Mini-Projeto · Montar, encher, purgar e ensaiar um circuito de aquecimento com produção de AQS
Contexto
A oficina da escola vai ter um banco de ensaio hidráulico para as aulas de climatização: um pequeno circuito de aquecimento por água com um gerador elétrico, uma bomba de circulação, dois emissores, um vaso de expansão, as proteções e um depósito de AQS. Em equipa de 2 a 3 alunos, montam o circuito, enchem-no, purgam-no, ensaiam a estanquidade, põem-no em serviço, medem-no, calculam as necessidades de AQS de uma habitação de referência e entregam um dossiê de colocação em serviço completo.
Dados do banco de ensaio (o professor confirma os do banco da escola): volume de água total cerca de 60 l; gerador elétrico de 6 kW; bomba de 3 velocidades; válvula de segurança tarada a 3 bar; vaso de expansão de 8 l com pré-carga de fábrica de 1,0 bar; ponto mais alto 2 m acima do vaso; regime de trabalho entre 20 e 70 °C, intervalo em que a água expande cerca de 2,1%.
O projeto não inclui qualquer intervenção no circuito de fluido frigorigéneo, no gás ou na rede elétrica de potência: a alimentação elétrica é feita e verificada pelo professor ou por um eletricista, e os alunos operam e medem.
Requisitos
Funcionais
- Ler o esquema hidráulico fornecido e fazer a lista de componentes, com a função de cada um.
- Montar o circuito segundo o esquema, com a seta de sentido das válvulas e da bomba corretas, a válvula de segurança com descarga encanada e o vaso de expansão no ponto previsto.
- Verificar a pré-carga do vaso de expansão, comparar com a chapa e com o valor calculado pela altura estática, e corrigi-la quando divergir da chapa.
- Lavar, encher e purgar o circuito pela sequência correta, repondo a pressão a frio.
- Fazer o ensaio de estanquidade e registar o critério de aceitação.
- Pôr o circuito em serviço e medir pressão a frio e a quente, temperatura de ida e retorno, ΔT e caudal, e calcular a potência entregue.
- Testar as proteções (termostato de segurança, válvula de segurança, termostato ambiente) pelos meios que o professor autorizar.
- Calcular a energia útil de AQS de uma habitação de referência e o volume de acumulação, e comparar três soluções de produção.
- Construir e afinar uma curva de aquecimento (se o regulador a permitir) ou simular a afinação em tabela.
- Preencher a ficha de colocação em serviço e o registo de intervenções.
Não-funcionais
- Segurança integrada: corte elétrico bloqueado e verificado, EPI, circuito despressurizado e frio antes de desmontar, ficha de segurança dos produtos usados.
- Unidades sempre explícitas; valores medidos e não estimados; número de série e data dos instrumentos usados.
- Organização do posto de trabalho e limpeza no final.
- Linguagem técnica correta no dossiê.
Fases
Fase 1 · Leitura do esquema e planeamento (1h) Ler o esquema, listar os componentes, identificar o sentido dos fluxos, os pontos altos e baixos (onde ficam os purgadores e o dreno) e definir a ordem de trabalho. Com os dados do banco indicados no Contexto, calcular a expansão da água e o volume mínimo do vaso de expansão, e verificar se o vaso de 8 l serve.
Fase 2 · Montagem (3h) Montar o circuito segundo o esquema: tubagem, bomba (veio na horizontal, seta correta), válvulas de corte, retenção, segurança com descarga encanada, purgadores nos pontos altos, manómetro, termómetros, vaso de expansão e emissores. Verificar os apertos e a posição de cada componente.
Fase 3 · Pré-carga, lavagem, enchimento e purga (2h) Medir a pré-carga do vaso com o circuito isolado e a água do lado do vaso a zero, comparar com a chapa e com o valor calculado, e corrigi-la quando divergir da chapa. Lavar o circuito, encher lentamente, purgar dos pontos baixos para os altos, ligar a bomba em velocidade baixa, purgar de novo e repor a pressão a frio. Anotar as pressões.
Fase 4 · Ensaio de estanquidade (1h) Subir a pressão ao valor de ensaio definido pelo professor (acima da de serviço e abaixo do limite do componente mais fraco), manter durante o tempo prescrito, registar a pressão inicial e final e inspecionar as ligações. Decidir se o ensaio é aceite.
Fase 5 · Colocação em serviço e medições (2h) Com a alimentação elétrica ligada pelo professor, aquecer o circuito até à temperatura de serviço, purgar a quente, repor a pressão e medir ida, retorno, ΔT, caudal e pressão a quente. Calcular a potência entregue. Observar a subida de pressão e comparar com o previsto.
Fase 6 · Proteções e regulação (1h) Testar as proteções autorizadas e registar a resposta. Ajustar o termostato (ou a curva) e observar o efeito, mudando um parâmetro de cada vez.
Fase 7 · AQS e dossiê (2h) Calcular a energia útil de AQS da habitação de referência (4 pessoas, 40 l por pessoa e por dia a 60 °C, valor de exemplo de cálculo, água fria a 15 °C), o volume de acumulação e comparar três soluções (resistência, bomba de calor AQS, solar com apoio). Montar o dossiê com esquema, cálculos, medições, ficha de colocação em serviço e reflexão.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Leitura do esquema, lista de componentes e planeamento | 10% |
| Montagem correta (sentidos, descarga encanada, posições) | 20% |
| Pré-carga do vaso, enchimento e purga | 20% |
| Ensaio de estanquidade e medições em serviço | 20% |
| Cálculos de potência, vaso e AQS | 15% |
| Segurança, EPI e organização | 10% |
| Dossiê e reflexão | 5% |
Erros comuns
- Ligar o gerador sem purgar ou sem o circuito cheio.
- Medir a pré-carga do vaso com a água do lado do vaso ainda pressurizada.
- Pôr a bomba com a seta ao contrário ou com o veio na vertical.
- Fechar a descarga da válvula de segurança ou ligá-la a uma torneira.
- Subir a pressão de ensaio acima do limite do componente mais fraco.
- Registar "está bem" em vez dos valores medidos.
- Mexer em dois parâmetros da regulação ao mesmo tempo.
- Confundir kW com kWh nos cálculos de AQS.
- Intervir na parte elétrica sem corte bloqueado e ausência de tensão verificada.
Bónus (opcional)
- Medir o ΔT e o caudal com duas velocidades da bomba e desenhar o ponto de funcionamento aproximado.
- Repetir a medição de potência com água glicolada a 30% em volume e comparar o caudal.
- Instalar um fluxostato e documentar o teste de falta de caudal.
- Propor um plano de manutenção de um ano para o banco de ensaio.
Reflexão
No dossiê final, responde: que passo da purga ou do ensaio te deu mais trabalho e que sinal, medição ou som te mostrou o problema? E se o professor te pedisse para ligar este circuito a uma bomba de calor ar/água, que parâmetros de projeto mudariam, e porquê?