Como deve ser o fluido térmico para sistemas de aquecimento: parâmetros do líquido para radiadores

Apesar da promoção de métodos alternativos de aquecimento de ambientes, na grande maioria dos casos, o circuito de aquecimento líquido atua como a principal fonte de calor. Devido à sua economia e eficiência, é ideal nas condições de longos invernos típicos das nossas latitudes.

A desvantagem é que a água pode congelar. Por isso, além dela, utiliza-se também um fluido térmico anticongelante para sistemas de aquecimento, que substitui a água. Neste artigo, conheceremos mais de perto suas principais variedades, consideraremos suas vantagens significativas e principais desvantagens.

E também apresentaremos um algoritmo para calcular o volume necessário de fluido térmico para um sistema específico e recomendações para a escolha do tipo de líquido para circuitos de aquecimento.

Lista de requisitos para o fluido térmico

A principal função do líquido nos tubos é transportar a energia térmica da caldeira para os radiadores.

Para que o sistema de aquecimento seja seguro e energeticamente eficiente, o fluido térmico deve atender a uma série de requisitos importantes, incluindo:

• proteção dos tubos contra corrosão;
• inerte quimicamente em relação aos vedantes instalados na tubulação;
• faixa de temperaturas de trabalho adequada aos parâmetros operacionais dos tubos (do congelamento à ebulição);
• alta capacidade térmica, para acumular o máximo de calor possível;
• mínima capacidade de formação de incrustações;
• segurança total: sem emissão de vapores tóxicos e máxima resistência a explosão e fogo;
• composição química estável – o líquido não deve se decompor ou alterar suas propriedades físicas sob a ação de altas temperaturas.

E agora a questão principal: qual anticongelante para sistemas de aquecimento modernos atende a todos os requisitos?

A resposta pode decepcionar, mas hoje não existe tal líquido na natureza. Uma composição química tão ideal ainda não foi criada. Portanto, a questão de escolher a opção ideal é uma tarefa muito atual hoje.

Quando é necessário usar anticongelante?

Antes de considerar líquidos alternativos, não se deve descartar a água. Se o aquecimento for instalado em uma casa onde os moradores residem permanentemente, a água será uma das opções mais seguras e confiáveis.

Ela, como refrigerante, possui parâmetros ideais para circulação nos circuitos dos sistemas de aquecimento.

No entanto, no auge das geadas de inverno, a menor cristalização da água pode causar um acidente grave com destruição da tubulação e dos componentes do equipamento de aquecimento.

Se for uma casa de campo, onde se vai periodicamente, ou quando a família frequentemente sai de sua residência nos finais de semana, deixando o aquecimento sem supervisão, então o refrigerante usado deve ser resistente à faixa de baixas temperaturas característica da região.

No entanto, para utilizar compostos químicos como transportadores de energia térmica, é necessário preparar os circuitos de aquecimento. O sistema deve ser totalmente vedado, pois o líquido é, em vários graus, tóxico e inflamável.

Em circuitos de aquecimento, não se podem usar anticongelantes “em estado puro”. Como as composições não diluídas de anticongelantes são agressivas e tendem a estimular a corrosão, elas são diluídas com água.

O proprietário deve considerar que o líquido anticongelante precisa ser trocado periodicamente, o que acarreta custos adicionais.

Alguns modelos de equipamentos de caldeira possuem recomendações específicas para o uso de fluido térmico de uma determinada marca. Se usar um líquido de composição diferente, você pode perder a garantia da caldeira.

Visão geral dos fluidos térmicos mais procurados

Para se proteger, vamos analisar detalhadamente cada tipo de fluido térmico.

Opção #1 – água com aditivos

Em 70% dos sistemas modernos, é utilizada água, incluindo suas composições modificadas com o uso de aditivos.

