Tanque de expansão para aquecimento de tipo fechado: princípio de funcionamento e construção + como escolher e instalar no sistema

Um tanque de expansão para aquecimento do tipo fechado, adequadamente selecionado e conectado, desempenha um papel importante. Ele protegerá o circuito de aquecimento e prolongará a vida útil do equipamento. Um recipiente selado e hermético eliminará a necessidade de reparar constantemente o sistema e substituir dispositivos. Vale a pena “conhecê-lo”, não é?

Nós falaremos sobre como selecionar um modelo fechado de tanque de expansão de acordo com os dados técnicos do sistema. Forneceremos instruções sobre como instalá-lo e conectá-lo corretamente. Além disso, o artigo fornece recomendações que devem ser seguidas para prolongar a vida útil do equipamento.

Finalidade dos tanques de expansão fechados

Todos eles, independentemente do volume e capacidade, são projetados para compensar a expansão do fluido de aquecimento (líquidos especiais, água) que ocorre quando sua temperatura aumenta.

Isso é feito para evitar golpes de aríete destrutivos, danos às conexões, válvulas, ruptura de tubos de sistemas de aquecimento e esmagamento das vedações.

Qualquer tanque fechado é um reservatório de aço selado, dividido em partes por uma membrana elástica que muda de posição quando a temperatura do fluido de aquecimento aumenta/diminui.

Exemplo: o fluido de aquecimento (água) expande-se em quatro por cento quando a temperatura sobe para 95 °C. O que é suficiente para causar a falha do sistema de engenharia.

Dispositivo e componentes do tanque de expansão

Qualquer dispositivo moderno semelhante consiste nos seguintes elementos estruturais:

• invólucro;
• câmara para o fluido de aquecimento;
• câmara de gás, onde é bombeado ar comum ou gás inerte;
• membrana.

A opção de encher a câmara de gás com gás inerte é mais preferível, pois garante maior durabilidade ao recipiente. Mas o ar comum é mais acessível.

A membrana é feita de materiais elásticos, portanto é capaz de mudar sua posição quando a temperatura do fluido de aquecimento aumenta ou diminui. Este elemento estrutural pode ser do tipo diafragma ou balão, e o princípio de funcionamento é semelhante.

A conexão dos tanques ao sistema de aquecimento é feita por meio de um tubo especial. Uma válvula é fornecida para injeção de gás. Os tanques de tipo fechado são fabricados na configuração horizontal ou vertical, o que facilita a montagem do sistema de aquecimento.

Os tanques de expansão modernos, destinados ao uso em sistemas de aquecimento, vêm em diversos tamanhos e formatos, e suas características de desempenho também diferem radicalmente. Tudo isso permite uma escolha ideal em qualquer situação.

Os tanques destinados à instalação em sistemas de aquecimento fechados são equipados com manômetros para monitorar a pressão interna. Produtos similares destinados à instalação em sistemas de residências comuns operam sob baixas cargas, não excedendo 3,5-4 bar, portanto não necessitam de instrumentos de medição.

Também estão disponíveis para venda tanques de dois tipos:

• com membrana fixa ou estacionária de tipo diafragma, ou seja, seu rompimento ou desgaste levará à substituição de todo o aparelho;
• com membrana substituível de tipo balão.

No primeiro caso, os produtos se distinguem por um preço mais acessível; no segundo, por maior funcionalidade, capacidade de reparo e durabilidade.

A construção dos tanques flangeados permite substituir a membrana desgastada ou danificada, e em alguns casos isso pode ser feito até mesmo pelo próprio usuário. Além disso, as membranas substituíveis suportam pressões mais altas.

Esquema de funcionamento do tanque de expansão

Quando o fluido térmico está frio, a membrana do tanque ocupa o máximo de espaço. Com o aumento da temperatura, a pressão sobre ela aumenta.

Como resultado, o referido elemento estrutural supera a resistência do gás inerte ou ar e muda sua posição, liberando mais espaço para o excesso de líquido formado.

Os tanques de expansão não participam do processo de aquecimento dos ambientes, mas sua função é mais do que importante. Pois cada um desses produtos evita avarias no sistema de aquecimento que podem ocorrer devido a golpes de aríete e aumento da pressão do fluido térmico.

