INTRODUCCIÓN.
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We Resolve ha considerado conveniente incluir entre sus “Casos de Estudio”, el Análisis de la expansión del agua en las Instalaciones Térmicas.
En el Sector Hotelero, las instalaciones térmicas son fundamentales para el desarrollo de la actividad.
Se producen variaciones importantes de temperatura, que si no son tratadas adecuadamente originan graves problemas.
Todos los elementos que intervienen deben ser cuidadosamente, diseñados, implementados y mantenidos.
We Resolve ha estudiado, analizado y resuelto graves patologías aparecidas en las instalaciones que han tenido diversos orígenes, en el Diseño, Implantación y Mantenimiento.
El origen de muchas de esas patologías radica en la no existencia del preceptivo Manual de Uso y Mantenimiento.
El RITE en su Articulo 16 (Proyecto) apartado 3.d establece:
Las instrucciones de uso y mantenimiento de acuerdo con las características específicas de la instalación, mediante la elaboración de un «Manual de Uso y Mantenimiento» que contendrá las instrucciones de seguridad, manejo y maniobra, así como los programas de funcionamiento, mantenimiento preventivo y gestión energética de la instalación proyectada, de acuerdo con la IT 3.
En el Articulo 26 (Mantenimiento de las Instalaciones) apartado 2 especifica:
Al hacerse cargo del mantenimiento, el titular de la instalación entregará al representante de la empresa mantenedora una copia del «Manual de Uso y Mantenimiento» de la instalación térmica, contenido en el Libro del Edificio.
El Vaso de Expansión requiere de un Mantenimiento en el que es preciso conocer no solo los aspectos técnicos de su funcionamiento, sino también, los parámetros de regulación que es preciso vigilar y mantener.
Estos parámetros son diseñados en Proyecto, modificados si proceden en la Dirección Técnica y recogidos en el Manual de Uso y Mantenimiento.
Si no se dispone de esta información, no es posible garantizar un correcto Mantenimiento.
CONceptos básicos.
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Todos los cuerpos dilatan con la temperatura.
- Solidos
- Líquidos
- Gases
Al dilatar incrementan su volumen. (La misma masa ocupa un mayor volumen)
- Los líquidos son prácticamente incompresibles, con las presiones a las que trabajan las instalaciones.
- Para comprimir un liquido de forma significativa se requiere una presión muy elevada.
- Los gases se comprimen con facilidad.
En las instalaciones térmicas se utiliza como fluido caloportador generalmente agua (o bien con algún anticongelante en climas muy fríos donde existe riesgo de congelación).
Las propiedades del agua son las siguientes:
- La máxima densidad es a 4ºC. (1.000 kg./m3.)
- La mínima densidad es a 100ºC. (958,05 Kg./m3.)
- A la presión de 1 atmosfera, entre 0ºC. y 100ºC., se encuentra en la atmosfera en forma de liquido o vapor.
1 Atmosfera = 1,013 bar = 1,033 Kgs./cm2. = 10,33 m.c.a. = 101.325 Pa
EXPANSIÓN DEL AGUA EN LAS INSTALACIONES TÉRMICAS
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Las instalaciones térmicas están formadas por circuitos cerrados.
Estos circuitos se llenan inicialmente de agua y así deben mantenerse durante toda la vida de la instalación.
Solo se debe añadir agua en caso de rotura.
Analicemos el siguiente circuito al nivel del mar (presión 1 atmosfera):
- Volumen: 000 litros
- Temperatura de llenado inicial: 12ºC.
- Temperatura media: 80ºC.
- Datos:
- Densidad del agua a 12ºC. 999,58 Kg./m3.
- Densidad del agua a 80ºC. 971,60 Kg./m3.
La masa de agua con la que se llena la instalación a 12ºC., es de 999,58 Kgs. y ocupa un volumen de un metro cubico.
Si la masa de agua se calienta a una temperatura media de 80ºC., teniendo en cuenta la diferencia de densidades, el volumen que ocuparía a la presión atmosférica, seria de 1.028,80 litros
Por tanto, donde solo caben 1.000 litros tienen que entrar 1.028,80 litros.
¿Qué ocurre?
