O vaso de expansão fechado pode ser montado em qualquer ponto da instalação; Porém, se não houver problema, é aconselhável colocá-lo na sucção da bomba, pois esta será a área com menor pressão de todo o sistema e o ponto de conexão do vidro se constitui como ponto de pressão zero ou pressão de referência do circuito.[6]​.

A linha vermelha na figura anexa mostra os valores de pressão em uma instalação de aquecimento. A linha inicia-se no ponto de ligação do vaso de expansão, que corresponde à pressão de referência, e termina no mesmo ponto, por se tratar de um circuito fechado. Na bomba, a pressão vai de um valor inferior à referência[7]​ na sucção até atingir o ponto mais alto do circuito na saída da bomba. Posteriormente, a pressão é reduzida lentamente devido às perdas de pressão na tubulação até atingir os emissores onde sofre uma queda brusca devido principalmente às restrições nas válvulas de entrada e saída, já que o próprio radiador dificilmente apresenta perda de pressão. Após os emissores, a pressão continua diminuindo pela tubulação, até sofrer outra queda vertical devido à perda de pressão da caldeira e terminar novamente na referência.

Qualquer instalação que deva funcionar em circuito hermético em relação à atmosfera deve estar equipada com uma válvula de segurança para proteção contra sobrepressão e um manômetro para controlar a pressão na qual o sistema está localizado.

O enchimento da instalação deve ser feito pelo fundo da mesma, muito lentamente e com todas as purgas abertas, que se fecharão à medida que a água chegar até elas.

Antes do enchimento definitivo da instalação devem ser realizados sucessivos enchimentos e esvaziamentos até que sejam eliminados todos os resíduos, como limalhas ou restos de soldadura, que possam ter ficado no interior do circuito como resultado dos trabalhos de instalação. A seguir serão realizados os testes de tubulação exigidos pela RITE.[8]​.

Feito tudo isso de acordo, pode-se proceder ao aquecimento de todo o circuito até atingir a temperatura máxima de trabalho esperada e mantê-la por 7 ou 8 horas. Deve-se verificar se a pressão adquirida pela instalação quando a temperatura está estabilizada não excede a pressão máxima considerada.[9]​

Durante o aquecimento, devem ser realizadas repetidas purgas de ar, pois o ar dissolvido na água fica livre quando esta é aquecida.

Por último, deixe a instalação arrefecer até atingir uma temperatura de aproximadamente 40 °C. A pressão deve cair para 0,1 ou 0,2 kp/cm² acima da pressão equivalente à altura manométrica estática. Se a pressão final for inferior à indicada, a instalação deverá ser reabastecida. Não é aconselhável encher demais,[10]​ pois a evacuação do excesso de água pode causar depósitos de calcário na sede da válvula de segurança a longo prazo.

O método de cálculo do vaso de expansão está estabelecido na norma UNE 100155.

Para um vaso de expansão fechado, com fluido em contato direto (sem diafragma) ou indireto (com diafragma) com um gás pressurizado, o volume total do vaso será calculado através da seguinte equação:.

O coeficiente de expansão é sempre positivo e menor que a unidade; obviamente representa a relação entre o volume útil do vaso de expansão, que deve ser igual ao volume de fluido expandido, e o volume total de fluido contido na instalação:

O coeficiente de expansão da água entre a temperatura de 4 °C, que corresponde ao volume específico mínimo, e a temperatura máxima de operação do sistema pode ser expresso teoricamente pela seguinte relação (válida até 210 °C):

onde a função de temperatura do denominador pode ser expressa pelo polinômio de quarta ordem:.

com um erro percentual máximo inferior a 1%.

O coeficiente de pressão para cálculo do volume total de vasos fechados sem transferência de fluido para o exterior do sistema é encontrado com base na equação de estado para gases perfeitos, considerando que a variação do volume ocorre em temperatura constante (lei de Boyle e Mariotte). Este coeficiente, positivo e maior que a unidade, representa a relação entre o volume total e o volume útil do vaso de expansão:

no caso de vasos com diafragma:.

A pressão mínima de funcionamento será escolhida de forma que, em qualquer ponto do circuito e com qualquer regime de funcionamento da bomba de circulação, a pressão existente seja superior à pressão atmosférica ou à tensão de saturação do vapor de água à temperatura máxima de funcionamento, consoante a que for superior.

Em particular, a pressão mínima no vaso deve ser tal que sejam evitados fenómenos de cavitação na aspiração da bomba; Para isso, deve-se verificar se o NPSH disponível no local da bomba é superior ao NPSH exigido pelo fabricante da bomba. Em qualquer caso, deve ser considerada uma margem de segurança que será maior quanto maior for a temperatura de funcionamento, com um mínimo de 0,2 bar para sistemas com temperaturas inferiores a 90 °C e 0,5 bar para sistemas com temperaturas mais elevadas.