Quando o fluido térmico esfria, ocorre o processo inverso ao descrito acima. E então os ciclos se repetem várias vezes.

Recomendações para escolha do tanque

A característica mais importante a ser observada ao escolher um modelo de tanque de expansão é o volume do seu reservatório. Para sistemas fechados com um circuito pequeno, cujo volume de fluido térmico não excede 150 L, a capacidade é fácil de calcular.

Assim, ela deve ser:

• ao usar água como fluido térmico — 10% do volume total do sistema de aquecimento (por exemplo, se esse valor for igual a 100 litros, o tanque de expansão deve conter pelo menos 10 litros);
• ao usar líquido glicólico como fluido de aquecimento — 15% do volume do sistema de aquecimento.

no último caso, a capacidade deve ser mais substancial devido ao maior coeficiente de expansão do referido anticongelante.

a vantagem dos tanques de expansão modernos é a reação de sua membrana a qualquer mudança na temperatura do fluido de aquecimento. Isso garante a segurança do uso. Mas deve-se lembrar que os tanques são projetados para operar em condições específicas, portanto, devem ser selecionados corretamente.

o volume do tanque para sistemas maiores, nos quais circulam mais de 150 L pelo circuito, é mais conveniente calcular usando o parâmetro do volume total do sistema e uma tabela para seleção do tanque.

para calcular o volume total do sistema, pode-se usar os seguintes métodos:

1. medir o volume do fluido de aquecimento que circula em todos os elementos individuais do sistema (caldeira, radiadores, tubulações) e depois somar os resultados obtidos. Este método é muito trabalhoso, mas ao mesmo tempo é o mais preciso.
2. multiplicar cada quilowatt de potência da caldeira por 15, considerando que em média 1 kW corresponde a cerca de 15 L de fluido de aquecimento. Este método é simples, mas deve-se lembrar que só se pode confiar no resultado quando há certeza de que o elemento de aquecimento foi selecionado corretamente para o sistema.
3. drenar toda a água do sistema e reabastecê-la, calculando a litragem necessária.

também para calcular o volume necessário do tanque, pode-se usar fórmulas ou uma calculadora online. Para isso, é necessário conhecer o volume do fluido de aquecimento, sua temperatura e pressão no sistema.

o método com fórmulas é mais complexo e o volume obtido como resultado dos cálculos não diferirá significativamente do cálculo aproximado apresentado acima. Além disso, o valor encontrado deve ser arredondado para cima.

muitos fabricantes de tanques de expansão oferecem ajuda ao consumidor na seleção do tanque correto. Para isso, fornecem tabelas que facilitam a escolha. Porém, eles indicam que as informações fornecidas são apenas recomendatórias e que a responsabilidade, em qualquer caso, é do comprador.

a solução mais prática na escolha será um tanque de expansão destinado a sistemas de aquecimento fechados, equipado com válvula de segurança.

a razão é que, quando a pressão atinge níveis críticos, o dispositivo entrará em ação e liberará a pressão. Ou seja, a referida válvula pode aumentar significativamente a segurança de todo o sistema de aquecimento.

ao comprar o tanque, deve-se considerar que, para identificar os tanques de expansão usados para aquecimento, geralmente é usada tinta vermelha.

Essa característica ajudará a distinguir o produto desejado de outros semelhantes, por exemplo, tanques de abastecimento de água com tamanhos e formas similares – hidroacumuladores, que são predominantemente revestidos com esmalte azul.

Mas, se necessário, é possível encontrar reservatórios de várias cores, o que ajudará a colocar o desejado em qualquer ambiente sem reduzir suas qualidades estéticas.

Os reservatórios podem ser horizontais ou verticais, e os fabricantes também oferecem a possibilidade de fixá-los em diferentes locais. Para isso, os produtos vêm com diversos acessórios. E, ao comprar, deve-se prestar atenção a isso, definindo a opção ideal com antecedência.

Também é importante prestar atenção, ao escolher, à qualidade dos materiais utilizados na fabricação do corpo do reservatório e da membrana. E à presença de garantia para o equipamento adquirido e manual de instalação e conexão ao sistema.

Como realizar a instalação?

Não há restrições significativas que afetem o local de instalação do vaso de expansão no sistema. No entanto, é desejável realizar a instalação em qualquer ponto conveniente da linha de retorno do sistema de aquecimento existente.