Si el circuito es cerrado y no encuentra donde expansionarse, este incremento de volumen crea una presión sobre las tuberías, generadores, receptores y demás elementos que lo forman.
Es tal la presión que se genera, que acaba rompiendo por el sitio mas débil.
Ni la caldera, ni los receptores, ni las tuberías, pueden soportar el incremento de presión que se produce.
¿Qué soluciones podemos aplicar?
Al ser necesario mantener el mismo agua y ser prácticamente incompresible a las presiones de trabajo, es necesario integrar en el circuito algún elemento que sea capaz de absorber esa dilatación.
Hace tiempo, se utilizaba el vaso de expansión abierto, que consistía en un deposito de agua en contacto con la atmosfera, situado en el punto mas alto de la instalación.
Ese deposito contenía un volumen menor de agua cuando estaba fría y un volumen mayor cuando se calentaba.
Esta solución la prohíbe el actual RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas), debido a que el agua está en contacto con el aire, se producen perdidas de calor y reposiciones debida a evaporaciones.
En las reposiciones junto con el agua se aporta oxigeno y sales minerales.
Por tanto hay que buscar un sistema que permita absorber las variaciones de volumen del agua, manteniendo las presiones dentro de valores admisibles.
Eso se consigue mediante la instalación de vasos de expansión cerrados.
VASO DE EXPANSIÓN CERRADO
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Consiste en un deposito de presión cerrado, con nitrógeno o aire a presión, en el que se aloja una membrana elástica.
Se basa en el principio de compresibilidad de los gases.
La membrana está conectada al circuito de agua.
Manual de instrucciones, instalación, uso y mantenimiento Ibaiondo
- La representación es esquemática, debido a que la membrana donde se aloja el agua es totalmente cerrada y no tiene ningún contacto con el aire.
- El agua siempre entra por el punto indicado como 3
- El aire siempre se aporta o extrae por el punto indicado como 4
A medida que se incrementa la temperatura, el agua dilata y va llenando la membrana alojada en el interior del deposito, con lo que comprime el aire contenido en el mismo.
Indicar que una vez regulado el deposito de presión, el aire contenido en su interior es siempre el mismo.
Cuando baja la temperatura, hay menos volumen de agua en el circuito, la membrana está mas vacía, ejerce menos presión y el aire ocupa la mayor parte del volumen del deposito.
Entre el agua caliente contenida en la membrana y el aire no hay contacto.
¿Cuál es la función del vaso de expansión?
- Mantener la presión entre un mínimo y un máximo que garantice un correcto funcionamiento, evitando que los generadores, receptores y demás elementos trabajen en un entorno de presiones superiores a las que han sido construidos.
- Contribuir a la Seguridad de la Instalación, aunque no es un elemento especifico para seguridad.
- La seguridad de la instalación está confiada a las válvulas de seguridad.
Manual de instrucciones, instalación, uso y mantenimiento Ibaiondo (pág. 5)
- A la izquierda la presión en la instalación es mínima. Se observa la membrana del agua en color celeste casi vacía y el aire ocupa casi todo el deposito.
- En la figura intermedia, al subir la temperatura, el agua ha dilatado y lógicamente al incrementar el volumen, comprime el aire. Al reducir el volumen de aire la presión se incrementa.
- A la derecha, la instalación trabaja a la temperatura máxima, ha habido mayor dilatación del agua, se comprime aun mas el aire reduciendo su volumen e incrementando la presión.
Ejemplo
Si en una instalación la caldera está fabricada para una presión de 4 bar, la presión máxima de la instalación tendrá que ser inferior a esos 4 bar.
A 4 bar = 400 KPa. = 4,078 Kgs./cm2.), habrá que regular la válvula de seguridad.
Lógicamente, el vaso de expansión hay que calcularlo para que la presión máxima que alcance la instalación sea inferior (recomendable 3,5 bar.)
¿Qué criterios hay que fijar para calcular un vaso de expansión?
Para el calculo del vaso de expansión, hay que tener en cuenta lo siguiente:
Fijar su emplazamiento dentro del circuito
- Si el vaso de expansión se instala como es recomendable antes de las bombas, la presión será la correspondiente a su lugar de emplazamiento.
