Pressão no sistema de aquecimento: qual deve ser e como aumentá-la se ela cair

Após uma falha de pressão no sistema de aquecimento, surge o problema: a qualidade do aquecimento dos cômodos da casa cai. É possível, é claro, ajustar o funcionamento do aquecimento uma vez e por muito tempo, mas esse período não será infinitamente longo. Um dia, a pressão normal no sistema de aquecimento mudará, e significativamente.

Vamos lhe explicar como manter sob controle os indicadores físicos do fluido térmico. Aqui você aprenderá a garantir uma velocidade estável de movimento da água aquecida pela tubulação até os aparelhos. Entenderá como obter e manter uma temperatura confortável nos cômodos.

No artigo proposto para análise, são detalhadamente explicadas as causas da queda de pressão em sistemas de tipo fechado e aberto. São apresentados métodos eficazes de balanceamento. As informações fornecidas para conhecimento são complementadas com esquemas, instruções passo a passo, fotos e guias em vídeo.

Tipos de pressão em sistemas de aquecimento

Dependendo do princípio atuante de movimento do fluido térmico na tubulação do circuito, nos sistemas de aquecimento o papel principal é desempenhado pela pressão estática ou dinâmica.

A pressão estática, também chamada de gravitacional, desenvolve-se devido à força de atração do nosso planeta. Quanto mais alto a água sobe pelo circuito, mais seu peso pressiona as paredes dos tubos.

Ao elevar o fluido térmico a uma altura de 10 metros, a pressão estática será de 1 bar (0,981 atmosfera). O sistema de aquecimento aberto é projetado para pressão estática, seu valor máximo é de cerca de 1,52 bar (1,5 atmosferas).

A pressão dinâmica no circuito de aquecimento é desenvolvida artificialmente – pelo uso de uma bomba elétrica. Geralmente, os sistemas de aquecimento fechados são projetados para pressão dinâmica, cujo circuito é formado por tubos de diâmetro significativamente menor do que nos sistemas abertos.

O valor normal da pressão dinâmica em um sistema de aquecimento fechado é de 2,4 bar ou 2,36 atmosferas.

Consequências da instabilidade nos circuitos

A pressão insuficiente ou excessiva no circuito térmico é igualmente ruim. No primeiro caso, alguns radiadores não aquecerão eficazmente os ambientes; no segundo, a integridade do sistema de aquecimento será comprometida e seus componentes individuais falharão.

Uma conexão correta permitirá ligar a caldeira ao circuito de aquecimento conforme necessário para o funcionamento de qualidade do sistema térmico.

O aumento da pressão dinâmica na tubulação de aquecimento ocorre se:

• o fluido térmico estiver superaquecido;
• a seção dos tubos for insuficiente;
• a caldeira e a tubulação estiverem incrustadas;
• houver bolsas de ar no sistema;
• uma bomba de reforço muito potente estiver instalada;
• estiver ocorrendo reposição de água.

Além disso, a pressão elevada no circuito fechado é causada por um balanceamento incorreto com as válvulas (sistema super-regulado) ou por falha de reguladores-válvulas individuais.

Para controle dos parâmetros de trabalho em circuitos de aquecimento fechados e para sua regulagem automática, é instalado um grupo de segurança:

A pressão no tubo de aquecimento cai pelos seguintes motivos:

• vazamento do fluido térmico;
• falha da bomba;
• ruptura da membrana do vaso de expansão, fissuras nas paredes do tanque de expansão comum;
• falhas no bloco de segurança;
• vazamento de água do sistema de aquecimento para o circuito de alimentação.

A pressão dinâmica será elevada se as cavidades dos tubos e radiadores estiverem entupidas, se os filtros coletores estiverem sujos. Nessas situações, a bomba trabalha com carga aumentada e a eficiência do circuito de aquecimento diminui. O resultado padrão do excesso de pressão são vazamentos nas conexões e até mesmo ruptura dos tubos.

