Tanque de expansão para abastecimento de água: seleção, projeto, instalação e conexão

Um sistema autônomo de abastecimento de água, que fornece água de forma independente aos pontos de distribuição, como em um apartamento na cidade, há muito deixou de ser uma curiosidade.Esta é a norma da vida no campo, que só precisa ser devidamente projetada, montada e equipada com equipamentos capazes de ligar e desligar o sistema à medida que as torneiras são utilizadas.

O funcionamento estável de uma rede independente será garantido por um tanque de expansão para abastecimento de água. Protegerá contra o golpe de aríete, prolongará significativamente a vida útil dos equipamentos de bombeamento, garantirá o enchimento regular do sistema com água e eliminará a necessidade de carregá-lo em baldes.

Temos o prazer de apresentar as características do dispositivo e o princípio de funcionamento do acumulador hidráulico. Descrevemos cuidadosamente as regras para a escolha de um tanque de membrana, as especificidades de instalação e conexão. Complementamos as informações oferecidas para consideração com ilustrações, diagramas e tutoriais em vídeo úteis.

Características dos tanques de expansão fechados

Tanque hidráulico (ou acumulador hidráulico, tanque de expansão) é um recipiente metálico selado que serve para manter a pressão estável no abastecimento de água e criar reservas de água de volumes variados.

À primeira vista, a escolha e instalação deste dispositivo não devem causar dificuldades - em qualquer loja online você pode ver muitos modelos que diferem apenas ligeiramente em forma e volume, mas não diferem significativamente em sua funcionalidade.

Não é nada disso. Existem muitas nuances no design do tanque de expansão e no princípio de seu funcionamento.

Recursos do dispositivo e design

Diferentes modelos de tanques de expansão podem ter restrições quanto ao método de uso - alguns são projetados apenas para trabalhar com água de processo, outros podem ser usados ​​para água potável.

Por design, os acumuladores hidráulicos são divididos em:

• tanques com lâmpada substituível;
• recipientes com membrana fixa;
• tanques hidráulicos sem membrana.

De um lado do tanque com membrana removível (para um tanque com conexão inferior - na parte inferior) há um flange roscado especial ao qual o bulbo é fixado. No verso há um bico para bombear ou sangrar ar ou gás. Ele foi projetado para ser conectado a uma bomba de carro normal.

Em um tanque com bulbo substituível, a água é bombeada para dentro da membrana sem entrar em contato com a superfície metálica. A membrana é substituída desapertando a flange fixada pelos parafusos. Em recipientes grandes, para estabilizar o enchimento, a parede posterior da membrana é fixada adicionalmente ao bico.

A vida útil do bulbo removível depende dos ajustes da pressão do ar no compartimento de gás do acumulador. Às vezes, para criar um abastecimento maior de água, o usuário reduz a quantidade de ar e aumenta a quantidade de água no bulbo. Isto faz com que a membrana toque a parede do tanque, causando abrasão rápida.

O espaço interno do tanque com membrana fixa é dividido em dois compartimentos. Um contém gás (ar), o outro contém água. A superfície interna desse tanque é coberta com tinta resistente à umidade.

Na maioria das vezes, tanques com membrana fixa são usados ​​​​para sistemas de aquecimento. Como a membrana é um elemento que falha muito mais rápido, a vida útil desse tanque é menor do que a dos dispositivos com bulbo removível

Existem também tanques hidráulicos sem membrana. Os compartimentos para água e ar não estão separados de forma alguma. O princípio de seu funcionamento também se baseia na pressão mútua da água e do ar, mas com essa interação aberta ocorre a mistura das duas substâncias.

A vantagem de tais dispositivos é a ausência de membrana ou bulbo, que é o elo mais fraco dos acumuladores hidráulicos convencionais.

Externamente, os tanques de expansão só podem ser divididos em modelos horizontais e verticais, mas seus parâmetros operacionais podem ser muito diferentes

A difusão de água e ar torna necessária a manutenção dos tanques com bastante frequência. Cerca de uma vez por temporada você tem que bombear ar, que gradualmente se mistura com água. Uma diminuição significativa no volume de ar, mesmo com pressão normal no tanque, faz com que a bomba ligue com frequência.

