INTRODUCCIÓN

Los Sistemas Hidroneumáticos se basan en el principio de compresibilidad o

elasticidad del aire cuando es sometido a presión, funcionando con los siguientes

principios: El H2O 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 posee volumen de agua y aire.

Cuando el agua entra al tanque de presión aumenta el nivel de agua, se comprime

el aire y aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión

determinados (Pmáx.), se produce la señal de parada de bomba y el tanque queda en

la capacidad de abastecer la red; cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos

preestablecidos (Pmín.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.

Como se puede entender la presión varía entre Pmáx y Pmín, y las bombas son

accionadas o apagadas continuamente según la demanda de la institución. El hecho de

que el agua sea un recurso cada vez más escaso y exista más competencia entre los

diversos usos, obliga a utilizarla de forma eficiente y a manejar con eficiencia los

mecanismos de gestión.

Resulta fundamental en estos momentos la incorporación de las nuevas tecnologías a

este campo, entre otros, el diseño, el manejo y el funcionamiento de los sistemas de

bombeo y poder conseguir una idónea utilización del agua.

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Capítulo I

Automatización del sistema de bombeo de la Unidad Educativa Estadal “Leónides

Albarrán”

Planteamiento del Problema

Con la innovación y el avance de la tecnología, han ido aumentando las

posibilidades de automatizar cualquier tipo proceso, donde el objeto de esta

automatización sería protección al medio ambiente, ahorro de energía, mejora del

mantenimiento.

En el mundo la necesidad de suministrar agua potable se ha incrementado

sustancialmente durante las últimas décadas. Sin embargo estudios de la FAO

(Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura),

estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de

escasez de agua antes del 2030

En relación a lo mencionado anteriormente, la unidad educativa estadal “Leónides

Albarrán” ubicada en el municipio Bolívar , sector Zamora , Barrio la aceitera , San

Mateo Estado Aragua , posee un gran problema debido a que esta institución no

cuenta con un sistema de bombeo automático, en el que el actual en su totalidad es

manual e ineficiente .Para centrarse mejor en la problemática existente, es necesario

decir que en la institución se cuenta con un tanque subterráneo el cual es llenado por

una cisterna ,dicho tanque surte de agua a las instalaciones, el cual es bombeada por

una bomba, donde dicho tanque no cuenta con un sensor de nivel , el cableado del

sistema no se encuentra regido por norma eléctrica, no posee alguna protección

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eléctrica , la bomba requiere mantenimiento ,el sitio donde se encuentra no posee la

iluminación adecuada y requiere mucha mano de obra debido a que se necesita estar

pendiente de que el tanque posea agua y de que la bomba no quede encendida,

Por tal motivo se crea la necesidad de elaborar una propuesta para la

automatización de dicho sistema de bombeo. Donde la prioridad principal sea el

buen uso del agua, protección a la bomba. Cumpliendo así con las necesidades

básicas de la institución (baños, riego de jardines, comedor, entre otros).

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Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Automatizar el sistema de bombeo de la Unidad Educativa Estadal “Leónides

Albarrán”

Objetivos Específicos

Diagnosticar la situación actual del sistema de bombeo de la institución.

Determinar variables y parámetros a trabajar.

Elaborar planos electrónicos y de control que presenten las mejoras para el sistema.

Seleccionar materiales y equipos para la implementación del sistema.

Realizar el montaje y armado del sistema.

Realizar pruebas del sistema implementado

Justificación

Debido a la ineficiencia del sistema actual que en gran parte es manual y de

acuerdo a investigaciones realizada se recopiló la información importante para la

realización de dicho trabajo, donde se beneficiaran de forma directa más de

cuatrocientas personas entre maestros, alumnos y obreros. Existen muchos sistemas

de control hidráulicos para una edificación, pero se debe tener muy en cuenta el

análisis, el dimensionamiento y mantenimiento de los componentes para obtener un

correcto funcionamiento, siendo alrededor de quince años que no se le realiza ningún

tipo de trabajo a este sistema. Lo cual conlleva la implementación de optimizar dicho

sistema de acuerdo a las normas establecidas en ISO, C.E.N (Código Eléctrico

Nacional y AWWA (American Wáter Works Association)

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Alcances

Se contará con el estudio de control de un sistema de bombeo hidroneumático

con sus variables de presión y caudal, el mismo que cumplirá las normas de la

AWWA y Sobre todo los estándares municipales en los cuales se encuentra la

institución. Se realizara un manual el cual contendrá, mantenimiento preventivo,

correctivo posibles fallas y correcciones a realizar., se realizará un cableado

estructurado, mantenimiento del tablero de control, reacondicionamiento del área

donde se encuentran la bomba, colocación del sensor de nivel .todo de acuerdo a

normas establecidas.

Limitaciones

No existe limitación evidente al momento de realizar este proyecto, debido a que se

cuenta con el conocimiento y el tiempo para realizarlo, siendo y el dinero y el único

inconveniente, debido a que este sería un proyecto a corto plazo y Los estudiantes que

realizan la investigación, solo pueden cubrir cierta parte de los gastos para su

realización. Es necesario acotar que dicho proyecto llegara a la total implementación

si se logra conseguir la generalidad de recursos requeridos para su total ejecución.

Mediante la colaboración de instituciones, alcaldías u otros.

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Capítulo II

Marco teórico

Bases teóricas

Introducción: 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

parcialmente llenos con aire a presión. 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 aplicación. 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 mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre para diferentes usos.

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Tabla 1. 1 Descripción Global de Materiales

ELEMENTOS DESCRIPCIÓN

TANQUE DE PRESIÓN Consta entre otros de un orificio de

entrada y otro 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 uno para la inyección de

aire en caso de faltar el mismo.

