¿Cómo se usa un tanque de expansión de membrana en un sistema de calefacción?

El volumen del refrigerante varía según el cambio de los regímenes de temperatura, lo que puede tener consecuencias peligrosas. Para un funcionamiento seguro y prolongado del refrigerante es necesario mantener sus características estables. Un tanque de expansión de membrana se puede utilizar para esto.

En los sistemas de calefacción, los fluidos de transferencia de calor son líquidos que están en proceso de compresión débil. Para el funcionamiento seguro del sistema de calefacción, es necesario utilizar un dispositivo estabilizador - tanque de expansión de membrana hidráulico,que puede tomar una cierta cantidad de líquido en el proceso de aumentar la presión y el volumen, y luego devolverlo al circuito de circulación con una disminución en estos indicadores.

Los tanques de expansión de diafragma tienen varias ventajas sobre otros dispositivos del mismo propósito, a saber:

• adecuado para cualquier agua, incluso si contiene una gran cantidad de calcio;
• Seguro de usar para el agua potable;
• Posee el gran volumen neto desplazado, que un tanque de cabeza de presión sin membrana;
• necesita mínimo bombeo de aire;
• Montado económica y rápidamente;
• Bajos costos operativos.

Sin embargo, estos dispositivos también tienen desventajas, a saber:

• el gran tamaño del tanque de expansión hace que el proceso de instalación sea bastante problemático;
• Debido al retorno de su portador de calor al expanzomat, las pérdidas de calor aumentan;
• Aumenta el riesgo de oxidación.

El diseño de los tanques de expansión herméticos es similar al diseño de los acumuladores, sin embargo, el propósito de estos dispositivos es diferente.El tanque de expansión compensa la expansión del agua debido al calentamiento en el sistema de calefacción. El acumulador acumula el volumen de agua a presión en un sistema de suministro de agua que tiene una bomba de presión para reducir la frecuencia de encendido de esta bomba y suavizar el golpe de ariete. Además, más a menudo dentro del acumulador es una pera hecha de goma de alimentos. Es precisamente este el que se bombea con agua, como resultado, el agua no entra en contacto con el cuerpo del tanque. El amplio depósito para sistemas de calefacción se realiza con la membrana fabricada en caucho técnico. Divide la caja en dos compartimentos, y el refrigerante tiene contacto con la caja.

Un tanque de membrana es un contenedor de metal herméticamente cerrado dividido en dos compartimientos (cámaras) por una membrana elástica. Una de estas cámaras es la cámara neumática, que contiene gas o aire a presión. En la segunda cámara, la cámara hidráulica, entra el refrigerante.

El funcionamiento del dispositivo es el siguiente:

• la presión del aire en el estado de equilibrio en la cámara neumática compensa la presión del fluido en el sistema de calefacción, el volumen de refrigerante y las cámaras hidráulicas se minimizan;
• cuando la presión del fluido aumenta en el sistema, incluso cuando se calienta, hay un aumento de la presión en la cámara hidráulica, donde se produce un exceso de transferencia de calor;
• Debido a la elasticidad de la membrana, el volumen de la cámara neumática disminuye, lo que se acompaña de un aumento de la presión del gas;
• cuando la presión en la cámara neumática aumenta, la presión en la cámara hidráulica se compensa, y el sistema vuelve al equilibrio.

Al reducir la presión del refrigerante en el sistema, ocurren acciones opuestas. El gas (aire) comprimido en la cámara neumática se expande y fuerza el fluido desde la cámara hidráulica al sistema hasta que se restaura la diferencia de presión. El diseño elimina la posibilidad de contacto entre el refrigerante y el aire, reduciendo la posibilidad de oxidación, no solo en el tanque, sino también en las partes restantes del sistema de calefacción: la tubería, la caldera. Los tanques de expansión herméticos están equipados con válvulas de seguridad que permiten limitar la presión máxima en el sistema de calefacción a un nivel aceptable. Caracteriza el tanque y como dispositivo de protección para el sistema de calefacción.

Para compensar el volumen de refrigerante en el sistema durante un cambio de temperatura, se utilizan dos tipos de tanques de expansión: abiertos y cerrados (herméticos).