O que explica essa popularidade:

• total inocuidade – um vazamento pode causar apenas inconvenientes domésticos;
• altíssima capacidade térmica – cerca de 1 cal/g°C (cada litro de água pode transferir mais calor do que qualquer outro líquido);
• baixo custo e acessibilidade – a água tem o menor custo em comparação com fluidos anticongelantes. A qualquer momento, o sistema de água pode ser reabastecido sem gastos significativos de tempo, trabalho e dinheiro.

Na verdade, não é aconselhável substituir a água no circuito de aquecimento sem um motivo sério. Ao ser aquecida, ela libera sais e oxigênio.

A água que ferveu várias vezes na caldeira já não possui a mesma composição e quantidade de sais que tinha quando foi colocada no sistema. Ao contrário de uma nova porção, ela praticamente não possui oxigênio livre.

Não se deve trocar a água nos circuitos de aquecimento com frequência, para evitar que incrustações se depositem nas paredes dos tubos e na superfície interna das válvulas.

O outro lado da moeda é o seguinte:

• Temperatura de congelamento relativamente alta, por isso não se pode deixar o sistema de aquecimento de água sem vigilância (caso contrário, ao congelar e expandir, a água pode romper canos e radiadores);
• Os sais presentes na composição podem provocar depósitos nos tubos e elementos de aquecimento, reduzindo a liberação de calor e a eficiência geral do sistema;
• A água é um oxidante, e o oxigênio dissolvido nela pode causar corrosão nos elementos metálicos do aquecimento, incluindo os radiadores.

Com a temperatura de congelamento não se pode fazer nada, mas as outras propriedades negativas podem ser significativamente reduzidas. Para começar, pode-se reduzir a concentração de sais usando amaciamento. A quantidade de sais de bicarbonato pode ser reduzida por fervura.

O ortofosfato de sódio, que pode ser comprado em lojas, permite amaciar a água. É preciso lembrar da dosagem correta, pois o excesso de reagentes pode afetar negativamente as propriedades termotécnicas da água.

Para não se confundir com as dosagens, pode-se usar água destilada, mas ela custará muito mais caro. Agora não precisa se preocupar com os radiadores entupirem de incrustações. Para economizar, pode-se usar água derretida ou da chuva.

Ela já é destilada naturalmente. Mas sua pureza pode ser apenas parcial. Ela pode ter absorvido poluentes atmosféricos, mas em qualquer caso será muito mais macia do que a água de poços, cisternas ou torneira.

Para preservar o estado técnico dos tubos, válvulas e equipamentos, é melhor usar destilado no circuito de aquecimento. Também é melhor usar água destilada após uma drenagem de emergência e reparo do sistema.

Os fabricantes oferecem água destilada enriquecida com aditivos inibidores. Eles reduzem significativamente a probabilidade de corrosão.

Além disso, são introduzidos surfactantes (tensoativos) nesse destilado. Seu conteúdo na água minimiza a formação de depósitos nas superfícies internas dos radiadores.

Os surfactantes fazem com que os depósitos existentes se desprendam (com subsequente remoção do sistema através de um filtro) e também reduzem a atividade química da água. Como resultado, todas as juntas e vedações durarão mais.

Opção #2 – anticongelante

Mesmo a água destilada com um conjunto ideal de aditivos não está isenta da principal desvantagem – congelar a 0 graus Celsius. O fluido especial para radiadores metálicos de aquecimento não apresenta esse defeito, tendo também uma temperatura de cristalização mais baixa.

A baixa temperatura afeta o anticongelante de maneira diferente da água. Mesmo quando os valores mínimos de operação são excedidos, o líquido não cristaliza nem se expande, mas se transforma em uma substância gelatinosa. Portanto, os tubos e radiadores estão protegidos contra deformações e danos.

Com o aumento da temperatura, a consistência do anticongelante espessado torna-se mais líquida, aumentando os índices de fluidez, embora em condições normais sejam 15% menores que os do rival tradicional – a água.

O fluido térmico é fornecido em duas variações de modificação: 1 – com temperatura de congelamento no estado não diluído de -65° e a segunda opção -30°

O concentrado anticongelante pode ser diluído de acordo com as instruções do fabricante, considerando as condições climáticas locais. Para obter um líquido com ponto de congelamento de -30°, dilui-se com água pela metade; para -20°, uma parte de anticongelante é misturada com duas partes de água.

