• ¿Cómo calcular un vaso de expansión?

    Publicado el 26 Octubre, 2014 por Gerardo Robles en calefacción, fontanería, normativa.

    En una entrada anterior ya vimos lo que es un vaso de expansión; en esta entrada vamos a explicar cómo calcular un vaso de expansión cerrado con membrana para una instalación de agua caliente o calefacción:

    Cálculo del vaso expansión según la norma UNE 100155:2004, recomendada por el RITE.

    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 de un vaso de expansión

    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.

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10 Comentariosso far.

  1. Manuel dice:

    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

  2. Manuel dice:

    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

  3. 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.

    • Manuel dice:

      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

  4. juan dice:

    Hola, gracias por tu explicación, pero en tu ejemplo, donde te basas para cifrar en 2 la presión manométrica?
    Gracias.

  5. Manuel dice:

    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

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