Os parâmetros de pressão estarão abaixo do necessário para o funcionamento normal se uma bomba de potência insuficiente for instalada na tubulação principal. Ela não conseguirá mover o fluido térmico na velocidade necessária, portanto, o equipamento receberá um fluido de trabalho um pouco resfriado.

Um segundo exemplo claro de queda de pressão é o fluxo bloqueado por uma válvula. O sinal desses problemas é a perda de pressão em um segmento individual da tubulação localizado após o obstáculo ao fluido térmico.

Como todos os circuitos térmicos possuem dispositivos que protegem contra pressão excessiva (pelo menos, a válvula de segurança), o problema de baixa pressão ocorre com muito mais frequência. Vamos examinar as causas da queda e as formas de aumentar a pressão, e assim melhorar a circulação de água, em sistemas de aquecimento abertos e fechados.

Pressão no sistema de aquecimento aberto

Ao contrário de um circuito térmico fechado, um sistema de aquecimento aberto bem construído não requer balanceamento ao longo dos anos de operação – ele é autorregulável. O funcionamento da caldeira e a pressão estática garantem a circulação constante de água no sistema.

A densidade da água aquecida que segue pelo riser de alimentação é menor que a densidade do fluido térmico resfriado. A água quente tende a ocupar o ponto mais alto do circuito, e a água resfriada, a ficar na parte mais baixa.

A pressão necessária para a circulação da água é alcançada pela coluna d'água no riser de alimentação ou por uma bomba de reforço (+)

A pressão gerada pela coluna d'água no riser de alimentação promove a circulação do fluido térmico e compensa a resistência presente na tubulação do circuito. Essa resistência é causada pelo atrito da água com a superfície interna dos tubos, bem como pelas resistências locais (curvas e derivações da tubulação, caldeira, válvulas).

A propósito, tubos de diâmetro maior são usados para montar um sistema de aquecimento aberto justamente com o objetivo de reduzir o atrito.

Para entender como aumentar a pressão em um sistema de aquecimento aberto, primeiro é preciso entender o princípio de alcançar a pressão de circulação no circuito térmico.

Sua fórmula:

P_c = h • (ρ_°- ρ_f),

onde:

• P_c – pressão de circulação;
• h – distância vertical entre os centros da caldeira e do radiador de aquecimento inferior;
• ρ_f – densidade do fluido térmico aquecido;
• ρ_q – densidade do fluido térmico resfriado.

A pressão estática será maior se a distância entre os eixos centrais da caldeira e do radiador mais próximo a ela for o mais significativa possível. Consequentemente, a intensidade da circulação do fluido térmico será maior.

Para alcançar a pressão máxima possível no circuito de aquecimento, é necessário instalar a caldeira o mais baixo possível – no porão.

Quanto mais próximo do radiador estiver a caldeira no circuito de alimentação, melhor ele será aquecido. Os reguladores permitem distribuir o calor entre todos os radiadores do sistema de aquecimento

A segunda causa da queda de pressão em um sistema de aquecimento aberto está relacionada à sua autorregulação. Ao alterar a temperatura de aquecimento do fluido térmico, a intensidade do seu fluxo muda. Ao aumentar o aquecimento da água para o circuito térmico nos dias frios de inverno, os proprietários reduzem drasticamente sua densidade.

No entanto, ao passar pelos radiadores de aquecimento, a água transfere calor para o ambiente do cômodo, aumentando sua densidade. E, de acordo com a fórmula apresentada acima, uma alta diferença de densidades entre a água quente e a fria contribui para o aumento da pressão de circulação.

Quanto mais aquecido estiver o fluido térmico e mais frio estiver nos ambientes da casa, maior será a pressão no sistema. No entanto, depois que o ambiente dos cômodos aquecer e a transferência de calor dos radiadores diminuir, a pressão no sistema aberto cairá – a diferença entre a temperatura da água na alimentação e no retorno será reduzida.

