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Tanque de expansión de circuito cerrado

Indique el volumen de la instalación, las temperaturas y las presiones. La página calcula cuánto crece el líquido al calentarse, la presión de llenado y la máxima que permite la válvula de seguridad, y el volumen del tanque de membrana o sin membrana.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Fluido e instalación
Presiones

Se supone el tanque en la aspiración de la bomba o cerca de ella, que es el punto de presión constante del circuito.

—Volumen total del tanque de expansión
—

Volumen del tanque según la presión máxima

Misma expansión y misma presión de llenado; solo cambia la presión máxima admitida en el tanque.

Toque el gráfico para ver los valores.

Expansión neta según la temperatura máxima

Aumento de volumen del líquido, descontada la dilatación de la tubería, en % del volumen de la instalación.

Toque el gráfico para ver los valores.

Siguiente paso

Lleve los resultados de esta página a otra calculadora, con los campos ya rellenados.

La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. El informe completo incluye también los gráficos y las interpretaciones, en color. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Volumen de aceptación: Va = Vs · [(v2 ÷ v1 − 1) − 3α · (t2 − t1)], con v = 1 ÷ ρ del fluido
Tanque de membrana (ASHRAE): Vt = Va ÷ (1 − P1 ÷ P2); tanque sin membrana: Vt = Va ÷ (Pa ÷ P1 − Pa ÷ P2), presiones absolutas
Llenado: P1 = ρ · g · H + Pmín en el punto alto; máxima: P2 = Ptarado · (1 − margen) + ρ · g · Δz
Presión máxima con el tanque comercial (membrana): P2′ = P1 ÷ (1 − Va ÷ Vcomercial)

Hipótesis y límites

  • Compresión isoterma del gas (ley de Boyle) y tanque en la aspiración de la bomba; agua según IAPWS y glicol con tablas típicas de fabricante.
  • α lineal de la tubería: acero 11,7 × 10⁻⁶/K y cobre 17,1 × 10⁻⁶/K (ASHRAE); no se consideran tubos plásticos ni el aire retenido.
  • Los tamaños comerciales son una lista habitual de mercado; compruebe con el fabricante el volumen máximo de aceptación del modelo, que puede ser menor que el volumen total.

Normas y documentos técnicos

  • ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment, chapter “Hydronic Heating and Cooling” (expansion tank equations)
  • IAPWS-IF97: water density
  • UNE 100155: Climatización. Diseño y cálculo de sistemas de expansión
  • Dow, DOWTHERM SR-1 and DOWFROST HD engineering guides (glycol density)
  • ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 1 (tank construction)

Legislación aplicable

  • Consulte la legislación vigente en su país sobre seguridad y salud en el trabajo, equipos a presión, instalaciones eléctricas y medio ambiente que se aplique a esta instalación.

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve el tanque de expansión?

En un circuito cerrado, el agua aumenta de volumen al calentarse y, como no se comprime, la presión subiría hasta abrir la válvula de seguridad. El tanque guarda ese volumen extra frente a un colchón de aire o gas comprimido y mantiene la presión entre la de llenado y la máxima. Vale para calefacción, agua fría y circuitos con glicol.

¿Cómo se calcula el volumen del tanque?

Primero la expansión neta: Va = Vs × [(v2/v1 − 1) − 3α·Δt], que en el ejemplo da 82,5 L para 3000 L entre 10 y 82 °C. Después se divide por el factor de aceptación del tanque de membrana, 1 − P1/P2 en presiones absolutas: con 1,77 bar de llenado y 5,4 bar de máxima, el 57%. El tanque necesita 146 L, y el comercial es de 150 L.

¿Qué precarga debe tener el tanque?

En un tanque de membrana, la precarga debe ser igual a la presión de llenado en el punto donde está: la altura de agua por encima (unos 0,1 bar por metro) más la presión mínima deseada en el punto alto, de 0,3 a 0,5 bar. En el ejemplo, 15 m de altura dan 1,77 bar. Ajuste la precarga con el tanque aislado y vacío de agua, antes de llenar la instalación.

¿Cómo estimo el volumen de agua de la instalación?

Sume el contenido de los equipos (caldera, enfriadora, intercambiadores, tanques de inercia, baterías), que figura en la hoja de datos, con el de las tuberías: unos 8,2 L por metro de tubo de 4" y 18,6 L/m de 6". Si la instalación ya existe, un contador en el llenado da el valor medido. En caso de duda, redondee hacia arriba.

¿Por qué el tanque sin membrana es mucho mayor?

En él el aire empieza a presión atmosférica, y buena parte del volumen solo sirve para comprimirse hasta la presión de llenado. En el ejemplo, el mismo servicio pide 401 L sin membrana frente a 146 L con membrana. Además, el tanque sin membrana disuelve aire en el agua con el tiempo y obliga a reponer el colchón.

¿Qué reduce más el tamaño del tanque?

La presión máxima admitida: en el ejemplo, 1 bar más baja el tanque de 146 L a 132 L. La limitan la válvula de seguridad y los equipos más débiles, así que solo suba el tarado si todos lo soportan. Colocar el tanque en un punto más alto también reduce la presión de llenado y el tamaño.

¿Cuáles son los errores más habituales?

Dejar la precarga de fábrica distinta de la presión de llenado, lo que resta capacidad; subestimar la temperatura máxima; y olvidar que el glicol dilata distinto que el agua.