A pressão máxima de funcionamento será ligeiramente inferior à pressão de ajuste da válvula de segurança, que, por sua vez, será inferior à menor das pressões máximas de funcionamento dos equipamentos e aparelhos que fazem parte do circuito.

Naturalmente, as pressões mínimas e máximas, estabelecidas conforme indicado acima, deverão ser corrigidas de acordo com a altura geométrica da localização do vaso de expansão.

Em resumo, o cálculo de um VE fechado será feito seguindo os seguintes passos:

Contenido

Los sistemas de expansión se clasifican en:.

Nenhuma transferência de massa para o exterior do circuito

O vaso de expansão aberto, conforme dito acima, não é recomendado e seu uso foi proibido na última edição do RITE em 2007. Na realidade, não proíbe especificamente tal coisa, mas diz literalmente: *Os circuitos fechados de água ou soluções aquosas serão equipados com um dispositivo de expansão do tipo fechado. É nos Comentários ao RITO que a sua interpretação é esclarecida e reafirmada.[11]​.

É o sistema descrito neste artigo como mais comumente utilizado em sistemas de aquecimento e resfriamento.

Com transferência de massa para o exterior do circuito

São utilizados em sistemas de alta potência com grande volume de água. Existem dois tipos:

Eles são sistemas controlados por compressor&action=edit&redlink=1 "Compressor (máquina) (ainda não escrito)"). Os tanques possuem grande capacidade e podem atingir até 20 m³. O aumento do volume de água devido ao aumento da temperatura é recolhido no interior da membrana, enquanto o ar contido entre a membrana e o tanque é evacuado para o exterior através de uma válvula de purga. Devido a esta redução da almofada de ar, o tanque pode absorver um volume de expansão praticamente igual ao seu volume total, mantendo a pressão da instalação regulada dentro de uma faixa muito estreita. Quando a queda da temperatura da água provoca uma diminuição do seu volume e uma queda da pressão, o compressor fornece automaticamente o ar necessário ao tanque para que a membrana, quando insuflada, devolva a água à instalação e continue a manter uma pressão constante.

Nas instalações de 30 MW e até 250 MW, a massa transferida é água, cujo volume é controlado por sistema de bombeamento automático. Com estes sistemas, o fluido é transferido do circuito para um tanque de armazenamento externo ou vice-versa, dependendo se se trata da fase de expansão ou contração, mantendo a pressão do circuito praticamente constante, bem compreendida dentro dos limites impostos pela faixa proporcional dos dispositivos de controle. É altamente recomendável usar um gás inerte (nitrogênio) para encher o colchão acima da superfície livre da água.[12]​ Neste caso, pode não haver membrana de separação entre a água e o gás de pressurização.

O vaso de expansão, como se deduz de tudo o que já foi dito, é um dos elementos chave no funcionamento de um circuito de aquecimento. Na verdade, muitas das avarias mais comuns nestes sistemas resultam da falta ou mau funcionamento deste elemento.

É muito comum, por exemplo, em instalações de aquecimento, que o ponteiro indicador de enchimento caia e a instalação tenha que ser reabastecida com água nova todos os dias. Quando isso acontece, o mais comum é atribuir a culpa do problema a um vazamento. Pois bem, em quase todos os casos, isso se deve à falta de pressão no vaso de expansão.

Se, a frio, a pressão do gás no recipiente for baixa, a pressão da água na instalação já está deformando a membrana e, portanto, reduzindo o volume do gás. À medida que a temperatura da instalação aumenta, a pressão aumentará mais do que o esperado e durante o funcionamento será atingida a pressão definida da válvula de segurança, que cuspirá uma quantidade de água até que a pressão seja restaurada ao máximo permitido. Essa água quente é o que vai faltar na manhã seguinte com a instalação fria. Se não for substituído, o ar que o substitui distribui-se por todo o circuito, provocando defeitos de circulação e efeitos insuspeitos nos elementos terminais, o que por vezes provoca decisões precipitadas e certamente desnecessárias.

O reabastecimento diário sistemático também não é uma boa solução, devido à deposição de água nova e porque o risco de corrosão aumenta consideravelmente.

É aconselhável verificar periodicamente o estado do vaso de expansão. Para isso, pressione o núcleo e verifique se sai ar. Se sair água, significa que a membrana está furada e a água da instalação passa para a câmara de ar. Neste caso é necessário trocar a membrana, se for substituível, e se não for o vidro.

Se sair ar e notarmos uma queda no nível da água, a caldeira é esvaziada até que não haja água no copo e a pressão do ar é medida com um manômetro. Se esta for baixa, deve-se injetar ar até atingir a pressão correspondente à altura geométrica da instalação.