Balanceamento de um sistema térmico aberto de dois circuitos

Os sistemas de aquecimento por gravidade são executados com um ou vários circuitos. A extensão horizontal de cada tubulação em loop não deve exceder 30 m.

Mas para alcançar a pressão e a vazão ideais em um sistema com circulação natural do fluido térmico, é melhor executar as tubulações ainda mais curtas – menos de 25 m. Assim, a água terá mais facilidade para vencer a resistência hidráulica. Em um circuito com vários anéis, além da limitação de comprimento, deve-se observar a condição para os radiadores de aquecimento – o número de seções em todos os anéis deve ser aproximadamente igual.

A falta de pressão em um sistema térmico aberto de dois circuitos ocorre devido a erros de projeto ou sujeira na tubulação (+)

O balanceamento dos anéis horizontais que compõem o circuito vertical é necessário na fase de projeto do sistema de aquecimento. Se a resistência hidráulica de algum anel for maior do que a dos outros – a pressão estática nesse anel será insuficiente e o fluxo praticamente cessará.

Para manter a pressão necessária em um sistema de aquecimento de dois circuitos, é necessário reduzir a seção dos tubos na entrada dos radiadores. Também é possível instalar válvulas de termorregulação (manuais ou automáticas) antes dos radiadores.

O sistema de dois circuitos do tipo aberto pode ser balanceado:

• Manualmente. Ligamos o sistema de aquecimento, em seguida medimos a temperatura ambiente de cada cômodo aquecido. Onde estiver mais alta – fechamos a válvula, onde mais baixa – abrimos. Para ajustar o equilíbrio térmico, será necessário realizar medições de temperatura e ajustes das válvulas várias vezes;
• Usando válvulas termostáticas. O balanceamento ocorre praticamente de forma autônoma, basta ajustar a temperatura desejada em cada cômodo nos manípulos das válvulas. Cada um desses dispositivos controlará o fornecimento de fluido térmico ao radiador por conta própria, aumentando ou diminuindo o fluxo.

É especialmente importante que o valor da resistência hidráulica total do sistema de aquecimento (de todos os anéis que compõem os circuitos) não seja superior ao valor da pressão de circulação. Caso contrário, o aquecimento do fluido térmico e as tentativas de balanceamento do sistema não melhorarão a circulação.

Bomba de circulação para sistema térmico aberto

Às vezes, as medidas de balanceamento do circuito de aquecimento do sistema gravitacional não produzem efeito. Nem todas as causas de baixa pressão são resolvidas com ajustes – a escolha de um diâmetro de tubo incorreto não pode ser corrigida sem uma reconstrução completa do circuito.

Então, para aumentar a pressão e melhorar o fluxo de água sem uma grande reforma no aquecimento, é instalada uma bomba de circulação ou um dispositivo de pressurização. A única coisa que a sua instalação exigirá é a realocação do tanque de expansão ou sua substituição por um expansor de membrana (tanque fechado).

Em caso de queda grave de pressão, é necessária uma bomba de reforço mais potente, e não uma bomba de circulação. No entanto, para sistemas de aquecimento abertos, as bombas de reforço não são adequadas, pois desenvolvem pressão dinâmica significativa.

O consumo de energia das bombas de circulação não excede 100 W. Portanto, não há necessidade de temer que elas expulsem o fluido de transferência de calor do circuito.

O volume de água no sistema de aquecimento é mais ou menos constante, desde que se controle o enchimento do circuito aberto. Portanto, por mais água que a bomba de circulação empurre pelo circuito à sua frente, a mesma quantidade entrará nela pelo tubo de retorno.

Ao elevar a pressão no sistema térmico ao nível necessário, a bomba permitirá alongá-lo, reduzir o diâmetro da tubulação e alcançar o equilíbrio do circuito com alta resistência hidráulica.

