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 ⋅ Ce ⋅ 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 €.
Y si en vez de ser una calefacción cerrada, fuese un calentador industrial que llena un tanque y que tiene conectada una red de retorno, se requeriría un tanque de expansión y se calcularía en base al volumen del tanque o el del generador(calentador)
Gracias
Manuel
Deberías considerar el volumen total de la instalación, incluyendo tanque, generador y tuberías.
Siempre que sea un circuito cerrado, que no estoy seguro de que tú caso sea así, no lo entiendo bien del todo.
Buenos días Gerardo. Te trato de explicar un poco mejor.
Son 4 calentadores que generan 3 millones de kilocalorías entre los cuatro. Éstos calentadores se conectan a un depósito de almacenamiento,del depósito el agua va hacia una línea de agua caliente conectada a a mangueras de limpieza, pero para mantener el agua del depósito a una temperatura de 70°C constantemente, se pretende instalar una recirculación entre un calentador y el depósito( no un calentador en en el fondo), por eso pregunto si se requiere o no instalar un vaso de expansión en la línea de retorno entre depósito y calentador.
Dicha instalación posee red de retorno desde las mangueras hacia el calentador. ¿Aquí también es necesario instalar un vaso de expansión?
O los vasos de expansión solo se instalan en redes cerradas donde solo se da la re circulación.
Gracias
Juan Manuel
Los vasos de expansión se instalan en toda red que haya que proteger de las dilataciones del agua al calentarse. Normalmente pasa en los circuitos cerrados, porque en los circuitos abiertos es la atmósfera la que absorbe las dilataciones, por decirlo de alguna manera. Si recuerdas, en las instalaciones de calefacción antiguas un vaso de expansión abierto era lo que protegía la red de tuberías, pero no era mas que un «caldero» en el punto mas alto de la instalación, en contacto con la atmósfera.
Gracias Gerardo. La verdad no recuerdo mucho las instalaciones antigüas, recuerdo el plomo y los canalones de zinc pero los vasos si no.
En mi caso el agua circula de un depósito de almacenamiento a través de una bomba a una serie de mangueras y tiene su red de retorno, la cual recircula el agua nuevamente al depósito. En ningún momento el agua va a regresar a los calentadores, por lo cual consideras necesario un vaso de expansión o se podrá dilatar el agua(siempre que no esté lleno) en el depósito.
Manuel
Hola, gracias por tu explicación, pero en tu ejemplo, donde te basas para cifrar en 2 la presión manométrica?
Gracias.
La presión manómetrica es la presión de llenado, la eliges tú dependiendo de la instalación que tengas.
Muchísimas gracias¡
Hola Gerardo
Gracias por tu tiempo y por enseñar estas cosas a los que no sabemos.
Yo e entendido muy bien los cálculos y las fórmulas pero tengo una duda…respecto al ejemplo que tú as dejado con la instalación de 11 kw me parece un poco exagerado un vaso de expansión de 14.9 litros para tan poca potencia,Imagínate si son 30 kw…
Igual me parece también exagerado que en una instalación de calefacción por radiadores de 11 kw de potencia pueda aver 143 litros de agua,vamos creo que no hay ni la mitad…pero vamos son dudas que yo tengo espero si puedes que me puedas aclarar.Gracias
Hola Juan, puede ser que 143 litros sean muchos para una instalación, sobre todo si hay radiadores de bajo nivel de agua, o puede que sea un cálculo adecuado si hay radiadores de hierro fundido; esa fórmula es una aproximación y no debe ser considerada como algo exacto. Para calcular de forma exacta hay que calcular bien los litros de agua que hay en la instalación en función de las tuberías que tienes, como explico en el artículo. Saludos!
gracias nuevamente, entonces si el agua sale de un depósito y vuelve a un depósito( no regresa a los calentadores) , no se requiere el vaso, digo yo.
Manuel
hola buen dia te cuento tengo un termo tanque aqupiu y cuando enciende levanta temperatura y abra la válvula de alivio y me han dicho que coloque un tanque de expansión en la entrada del agua fría puede ser
Con casi total seguridad esa instalación le vendrá bien y resolverá el problema. Saludos y suerte!
Buenas tardes Gerardo, tengo una duda, la presión de tarado, es la de la válvula de seguridad o la presión de aire a la que viene el vaso de expansión.
La presión e tarado es la presión a la que «salta» la válvula de seguridad. La presión el vaso de expansión siempre debe ser menor y debería estar marcada en el vaso, salvo instalaciones específicas que se puede modificar (como instalaciones geotérmicas)
Yo te enviaría con gusto los 10 euros para que me calcules el tamaño del vaso de xpansion. La empresa que hizo la instalación puso lo que se le ha ocurrido ya que no tenia los radiadores conectados en mi casa cuando ellos decidieron instalar la caldera de bio masa. no tenían ni idea de cuantas elementos por radiador pondría en cada habitación. En resumen han hecho cualquier cosa, y eso que son técnicos autorizados, la empresa en concreto es NOVASOL, unos embusteros de malaga. Que cuando tienes problemas y en garantía no te cogen el teléfono. Total, ya la he pagado. A lo que voy, no tengo ni idea como calcularte la cantidad de agua circulante en la red, como podría pasarte estos datos? Si tengo el manual de la caldera y la potencia del model en concreto. Pero mi pregunta es la siguiente, yo no suelo tener todos los radiadores abiertos al mismo tiempo, por lo general solo abro por las noches entre 3 o 4, los de los dormitorios, ya que el consumo de este equipo es excesivo y es imposible tenerla todo el día encendida así que solo la enciendo por las noches y la apago por las mañanas. Esto influye en el tamaño del vaso de expansión?
