Vaso de expansión para calefacción de tipo abierto: dispositivo, propósito, tipos principales + consejos para calcular el depósito

En la realidad actual, el vaso de expansión para calefacción de tipo abierto ha perdido irreversiblemente la competencia frente a los recipientes cerrados más modernos y eficientes.

Sin embargo, el equipo obsoleto sigue siendo ampliamente utilizado. E incluso en algunas situaciones tiene ciertas ventajas sobre los tanques de membrana tecnológicos.

En este material analizaremos su propósito y características estructurales, así como conoceremos el principio de funcionamiento y las reglas de cálculo de este tipo de tanque.

Propósito del tanque en sistemas de tipo abierto

El dispositivo mencionado se utiliza en sistemas de calefacción para evitar averías cuando aumentan el volumen y la presión del refrigerante, lo que ocurre al calentarse.

Para ser precisos, cuando la temperatura del agua que circula en el sistema aumenta de 5 a 100 °C, su volumen se incrementa en un 4%. Y esto es mucho, ya que no tiene dónde ir en las tuberías y radiadores, no hay espacio libre.

En el vaso de expansión de tipo abierto se expulsan los excesos de refrigerante del sistema de calefacción, lo que evita la rotura de sus partes debido al aumento de presión. Esto ocurre porque el agua no se puede comprimir y su volumen aumenta notablemente al elevarse la temperatura. Después de enfriarse, el refrigerante regresa al sistema de calefacción.

Como resultado, varios cientos de gramos en un sistema de calefacción pequeño o varios litros en uno suficientemente grande elevan la presión a valores críticos y provocan la aparición de potentes golpes de ariete.

Esto conlleva el desplazamiento de las juntas, la rotura de accesorios, radiadores y una costosa reparación, todo en el momento más inoportuno.

Y después de que la temperatura del refrigerante descienda, sus excedentes vuelven a ser necesarios para el funcionamiento eficaz del sistema, por lo que deben ser devueltos, y en su totalidad. En caso de evaporación, las reservas de líquido deben reponerse.

Características distintivas del tanque abierto

Estos tanques son extremadamente simples: siempre se puede usar un cubo común, un recipiente hecho especialmente de materiales disponibles, una lata, o algo similar como vaso de expansión.

Características estructurales del recipiente

Los requisitos principales para la estructura son:

• la presencia de un volumen suficiente;
• la ausencia de hermeticidad.

Es decir, incluso se permite la ausencia de tapa, aunque es deseable – protege contra la entrada de partículas de suciedad en el sistema de calefacción.

El depósito que se planee utilizar como vaso de expansión debe estar equipado con un tubo de conexión al que se conecta la tubería del sistema de calefacción. Es el único accesorio obligatorio.

La estructura de cualquier vaso de expansión es extremadamente simple – consiste en un recipiente común equipado con una o varias entradas/salidas. Esto permite que los excesos de líquido se acumulen y drenen. Los depósitos más tecnológicos están equipados con una entrada de agua y un grifo de drenaje, necesario para transportar el agua al alcantarillado cuando los volúmenes de exceso son demasiado grandes.

Pero para mayor comodidad y evitar pequeños inconvenientes, es recomendable usar los siguientes accesorios:

• Manguera o tubería de rebose — este elemento estructural es necesario en caso de que el vaso de expansión se desborde. Es decir, este elemento dirige el líquido al alcantarillado o simplemente fuera del edificio, evitando así posibles inundaciones.
• Tubería de suministro de agua — es necesaria para reponer el sistema de calefacción con agua. Es posible prescindir de ella, pero hay que entender que dicho procedimiento deberá realizarse con un cubo en las manos. Aunque en este último caso, la estructura será más económica.

Dado que los depósitos de expansión a menudo se instalan en los áticos, se debe cuidar su aislamiento térmico. Esto evitará la congelación del líquido y la falla de todo el sistema.

Como fluido caloportador solo se puede usar agua corriente. Porque los anticongelantes modernos y eficaces se evaporan rápidamente en los depósitos abiertos. Lo que conlleva un aumento significativo del costo de todo el proceso de calefacción del local.

Además, los vapores de los anticongelantes casi siempre son tóxicos, lo que afecta la salud de los residentes. Más información sobre los tipos de fluidos caloportadores para sistemas de calefacción y sus características la hemos proporcionado en este artículo.