Los tanques de expansión abiertos están muy extendidos, pero tienen las siguientes desventajas:

• altos costos de instalación, ya que montan dichos tanques en la parte superior del sistema para crear el nivel requerido de aumento de presión;
• es necesario controlar constantemente el nivel de fluido;
• Existe un riesgo de oxidación en el sistema debido al contacto prolongado del medio de calentamiento con el aire.

Los tanques de expansión sellados no tienen estas desventajas. Para los sistemas de calefacción, hay depósitos disponibles que difieren en el uso de la membrana. Las membranas se dividen en tipos de globo y diafragma. La membrana del globo es un tanque instalado dentro del tanque, hecho de caucho de alta calidad que puede soportar importantes fluctuaciones de temperatura. El montaje de la brida de una membrana de este tipo le permite reemplazarla rápida y fácilmente.

Las membranas tipo globo tienen las siguientes ventajas:

• una amplia gama de presiones operativas, que permiten aplicar un tanque de expansión sellado;
• la capacidad de cambiar la membrana, lo que ayuda a que la reparación de este dispositivo sea más barata y más rápida;
• Sencilla tarea de la presión mínima para cualquier sistema.

La membrana del diafragma es una partición fija.el cual, más a menudo, está hecho de polímero elástico o metal delgado. Esta membrana se distingue por su pequeña capacidad y la capacidad de compensar las pequeñas caídas de presión en el sistema. En caso de falla de tal tanque, se requerirá su reemplazo completo. Uno de los privilegios de este dispositivo es el bajo precio. Además, el tanque que tiene una membrana de diafragma tiene un diseño simple y un funcionamiento confiable.

Elegir el tanque de expansión correcto es garantizar el funcionamiento seguro del sistema de calefacción, por lo tanto Al elegir un tanque de expansión, debe prestar atención a estas características básicas:

• material de membrana, su resistencia a altos valores absolutos de temperaturas, presiones y diferencias de estos parámetros;
• Material de la caja y revestimiento, resistencia a la oxidación;
• cumplimiento de las normas de higiene;
• Ejecución (método de instalación).

En el uso de los tanques de expansión de membrana, los fabricantes imponen ciertas restricciones, que dependen del diseño y los materiales utilizados en la fabricación del dispositivo. Los fabricantes tienen requisitos claros para las propiedades y la composición del fluido en el sistema de calefacción. El contenido, por ejemplo, de etilenglicol en solución anticongelante es limitado. Se prohíbe el uso de un tanque de expansión de membrana a presiones que excedan los límites permisibles. Instalación obligatoria de un grupo de seguridad que controla y limita la presión en el tanque. En los sistemas de calefacción de apartamentos de calefacción autónomos y casas privadas, se utiliza equipo cuya presión de trabajo es de al menos 3 bar.

El volumen es la característica principal por la cual se selecciona el tanque de expansión. Muchas fuentes aconsejan elegir un tanque de expansión dentro del 10% del volumen total de refrigerante en el sistema de calefacción. Este método para determinar la capacidad del dispositivo se basa en el hecho de que los coeficientes de expansión térmica del refrigerante, incluso cuando el contenido de glicol es de hasta el 90% y el calentamiento de +100 grados no excede de 0.08.Este método de cálculo no tiene en cuenta la presión en el sistema, por lo que puede dar inexactitudes. Existe un método más preciso para calcular el volumen del tanque de expansión de membrana. Utiliza la relación:

V = C * Bt / (1 - (Pmin / Pmax)), donde

• С - volumen de portador de calor en el sistema;
• Bt es el coeficiente de expansión térmica del refrigerante;
• Pmin - presión inicial en el tanque;
• Pmax - presión permisible en el sistema.

Se determina la cantidad de refrigerante en el sistema de calefacción, teniendo en cuenta todos sus nodos. Este parámetro se obtiene a partir de la documentación de diseño para calefacción. Si esto no es posible, puede usar el cálculo aproximado, que se basa en el hecho de que el volumen de refrigerante en los sistemas de calefacción está asociado con la capacidad de calefacción: por cada kW hay 15 litros de líquido. El coeficiente de expansión térmica de un líquido se determina con la ayuda de su composición. En la mayoría de los casos, en los sistemas de calefacción de apartamentos y casas es posible que se agreguen glicoles al agua para mejorar sus características. Este coeficiente también puede depender de la temperatura del refrigerante. Puede encontrar los valores requeridos en las tablas del volumen de agua en la tubería.