- Si el vaso de expansión se instala a la salida de un grupo bomba, a la presión correspondiente al lugar de emplazamiento hay que sumarle la que aporta la bomba.
- Las presiones iniciales serían:
- Ejemplo antes de la bomba
- Una instalación tiene el ultimo elemento receptor a una altura de 15 m., con respecto al punto donde se instala el vaso de expansión.
- Por tanto la columna de agua que gravita sobre el vaso, le proporciona una presión manométrica de 15 m.c.a. (metro columna de agua)
- Ejemplo después de la bomba
- Si se instala, a continuación de la bomba, a la presión manométrica de la instalación hay que sumar la que ejerce la bomba sobre el vaso.
- Si esta presión es de 12 m.c.a., la presión inicial, ya no es de 15 m., sino de (15+12) = 27 m.c.a.
- Ejemplo antes de la bomba
Presiones
- Tener claro el concepto de las presiones que se manejan en la instalación es muy importante.
- En este caso intervienen las siguientes presiones:
- Mínima de la instalación.
- Presión del aire en el vaso.
- Máxima de la instalación.
Presión mínima de la instalación
- Se fija teniendo en cuenta:
- Altura manométrica en el lugar de su emplazamiento.
- Incremento de presión debido al equipo de bombeo, dependiendo de su ubicación.
- Sobrepresión inicial que se fija para evitar entrada de aire.
- Esta sobrepresión inicial se fija por el proyectista y es recomendable que esté entre 0,7 y 1 bar
Presión inicial aire del vaso
- Es la presión que debe ejercer el nitrógeno o aire que envuelve la membrana.
- Debe estar en torno a 0,2 o 0,3 bar por debajo de la presión mínima de la instalación.
- De esa forma incluso incluso con la presión mínima de la instalación hay un poco de agua en la membrana, lo que evita su deterioro.
La presión mínima de la instalación es 0,2 o 0,3 bar superior a la del aire en el vaso
Presión máxima
- Presión mínima.
- Incremento de presión debido a la dilatación del agua.
- La presión máxima se fija teniendo en cuenta la presión que soportan los elementos de la instalación, y siempre debe ser inferior al valor calibrado para la válvula de seguridad.
- Es recomendable que quede al menos 0,5 bar por debajo de la válvula de seguridad.
EMPLAZAMIENTO DEL VASO DE EXPANSIÓN
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En principio el vaso de expansión puede instalarse en cualquier punto del circuito.
En Reglamentos de Instalaciones Térmicas anteriores (RITE 98) se prohibía instalar válvula de corte entre el generador y el vaso de expansión. Se basaba en la Norma UNE 100157:1989 derogada el 12-11-2004, por la actual 100155:2004.
En el momento que queda derogada la Norma UNE 100157:1989, se admite instalar una llave de corte entre generador y vaso de expansión, que además es necesaria para el Mantenimiento.
Con posterioridad aparece el RITE 2007, actualmente vigente, con las disposiciones complementarias que ha ido implementando y modificando a lo largo de los años, (la ultima de 2.021).
En los Comentarios al RITE 2007 se recomienda instalar el vaso de expansión en un solo punto, que es el que sirve como referencia, situándolo preferentemente en la aspiración de la bomba.
Si se instalan varios vasos de expansión en distintos puntos del circuito, cada uno trabaja de una forma diferente y tendrían que ser objeto de cálculos diferentes. No está prohibido, aunque no es recomendable.
Indicar que el emplazamiento correcto no es una exigencia. Será el Ingeniero en cada caso quien determine en base a las características de la instalación el emplazamiento mas adecuado.
Comentarios al RITE 2007 (pág. 112)
En la parte superior aparece el circuito hidráulico y en la inferior el diagrama de funcionamiento.
La secuencia del circuito es:
• Vaso de Expansión VE
• Bomba (representada por la flecha rellena)
• Unidad Terminal UT
• Generador de calor GE
En el diagrama, se representan las presiones en el eje de ordenadas
El vaso de expansión fija la presión de referencia de la instalación.
- Los grupos bombas, necesitan una presión positiva de aspiración en base a sus características constructivas por lo que la situación del Vaso en su aspiración favorece técnicamente su función
- En el diagrama de presiones, se observa una pequeña bajada de la presión de referencia antes de la bomba, que corresponde a la perdida de carga en tuberías y accesorios en el tramo entre vaso de expansión y bomba.