A maioria das formulações suporta até -65 graus. Na maior parte dos territórios do norte e da faixa central, a temperatura raramente cai abaixo de -35, portanto o anticongelante é frequentemente diluído com água destilada, reduzindo o limite para -40.

Os fabricantes de soluções de qualidade tornam a composição o mais estável possível, portanto ela pode durar até 5 anos. Após esse período, será necessária sua substituição completa.

Para alcançar essas propriedades, foi necessário sacrificar algumas vantagens que a água possui:

• a transferência de calor do anticongelante é 15% menor, às vezes isso pode exigir a instalação de radiadores adicionais ou seções;
• pode conter substâncias tóxicas, portanto não se pode usar anticongelante em sistemas de dois circuitos, onde a composição pode entrar no circuito de fornecimento de água quente;
• alta fluidez em comparação com a água, o que exige o uso de vedações específicas capazes de evitar vazamentos;
• viscosidade elevada, que exigirá o uso de uma bomba mais potente – recomendações sobre a escolha da bomba e uma análise das dez melhores modelos, analisamos aqui;
• um coeficiente de expansão mais alto exigirá a instalação de um tanque de expansão de volume aumentado.

Ao usar todos os tipos de anticongelantes, não se pode fazer a tubulação de aquecimento com tubos galvanizados, pois em contato com eles o anticongelante perde parte de suas propriedades úteis originais.

Lembre-se de que para abastecer o circuito de aquecimento deve-se usar uma composição fabricada especificamente para sistemas de aquecimento. O líquido para motores automotivos não pode ser usado para esse fim.

A aplicação de líquidos anticongelantes como fluidos térmicos exige alterações no esquema do sistema de aquecimento. Devido à viscosidade do anticongelante, ele transfere calor mais lentamente para os aparelhos de aquecimento, por isso é melhor aumentar o número de seções dos radiadores ou adquirir aparelhos com maior capacidade térmica.

Também é necessário reduzir o atrito nas tubulações substituindo as conexões por similares de tamanho um passo maior do que as utilizadas em circuitos de água.

Os modernos líquidos anticongelantes, dependendo da composição, podem ser divididos em três tipos principais:

• glicerina;
• à base de propilenoglicol;
• à base de etilenoglicol;

Vamos analisar cada um separadamente para escolher a opção mais adequada ao equipamento e às condições existentes.

Opção #3 – anticongelante à base de etilenoglicol

Um dos anticongelantes mais populares ocupa seu lugar de destaque nas prateleiras das lojas devido ao preço mais acessível, graças ao processo de produção simples.

O líquido contém cerca de 4% de aditivos que impedem o etilenoglicol de formar espuma em altas temperaturas. Também inclui inibidores que evitam que a corrosão ataque as superfícies metálicas.

Devido à agressividade do etilenoglicol, o produto é usado apenas diluído para proteger o interior dos tubos e radiadores.

O etilenoglicol é agressivo para tubos, aparelhos e conexões, é tóxico, mas possui boas características térmicas.

A principal desvantagem do etilenoglicol é sua toxicidade. Uma quantidade mínima dessa substância no corpo humano pode causar sérios problemas de saúde. Portanto, todo o sistema de aquecimento deve ter o mais alto grau de vedação.

Outra lacuna no uso do etilenoglicol é o controle constante das temperaturas. Se a caldeira aquecer o líquido a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição, a composição começará a se decompor com a formação de sedimentos sólidos e liberação de ácidos, o que afeta destrutivamente todo o equipamento de aquecimento.

Este anticongelante é adequado apenas para sistemas onde é possível manter precisamente o regime de temperatura, mas nem todo equipamento de caldeira possui essa capacidade.

Opção #4 – líquido à base de propilenoglicol

Este é um anticongelante mais moderno que eliminou algumas desvantagens do etilenoglicol.