Acumuladores hidráulicos em sistemas de abastecimento de água reduzem a probabilidade de golpe de aríete, protegem as bombas de partidas excessivamente frequentes, permitem criar um abastecimento de água e manter a pressão no circuito

Princípio de funcionamento de um acumulador hidráulico

Fechado tanques hidráulicos para abastecimento de água Funcionam de acordo com o seguinte esquema: a bomba fornece água ao bulbo, enchendo-o gradativamente, a membrana aumenta e o ar que fica entre o bulbo e o corpo metálico é comprimido.

Quanto mais água entra na pêra, mais ela pressiona o ar, que, por sua vez, tende a empurrá-la para fora do recipiente. Como resultado, a pressão no tanque aumenta, o que faz com que a bomba desligue.

Por algum tempo, quando a água flui pelo sistema, o ar comprimido mantém a pressão. Ele empurra a água para o abastecimento de água.Quando sua quantidade na membrana diminui tanto que a pressão cai até o limite inferior, o relé é acionado, ligando novamente a bomba.

No tanque hidráulico existe uma interação constante de água e gás, separados entre si por uma membrana de borracha. O volume de líquido dentro do dispositivo é regulado pela quantidade de gás (sua pressão) (+)

Classificação por área de aplicação

Os tanques para abastecimento de água e para o sistema de aquecimento não devem ser confundidos, por isso, na hora de escolher, é necessário saber a sua finalidade. Para uma identificação clara, os fabricantes pintam os acumuladores hidráulicos para aquecimento em vermelho e para abastecimento de água em azul.

No entanto, alguns não aderem a essas marcações, portanto, os seguintes dados podem servir como uma característica distintiva dos dispositivos:

• para abastecimento de água, a temperatura máxima de utilização do acumulador hidráulico será de até 70 °C, a pressão permitida pode chegar a 10 bar;
• os dispositivos destinados a sistemas de aquecimento podem suportar temperaturas até +120 °C; a pressão de funcionamento do tanque de expansão muitas vezes não é superior a 1,5 bar.

Todos os parâmetros mais importantes estão indicados na tampa decorativa (placa de identificação) que cobre o bico.

Um dispositivo destinado a um sistema de aquecimento serve como reservatório adicional, permitindo que o refrigerante se expanda livremente quando aquecido. Sem ele, o sistema está fadado à destruição

A lista de funções que um tanque hidráulico desempenha em um sistema de abastecimento de água fria é muito mais ampla:

• Manter uma pressão uniforme e constante no abastecimento de água. Graças à pressão do ar, a pressão é mantida por algum tempo mesmo com a bomba desligada, até cair para o mínimo definido e a bomba voltar a funcionar.Assim, a pressão no sistema é mantida mesmo quando vários equipamentos hidráulicos são utilizados simultaneamente.
• Proteção contra desgaste de equipamentos de bombeamento. As reservas de água contidas no tanque permitem utilizar o abastecimento de água por algum tempo sem ligar a bomba. Isto reduz o número de operações da bomba por unidade de tempo e prolonga o seu funcionamento.
• Proteção contra golpe de aríete. Um salto brusco na pressão do abastecimento de água quando a bomba é ligada pode atingir 10 atmosferas ou mais, o que afeta negativamente todos os elementos do sistema. O tanque de membrana sofre o choque, equalizando a pressão.
• Criação de reservas de água. Quando houver uma queda de energia, o sistema de abastecimento de água continuará a fornecer água por algum tempo, mesmo que por pouco tempo.

Para a tubulação do aquecedor de água, são utilizados tanques de expansão que suportam altas temperaturas.

Materiais para equipamentos hidropneumáticos

A membrana do tanque de expansão é feita de diferentes materiais que podem suportar diferentes faixas de temperatura durante a operação.

Os seguintes são usados ​​em acumuladores hidráulicos:

• Borracha natural - NATURAL. O material pode entrar em contato com água potável e é utilizado para acumular água fria. Com o tempo, pode começar a vazar água. Suporta temperaturas de -10 a 50 °C acima de zero.
• Borracha butílica sintética - BUTIL. O mais universal, à prova d'água, utilizado para estações de abastecimento de água, adequado para água potável. A temperatura operacional pode variar de -10 a 100 °C.
• Borracha sintética à base de etileno propileno - EPDM. Mais permeável que o anterior, pode entrar em contato com água potável. A faixa de temperatura permitida é de -10 a 100 °C.
• A borracha SBR é usada apenas para água de processo. A temperatura operacional é a mesma das marcas anteriores.