Pressão no sistema de aquecimento fechado

A instalação de uma caldeira moderna, especialmente de circuito duplo, é chamada pelos vendedores de solução ideal para aquecimento doméstico. Com uma instalação de qualidade da nova caldeira, o sistema fechado de circulação forçada funciona perfeitamente por vários anos, mas um dia a pressão nele cai abrupta ou gradualmente. Como encontrar a causa da baixa pressão dinâmica?

O sistema de aquecimento fechado requer atenção cuidadosa. A queda ou o aumento da pressão são igualmente perigosos para ele. Ficar sem aquecimento no inverno – é o pior pesadelo de um proprietário.

Antes de tudo, verifica-se a bomba de reforço e a bomba de circulação presente no circuito térmico. Este dispositivo se desgasta mais rapidamente do que a caldeira, o vaso de expansão ou a tubulação, portanto seu estado é verificado primeiro. É importante garantir que a energia elétrica esteja chegando à bomba 'silenciosa' e só então tomar medidas para substituir o dispositivo.

Em geral, é mais racional instalar duas bombas no circuito de aquecimento antecipadamente – uma no tubo principal, a segunda no by-pass. Um sistema de aquecimento fechado não pode funcionar com baixa pressão dinâmica. Portanto, uma bomba reserva ligada a tempo protegerá a casa e a tubulação contra o congelamento.

Se a bomba estiver funcionando, a fonte da perda de pressão está na caldeira ou no sistema de tubulação. A caldeira é verificada por último, primeiro – o circuito de aquecimento.

Passos para procurar vazamento de fluido térmico

É possível detectar vazamentos no sistema de aquecimento por conta própria se os tubos estiverem instalados de forma aparente, houver acesso às torneiras e a todos os elementos de conexão. Também é necessário remover o revestimento decorativo dos radiadores de aquecimento.

É preciso percorrer todo o circuito térmico com uma lanterna, examinando atentamente cada conexão, cada elemento do sistema (a tubulação da caldeira também). Procuramos poças de água, manchas úmidas no chão, vestígios de água seca, marcas de ferrugem nos tubos, radiadores e válvulas de fechamento.

Pegamos um pequeno espelho, iluminamos com a lanterna e examinamos a parte traseira de cada seção do radiador de aquecimento. Se os radiadores forem modulares, de ferro fundido ou alumínio – deve-se inspecionar as conexões entre as seções. Corrosão, marcas de ferrugem são sinais de vazamento, mesmo que o chão esteja seco sob o radiador.

Existem situações em que a pressão no circuito cai lentamente, dia após dia. Além disso, não há vestígios visíveis de vazamento nos elementos do sistema de aquecimento ou no chão. Na verdade, há vazamentos e não são poucos, mas não é possível encontrá-los.

A água que vaza evapora no tubo, radiador ou na superfície do piso, ou seja, não se formam poças visíveis. É necessário identificar os locais de possível vazamento do fluido térmico, colocar folhas de papel macio sob eles – servem guardanapos ou papel higiênico. Depois de algumas horas, verificamos a umidade do papel. Se estiver molhado, significa que o vazamento está aqui.

A integridade do grupo de segurança da caldeira consiste não apenas no funcionamento do manômetro, da válvula de segurança e do purgador de ar. Nenhum de seus elementos ou conexões destacáveis deve vazar.

Em uma casa equipada com um sistema de tubulação de aquecimento parcialmente oculto, é impossível encontrar vazamentos por conta própria. Resta apenas chamar técnicos em aquecimento, que realizarão a busca de vazamentos no circuito térmico com a ajuda de equipamentos especiais.

A busca térmica de vazamentos no sistema de aquecimento é realizada em uma sequência específica. Primeiro, o fluido térmico é drenado do circuito.

Em seguida, um compressor é conectado através de uma conexão roscada a toda a tubulação de aquecimento ou a segmentos individuais equipados com válvulas de corte. Como alternativa, pode-se conectar uma bomba de ar automotiva à tubulação.