Vantagens:

• não é tóxico – contém aditivos usados na indústria alimentícia;
• pode ser usado em sistemas de dois circuitos, pois mesmo uma mistura acidental no circuito de água potável não prejudicará a saúde humana;
• propriedades térmicas mais elevadas;
• tem vida útil de 10 anos;
• atuam no circuito de aquecimento por princípio de lubrificação, o que reduz a resistência hidráulica na tubulação e aumenta a eficiência do sistema.

Mas, uma desvantagem não foi possível eliminar – é a incompatibilidade com zinco. Aditivos especiais perdem qualidades ao fluir por tubos galvanizados. Outra desvantagem relativa é o preço duas vezes mais alto.

Opção #5 – anticongelante de glicerina

O anticongelante de glicerina é equiparado à água, como próximo de um conjunto ideal de propriedades, mas ao mesmo tempo é criticado. As opiniões divergem, então faz sentido mencionar todos os pontos.

Os defensores da composição de glicerina apontam as seguintes vantagens:

• solução ecologicamente limpa e segura;
• ampla faixa de temperatura de trabalho – -30+100;
• ao congelar, expande-se em valores mínimos;
• não é agressivo para tubos e radiadores galvanizados;
• custa mais barato que o propilenoglicol;
• vida útil de 7 a 10 anos.

A opção à base de glicerina não é explosiva nem inflamável. Uma grande vantagem é que ela praticamente não danifica as vedações.

Na composição do anticongelante à base de glicerina foram introduzidos aditivos sintéticos, que reduzem significativamente a atividade corrosiva do líquido

Entre os que são contra este fluido térmico, existem os seguintes argumentos:

• grande massa, o que causa carga adicional nos tubos;
• falta de padrões de qualidade para misturas de glicerina;
• com superaquecimento e evaporação da água, perde suas propriedades, transformando-se em uma massa gelatinosa com endurecimentos;
• formação excessiva de espuma;
• a temperaturas acima de 90 graus pode começar a se decompor;
• menor capacidade térmica em comparação com o propilenoglicol;
• devido à maior viscosidade, contribui para um desgaste mais rápido do equipamento.

Vale ressaltar que em alguns países onde o etilenoglicol é proibido, a produção de fluidos térmicos de glicerina nem existe. Devido às controvérsias no uso do líquido de glicerina, a responsabilidade por seu uso recai inteiramente sobre o proprietário.

Anticongelante à base de glicerina – uma opção com muitas vantagens, mas o custo e a alta viscosidade fazem pensar antes da compra

Opção #6 – fluido térmico para caldeira de eletrodo

Este tipo de equipamento deve ser destacado separadamente, pois as caldeiras de eletrodo requerem um tipo especial de fluido térmico. Nesse caso, o líquido é aquecido por ionização sob a ação de corrente alternada.

O anticongelante deve ter uma composição química específica que possa garantir três condições: valores corretos de resistência elétrica, condutividade elétrica e ionização.

Os fabricantes de caldeiras de eletrodo fornecem suas próprias recomendações rigorosas sobre o uso de marcas específicas de fluido térmico. Portanto, é preciso escolher o anticongelante com muito cuidado para não perder a garantia.

Cada modelo de caldeira de eletrodo é restrito a determinadas marcas de fluido térmico. Ao usar uma composição diferente, o fabricante se reserva o direito de não cumprir as obrigações de garantia.

Recomendações para a escolha do produto

É necessário considerar não apenas as características dos fluidos térmicos para o sistema de aquecimento, mas também a configuração do equipamento, para tornar o aquecimento seguro e eficiente.

Se você decidiu optar pelo uso de anticongelante, vamos considerar as condições em que seu uso é excluído:

• ausência de regulador de temperatura de aquecimento na caldeira;
• ao usar vedações de estopa de linho com tratamento a óleo;
• no circuito de aquecimento foram usados tubos, radiadores, válvulas com superfície galvanizada;
  - sistema de aquecimento do tipo aberto

A evaporação da água do líquido anticongelante pode alterar as propriedades, e os vapores de etilenoglicol são tóxicos.