Para organizar o abastecimento de água fria, é necessário escolher tanques com bulbo de borracha alimentar com propriedades elásticas melhoradas, que absorverão melhor o golpe de aríete e manterão uma pressão de água estável no sistema.

O corpo do tanque é geralmente feito de liga de aço, resistente à corrosão, revestido externamente com tinta e verniz. Você também pode encontrar à venda recipientes de aço inoxidável, que são muito duráveis, mas também caros.

Cálculo do volume do tanque antes de escolher

Estão disponíveis para venda tanques com capacidades de 24 a 1000 litros. A escolha será determinada por cálculos, cujo resultado deverá ser arredondado. Ao escolher um tanque com membrana removível, deve-se lembrar que o volume de água ocupa 30% do volume total do tanque, ou seja, em um tanque de 100 litros o abastecimento de água será de aproximadamente 30 litros.

A tabela mostra a relação entre os parâmetros de pressão do ar no compartimento de gás do acumulador com as configurações do relé e tamanho do tanque (+)

A peculiaridade dos tanques pequenos é que muitas vezes eles não possuem válvula para sangrar o ar do bulbo de borracha. Isso pode criar inconvenientes durante a operação. Recipientes grandes possuem essa válvula e, além de criarem um maior abastecimento de água, são mais capazes de manter uma pressão estável no sistema.

O cálculo do volume total de um tanque hidráulico para um abastecimento de água fechado é calculado usando a seguinte fórmula:

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Par),

Onde:

• Vt é o volume total do tanque hidráulico;
• Amax – consumo máximo possível de água por minuto, litro;
• K – coeficiente (ver tabela), em função da potência da bomba;
• P_máx. – configurações do relé quando o equipamento está desligado, barra;
• P_min – configurações do relé na partida do equipamento, barra;
• P_ar. – pressão no tanque hidráulico (na sua cavidade de gás), bar.

O coeficiente K pode ser determinado a partir da seguinte tabela:

Tabela de coeficiente K, dependendo da potência da bomba, para cálculo do volume total de um tanque hidráulico fechado para abastecimento de água

Alguns fabricantes também calculam o volume do tanque hidráulico de forma diferente:

A empresa Gilex, que produz uma extensa linha de equipamentos para sistemas de abastecimento de água e aquecimento, oferece mais uma fórmula para determinação expressa do volume de um tanque hidráulico

Orientação horizontal e vertical

A escolha entre um tanque vertical e horizontal depende das características do ambiente. Se a sala for pequena ou o volume do container for impressionante, então para não ocupar muito espaço instale um container vertical.

O tanque horizontal tem menor capacidade, pode ser pendurado na parede e também serve de suporte para instalação de bomba de superfície. Fixações especiais são fornecidas para sua instalação. Grandes tanques são produzidos apenas em design vertical e são instalados sobre pernas.

Resumindo tudo o que foi exposto, pode-se notar que a escolha de um acumulador hidráulico deve ser feita entre as seguintes propriedades distintivas:

• pressão de operação;
• país fabricante;
• volume maior ou menor;
• membrana de borracha substituível ou não;
• membrana para água industrial ou potável;
• Material da caixa: aço inoxidável ou esmaltado.

Para evitar dificuldades com a substituição de componentes no futuro, é melhor escolher os modelos de dispositivos mais populares. Lâmpadas de borracha para eles estão sempre disponíveis para venda gratuita; se precisar de uma reposição urgente, não terá que esperar muito pela entrega.

Diagramas de conexão para tanques hidráulicos

Para sistema de água quente instalação de um tanque de expansão realizado no trecho da linha de circulação, linha de sucção da bomba, mais próximo do esquentador.

O tanque está equipado com:

• manômetro, válvula de segurança, respiradouro - grupo de segurança;
• válvula de corte com dispositivo que evita fechamento acidental.

Num sistema de abastecimento de água onde existe equipamento de aquecimento de água, o dispositivo assume as funções de tanque de expansão.