- La bomba incrementa la presión en el circuito y a su salida se encuentra el punto mas alto de presión de la instalación.
- Desde la bomba hasta la llegada a la Unidad Terminal (fancoil. radiador, intercambiador, etc.), se produce una perdida de carga en el tramo de tuberías que se representa con esa línea inclinada.
- En la Unidad Terminal se produce una perdida de presión.
- Desde la unidad Terminal al Generador se produce una perdida de presión en la tubería.
- En el generador se produce una perdida de presión.
- Desde el generador al vaso de expansión, se produce una perdida de presión en la tubería.
REQUISITOS EN LA INSTALACIÓN DEL VASO DE EXPANSIÓN
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En la instalación del vaso de expansión son necesarios cumplir algunos requisitos:
Evitar la entrada de aire a la instalación
• Para ello es necesario establecer una sobrepresión inicial sobre la mínima.
• Si el agua al enfriarse y disminuir su volumen, no rellena totalmente el circuito, entra aire en la instalación, debido a la presión atmosférica.
• Esta sobrepresión se ha indicado anteriormente como recomendable entre 0,7 y 1 bar
Conectar la membrana del vaso de expansión evitando entrada de aire
• El vaso de expansión tiene que conectarse al circuito de forma que no entre aire a la membrana alojada en el deposito de presión.
• La entrada de aire contribuye el deterioro de la membrana, a la disolución de ese aire en el agua y a la reducción de la expansión disponible.
Manual de instrucciones, instalación, uso y mantenimiento Ibaiondo (pág. 6)
• Representa la entrada de agua a la membrana. Solo debe entrar agua.
• En las dos figuras a la izquierda no puede entrar aire. El aire es menos denso que el agua y siempre ocupa los puntos altos. (Solución correcta)
• En las dos figuras de la derecha entra aire. (Solución incorrecta)
Instalar llave de corte entre el vaso de expansión y la instalación.
• Prohibida durante algún tiempo, es totalmente necesaria para realizar el Mantenimiento.
• Si es recomendable, que una vez realizadas estas funciones, se quite la maneta de la llave de corte para evitar cerrar accidentalmente la expansión del circuito.
NUMERO Y SITUACIÓN DE LOS VASOS DE EXPANSIÓN
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Dado que el Vaso de Expansión no tiene como fin primordial la seguridad de la instalación, sino su funcionamiento correcto se instala en el lugar fijado en Proyecto, preferentemente en la aspiración de las bombas.
Se puede instalar uno o varios.
Si en una instalación se verifica que el vaso de expansión instalado es inferior al necesario, se pueden instalar varios.
Ejemplo
Supongamos una instalación con un vaso de expansión de 100 litros.
La Instalación demanda un vaso de expansión de 300 litros y por tanto requiere 200 litros mas de expansión.
Siempre en el mismo emplazamiento, se pueden instalar el de 100 existente con:
• 1 de 200
• 2 de 100
• 4 de 50
• En total entre el que hay y los que se instalen deben sumar 300 que es lo que requiere la instalación.
Esta indicación es a modo de ejemplo. Lo recomendable es instalar uno.
PATOLOGÍAS DE LAS INSTALACIONES RELATIVAS A LA EXPANSIÓN
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En algunas instalaciones se observan patologías relacionadas con el vaso de expansión.
Vaso de expansión que no ha sido regulado
• El vaso de expansión viene de fabrica con una presión inicial en su calderin.
• Esta presión difícilmente va a coincidir con la necesaria en el lugar de la instalación.
• En el punto donde se instale se requerirá una presión superior o una presión inferior.
• El dato de la presión del calderín es muy importante y debe figurar en el Manual de Uso y Mantenimiento.
• Si es superior se saca una parte de nitrógeno hasta ajustar la presión
• Si es inferior se inyecta aire hasta ajustar la presión.
¿Qué problema presenta un vaso de expansión no regulado?
• Si la presión propia del vaso es mas alta, la presión mínima de la instalación es superior a la necesaria.
• Queda un menor diferencial entre presiones máximas y mínimas con lo que al expansionar el agua puede llegar a los valores de regulación de las válvulas de seguridad y perder agua por las mismas.