Forma y material de fabricación

La forma del depósito no tiene importancia fundamental, por lo que puede ser cualquier:

• redonda;
• rectangular;
• trapezoidal, etc.

El material de fabricación puede ser cualquier metal o incluso plástico, pero dado que el fluido caloportador puede calentarse a temperaturas significativas, debe ser resistente al calor.

Esta ilustración ayuda a comprender el principio de funcionamiento del vaso de expansión. En la imagen de la izquierda se muestra el fluido caloportador en estado frío. El volumen proporcionado le resulta más que suficiente. Pero, cuando comienza el calentamiento (imagen de la derecha), pronto surge un exceso de agua. En realidad, el exceso de líquido es pequeño, pero es suficiente para encontrar un punto débil en el sistema y provocar una fuga o una avería del equipo.

Existen a la venta varios tipos de vasos de expansión abiertos, entre los que es fácil elegir el más adecuado. O bien, se puede fabricar un depósito casero con materiales disponibles que cumpla la función de vaso de expansión.

Principio de funcionamiento del dispositivo

El vaso de expansión forma parte de los sistemas de calefacción más simples que funcionan según las leyes de la física. Cuando el movimiento del líquido por las tuberías y radiadores se realiza por gravedad, la energía necesaria la proporciona la diferencia de presión.

Para no alterar el intercambio de calor natural y la circulación del agua, el depósito de expansión debe instalarse en el punto más alto de todo el sistema de calefacción, mientras que la caldera debe ser el punto más bajo. Hablamos con más detalle sobre la instalación y conexión del depósito en este artículo.

De lo contrario, la presencia del depósito no producirá el efecto deseado. Lo que no protegerá contra aumentos de presión, golpes de ariete y las averías consiguientes.

Una ventaja importante de los depósitos de expansión abiertos es su accesibilidad. Por ejemplo, se puede fabricar un depósito incluso con materiales disponibles que abundan en las parcelas de campo, en los cuartos de servicio de casas particulares. Cualquier recipiente metálico o plástico del tamaño adecuado puede convertirse en un vaso de expansión, como lo demuestra la foto.

El propio depósito, cuando el fluido caloportador está frío, no participa en el funcionamiento del sistema de calefacción.

Todo cambia cuando el líquido se calienta a temperaturas significativas y crea una presión excesiva en las tuberías y radiadores, ya que en estas situaciones el exceso se genera activamente y es expulsado hacia el depósito de expansión. Allí permanece hasta que el fluido caloportador se enfría, tras lo cual vuelve por gravedad a las tuberías, radiadores y caldera.

El procedimiento descrito se realiza de forma cíclica, es decir, durante todo el período de funcionamiento del depósito.

Debido a que el sistema de calefacción es abierto, al igual que el propio depósito, la compensación de los efectos de la expansión no puede realizarse sin la intervención humana.

La razón es que el fluido caloportador, al estar en contacto directo con el aire, se evapora, y cuanto más se calienta, más activamente ocurre este proceso.

Como resultado, el usuario debe controlar regularmente el nivel de agua disponible. Y rellenarla según sea necesario.

La operación indicada se realiza con un cubo u otro recipiente con agua. Es desagradable, por lo que se puede automatizar el sistema organizando el suministro de agua desde un sistema de abastecimiento, ya sea local o centralizado.

Hay que saber que las formas geométricas y los cálculos precisos no son importantes en el caso de un depósito de expansión abierto. La condición principal para un funcionamiento eficaz es la colocación en el punto más alto del sistema y disponer de un volumen suficiente hasta el tubo de rebose.

Además, utilizando equipo adicional, el procedimiento descrito se puede hacer completamente autónomo.

Pero en ese caso se pierden las ventajas más importantes de todos los depósitos abiertos y sistemas de calefacción:

• bajo costo;
• autonomía total, es decir, independencia del funcionamiento, estado y presencia de cualquier sistema de ingeniería en el local.

Todos los procesos en el depósito abierto ocurren según el ciclo natural, sin ayuda de bombas ni otros equipos.

En consecuencia, para que el depósito de expansión sea realmente útil, las dimensiones del sistema deben ser moderadas, es decir, no se debe utilizar para calentar casas o edificios con una superficie superior a 100 m².