Esquema de instalação no sistema de água quente: 1 – reservatório hidráulico; 2 – válvula de segurança; 3 – equipamentos de bombeamento; 4 – elemento filtrante; 5 – válvula de retenção; 6 – válvula de corte

No sistema HV, a regra principal quando instalação de um acumulador hidráulico — instalação no início da tubulação, mais próximo da bomba.

O diagrama de conexão deve incluir:

• válvula de retenção e válvula de corte;
• grupo de segurança.

Os esquemas de conexão podem ser muito diferentes. O tanque hidráulico conectado normaliza o funcionamento do equipamento, reduzindo o número de partidas da bomba por unidade de tempo e prolongando assim sua vida útil.

Esquema de instalação em sistema de água fria com poço: 1 – tanque; 2 – válvula de retenção; 3 – válvula de corte; 4 – relé para regulação de pressão; 5 – dispositivo de controle do equipamento de bombeamento; 6 – grupo de segurança

Em um esquema com impulso estação de bombeamento uma das bombas funciona constantemente. Este sistema é instalado em casas ou edifícios com elevado consumo de água. O tanque hidráulico aqui serve para neutralizar picos de pressão e, para acumular água, é instalado um recipiente com o maior volume possível.

Instalando um tanque de expansão

Antes de iniciar o trabalho, verifique se há danos no acumulador hidráulico.O dispositivo é instalado em uma sala com isolamento acústico e temperaturas acima de zero. Para ter acesso à torneira de esgoto, válvulas de corte, etc., a distância do tanque ao teto e às paredes é de pelo menos 0,6 m.

Também é necessário prever a possibilidade de encher o tanque e escoar a água do ambiente. Os fixadores e o local de instalação devem suportar 100% de enchimento do recipiente.

Para tanques de expansão com volume de até 30 litros, utiliza-se suporte de parede; recipientes grandes são instalados nas pernas

O acumulador hidráulico não deve ser submetido a cargas mecânicas e estáticas, sendo indesejável permitir que tubos e conjuntos o impactem. O tanque é aparafusado ao chão com juntas de borracha. Uma válvula de retenção e uma válvula de drenagem são instaladas na entrada do tanque hidráulico.

As etapas listadas foram necessárias para a instalação da tubulação do acumulador hidráulico, que foi realizada na superfície diurna. Para outras ações, você precisa ir até o caixão.

Após a montagem final do sistema, resta realizar testes de controle e iniciar o circuito de abastecimento de água.

Características de ajuste do acumulador hidráulico

Os tanques de expansão para abastecimento de água são vendidos com configurações padrão do fabricante - muitas vezes a pressão no compartimento de ar já está ajustada em 1,5 bar.A pressão permitida está sempre indicada na etiqueta e o fabricante não recomenda desviar-se dos parâmetros especificados, principalmente no sentido de aumentá-la.

Antes de prosseguir com o ajuste, o sistema é desconectado da rede elétrica e as válvulas de corte são fechadas. O tanque de membrana é completamente esvaziado pela drenagem da água - um indicador de pressão preciso só pode ser medido quando o compartimento de água está vazio.

Em seguida, as leituras de pressão são feitas usando um manômetro preciso. Para isso, retire a tampa decorativa do carretel e traga o aparelho. Se a pressão for diferente da exigida, ela é ajustada bombeando ou sangrando o excesso de ar.

Considerando que o fabricante é contra desvios dos valores de pressão recomendados, é necessário selecionar na fase de projeto equipamentos adequados, cujos parâmetros não entrem em conflito entre si

Ao ajustar a pressão no compartimento de gás do tanque, o fabricante o preenche com um gás inerte, por exemplo, nitrogênio seco. Isso evita a corrosão da superfície interna. Portanto, os usuários também são recomendados a usar nitrogênio técnico para aumentar a pressão.

Definir a pressão do tanque no sistema de abastecimento de água

A pressão em um tanque fechado é sempre ajustada ligeiramente inferior (em 10%) ao nível de pressão ao ligar a bomba. Ao ajustar a pressão no dispositivo, você pode ajustar a pressão da água. Quanto menor for a pressão do gás no tanque hidráulico (mas não inferior a 1 bar), mais água ele reterá.

