistema de aquecimento não será possível sem a instalação de um tanque de expansão adicional.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aprender a calcular por conta própria o volume do tanque hidráulico e ajustar sua pressão é possível assistindo aos vídeos apresentados abaixo.

Maneira fácil de determinar o volume do tanque de expansão:

Instruções para ajuste manual do nível de pressão no tanque de expansão:

As caldeiras a gás devem ser obrigatoriamente equipadas com tanques de expansão. Eles 'absorvem' o excesso de fluido térmico gerado pelo aquecimento e evitam a formação de bolsas de ar. Em equipamentos de dois circuitos, esses dispositivos são embutidos, mas frequentemente seu volume é insuficiente para o funcionamento seguro do aquecimento.

Os tanques de compensação devem ser escolhidos com base nos valores de pressão e volume do fluido térmico no sistema. É importante ajustar corretamente o tanque, caso contrário, ele não conseguirá garantir o funcionamento contínuo e estável da caldeira a gás.

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