El lugar óptimo para colocar los depósitos de expansión son los áticos cálidos. Ya que allí estará garantizado el punto más alto del sistema, y además esta solución permite ocultar la construcción de baja estética lejos de la vista.

Si se ignora esta regla, puede provocar pérdidas financieras significativas, ya que será necesario realizar una serie de modificaciones para garantizar la eficiencia del depósito y de todo el sistema como un todo.

Además, la altura debe estar limitada. Ya que es muy problemático lograr el resultado esperado al intentar calentar de esta manera un edificio de más de dos plantas.

¿Cómo realizar el cálculo?

Como se indicó anteriormente, cualquier depósito de expansión utilizado para calefacción de tipo abierto se caracteriza por su simplicidad de construcción y fabricación. Y el cálculo de las dimensiones de dicho producto no es más complicado.

Para lo cual se pueden utilizar fórmulas o un método que consiste en el cálculo aproximado del volumen de trabajo del depósito.

Ejemplo de uso de la fórmula para calcular el volumen necesario del depósito. Basándose en el volumen real de agua que circula en el circuito, se calcula solo su aumento al calentarse hasta una temperatura determinada, redondeando hacia arriba. Luego se suma el resultado obtenido con el volumen del refrigerante en el sistema de calefacción y se agrega una cantidad arbitraria de litros «de reserva».

En realidad, para determinar la capacidad necesaria del depósito, los propietarios de una pequeña casa de campo rara vez utilizan fórmulas. La mayoría de las veces se calcula un volumen aproximado del recipiente de expansión, al que se puede agregar cualquier cantidad de litros como seguro.

Motivo: en el caso de los depósitos abiertos, los volúmenes adicionales no afectan significativamente el costo, y en algunos casos no generan ningún aumento de precio.

Como resultado, todo el cálculo de la capacidad se reduce a determinar el 10% del volumen total del refrigerante, que debe ser el valor mínimo del depósito de expansión.

Simplemente se puede hacer en el momento de diseñar y crear el sistema de calefacción, cuando se conocen todos los parámetros de los radiadores, tuberías y otros elementos de la estructura, o se pueden conocer fácilmente realizando mediciones. Luego, simplemente sumando los volúmenes de todos los componentes.

Aunque los depósitos de expansión abiertos y los sistemas para los que están diseñados han quedado obsoletos hace tiempo, su accesibilidad y, sobre todo, su alta autonomía los hacen demandados en condiciones lejos de las ideales. Por ejemplo, si hay un problema con el suministro estable de electricidad o si los propietarios no residen allí de forma permanente.

Si se desconocen los datos iniciales, el método de cálculo más práctico es el empírico. Para ello, es necesario vaciar toda el agua del sistema y luego llenarlo con fluido caloportador de nuevo.

Durante esto se debe realizar una medición, que se puede hacer con un contador o utilizando un recipiente de volumen conocido. Después, solo queda conocer el 10% necesario del volumen del refrigerante, que sirve como referencia al fabricar o comprar el depósito.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video que se muestra a continuación permitirá comprender mejor qué son los depósitos de expansión abiertos, cómo se fabrican e instalan:

El siguiente video está dedicado a los depósitos caseros para el sistema de calefacción:

El depósito de expansión abierto se considera un dispositivo obsoleto, al igual que todo el tipo de sistema de calefacción en el que se utiliza. Es decir, dicho equipo es poco eficiente, ya que su funcionamiento conlleva pérdidas de calor considerables y el calentamiento es extremadamente lento.

Sin embargo, la total autonomía, independencia, facilidad de mantenimiento y costo asequible hacen que el depósito abierto sea demandado lejos de las condiciones estables de las grandes ciudades – en casas de campo, pueblos, etc..

¿Tiene usted preguntas sobre el cálculo del tanque o desea aclarar otros aspectos que no mencionamos en este artículo? Pregunte sobre los detalles que le interesen, formule sus preguntas en el bloque a continuación – nuestros expertos y otros visitantes del sitio le ayudarán a entender.

Si recientemente ha fabricado o instalado un tanque de tipo abierto, cuéntenoslo en el bloque de comentarios – mucha información útil para principiantes. También adjunte fotos únicas de su tanque de expansión.