• Si pierde agua, cuando se enfría, entra aire en la instalación.
• Hay que añadir continuamente agua.
• Si la presión propia del vaso es mas baja, la presión mínima de la instalación es inferior a la necesaria.
• La membrana tiene un mayor volumen inicial de agua, lo que resta volumen de aire en el vaso para la expansión (el efecto es de un vaso mas pequeño)
• Al tener un menor volumen de expansión, se alcanzan presiones mas altas y al llegar a los valores de regulación de las válvulas de seguridad sale agua por las mismas.
• Cuando se enfría el agua, entra aire en la instalación.
• Hay que añadir continuamente agua.
• Puede ocurrir que el vaso de expansión sea superior al necesario y esté regulado por debajo de su presión mínima.
• Si la presión del vaso es mas baja, la presión mínima de la instalación es inferior a la necesaria.
• Al admitir el vaso un mayor volumen de expansión, no llegará a la presión máxima de las válvulas de seguridad.
• En ese caso cuando el agua se enfría, disminuye su volumen y al ocupar menos espacio, entra aire a la instalación.
• No se añade agua, aunque se sufre de forma continua el efecto del aire.
Solución
• Ajustar la presión mínima de acuerdo a lo especificado en el Manual de Uso y Mantenimiento.
• Ajustar la presión propia del vaso.
• Verificar que la presión máxima es al menos 0,5 bar inferior a la regulación de las válvulas de seguridad.
Vaso expansión pequeño
• Se ha indicado al hacer referencia al vaso de expansión no regulado.
• No es capaz de absorber el incremento de expansión
• Se incrementa la presión en el circuito
• Perdida a través de las válvulas de seguridad.
• Entrada de aire
• Reposición continua de agua
Solución
• Incrementar el volumen de expansión.
Rotura de membrana del vaso expansión
• Puede ocurrir y de hecho ocurre con cierta frecuencia.
• A partir de ese momento se pone en contacto dentro del vaso de expansión nitrógeno o aire con el agua.
• El nitrógeno o aire contenido en el calderín se disuelve en el agua reduciendo el volumen de gas. A medida que incrementa la presión, se incrementa la solubilidad, hasta llegar a desaparecer totalmente.
• El efecto practico es que cada vez el colchón de aire o nitrógeno es inferior, la presión del circuito se incrementa y sale agua por las válvulas de seguridad.
• Al final es como si no hubiera vaso de expansión.
• No es capaz de absorber el incremento de expansión
• Se incrementa la presión en el circuito
• Perdida a través de las válvulas de seguridad.
• Entrada de aire
• Reposición continua de agua
Solución
• Reposición de membrana
• Llenado del vaso con aire o nitrógeno de acuerdo al valor especificado en el Manual de Uso y Mantenimiento de la Instalación.
Problemática que presenta la entrada de aire y agua en la instalación
• La entrada de aire a la instalación se puede producir:
• Si la presión mínima no está correctamente regulada y al enfriarse el agua ocupa menos volumen que el total del circuito.
• Siempre que se producen perdidas de agua a través de las válvulas de seguridad.
• La entrada de aire se realiza:
• Directamente a través de los elementos en contacto con la atmosfera
• Con el agua de aportación
• El aire tiene una serie de efectos nocivos:
• Se disuelve en el agua y se distribuye en todo el circuito.
• En el agua de aportación también hay oxigeno.
• El oxigeno ataca elementos metálicos.
• Ocupa los puntos altos de la instalación, con lo que si no se han tomado las medidas oportunas en diseño y ejecución obliga a purgados continuos en los circuitos.
• El agua de aportación tiene también efectos nocivos:
• En el agua aparte del oxigeno contiene sales minerales.
• Es necesario un aporte energético para incrementar su temperatura.
• Las sales minerales precipitan en los elementos de intercambio de calor disminuyendo las transmisiones térmicas.
• Se reduce la eficiencia energética y la vida de la instalación.
VASO DE EXPANSIÓN SUPERIOR AL NECESARIO.
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En este caso es muy importante regular correctamente la presión mínima, para evitar la patología descrita anteriormente que se produce si se ajusta a un valor inferior.
