SISTEMA HIDRONEUMATICO

(1)

(2)

S I S T E M A H I D RO N E U M A T I C O .

y

y Se denomina así a un Se denomina así a un equipo constituidoequipo constituido básicamente

básicamente por un tanque herpor un tanque herméticamenteméticamente cerr

cerrado en el cual se almacado en el cual se almacena agua y aire aena agua y aire a presión con valor

presión con valores conves convenientes para enientes para susu

distribución y utilización en una red sanitaria o de distribución y utilización en una red sanitaria o de riego.

riego.

y

y El aire a El aire a presión actúa como elemento elásticopresión actúa como elemento elástico (resor

(resorte) impulste) impulsando la salida del agua contenidaando la salida del agua contenida en el tanque conforme a los

en el tanque conforme a los requerimientos de unrequerimientos de un consumo

(3)

S I S T E M A H I D RO N E U M A T I C O .

y

y Se denomina así a un Se denomina así a un equipo constituidoequipo constituido básicamente

básicamente por un tanque herpor un tanque herméticamenteméticamente cerr

cerrado en el cual se almacado en el cual se almacena agua y aire aena agua y aire a presión con valor

presión con valores conves convenientes para enientes para susu

distribución y utilización en una red sanitaria o de distribución y utilización en una red sanitaria o de riego.

riego.

y

y El aire a El aire a presión actúa como elemento elásticopresión actúa como elemento elástico (resor

(resorte) impulste) impulsando la salida del agua contenidaando la salida del agua contenida en el tanque conforme a los

en el tanque conforme a los requerimientos de unrequerimientos de un consumo

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SISTE

SISTEMA HIMA HIDRONEUDRONEU MAMATICO.TICO.

SISTE

y

y CComo consecuencia de la salida del aguaomo consecuencia de la salida del agua

contenida en el tanque disminuye la presión contenida en el tanque disminuye la presión interior en el mismo hasta que un

interior en el mismo hasta que un proceso deproceso de inyección

inyección de agua rde agua repone la consumidaepone la consumida llevando

llevando la la prespresión ión a a un un nuevnuevo o valor valor yy cerr

(5)

SISTE

y

y Si se agrega una bomba para inyectar Si se agrega una bomba para inyectar

agua en el tanque queda configurado el agua en el tanque queda configurado el funcionamiento del sistema

funcionamiento del sistema

hidroneumático según el siguiente hidroneumático según el siguiente esquema:

esquema:

y

y 1.-1.- La bLa bomba iomba inynyecta aguecta agua a pa a presión resión en een ell

tanque comprimiendo el aire contenido en tanque comprimiendo el aire contenido en el mismo.

(6)

SISTE MA HI DRONEU MATICO. SISTE MA HI DRONEU MATICO.

y En un ciclo inicial el tanque está lleno

solamente de aire a la presión atmosférica y la entrada de agua comprime el aire

interior aumentando la presión hasta llegar a un valor máximo previamente establecido, que sensado por un

presostato (interruptor accionado por la presión en el tanque) detiene el

(7)

y 2.-La salida de agua del tanque (por

utilización o consumo) se produce a

expensas de la presión acumulada en el mismo (disminución). Cuando se llega a un

valor mínimo prefijado, sensado por el presostato, se pone nuevamente en

(8)

y 3.- Se completa en esta forma el ciclo del

Sistema Hidroneumático, entre la presión máxima en que el presostato detiene la bomba y la presión mínima en la que el presostato la vuelve a poner en marcha comenzando así un nuevo ciclo.

y Puede decirse que toda instalación para

distribución de agua (uso sanitario,

incendio, riego, etc.) puede ser abastecida desde un hidroneumático.

(9)

y Entre los diferentes sistemas de

abastecimiento y distribución de agua en edificios e instalaciones, los Equipos

Hidroneumáticos han demostrado ser una opción eficiente y versátil, con grandes ventajas frente a otros sistemas; este

sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques

(10)

y Esto hace que la red hidráulica mantenga

una presión excelente, mejorando el funcionamiento de lavadoras, filtros,

regaderas, llenado rápido de depósitos en excusado, operaciones de fluxómetros,

riego por aspersión, entre otros;

demostrando así la importancia de estos sistemas en diferentes áreas de

(11)

y Así mismo evita la acumulación de sarro

en tuberías por flujo a bajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las azoteas de los edificios (evitando problemas de humedades por fugas en la red) que dan tan mal aspecto a las fachadas y

quedando este espacio libre para diferentes usos.

(12)

y Los Sistemas Hidroneumáticos se basan en el

principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión,

funcionando de la siguiente manera: El agua que es suministrada desde el acueducto

público u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de

dimensiones y características calculadas en función de la red), y que posee volúmenes

(13)

y Cuando el agua entra al recipiente

aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados (P. máx.), se produce la señal de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red

y cuando los niveles de presión bajan, a los

mínimos preestablecidos (P. mín.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.

(14)

y la presión varía entre P. máx. y P. mín. y las

bombas prenden y apagan continuamente. El diseño del sistema debe considerar un tiempo mínimo entre los encendidos de las bombas conforme a sus especificaciones, un nivel de presión (P. mín.) conforme al requerimiento de presión de instalación y una P. máx. que sea tolerable por la

instalación y proporcione una buen calidad de servicio.

(15)

SISTE MA HID RONEU MATICO. SISTE MA HID RONEU MATICO.