O cumprimento das seguintes regras permitirá que os proprietários evitem uma série de problemas com o uso incorreto de líquidos anticongelantes:

• nos locais de vedações, a estopa de linho deve ser untada com pasta de vedação;
• os radiadores seccionados devem ser desmontados para substituir a vedação por juntas de teflon ou paronita;
• não usar purgadores de ar automáticos (para purgar o excesso de ar, é melhor instalar torneiras de Mayevsky para ajuste manual);
• os radiadores e tubos devem ter volume e diâmetro aumentados;
• presença de bomba de circulação de maior potência;
• instalar um tanque de expansão de membrana com volume aumentado.

O anticongelante é derramado no sistema de aquecimento somente após uma lavagem de qualidade do circuito de aquecimento, para a qual é melhor usar compostos especiais. Por segurança de todos os moradores, os especialistas recomendam o uso de propilenoglicol.

A caldeira não pode ser colocada em potência máxima imediatamente após o preenchimento do sistema com fluido térmico. A temperatura deve ser aumentada gradualmente. Isso é necessário para que o anticongelante atinja as características operacionais ideais e se expanda dentro dos limites normais.

Para escolher o fluido térmico adequado, é necessário considerar as propriedades dos tubos, do equipamento da caldeira e outros fatores.

Ao diluir o fluido com água, não se pode permitir uma concentração superior a -20 graus. O excesso de água levará à formação de incrustações e à alteração das propriedades de trabalho do glicol. Deve ser diluído apenas com água destilada.

Como determinar o volume de fluido térmico?

A maneira mais simples é usar um hidrômetro ou medidor de vazão de água. Esse equipamento existe praticamente em todas as casas ou apartamentos com abastecimento de água centralizado.

Antes de iniciar as medições, o circuito de aquecimento deve ser completamente esvaziado. Em seguida, são registradas as leituras no medidor e inicia-se o enchimento do sistema com uma pequena pressão de água. Isso é necessário para evitar bolsas de ar, que distorcem as leituras.

Assim que a tubulação de aquecimento estiver cheia de água, é necessário registrar novamente as leituras do hidrômetro. É importante lembrar que 1 metro cúbico equivale a 1000 litros, e adquirir a quantidade correspondente de líquido.

O segundo método é menos conveniente, mas eficaz quando não há medidor. O sistema cheio é esvaziado através de um recipiente de medição (tanque ou balde de volume definido). O principal é não perder a conta do número de baldes.

Outro método é o matemático. Como dados iniciais, são tomados os volumes dos radiadores e do tanque de expansão, os diâmetros dos tubos e o volume do trocador de calor da caldeira. Utilizando fórmulas geométricas e aritméticas simples, é possível calcular o volume final.

Exemplos detalhados de como realizar o cálculo de cada elemento do sistema de aquecimento foram abordados nos seguintes artigos:

• Cálculo do volume do tubo: princípios de cálculo e regras para realizar cálculos em litros e metros cúbicos
• Tanque de expansão para aquecimento de tipo aberto: estrutura, finalidade, tipos principais + dicas para o cálculo do tanque

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo apresenta a opinião de um especialista sobre se vale a pena trocar a água por um líquido anticongelante:

Uma análise detalhada das particularidades do enchimento do sistema de aquecimento com fluido térmico e recomendações para a correta inicialização do sistema no vídeo a seguir:

Os fatos apresentados revelam um quadro informativo completo para cada proprietário que decide sobre a escolha do fluido térmico. Ele saberá qual líquido precisa, quais condições são necessárias para seu uso e como criá-las.

E qual líquido circula no seu sistema de aquecimento? Por que você escolheu esse fluido térmico e está satisfeito com seu funcionamento? Compartilhe sua opinião na seção de comentários.

Ou você ainda está decidindo sobre o tipo de fluido térmico e não encontrou respostas para suas dúvidas neste artigo? Faça suas perguntas nos comentários – tentaremos ajudá-lo.