Hola Carlos. Por favor, envíame un correo electrónico y hablamos por ese medio y te explico lo que necesito y como lo calcularemos. Saludos!
Hola Gerardo
Estoy queriendo calcular el vaso de expasión necesario para una instalación de agua caliente con un calentador solar presurizado.
La presión que levanta en sistema hace que las válvulas de seguridad de los dos calentadores elécticos que alimenta, goteen.
El tanque del calentador solar tiene una válvula que alivia cuando el agua llega a 90°C.
Mi duda es con el coeficiente de presión (Cp).
Entiendo que la presión de tarado es la que recibo de la red, pero no sé qué dato debo poner en la presión mínima.
Gracias.
Hola Carlos, como coeficiente de expansión del agua puedes considerar el valor 0,03. Como presión mínima puedes considerar la presión a la que tienen el circuito de agua, es decir, en este caso la presión de agua de la red.
Hola. Para mi caso, refrigeración con agua fría de una sala, no me funciona esta formula. Es decir, me sale un valor demasiado pequeño (0,406 litros).
V=2500 litros
T= entre 13 y 18 grados (agua de refrigeracion)
Presiones: tara valvula seguridad 6 bares, presión mínima funcionamiento refrigeradoras 1 bar
Gracias
Claro, porque este artículo se refiere a instalaciones de producción de agua caliente o calefacción y en tu caso el vaso de expansión no es para “absorber” dilataciones, sino al contrario, porque al enfriar un líquido su volumen mengua, así que la fórmula es otra, como también lo será la presión de carga de aire que debe tener.
Hola tengo algunas dudas como calcular el Volumen del vaso de expansión del circuito primario de una instalación de ACS. Tengo el volumen de almacenamiento que son 8000 litros. La temperatura del circuito 80-60ºC. La presión nominal de la caldera son 4 bar.
Tengo dudas al poner el volumen no se si son 8000 ya que me pide el volumen del circuito primario y los 8000 litros creo que son de todo. No se si hacer los cálculos con los 8000 litros o tengo que sacar el volumen del primario por otra parte.
Muchas gracias.
Hola, no creo que tengas una producción de ACS directa mediante una caldera, así ue casi seguro que en tu caso tendrás dos circuitos diferentes: uno el circuito primario, la caldera y las tuberías que van a ese acumulador si lleva u serpentín, a a un intercambiado de placas, o lo que sea. Y por otra parte, u circuito de agua de consumo, el de ACS propiamente dicho, que serán esos 8000 litros de almacenamiento. Cada circuito deberá llevar su vaso de expansión
…a mi lo que no me encaja son los litros del a instalacion. Segun formula V = Q ⋅ 15 / 1,16 con caldera 30kw me salen casi 400 Litros y calculo entre radiadores y tubos unos 200 litros reales.
Como puede afectar esto a la instalacion?
Hola, el problema seguramente es que tienes una caldera muy sobredimensionada para tu instalación, entonces, claro, el cálculo no vale. Esto es válido solo si la instalación está bien calculada, pero si tienes una caldera que es el doble de la que la instalación necesita, pues… normal que te salga valores mayores
Hola Gerardo. Tengo un circuito cerrado con agua caliente a 90C, lo uso para calentar unas marmitas de doble pared. A esa temperatura, cuál debería se la precarga del vaso de expansión? Agradeciéndote de antemano por tu amable repuesta.
Hola, tienes que calcularlo en función del volumen de las marmitas
Hola, como va?
Una consulta.
Si la instalación del vaso de expansión es en un termotanque, el tamaño del vaso tiene que tener alguna relación con la capacidad del termotanque o en ese caso puedo poner de cualquier capacidad?
El termotanque es de 120 litros y en la instalación hay una bomba presurizadora, por eso estaba colocado un vaso de expansión. Ese era de 12 litros y como se rompió, tengo que reemplazarlo. Tiene que ser si o si de esa capacidad o puede ser de menor capacidad?
Muchas gracias y saludos.
Hola Andrés. Si lees el artículo comprenderás que el volumen del depósito tiene mucho que ver con el tamaño del vaso de expansión. Para 120 litros veo adecuado un vaso de 12 litros
Buenos días, quería consultar sobre la conveniencia de instalar un vaso de expansión en una caldera de 28 kW con un vaso de expansión de 10 l
Hola Ana, el vaso de expansión se calcula principalmente según el volumen de agua de la instalación. En principio, un vaso de expansión de 10 l, parece pequeño para una caldera de 28 kW, pero si es para un circuito pequeño, podría ser adecuado. Si es para la instalación de calefacción de una vivienda unifamiliar, seguramente es pequeño. Yo tendría más a poner uno grande, a lo mejor de 18 o 24 l, porque no nunca es un problema que sea mayor de lo necesario. No sé si con esto contesto a tu pregunta o necesitas alguien que te lo instale. Si es así, por favor llámame: 661889888
Buenas Gerardo. Tengo que sustituir la bomba de riego y tengo unas dudas, no se si tu me podrias ayudar?
hola, si puedo responderte a esas dudas, por supuesto, cuenta con ello!