Após alguns minutos do início da injeção de ar no circuito térmico, um som perceptível de ar escapando será ouvido nos locais dos vazamentos. Cada trecho do sistema de aquecimento embutido na parede ou piso com vazamento detectado pelo som deve ser aberto da argamassa de cimento.

Em seguida, o vazamento é eliminado substituindo o segmento do tubo, apertando a conexão com enrolamento de estopa ou fita de vedação, ou removendo e instalando uma nova válvula de fechamento.

Variações de pressão na caldeira de aquecimento

Ressaltamos desde já que somente um engenheiro de termotécnica do serviço técnico pode determinar o defeito exato do equipamento da caldeira. Ou seja, o proprietário não conseguirá descobrir e, muito menos, corrigir um defeito grave que causou a queda de pressão na caldeira de aquecimento.

Vamos considerar as possíveis causas da variação 'lenta' da pressão no manômetro da caldeira, que ocorre com a caldeira aparentemente em boas condições.

Rachadura no trocador de calor. Com o passar dos anos de uso, as paredes do trocador de calor na caldeira podem apresentar microfissuras. As causas de seu surgimento são desgaste do equipamento, enfraquecimento da resistência durante lavagens, testes de pressão (golpe de aríete) ou defeito de fabricação. O fluido térmico vaza através delas e a caldeira precisa ser reabastecida com água a cada 3-5 dias.

Visualmente, o vazamento não é detectado – a água vaza fracamente; com o queimador ligado, a umidade acumulada na caldeira evapora. É necessária a substituição do trocador de calor; às vezes, é possível soldá-lo.

A válvula de três vias é ideal para sistemas de aquecimento com vários circuitos. No entanto, a capacidade de fluxo dessa válvula está diretamente relacionada à frequência com que será limpa de impurezas.

A pressão aumenta devido à abertura da torneira de alimentação. Em um cenário de baixa pressão dinâmica na caldeira e pressão mais alta na rede de abastecimento de água, água 'extra' entra no sistema de aquecimento através da torneira de alimentação. A pressão no circuito térmico aumenta até o ponto em que precisa ser aliviada através da válvula de segurança do conjunto da caldeira.

Se a pressão na rede de água diminuir, o fluido térmico do circuito de aquecimento impedirá sua entrada na caldeira, então a pressão no sistema de aquecimento cairá. Um problema semelhante ocorre quando a torneira de alimentação está com defeito. É necessário fechar a torneira ou substituí-la.

Aumento de pressão devido à válvula de três vias. Quando a válvula instalada em uma caldeira de dois circuitos apresenta defeito, a água do setor de aquecimento 'doméstico' pode entrar no sistema de aquecimento. A válvula de três vias precisa de limpeza ou substituição.

As leituras do manômetro da caldeira não mudam. Se, durante alterações nos modos de funcionamento da caldeira, com aumento ou redução da temperatura no circuito, o manômetro mostrar a mesma pressão, ele está 'travado'. Ou seja, através do tubo, sujeira do sistema de aquecimento se acumulou nele. É necessária a substituição do manômetro.

Pressão baixa devido ao vaso de expansão

Com caldeiras de circuito duplo em sistemas de aquecimento fechados, muitas vezes ocorre a seguinte situação: ao iniciar no modo de aquecimento, a pressão aumenta bruscamente no manômetro da caldeira. Se o circuito estiver completamente cheio de água, a pressão aumenta para 3 bar e a válvula de alívio é ativada, liberando parte da água.

O proprietário desliga o queimador, aguarda o resfriamento da água. Enquanto isso, a pressão cai ao mínimo. Em seguida, o proprietário tenta ligar a caldeira. Mas o aparelho não funciona, emite um sinal de 'falha'. Embora às vezes seja possível ativar o funcionamento da caldeira de circuito duplo se a pressão não cair muito.

A posição do tanque de expansão próximo à caldeira de aquecimento é explicada por sua importância para o sistema térmico. É necessário monitorar atentamente o estado e o funcionamento do tanque de expansão.