A razão é que, nesse ponto, o fluido térmico está mais frio. Isso permite prolongar significativamente a vida útil do vaso de expansão e de sua membrana.

Além disso, se o vaso for instalado nas proximidades de uma caldeira de combustível sólido, em certas situações pode entrar vapor na câmara do fluido térmico. Como resultado, o reservatório perderá a capacidade de compensar a expansão do fluido térmico.

A instalação do reservatório pode ser realizada de duas maneiras. Elas incluem a montagem:

• na parede;
• no chão.

Mas deve-se entender que a primeira opção é destinada apenas para casos em que o vaso de expansão tem um volume moderado.

Os vasos devem ser instalados o mais longe possível das caldeiras. E a solução ideal é colocá-los na linha de retorno. Uma vez que a temperatura do fluido térmico é significativamente mais baixa nesse ponto, o que evita a falha prematura da membrana.

Não se deve economizar na conexão do vaso ao sistema de aquecimento.

Pois o procedimento indicado deve ser realizado com o uso de:

• válvula de corte com a chamada 'americana' — este elemento estrutural permitirá retirar rapidamente o reservatório de operação e, se necessário, substituí-lo, sem esperar o resfriamento do fluido térmico;
• tê com torneira de drenagem, que permitirá esvaziar rapidamente o vaso antes de sua substituição;
• manômetro para medir a pressão;
• válvula de segurança ou nipple para ajuste da pressão interna do equipamento.

Após a instalação do tanque, ele deve ser ajustado corretamente, considerando as recomendações do fabricante fornecidas nas instruções do equipamento adquirido. Para que a pressão no tanque seja adequada, ou seja, menor do que no sistema, o que permitirá que a membrana se deforme quando o fluido de aquecimento for aquecido.

Se os cálculos foram feitos incorretamente e um reservatório de volume menor do que o necessário for colocado no sistema de aquecimento, ele não conseguirá cumprir suas funções, mas o erro pode ser corrigido.

Para isso, é necessário adquirir e instalar um segundo recipiente no sistema. A capacidade desse recipiente deve ser a diferença entre o volume necessário e o volume do tanque em operação no sistema. Essa abordagem reduzirá as perdas financeiras.

Manutenção durante a operação

É importante lembrar que, durante as pausas no uso, os tanques, assim como outros componentes do sistema de aquecimento, devem ser esvaziados e depois secos. Este ponto não deve ser ignorado, pois o descumprimento levará ao aparecimento de corrosão e redução da vida útil.

O principal elemento estrutural que reage às mudanças de pressão do fluido de aquecimento é uma membrana elástica. De um lado, ela sofre ação de um gás neutro (por exemplo, nitrogênio) ou ar, e do outro lado, a pressão do fluido de aquecimento. A membrana assume uma posição dependendo de qual lado tem a influência mais forte.

Ao usar qualquer tanque fechado, os proprietários devem realizar regularmente uma série de operações simples.

As quais incluem:

• Inspeções periódicas para identificar corrosão, danos mecânicos – esse procedimento deve ser realizado duas vezes por ano;
• verificação da pressão no sistema, que é realizada a cada seis meses;
• Inspeções periódicas da integridade da membrana – essas operações são realizadas de acordo com as recomendações do fabricante.

Além disso, durante toda a operação, os usuários terão que cumprir os requisitos relativos às normas permitidas de temperatura e pressão.

Para reparar reservatórios, devem ser utilizados exclusivamente componentes originais, pois isso garantirá não apenas o desempenho necessário, mas também a segurança de uso.

As regras e características da seleção de um tanque de expansão para sistemas de aquecimento do tipo aberto serão apresentadas pelo seguinte artigo, que vale a pena ler para proprietários de casas com circuitos de aquecimento abertos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O primeiro vídeo ajudará a entender as características dos tanques de expansão modernos e sua seleção correta:

O seguinte material de vídeo permitirá entender como realizar corretamente a instalação do tanque de expansão adquirido:

Um tanque de tipo fechado é uma solução prática, durável, eficiente e segura para um sistema de aquecimento. Mas, para obter o resultado esperado, é necessário fazer a escolha correta, a instalação do produto no sistema de aquecimento e sua configuração.

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