La presión máxima en el sistema de calefacción se determina utilizando el mínimo de los valores permitidos para diferentes nodos. La válvula de transición está configurada exactamente en ella.La presión inicial en el sistema de calefacción con el refrigerante enfriado corresponde a la presión de ajuste (mínima). Para muchos dispositivos, se puede controlar con precisión por medios comunes (ventilar el aire del tanque o bombearlo con una bomba). La presión en el tanque se controla durante la instalación de un manómetro en él. Los datos calculados darán un aumento en el volumen del refrigerante en el sistema durante su calentamiento. Para seleccionar un tanque, el factor de llenado se redondea hacia arriba. El coeficiente depende de la presión máxima e inicial y se puede encontrar utilizando las tablas proporcionadas por los fabricantes o en la literatura especial.

Instalar el tanque de expansión de membrana es fácil, pero es mejor confiarlo a un especialista. En primer lugar, se debe utilizar la instrucción del dispositivo. Al instalar esta unidad en un sistema de calefacción, es importante verificar cuidadosamente la estanqueidad de las conexiones. El tanque de expansión no debe abrirse ni desmontarse. Simplemente se conecta a la tubería más cercana a la caldera. Para evitar un aumento de presión, instale dispositivos de seguridad.

Al instalar el tanque debe considerar las siguientes reglas:

• tanque listo para bifurcar
• la temperatura en la habitación debe estar constantemente por encima de 0;
• necesita volver a verificar antes de instalar todos los cálculos;
• El volumen del tanque de más de 30 litros no se monta en la pared y se coloca en las piernas;
• se instala un medidor de presión en la salida del tanque para controlar la presión, se instala una válvula de retención en la entrada (si no hay bomba);

• el dispositivo debe estar en un lugar cómodo para el mantenimiento y ajuste;
• al fijar el tanque a la pared, en el soporte es necesario mantener una altura que sea conveniente para acceder a las válvulas de retención y al espacio de aire;
• el tubo y la grúa submarinos no deben sobrecargar el tanque de expansión con su peso, el tubo de suministro debe reforzarse por separado;
• al tanque de membrana, ubicado en el piso, no puede colocar el delineador en el piso a través del pasillo;
• debe haber una distancia entre la pared y el tanque para la inspección.

El pequeño tanque de expansión se puede colgar en la pared si su capacidad de carga es suficiente. Muchos recomiendan instalar el tanque de modo que la tubería quede unida al tanque en la parte superior y la cámara de aire permanezca en la parte inferior.Por lo tanto, es más fácil eliminar el aire de debajo de la membrana, desplazará el agua. Sin embargo, los instaladores recomiendan instalar el tubo de conexión hacia abajo y nada más. Y en algunos modelos, la conexión se ubica inicialmente en la parte inferior de la pared lateral, y para colocar el recipiente, de lo contrario, simplemente no funcionará. Este método de instalación se debe al hecho de que aparecerán grietas en la membrana. Al instalar la boquilla hacia abajo, el aire penetra en el refrigerante más lentamente y el dispositivo durará más tiempo. En el caso contrario, el aire fluye rápidamente hacia la cámara con refrigerante y el tanque requerirá un reemplazo urgente.

Se considera que una de las fallas más comunes del tanque de expansión de membrana es la ruptura de la membrana debido a que excede la presión permitida y las cargas desiguales. Las membranas prensadas utilizan materiales más duraderos, ya que no pueden cambiarse, por lo que las membranas reemplazables se rasgan con bastante frecuencia. Debido a la ruptura de la membrana, el tanque de expansión fallará porque el agua caerá sobre la superficie interna y el tanque se oxidará, lo cual es inaceptable. Por lo tanto, el material del que está hecha la membrana, afecta grandemente la confiabilidad y la calidad del tanque de expansión. Debe tener cuidado al elegir el modelo correcto, la instalación y el mantenimiento del dispositivo.En primer lugar, necesita ser configurado correctamente.

Revisión del principio del tanque de expansión, vea el siguiente video.