Los vasos de expansión

¿Qué son los vasos de expansión y para qué sirven?

Hoy vamos a hablar de los vasos de expansión, elementos fundamentales de los circuitos hidráulicos de climatización y calefacción.

En circuitos cerrados y sometidos a cambios de temperatura es imprescindible colocar un elemento que absorba las dilataciones del fluido en circulación, tanto si este fluido es agua como si es agua con glicol (u otro anticongelante). Este elemento encargado de absorber las dilataciones es el vaso de expansión. Su uso es indispensable porque los líquidos son incompresibles y su dilatación provoca presiones capaces de destruir las tuberías y el resto de elementos que componen el circuito. Las presiones máximas de servicio de la mayoría de los intercambiadores se limitan en general a 4 bar (Kotza, pág. 558).

Por norma general, los vasos de expansión suelen estar compuestos internamente por una membrana impermeable y de gran elasticidad. Esta membrana suele ser de caucho sintético, además, no sufre los efectos de la dilatación y presenta una gran resistencia a la temperatura.

La membrana forma una cámara de aire con la chapa del vaso de expansión. El agua entra por uno de los extremos en el interior del vaso y, al dilatarse por efecto de la temperatura, va empujando la membrana y comprimiendo la masa de aire. Si el agua vuelve a enfriarse, la fuerza que ejerce sobre la membrana disminuye y la cámara de aire recobra la presión original.

Mantenimiento

Para facilitar el mantenimiento del vaso de expansión es conveniente que en la conexión del mismo se instalen llaves de corte que permitan aislarlo de la instalación. En este asunto hay cierta confusión, puesto que en anteriores versiones de la normativa española de instalaciones térmicas se prohibía el uso de llaves de corte en los vasos de expansión. Esto era debido a que estaba permitido el empleo de vasos de expansión abiertos. Los vasos de expansión abiertos cumplían una doble misión: absorbían las dilataciones del agua y actuaban como seguridad ante sobrepresiones. En la normativa actual, los vasos de expansión han de ser cerrados y junto con ellos han de emplearse válvulas de seguridad (RITE, IT 1.3.4.2.4). Son las válvulas de seguridad, y ya no los vasos de expansión, las que deben hallarse obligatoriamente en conexión directa con los generadores de frío o calor (IDAE, pág. 41).

Pese a permitirse el empleo de llaves de corte en las tuberías que unen los vasos de expansión a los circuitos hidráulicos, es recomendable la extracción de las manetas de las mismas. Esto puede evitar que alguien aisle accidentalmente el vaso de expansión cuando la instalación está en servicio, provocando graves perjuicios a la misma.

En el mercado existen unas válvulas especiales que permiten extraer los vasos de expansión de la instalación sin vaciarla previamente, a modo de válvulas de desconexión rápida. Estas válvulas impiden que el agua escape cuando se separan ambos extremos de la tubería.

Si el circuito hidráulico original no dispone de ningún tipo de válvula que pueda aislar el vaso de expansión, es responsabilidad del técnico de mantenimiento aprovechar el vaciado de la instalación para colocar dicha válvula. Desde nuestro punto de vista es importante disponer de esta válvula ya que que facilita en gran medida las labores de mantenimiento. De no estar instalada dicha válvula, el hinchado del vaso o su sustitución exigirán el vaciado total de la instalación o de parte de ella. En relación con lo expuesto anteriormente, conviene resaltar que la adición de agua nueva a un circuito cerrado siempre es indeseable, pues además de exigir un proceso de purga laborioso, el agua contiene gran cantidad de oxígeno disuelto, y es precisamente el oxígeno el causante principal de la corrosión en los elementos metálicos. Cuantas más adiciones suplementarias de agua se hacen a un circuito cerrado, más se favorece la formación de incrustaciones y barro en dicho circuito (Kotza, pág. 561).

Por otro parte, creemos conveniente, al menos cada medio año, comprobar que la presión de la cámara de aire del vaso de expansión se mantiene en los valores correctos. Esta comprobación se puede hacer fácilmente con un manómetro colocado en la válvula de hinchado del vaso. Si el vaso no se aisla de la instalación ni se despresuriza la tubería de agua para tomar esta medida, es imprescindible anotar la temperatura del agua cuando realizamos la primera medición y realizar las sucesivas mediciones a la misma temperatura. De otro modo, las comprobaciones no serán válidas al no tener la misma referencia de temperatura.