• Cuando el vaso de expansión es superior al necesario el funcionamiento de la instalación no solo es correcto, sino que mejora.
• El vaso se calcula para que la instalación trabaje entre una presión mínima y una presión máxima.
• La presión mínima se mantiene.
• La presión máxima disminuye debido a que hay un mayor volumen de aire para comprimir.
• Todos los elementos estarán sometidos a una presión inferior a la máxima fijada en Proyecto.
VASOS DE EXPANSIÓN EN INSTALACIONES DE ENERGÍA SOLAR.
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El funcionamiento es el especificado, si bien estos vasos de expansión al trabajar a mayores temperaturas disponen de membranas de separación aire-agua construidas para soportar temperaturas mas altas.
VASOS DE EXPANSIÓN EN REFRIGERACIÓN.
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Siempre que se hace referencia al vaso de expansión, surge la idea de que solo es preciso para instalaciones que incrementan su temperatura.
Sin embargo son también necesarios en las instalaciones de refrigeración.
¿Qué ocurre en un circuito de refrigeración que se encuentra por ejemplo a 25ºC. y se pone en marcha la enfriadora?
• A 25ºC., el agua ocupa el volumen total de la instalación.
• Si el agua se enfría a 7ºC., se reduce el volumen de agua, lo que provoca la entrada de aire al circuito.
• Por tanto para evitar esta contingencia es necesario que se establezca una sobrepresión inicial en base a la temperatura de llenado que mantenga en las condiciones mas desfavorables una sobrepresión para la temperatura mas baja.
• En este caso, lo correcto es considerar la temperatura de 4ºC. que es donde el agua tiene su máxima densidad.
• Es válido todo lo indicado anteriormente y esta sobrepresión inicial a 4ºC., se puede establecer entre 0,7 y 1 bar.
VASOS DE EXPANSIÓN EN AGUA CALIENTE SANITARIA
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En la producción de agua caliente sanitaria ocurre lo que en cualquier termo eléctrico convencional, que al calentarse el agua incrementa su volumen.
En un termo domestico se produce un goteo por la válvula de seguridad instalada a la entrada.
En una instalación centralizada para evitar esos goteos es conveniente instalar un vaso de expansión, que funciona de la misma forma indicada para calor, con la particularidad de que:
• Es un vaso de expansión en un circuito abierto que expansiona cuando se incrementa la temperatura y no hay consumo.
• No es valido el vaso de expansión utilizado en circuitos de calefacción, debido a que tiene que estar construido con elementos homologados para agua sanitaria.
VASOS DE EXPANSIÓN CON TRANSFERENCIA DE MASA.
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No es frecuente en las instalaciones hoteleras.
Solo forma parte de grandes instalaciones, donde se requiera una gran expansión y exista poco espacio.
Esta técnica consiste en mantener la presión de la instalación regulando el volumen de aire en el calderin mediante un compresor.
Si la presión en la instalación tiende a bajar del valor establecido, se inyecta aire al calderin de presión.
Si la presión se incrementa se expulsa aire del calderin de presión.
Requiere un compresor, un sistema sofisticado de control y un mantenimiento especifico.
EXIGENCIAS REGLAMENTARIAS
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El Reglamento de Instalaciones Térmicas (RITE) establece:
IT 1.3.4.2.4 Expansión
1. Los circuitos cerrados de agua o soluciones acuosas estarán equipados con un dispositivo de expansión de tipo cerrado, que permita absorber, sin dar lugar a esfuerzos mecánicos, el volumen de dilatación del fluido.
2. Es válido el diseño y dimensionado de los sistemas de expansión siguiendo los criterios indicados en el capítulo 9 de la norma UNE 100155.
IT 1.3.4.4.5 Medición
6. En instalaciones de potencia térmica nominal mayor que 70 kW, el equipamiento mínimo de aparatos de medición será el siguiente:
b) Vasos de expansión: un manómetro.
MANTENIMIENTO VASOS DE EXPANSIÓN
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Entre las Operaciones de Mantenimiento Preventivo figura:
Revisión del Vaso de Expansión
• Cuando la potencia útil nominal sea mayor de 70 KW.
• La revisión será mensual.