BOMBA Un numero de bombas acorde con las exigencias de la red (una o dos para viviendas unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).

INTERRUPTOR ELÉCTRICO Sirve para detener el funcionamiento del

sistema, en caso de faltar el agua en el

estanque bajo. (Protección contra marcha

en seco).

LLAVES DE PURGA Llaves de purga en las tuberías de drenaje.

VÁLVULA DE RETENCIÓN Para cada una de las tuberías de descarga de las bombas al tanque hidroneumático.

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LLAVES DE PASO Llaves de paso entre la bomba y el

equipo hidroneumático; entre este y el

sistema de distribución.

Unidad de cierre en caso de fugas o

fallas en la red de distribución

UN MANOMETRO Un manómetro es un aparato de

medida que sirve para medir la presión

de fluidos contenidos en recipientes

cerrados. Existen, básicamente, dos

tipos: los de líquidos y los de gases

TABLERO DE POTENCIA

Tablero de potencia y control de los

motores.Su función es realizar la

conmutación de potencia con la red o

grupo electrógeno a través de contactores

o llaves motorizadas de potencia

ELECTROVÁLVULA Electroválvula, elemento necesario

para el control de abastecimiento de

ingreso o parada de H2O a la red

hidráulica.

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Dispositivos Iniciadores y controladores del sistema de Bombeo

Hidroneumático.

Dependiendo del modo de control del sistema hidroneumático se posee los

Siguientes indicadores y por consiguiente los respectivos controladores.

Indicadores

Sensor de Presión

Sensor de Nivel

Sensor de contaminación de agua

Controladores

Accionamiento y parada de válvula de abastecimiento de liquido

Accionamiento de filtros de ozono

Accionamiento de bomba.

Definición de Cableado Estructurado en Edificios.

CABLEADO ESTRUCTURADO

Durante la existencia de un edificio, las remodelaciones son comunes y deben ser

tenidas en cuenta desde el momento del diseño. Sistemas tales como control

ambiental, seguridad, audio, televisión, alarmas y sonido.

CABLEADO ESTRUCTURADO

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Es el conjunto de elementos pasivos, flexibles, genéricos e independientes,

Que sirve para interconectar equipos activos, de diferentes o igual tecnología

permitiendo la integración de los diferentes sistemas de control, comunicación y

manejo de la información, sean estos de voz, datos, video, así como equipos de

conmutación y otros sistemas de administración.

ORGANISMOS Y NORMAS

ANSI: American National Standards Institute.

EIA: Electronics Industry Association.

TIA: Telecommunications Industry Association.

ISO: International Standards Organization.

IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y de Electrónica.

Componentes del Tablero de Control.

TABLERO DE CONTROL

El tablero de control es una herramienta aplicable a cualquier organización cuyo

objetivo y utilidad básica es como su nombre lo dice poseer en un solo lugar el

control de un sistema definido por entradas y salidas establecidas. El diagnóstico y

monitoreo permanente de determinados indicadores e información ha sido y es la

base para mantener un buen control. En todos los casos el Tablero permite a través

del color de las luces y alarmas ser el disparador para la toma de decisiones.

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COMPONENTES TABLERO DE CONTROLTabla 2. 2 Componentes Tablero de Control

BREAKERS FUSIBLES

LUCES INDICADORAS CONTACTORES

PULSADORES PULSADORES SELECTORES DE 2 POSICIONES

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RELÉ TÉRMICO RELÉS

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CAPÍTULO III

3. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

Investigación descriptiva donde la preocupación primordial radica en describir

algunas características fundamentales de conjuntos homogéneos de fenómenos,

utilizando criterios sistemáticos que permitan poner de manifiesto su estructura o

comportamiento. De esta forma se pueden obtener las notas que caracterizan a la

realidad estudiada.

3.1 Tipo de Investigación

Investigación de Campo: es el análisis sistemático de problemas en la realidad,

con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y

factores constituyentes, explicar sus causas y efectos o predecir su ocurrencia,

haciendo uso de métodos característicos de cualquiera de los paradigmas o enfoques

de investigación conocidos o en desarrollo. La fuente principal de datos es el sitio

donde se presenta el problema, los datos de interés son almacenados en forma directa

de la realidad, en este sentido se trata de investigaciones a partir de datos originarios

o primarios.

Investigación Científica Técnica: es la actividad de búsqueda que se caracteriza

por ser reflexiva, sistemática y metódica; tiene por finalidad obtener conocimientos y

solucionar problemas científicos o empírico-técnicos, y se desarrolla mediante un

proceso.

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La investigación científica es la búsqueda intencionada de conocimientos o de

soluciones a problemas; el método científico indica el camino que se ha de transitar

en esa indagación y las técnicas precisan la manera de recorrerlo.

3.2. Diseño de la investigación

Recopilación de información

Esta etapa corresponde a lo siguiente:

La visita a la institución, entrevista con el tutor y los encargados del lugar.

o Observación: es el registro visual de lo que ocurre en una situacional

real, clasificando y consignando los acontecimientos pertinentes de

acuerdo con algún esquema previsto y según el problema que se

estudia.

o La entrevista: es la comunicación establecida entre el investigador y

el sujeto de estudiado a fin de obtener respuestas verbales a las

interrogantes planteadas sobre el problema propuesto.

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Capítulo III

MARCO METODOLÓGICO

Actividad por semana

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Revisión bibliográfica

Diagnosticar la situación actual.

Determinar variables y parámetros a trabajar.

Elaborar planos, electrónicos y de control que presenten las mejoras para el sistema.

Seleccionar materiales y equipos para la implementación del sistema.

Realizar el montaje y

armado del sistema.

Realizar pruebas del

sistema implementado

Elaborar un Manual de

usuario

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