Hinchado y puesta en servicio de los vasos de expansión

Pese a que los vasos de expansión suelen venir de fábrica hinchados a una presión determinada, es fundamental ajustar esa presión a las características propias de nuestra instalación. Para hacerlo, en primer lugar debemos tener claro que toda instalación hidráulica cerrada ha de mantenerse a una presión superior a la atmosférica. Si en las partes altas de la instalación la presión desciende por debajo de la presión atmosférica, podría entrar aire al circuito a través de los purgadores. Dentro de un circuito cerrado de agua, el aire puede reducir el caudal e incluso formar “tapones”. Además, el aire acelera la corrosión de las tuberías e intercambiadores (Kotza, pág. 561). Para evitar las posibles entradas de aire a través de purgadores u otros elementos, al llenar un circuito de agua hemos de garantizar que en la parte más alta del mismo tengamos al menos una presión relativa de 0,5 bar (ó 5 metros de columna de agua, m.c.a). Para estar seguros de esto, hemos de medir la altura en metros que separa al vaso de expansión de la parte más alta de la instalación. Esa altura en metros, expresada en términos de presión, se denomina altura manométrica, y si le añadimos los 5 m.c.a. que hemos mencionado antes (los que garantizan que no entre aire), tendremos la presión de hinchado del vaso de expansión.

Por ejemplo, supongamos que entre el vaso de expansión y la parte más alta de la instalación hay 6 metros. El vaso de expansión deberá hincharse entonces a 6+5=11 m.c.a (es decir, 1.1 bar).

Para hinchar un vaso de expansión que ya se encuentra instalado es imprescindible aislarlo del circuito y evacuar el agua que comprime su membrana. De otro modo, la presión que nos indicará el manómetro será la presión a la que se encuentra el circuito en ese momento. En un circuito cerrado, la presión a un lado y otro de la membrana del vaso de expansión es la misma, y depende, además de la altura de la columna de agua, de la temperatura del líquido que contiene el circuito.

Los vasos de expansión suelen hincharse con aire, ya sea con una pompa manual o con un compresor portátil. Sin embargo, el aire contiene vapor de agua que al comprimirse se condensa dentro de la membrana, pudiendo acortar la vida útil de ésta. Es mucho más recomendable hinchar los vasos de expansión con nitrógeno. También se pueden hinchar con aire comprimido proveniente de una botella a presión, pues estas botellas suelen contener cantidades de humedad casi despreciables.

Las membranas se hinchan a través de una válvula que se encuentra en un extremo del vaso. Esta válvula suele ser idéntica a las de los neumáticos de los vehículos. Será necesaria una manguera o latiguillo que se ajuste a esta válvula, siendo adecuada por lo general la manguera con manómetro que se emplea habitualmente para hinchar las ruedas de bicicletas y coches.

Se puede emplear un equipo de presurizar circuitos frigoríficos para introducir nitrógeno (botella de nitrógeno con manorreductor y manómetros con latiguillos ¼ SAE). Si se emplea este sistema y no se posee ningún adaptador, conviene resaltar que la rosca hembra ¼ SAE es mayor que la válvula macho que suelen llevar los vasos de expansión. Será necesario, para tener éxito, apoyar firmemente la junta de goma (o contera) interna del extremo hembra del latiguillo contra la boca de la válvula macho del vaso de expansión. De hacerse así, podremos evitar pérdidas en el momento del hinchado e incluso medir la presión del vaso con el manómetro de baja del puente de manómetros. (Si el vaso previamente se hinchó con aire procedente del ambiente, que es susceptible de condensar agua, o la membrana está rota, el agua llegará al puente de manómetros, obligando al técnico a no poder utilizar dicha herramienta en instalaciones frigoríficas hasta estar seguro de su completo secado).

Para hinchar un vaso de expansión que se encuentra conectado a un circuito presurizado es preciso “levantar” la columna de agua del mismo, es decir, vencer la presión que ejerce el agua sobre la membrana; de intentar hacerlo manualmente, es un esfuerzo hercúleo…

(Recuerdo los enormes esfuerzos de un técnico de mantenimiento de un hotel de Elche que hinchó con una pompa manual un vaso de expansión sin separarlo de una instalación que se encontraba en servicio. Lo sorprendente es que, tras varias horas, y turnándose con otra persona, lo consiguió).

Bibliografía
– Kotza, P. Manual del reparador. Edición española, 2001. Sin datos sobre casa editorial.
– IDAE. Guía técnica, 11 (Ahorro y eficiencia energética en climatización). Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Madrid, 2010.