O vaso de expansão fechado pode ser montado em qualquer ponto da instalação; Porém, se não houver problema, é aconselhável colocá-lo na sucção da bomba, pois esta será a área com menor pressão de todo o sistema e o ponto de conexão do vidro se constitui como ponto de pressão zero ou pressão de referência do circuito.[6]​.

A linha vermelha na figura anexa mostra os valores de pressão em uma instalação de aquecimento. A linha inicia-se no ponto de ligação do vaso de expansão, que corresponde à pressão de referência, e termina no mesmo ponto, por se tratar de um circuito fechado. Na bomba, a pressão vai de um valor inferior à referência[7]​ na sucção até atingir o ponto mais alto do circuito na saída da bomba. Posteriormente, a pressão é reduzida lentamente devido às perdas de pressão na tubulação até atingir os emissores onde sofre uma queda brusca devido principalmente às restrições nas válvulas de entrada e saída, já que o próprio radiador dificilmente apresenta perda de pressão. Após os emissores, a pressão continua diminuindo pela tubulação, até sofrer outra queda vertical devido à perda de pressão da caldeira e terminar novamente na referência.

Qualquer instalação que deva funcionar em circuito hermético em relação à atmosfera deve estar equipada com uma válvula de segurança para proteção contra sobrepressão e um manômetro para controlar a pressão na qual o sistema está localizado.

O enchimento da instalação deve ser feito pelo fundo da mesma, muito lentamente e com todas as purgas abertas, que se fecharão à medida que a água chegar até elas.

Antes do enchimento definitivo da instalação devem ser realizados sucessivos enchimentos e esvaziamentos até que sejam eliminados todos os resíduos, como limalhas ou restos de soldadura, que possam ter ficado no interior do circuito como resultado dos trabalhos de instalação. A seguir serão realizados os testes de tubulação exigidos pela RITE.[8]​.

Feito tudo isso de acordo, pode-se proceder ao aquecimento de todo o circuito até atingir a temperatura máxima de trabalho esperada e mantê-la por 7 ou 8 horas. Deve-se verificar se a pressão adquirida pela instalação quando a temperatura está estabilizada não excede a pressão máxima considerada.[9]​

Durante o aquecimento, devem ser realizadas repetidas purgas de ar, pois o ar dissolvido na água fica livre quando esta é aquecida.

Por último, deixe a instalação arrefecer até atingir uma temperatura de aproximadamente 40 °C. A pressão deve cair para 0,1 ou 0,2 kp/cm² acima da pressão equivalente à altura manométrica estática. Se a pressão final for inferior à indicada, a instalação deverá ser reabastecida. Não é aconselhável encher demais,[10]​ pois a evacuação do excesso de água pode causar depósitos de calcário na sede da válvula de segurança a longo prazo.

O método de cálculo do vaso de expansão está estabelecido na norma UNE 100155.

Para um vaso de expansão fechado, com fluido em contato direto (sem diafragma) ou indireto (com diafragma) com um gás pressurizado, o volume total do vaso será calculado através da seguinte equação:.

O coeficiente de expansão é sempre positivo e menor que a unidade; obviamente representa a relação entre o volume útil do vaso de expansão, que deve ser igual ao volume de fluido expandido, e o volume total de fluido contido na instalação:

O coeficiente de expansão da água entre a temperatura de 4 °C, que corresponde ao volume específico mínimo, e a temperatura máxima de operação do sistema pode ser expresso teoricamente pela seguinte relação (válida até 210 °C):

onde a função de temperatura do denominador pode ser expressa pelo polinômio de quarta ordem:.

com um erro percentual máximo inferior a 1%.

O coeficiente de pressão para cálculo do volume total de vasos fechados sem transferência de fluido para o exterior do sistema é encontrado com base na equação de estado para gases perfeitos, considerando que a variação do volume ocorre em temperatura constante (lei de Boyle e Mariotte). Este coeficiente, positivo e maior que a unidade, representa a relação entre o volume total e o volume útil do vaso de expansão:

no caso de vasos com diafragma:.

A pressão mínima de funcionamento será escolhida de forma que, em qualquer ponto do circuito e com qualquer regime de funcionamento da bomba de circulação, a pressão existente seja superior à pressão atmosférica ou à tensão de saturação do vapor de água à temperatura máxima de funcionamento, consoante a que for superior.

Em particular, a pressão mínima no vaso deve ser tal que sejam evitados fenómenos de cavitação na aspiração da bomba; Para isso, deve-se verificar se o NPSH disponível no local da bomba é superior ao NPSH exigido pelo fabricante da bomba. Em qualquer caso, deve ser considerada uma margem de segurança que será maior quanto maior for a temperatura de funcionamento, com um mínimo de 0,2 bar para sistemas com temperaturas inferiores a 90 °C e 0,5 bar para sistemas com temperaturas mais elevadas.