Como suele ocurrir en los epígrafes de Mantenimiento del RITE indica la exigencia aunque no especifica el procedimiento para realizar este Mantenimiento.
En primer lugar el Mantenedor debe consultar el Manual de Uso y Mantenimiento.
Los datos que deben figurar para el vaso:
• Presión de llenado del deposito.
• Presión mínima de la instalación.
• Temperatura correspondiente a la presión mínima.
• Presión máxima de la instalación.
• Temperatura máxima de funcionamiento.
En la inspección mensual obligatoria de un circuito de calor es conveniente verificar:
• La maneta de la llave de corte del vaso está desmontada.
• No es obligatorio, si recomendable para evitar que nadie la cierre accidentalmente.
• Manómetro del vaso, marca correctamente
• Análisis funcionamiento:
• Para realizar un Mantenimiento rápido y efectivo es conveniente que figure en el protocolo de verificación los datos indicados.
• Con esos datos, si la instalación está en servicio, y las presiones están dentro de los rangos fijados, no seria necesario en la prueba mensual aislar el vaso y verificar la presión del calderin, debido que durante ese tiempo la instalación queda sin expansión.
• Aspecto del vaso:
• Inspección visual.
La Guía Técnica de Mantenimiento recomienda que se realice la comprobación de presiones dos veces al año.
También lo recomienda el Manual de Ibaiondo.
Indicar que las guías técnicas son recomendaciones y no de obligado cumplimiento.
• Limpieza exterior
• Oxidaciones y corrosiones
• Verificación del manómetro
• Estado de la membrana
• Comprobación de la presión en la cámara de expansión.
CALCULO DEL VASO DE EXPANSIÓN
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En la Guía Técnica de Instalaciones de Climatización por agua, apartado 3.1.3 págs. 39 a 41 se desarrolla el procedimiento de calculo.
Existen también programas informáticos de fabricantes que ofrecen la selección de los vasos mas adecuados.
Los datos necesarios para el calculo son:
• El volumen de agua contenido en el circuito.
• La posición del vaso con respecto al circuito.
• Si está en el punto mas alto, mas bajo o un punto intermedio.
• Esta presión corresponde a la altura manométrica.
• La posición relativa del vaso respecto a los equipos de bombeo.
• Si está en la aspiración, en la impulsión o en una zona media del circuito.
• Esta presión corresponde a la sobrepresión que puede aportar el equipo de bombeo.
• Si está en la aspiración el valor respecto a equipo de bombeo es 0.
• La sobrepresión que hay que incrementar.
• Recomendable de 0,7 a 1 bar.
• La temperatura mínima que se estima en el circuito.
• Aunque sea superior a 4ºC., si se calcula a esta temperatura, se está del lado de la seguridad.
• La temperatura máxima que va a alcanzar el circuito.
• La presión máxima de trabajo en el circuito.
• Lógicamente esta presión tiene que ser inferior a los elementos y equipos instalados y a las válvulas de seguridad.
• Debe ser al menos 0,5 bar inferior a las válvulas de seguridad.
Manual de instrucciones, instalación, uso y mantenimiento Ibaiondo (pág. 4)
• La presión estática corresponde a la presión manométrica inicial
• A esa presión se debe incrementar al menos 0,5 bar.
• Hay que analizar la influencia de la bomba en el punto donde esta el vaso.
• La presión mínima será
• Presión estática
• Presión debida a la influencia de la bomba
• Sobrepresión 0,5 bar
• La presión de llenado del vaso o presión de inflado será:
• Presión mínima – (0,2, o 0,3) bar
• Con ello se consigue que a la presión mínima haya un pequeño volumen de agua en el vaso.
• La presión máxima o presión final es inferior a la de válvulas de seguridad.
• Es recomendable al menos 0,5 bar con respecto al tarado de las válvulas.
CONCLUSIONES.
Los vasos de expansión admisibles en las instalaciones térmicas son vasos de expansión cerrados.
La misión del vaso de expansión es absorber las dilataciones que se producen en el agua provocadas por el calor.
Deben figurar en el Manual de Uso y Mantenimiento del Hotel especificando las presiones mínimas y máximas, así como la presión inicial de aire en el vaso, para las que ha sido calculado y las temperaturas correspondientes a estas presiones.