(16)

y El artículo número 205 de la Gaceta Oficial

4.044 extraordinario, recomienda que la

diferencia de presiones no sea inferior a 14 m.c.a. Sin embargo no se establece un límite máximo que se pueda utilizar, por lo que hay que tener en cuenta que al

aumentar el diferencial de presión, aumenta la relación de eficiencia del tanque considerablemente.

(17)

y La presión de operación mínima del

sistema, deberá ser tal que garantice en todo momento, la presión residual

(requerida), en la toma más desfavorable y puede ser obtenida, del siguiente balance de energía:

(18)

SISTE MA HID RONEU MATICO. SISTE MA HID RONEU MATICO.

CALCULO DE PRESIONES.

y Donde: h = Diferencia de altura entre el nivel

inferior y el nivel superior del líquido en el tanque.

y h_f= Sumatoria de pérdidas tanto a lo largo de la

tubería como en accesorios, que sufre el fluido desde la descarga del tanque hasta la toma más desfavorable.

y V2/2*g = Energía cinética o presión dinámica. y h_r= presión residual.

y La elección de la presión máxima se deja a

(19)

y Usualmente los encargados de los

proyectos consideran un diferencial de

presión de 10 mca, lo que puede resultar

exagerado, ya que en el peor de los casos la presión varía permanentemente entre 5

y 15 mca. Este hecho es el que los

usuarios notan, ya que estas variaciones en la presión se traducen en fluctuaciones del caudal de agua.

(20)

y Además, el sistema de calentamiento de

agua variará su temperatura en función

del caudal. En efecto, el caudal de 15 mca

es un 35% superior al que se tiene, si la

presión es de 5 mca. Una instalación con

sistema hidroneumático, calculado según lo anterior, consumirá un 18 % más de

agua por el hecho de tener que aumentar la presión sobre el mínimo, este aumento conlleva a una pérdida de energía

(21)

y Mientras mayor sea el diferencial de

presión y menor el tiempo entre partidas de los motores, más pequeña resulta la capacidad del estanque de presión.

y Las bombas estarán funcionando entre

dos puntos de operación de presión y por consiguiente de caudal, por lo que al no ser un punto único, no podrá estar

permanentemente en su punto óptimo de eficiencia.

(22)

y El reglamento de Instalaciones Sanitarias

obliga a que la capacidad de las bombas sea un 125% del gasto máximo probable a

la presión mínima requerida para el

sistema, a fin de asegurar abastecer la

demanda máxima al mismo tiempo que se llena el estanque de presión.

(23)

C

O

M

PONENTES DEL SISTE

MA

HIDRONE

UMÁ

TI

C

O

y Un sistema hidroneumático debe estar

constituido por los siguientes componentes:

y Un tanque de presión: Consta de un

orificio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución), y otro para la

inyección de aire en caso de que este falte.

(24)

y Un número de bombas acorde con las

exigencias de la red. (Una o dos en caso

de viviendas unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).

y Interruptor eléctrico para detener el

funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo.

y Llaves de purga en las tuberías de drenaje. y Válvula de retención en cada una de las

tuberías de descarga de las bombas al estanque hidroneumático.

(25)

y Conexiones flexibles para absorber las

vibraciones.

y Llaves de paso entre la bomba y el equipo

hidroneumático; entre este y el sistema de distribución.

y Manómetro.

y Válvulas de seguridad.

y Dispositivo para control automático de la

relación aire/agua. (Puede suprimirse en

(26)

y Interruptores de presión para arranque a

presión mínima y parada a presión

máxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor.

y Indicador exterior de los niveles en el

tanque de presión.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)

y Tablero de potencia y control de

motores.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)

(27)

y Dispositivo de drenaje del tanque

hidroneumático y su correspondiente llave de paso.

y Compresor u otro mecanismo que reponga

el aire perdido en el tanque hidroneumático.

(28)

LAS BOMBAS

y Cuando se selecciona el tipo o tamaño de

bomba, se debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de

abastecer la demanda máxima dentro de los rangos de presiones y caudales,

existiendo siempre una bomba adicional para alternancia con la (o las) otra (u

otras) y cubrir entre todas, por lo menos el 140% de la demanda máxima probable.

Además debe trabajar por lo menos contra

una carga igual a la presión máxima del tanque.

(29)

y Cuando se dimensiona un tanque se debe

considerar la frecuencia del número de arranques del motor en la bomba,

llamados Ciclos de Bombeo. Si el tanque

es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal extraerá el agua útil

del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán demasiado frecuentes, lo que causaría una desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de

(30)

y El punto en que ocurre el número máximo

de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la

capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que están detenidas. Si la

demanda es mayor del 50%, el tiempo de

funcionamiento será mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraerá el agua útil del tanque más

(31)

y La potencia de la bomba puede calcularse,

de la siguiente manera:

y Donde: HP: Potencia de la bomba en

caballos de fuerza

y Q: Capacidad de la bomba

y n: Eficiencia de la bomba, Para efectos de

(32)

y

T

A

NQ

U

E

A

PRESIÓN

y Las dimensiones del tanque a presión, se escogen

tomando en cuenta como parámetros de cálculo, el caudal de bombeo (Qb), los ciclos por hora (U), y las presiones de operación. El procedimiento de

selección es el siguiente:

y a. Determinación del tipo de ciclo de bombeo: (Tc)

Representa el tiempo transcurrido entre dos arranques consecutivos de las bombas, y se expresa así:

(33)

y c. Cálculo del porcentaje del volumen útil (%

Vu): Representa la relación entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque, y se podrá calcular a través de:

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)