Neste caso, a pressão ficará irregular - forte quando o tanque estiver cheio e cada vez mais fraca quando estiver vazio. Para garantir um fluxo de água forte e uniforme, ajuste a pressão na câmara com ar ou gás para 1,5 bar.

A pressão da água no abastecimento de água é ajustada por meio de um relé. Ao ajustar a pressão na câmara de expansão, estes valores devem ser levados em consideração

Ajustando o tanque hidráulico na guarnição do aquecedor de água

O tanque de expansão, que é utilizado para abastecimento de água quente, inicialmente não deve conter água. A pressão no dispositivo é definida em um valor 0,2 maior que o limite superior de desligamento da bomba.

Por exemplo, se o relé estiver configurado para desligar o equipamento a uma pressão de 4 bar, então a pressão no compartimento de gás do tanque de expansão deverá ser ajustada para 4,2 bar.

Instalado na tubulação do aquecedor de água, o tanque não serve para manter a pressão. Ele foi projetado para compensar a expansão quando a água é aquecida. Se você definir a pressão para um valor mais baixo, sempre haverá água no tanque.

Regras de manutenção de tanques hidráulicos

Uma inspeção de rotina do tanque de expansão consiste em verificar a pressão no compartimento de gás. Também é necessário inspecionar as válvulas, válvulas de corte, purga de ar, verificar o funcionamento do manômetro e pressostato de água. Para garantir a integridade do tanque, é realizada uma inspeção externa.

Durante a manutenção preventiva, a pressão no tanque hidráulico deve ser medida e ajustada se necessário.

Apesar da simplicidade do aparelho, os tanques de expansão para abastecimento de água ainda não duram para sempre e podem quebrar. As causas típicas são ruptura da membrana ou perda de ar pelo mamilo. Os sinais de avaria podem ser determinados pelo funcionamento frequente da bomba e pelo aparecimento de ruído no sistema de abastecimento de água. Compreender como funciona o seu acumulador é o primeiro passo para a manutenção e solução de problemas adequadas.

Instalação de tanque hidráulico tipo aberto

Um dispositivo do tipo aberto é cada vez menos utilizado, pois requer intervenção constante do usuário em seu funcionamento. Um tanque de expansão aberto é um recipiente não lacrado que serve para formar pressão no abastecimento de água, armazenamento de água e também serve como câmara de expansão.

Ao tanque estão conectados: uma torneira de drenagem, tubos para recirculação e tubos de alimentação, um tubo de controle e transbordamento

O tanque é instalado acima do ponto mais alto do encanamento, por exemplo, no sótão a água entra no sistema por gravidade. Cada metro que o dispositivo sobe aumenta a pressão no abastecimento de água em 0,1 atmosferas.

Para automatizar o processo de abastecimento de água, o tanque é equipado com uma boia e é instalado um relé automático que liga e desliga a bomba.

O contêiner é montado em uma sala livre de gelo, coberto com uma tampa para evitar poeira e detritos, e as paredes são envoltas em lã mineral ou outro isolamento.

Este método de organização do abastecimento de água requer monitoramento regular por parte do usuário, caso contrário a água pode congelar em temperaturas abaixo de zero (se o ambiente não for aquecido). O líquido irá evaporar, então você terá que adicioná-lo constantemente.

Além disso, tal recipiente é volumoso e não é esteticamente agradável, exigindo um sótão na casa. Mas a principal desvantagem do dispositivo é que o tanque não foi projetado para funcionar em condições de alta pressão de água no sistema.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo nº 1. Tudo sobre tanques de expansão - classificação, finalidade, ajuste e indícios de problemas:

Vídeo nº 2. A operação incorreta da estação de bombeamento está frequentemente associada ao mau funcionamento do acumulador hidráulico:

Vídeo nº 3. Nuances na escolha de tanques hidráulicos para abastecimento de água:

Ainda na fase de planejamento e desenvolvimento de um sistema de abastecimento de água, é necessário pensar em todos os pontos de fundamental importância e calcular todos os parâmetros. Se você não tem certeza da infalibilidade de seus cálculos e da escolha correta do tanque hidráulico para abastecimento de água, é melhor entrar em contato com especialistas.

A maioria das empresas que vendem equipamentos profissionais prestam consultas ou até mesmo realizam cálculos gratuitamente. Isso ajudará a evitar erros e despesas desnecessárias.

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