La dilatación del agua ejerce presiones sobre el circuito que deben ser inferiores a la admisible por los elementos y las reguladas en las válvulas de seguridad.
• Es recomendable al menos 0,5 bar inferiores a las válvulas de seguridad.
Cuando el agua se enfría y disminuye su volumen, es preciso mantener una sobrepresión en el circuito para evitar la entrada de aire.
• Es recomendable al menos de 0,7 a 1 bar superiores a la mínima.
El vaso de expansión es el punto de referencia de la instalación y es recomendable instalarlo en la aspiración de la bomba.
En el montaje del vaso de expansión hay que evitar la entrada de aire en la membrana donde se aloja el agua.
Se pueden instalar uno o varios vasos de expansión en la instalación, si bien es conveniente que todos se ubiquen en el mismo emplazamiento. (Lo recomendable es 1)
En las instalaciones se observan diversas patologías que vienen generalmente del desconocimiento que tiene el Mantenedor en relación con las presiones máximas y mínimas a las que debe regular el vaso en el lugar del emplazamiento. Es un dato que tiene que figurar en el Manual de Uso y Mantenimiento.
• Presión mínima
• Presión de llenado del vaso
• Presión máxima
• Si la presión en el calderin es superior a la mínima necesaria, la instalación trabaja sobrepresionada y llegará a salir agua por las válvulas de seguridad.
• Si la presión en el calderín es inferior a la necesaria, el volumen de aire para absorber la compresión se reduce, el efecto es como si el vaso fuera pequeño, no hay suficiente colchón neumático para absorber la dilatación provocando la salida de agua por las válvulas de seguridad.
• Si la presión en el calderin es inferior a la necesaria y el vaso esta sobredimensionado, se produce entrada de aire cuando el agua se enfría.
• Si el vaso es mayor que el requerido y la presión de aire en el calderín es correcta, la instalación está sometida a una presión inferior, lo que se puede considerar como mejora.
• Rotura de membrana. Se disuelve aire en agua, la instalación queda sin expansión y la sobrepresión provoca la salida de agua por las válvulas de seguridad.
• Siempre que hay salida de agua por válvulas de seguridad, entra agua y aire en la instalación, provocando un funcionamiento deficiente en las instalaciones, incrementando el consumo energético y acortando su vida útil
En las instalaciones de refrigeración también son necesarios vasos de expansión, si bien en este caso la presión mínima se produce durante el funcionamiento de la enfriadora al ocupar la masa de agua un menor volumen.
En agua caliente sanitaria se instalan vasos de expansión para absorber la dilatación del agua en los momentos que no hay consumo, si bien en esta instalación no son admisibles los vasos utilizados en calefacción y deben ser específicos para agua caliente sanitaria.
Para realizar un Mantenimiento correcto, el Mantenedor debe conocer el rango de presiones en las que trabaja el vaso y la presión de llenado. De esa forma con una simple inspección ocular detecta si el funcionamiento es correcto y en las revisiones mas especificas, reposiciones de membranas y sustituciones ajusta a los valores fijados en Proyecto.
We Resolve ha corregido numerosas patologías relacionadas con los Vasos de Expansión que han contribuido a la mejora del funcionamiento de las instalaciones, reduciendo el consumo energético, optimizando las funciones de Mantenimiento provocadas por las patologías, limitando el numero de averías e incrementando la vida útil de generadores, receptores y equipos.
Un correcto Mantenimiento exige la adecuada formación de técnicos, la investigación de las patologías, el desarrollo de procedimientos optimizando los recursos existentes y la innovación de técnicas que permitan resolver patologías afectando mínimamente a la instalación existente (I+D+I) Investigación, Desarrollo e Innovación, aplicable a todos los Mantenimientos.
BIBLIOGRAFÍA.
1
Comentarios RITE 2007
Guía Técnica Instalaciones de Climatización por agua
Guía Técnica Mantenimiento de instalaciones térmicas
Ibaiondo Vasos de Expansión Membrana Fija CMF
https://www.ibaiondo.com/wp-content/uploads/sites/250/2019/08/manual-instrucciones-cmf.pdf
21/08/2024
José Arroyo Martín
Ingeniero Tecnico Industrial en Electricidad y Mecánica