Calcular un vaso de expansión

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¿Qué es un vaso de expansión?

Un vaso de expansión es un elemento utilizado en circuitos hidráulicos. Su misión es absorber el aumento de volumen que se produce al expandirse el fluido del circuito, cuando este se calienta. Esto ocurre, por ejemplo, en los circuitos de calefacción. Llenamos el circuito cuando este está frío, y al calentarse, se produce un aumento de volumen. El vaso de expansión tiene la función de absorber esa diferencia de volumen para que la presión del circuito se mantenga estable.

Si quieres mas información sobre qué es un vaso de expansión, este artículo puede ser interesante para ti.

Ahora vamos a ver como calcular un vaso de expansión cerrado con membrana para una instalación de agua caliente o calefacción:

Calcular un vaso de expansión según la norma UNE 100155:2004

Esta es la forma de calculo recomendada por el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios).

La fórmula de cálculo del volumen del vaso es       Vt = V ⋅ C⋅ Cp 

donde:

Vt es el volumen total del vaso de expansión.

V es el volumen total de agua en el circuito.

Ce es el coeficiente de dilatación del fluido.

Cp es el coeficiente de presión del gas (aire o nitrógeno, según con qué llenemos el vaso).

1. El volumen de agua en el circuito se obtiene sumando el volumen total de agua en las tuberías, emisores y generador de calor, o se puede calcular de forma aproximada con la fórmula:

V = Q ⋅ 15 / 1,16

donde Q es la potencia del generador en kW

2. El coeficiente de expansión es siempre positivo y menor que la unidad y representa la relación entre el volumen útil del vaso de expansión, que debe ser igual al volumen de fluido expansionado, y el volumen de fluido contenido en la instalación (Ce = Vu / V). Según el RITE se calcula con la fórmula:

Ce = (3,24 ⋅ t2 + 102,13 ⋅ t – 2708,3) ⋅ 10-6

Donde una vez sustituida la t por el valor deseado tenemos los siguientes valores:

Temperatura          Ce            Ce en %

30 ºC                  0,00328      0,328

40 ºC                  0,00656      0,656

50 ºC                  0,0105          1,05

60 ºC                  0,0151           1,51

70 ºC                  0,0204         2,04

80 ºC                  0,0262        2,623

90 ºC                  0,0328        3,28

100 ºC                 0,0400         4

3. El coeficiente de presión para el cálculo del volumen total de los vasos de expansión cerrados sin trasiego de fluido al exterior del sistema se halla partiendo de la ecuación de estado para gases perfectos, considerando que la variación de volumen tenga lugar a temperatura constante (ley de Boyle y Mariotte). Este coeficiente, positivo y mayor que la unidad, representa la relación entre el volumen total y el volumen útil del vaso de expansión (Cp = Vt / Vu ). Se calcula con la fórmula:

Cp = PM / (PM – Pm )

Donde:

PM es la presión máxima = Presión de tarado + Presión atmosférica

Pm es la presión mínima (presión estática) = Presión manométrica + Presión atmosférica

Ejemplo de cálculo

Una instalación de 11 kW. Las temperaturas de ida y retorno son 90 y 70 ºC, respectivamente. La presión de tarado son 3 bar.

1. Volumen de agua

V = Q * 15 /1,16 = 11*15/1,16 = 143 litros

2. Coeficiente de expansión

Tmedia = Tida + Tret / 2 = 90+70 /2 = 80 ºC

Según la tabla, a 80 ºC corresponde un Ce de 0,02619

3. Coeficiente de presión

PM = Presión de tarado (3 bar) +Presión atmosférica (1 bar) = 3+1 = 4

Pm = Presión manométrica (2 bar) + Presión atmosférica (1 bar) = 2+1 = 3

Cp = PM / (PM + Pm ) = (3+1) / (3+1) – (2+1) = 4 / 4-3 = 4/1 = 4

Volumen del vaso

Vt = V⋅Ce⋅Cp = 143 ⋅ 0,02619 ⋅ 4 = 14,9 litros es el volumen mínimo necesario del vaso de expansión para esta instalación.

¿No quieres calcular un vaso de expansión?

Si después de leer esta explicación aun no sabes o no quieres realizar el cálculo del vaso de expansión que necesitas, recuerda que si me mandas un correo electrónico yo te lo puedo calcular por solo 10 €.

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