Resta apenas tentar aumentar a pressão, adicionando água ao sistema no modo 'frio' (com o queimador desligado) e obtendo leituras do manômetro em torno de 1,2-1,5 bar. Mas a reinicialização da caldeira ocorre com o mesmo resultado: a pressão aumenta; a válvula de alívio é ativada; a água é drenada; a pressão no mínimo; a caldeira não quer funcionar.

Pode haver várias causas para essa falha. No entanto, uma fonte comum do problema é o tanque de expansão. Não importa onde ele esteja localizado – dentro da caldeira ou fora dela.

O tanque de expansão é dividido por uma membrana flexível em duas partes. Em uma, o fluido de transferência de calor; na outra, gás (geralmente nitrogênio) a uma pressão de 1,5 bar. A água que se expande quando aquecida, contida no circuito térmico, pressiona através da membrana o compartimento de gás do tanque de membrana. Para compensar o aumento da pressão no sistema, o gás no tanque de expansão é comprimido.

Após anos de uso do circuito de aquecimento fechado, o bico pelo qual o gás era injetado no tanque de expansão começa a vazar. Às vezes, os próprios proprietários liberam o gás, sem entender a finalidade do bico.

Em qualquer cenário, o gás no tanque de expansão se torna cada vez menor. Logo, o tanque de expansão não consegue mais compensar a pressão do fluido de transferência de calor em expansão no sistema, e seus valores atingem o máximo.

Uma falha no tanque de expansão fará com que o sistema de aquecimento fechado reaja com um aumento e queda bruscos da pressão dinâmica

Vamos entender como resolver o problema da falta de gás no tanque de expansão. Primeiro, desligue a caldeira; se for elétrica, desconecte-a também da rede elétrica.

Se o vaso de expansão estiver embutido na caldeira, é necessário fechar o acesso de água a ambos os seus circuitos (ou a um). Drenar completamente a água da caldeira. Se o vaso de expansão estiver separado da caldeira, é necessário isolar o seu trecho da tubulação da rede geral e drenar a água de lá.

Em seguida, pegue uma bomba de automóvel equipada com um manômetro (o manômetro é obrigatório), conecte ao bico do vaso de expansão e bombeie. Do setor bloqueado da tubulação (ou da caldeira, se o vaso estiver nela) sairá água – continue bombeando.

Monitore o manômetro da bomba. Quando a água parar de sair e a pressão atingir 1,2-1,5 bar, pare de bombear ar.

Resta abrir as válvulas de fechamento, reabastecer o circuito com água até 1,2-1,5 bar e, em seguida, ligar a caldeira. O sistema de aquecimento funcionará. Se perceber que o problema de pressão reapareceu depois de algum tempo, substitua o bico do vaso de expansão, pois ele está vazando muito.

Note que pode haver outro problema com o vaso, mais grave – o rompimento da membrana. Nesse caso, bombear ar não adiantará, será necessário substituir o vaso de expansão.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Como realizar o balanceamento dos radiadores de aquecimento em um sistema de aquecimento doméstico. Lembramos que sem válvulas em cada radiador de aquecimento não será possível equilibrar o sistema.

Vídeo #2. Recomendações de um técnico de aquecimento para restaurar a pressão de trabalho em circuitos de aquecimento de tipo fechado. O vídeo também explica o procedimento para bombear o vaso de expansão que perdeu o gás 'de fábrica':

Um sistema de aquecimento bem equilibrado desempenhará suas funções por vários anos. Mas um dia as características do fluido de aquecimento mudarão ou os elementos responsáveis do circuito térmico irão falhar. Portanto, é necessário monitorar constantemente as leituras do fluido pelos manômetros para reagir prontamente às variações de pressão.

Escreva, por favor, comentários se você tiver dúvidas sobre o tema do artigo. Aguardamos seus relatos sobre sua própria experiência na normalização da pressão no circuito de aquecimento. Nós e os visitantes do site estamos prontos para discutir pontos controversos no bloco localizado abaixo do texto do artigo.