A pressão máxima de funcionamento será ligeiramente inferior à pressão de ajuste da válvula de segurança, que, por sua vez, será inferior à menor das pressões máximas de funcionamento dos equipamentos e aparelhos que fazem parte do circuito.

Naturalmente, as pressões mínimas e máximas, estabelecidas conforme indicado acima, deverão ser corrigidas de acordo com a altura geométrica da localização do vaso de expansão.

Em resumo, o cálculo de um VE fechado será feito seguindo os seguintes passos:

Contenido

Los sistemas de expansión se clasifican en:.

Nenhuma transferência de massa para o exterior do circuito

O vaso de expansão aberto, conforme dito acima, não é recomendado e seu uso foi proibido na última edição do RITE em 2007. Na realidade, não proíbe especificamente tal coisa, mas diz literalmente: *Os circuitos fechados de água ou soluções aquosas serão equipados com um dispositivo de expansão do tipo fechado. É nos Comentários ao RITO que a sua interpretação é esclarecida e reafirmada.[11]​.

É o sistema descrito neste artigo como mais comumente utilizado em sistemas de aquecimento e resfriamento.

Com transferência de massa para o exterior do circuito

São utilizados em sistemas de alta potência com grande volume de água. Existem dois tipos:

Eles são sistemas controlados por compressor&action=edit&redlink=1 "Compressor (máquina) (ainda não escrito)"). Os tanques possuem grande capacidade e podem atingir até 20 m³. O aumento do volume de água devido ao aumento da temperatura é recolhido no interior da membrana, enquanto o ar contido entre a membrana e o tanque é evacuado para o exterior através de uma válvula de purga. Devido a esta redução da almofada de ar, o tanque pode absorver um volume de expansão praticamente igual ao seu volume total, mantendo a pressão da instalação regulada dentro de uma faixa muito estreita. Quando a queda da temperatura da água provoca uma diminuição do seu volume e uma queda da pressão, o compressor fornece automaticamente o ar necessário ao tanque para que a membrana, quando insuflada, devolva a água à instalação e continue a manter uma pressão constante.

Nas instalações de 30 MW e até 250 MW, a massa transferida é água, cujo volume é controlado por sistema de bombeamento automático. Com estes sistemas, o fluido é transferido do circuito para um tanque de armazenamento externo ou vice-versa, dependendo se se trata da fase de expansão ou contração, mantendo a pressão do circuito praticamente constante, bem compreendida dentro dos limites impostos pela faixa proporcional dos dispositivos de controle. É altamente recomendável usar um gás inerte (nitrogênio) para encher o colchão acima da superfície livre da água.[12]​ Neste caso, pode não haver membrana de separação entre a água e o gás de pressurização.

O vaso de expansão, como se deduz de tudo o que já foi dito, é um dos elementos chave no funcionamento de um circuito de aquecimento. Na verdade, muitas das avarias mais comuns nestes sistemas resultam da falta ou mau funcionamento deste elemento.

É muito comum, por exemplo, em instalações de aquecimento, que o ponteiro indicador de enchimento caia e a instalação tenha que ser reabastecida com água nova todos os dias. Quando isso acontece, o mais comum é atribuir a culpa do problema a um vazamento. Pois bem, em quase todos os casos, isso se deve à falta de pressão no vaso de expansão.

Se, a frio, a pressão do gás no recipiente for baixa, a pressão da água na instalação já está deformando a membrana e, portanto, reduzindo o volume do gás. À medida que a temperatura da instalação aumenta, a pressão aumentará mais do que o esperado e durante o funcionamento será atingida a pressão definida da válvula de segurança, que cuspirá uma quantidade de água até que a pressão seja restaurada ao máximo permitido. Essa água quente é o que vai faltar na manhã seguinte com a instalação fria. Se não for substituído, o ar que o substitui distribui-se por todo o circuito, provocando defeitos de circulação e efeitos insuspeitos nos elementos terminais, o que por vezes provoca decisões precipitadas e certamente desnecessárias.

O reabastecimento diário sistemático também não é uma boa solução, devido à deposição de água nova e porque o risco de corrosão aumenta consideravelmente.

É aconselhável verificar periodicamente o estado do vaso de expansão. Para isso, pressione o núcleo e verifique se sai ar. Se sair água, significa que a membrana está furada e a água da instalação passa para a câmara de ar. Neste caso é necessário trocar a membrana, se for substituível, e se não for o vidro.

Se sair ar e notarmos uma queda no nível da água, a caldeira é esvaziada até que não haja água no copo e a pressão do ar é medida com um manômetro. Se esta for baixa, deve-se injetar ar até atingir a pressão correspondente à altura geométrica da instalação.