Tanque hidroneumtico

Entre los diferentes sistemas de abastecimiento y distribucin de agua en edificios e instalaciones, los Equipos Hidroneumticos han demostrado ser una opcin eficiente y verstil, con grandes ventajas frente a otros sistemas; este sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a presin. Esto hace que la red hidrulica mantenga una presin excelente, mejorando el funcionamiento de lavadoras, filtros, regaderas, llenado rpido de depsitos en excusado, operaciones de fluxmetros, riego por aspersin, entre otros; demostrando as la importancia de estos sistemas en diferentes reas de aplicacin. As mismo evita la acumulacin de sarro en tuberas por flujo a bajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidrulica de distribucin 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.Los Sistemas Hidroneumticos se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presin, funcionando de la siguiente manera: El agua que es suministrada desde el acueducto pblico u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a travs de un sistema de bombas, ser impulsada a un recipiente a presin (de dimensiones y caractersticas calculadas en funcin de la red), y que posee volmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presin, cuando se llega a un nivel de agua y presin determinados (Pmx.), se produce la seal de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red; cuando los niveles de presin bajan, a los mnimos preestablecidos (Pmn.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente. Como se observa la presin vara entre Pmx y Pmn, y las bombas prenden y apagan continuamente. El diseo del sistema debe considerar un tiempo mnimo entre los encendidos de las bombas conforme a sus especificaciones, un nivel de presin (Pmn) conforme al requerimiento depresin de instalaciny un Pmx, que sea tolerable por la instalacin y proporcione una buen calidad de servicio.Usualmente los encargados de los proyectos consideran un diferencial de presin de 10 mca, lo que puede resultar exagerado, ya que en el peor de los casos la presin vara permanentemente entre 5 y 15 mca. Este hecho es el que los usuarios notan, ya que estas variaciones en la presin se traducen en fluctuaciones del caudal de agua. Adems, el sistema de calentamiento de agua variar su temperatura en funcin del caudal. En efecto, el caudal de 15 mca es un 35% superior al que se tiene, si la presin es de 5 mca. Una instalacin con sistema hidroneumtico, calculado segn lo anterior, consumir un 18 % ms de agua por el hecho de tener que aumentar la presin sobre el mnimo, este aumento conlleva a una prdida de energa importante.Mientras mayor sea el diferencial de presin y menor el tiempo entre partidas de los motores, ms pequea resulta la capacidad del estanque de presin.Las bombas estarn funcionando entre dos puntos de operacin de presin y por consiguiente de caudal, por lo que al no ser un punto nico, no podr estar permanentemente en su punto ptimo de eficiencia.

El reglamento de Instalaciones Sanitarias obliga a que la capacidad de las bombas sea un 125% del gasto mximo probable a la presin mnima requerida para el sistema, a fin de asegurar abastecer la demanda mxima al mismo tiempo que se llena el estanque de presin.

COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMTICOUn sistema hidroneumtico debe estar constituido por los siguientes componentes: Un tanque de presin: 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 distribucin), y otro para la inyeccin de aire en caso de que este falte. Un nmero de bombas acorde con las exigencias de la red. (Una o dos en caso de viviendas unifamiliares y dos o ms para edificaciones mayores). Interruptor elctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo. Llaves de purga en las tuberas de drenaje. Vlvula de retencin en cada una de las tuberas de descarga de las bombas al estanque hidroneumtico. Conexiones flexibles para absorber las vibraciones. Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumtico; entre este y el sistema de distribucin. Manmetro. Vlvulas de seguridad. Dispositivo para control automtico de la relacin aire/agua. (Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares) Interruptores de presin para arranque a presin mnima y parada a presin mxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor. Indicador exterior de los niveles en el tanque de presin.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares) Tablero de potencia y control de motores.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares) Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumtico y su correspondiente llave de paso. Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumtico.

LAS BOMBASCuando se selecciona el tipo o tamao de bomba, se debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de abastecer la demanda mxima 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 mxima probable. Adems debe trabajar por lo menos contra una carga igual a la presin mxima del tanque.Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del nmero de arranques del motor en la bomba, llamados Ciclos de Bombeo. Si el tanque es demasiado pequeo, la demanda de distribucin normal extraer el agua til del tanque rpidamente y los arranques de las bombas sern demasiado frecuentes, lo que causara una desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de potencia.El punto en que ocurre el nmero mximo 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 estn detenidas. Si la demanda es mayor del 50%, el tiempo de funcionamiento ser mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraer el agua til del tanque ms rpidamente.

La potencia de la bomba puede calcularse, de la siguiente manera:

Dnde: HP: Potencia de la bomba en caballos de fuerza Q: Capacidad de la bomba n: Eficiencia de la bomba, Para efectos de clculos tericos se supone de un 60%.

TANQUE A PRESINLas dimensiones del tanque a presin, se escogen tomando en cuenta como parmetros de clculo, el caudal de bombeo (Qb), los ciclos por hora (U), y las presiones de operacin. El procedimiento de seleccin es el siguiente:a. Determinacin del tipo de ciclo de bombeo: (Tc) Representa el tiempo transcurrido entre dos arranque consecutivo de las bombas, y se expresa as:

c. Clculo del porcentaje del volumen til (% Vu): Representa la relacin entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque, y se podr calcular a travs de:

d. Clculo del Volumen del Tanque (Vt):

Cmo funciona un tanque de agua hidroneumtico?Funciones de los tanques hidroneumticosLos tanques que utilizan agua y aire a presin se conocen como tanques hidroneumticos, o tanques de presin. El aire comprimido se utiliza en estos tanques como un bfer o cojn que permite un aumento libre de proceso de entrega. Hay tres funciones en los tanques hidroneumticos. La primera es como parte de un sistema de entrega de agua fijado para suministrar agua en un intervalo de presin prefijado. El segundo utiliza el ajuste de presin para controlar que una bomba no encienda con demasiada frecuencia. El tercero es para regular o bajar los picos de presin, como un protector contra sobretensiones de energa.Componentes de los tanques hidroneumticosLos tanques varan en tamao y llegan a ser muy grandes. Son generalmente horizontales en diseo, con una capacidad de cerca de 2.000 galones a 30.000 galones (7500 a 113587 litros) o ms. Las necesidades del sistema determinan el tamao del tanque. Los sensores controlan el nivel del agua y la presin en el tanque. Estos sensores son los controles automticos que operan en el compresor. Hay aberturas en cada extremo del tanque; una es la entrada del tanque (por donde el agua ingresa), y en el otro extremo est el indicador y el interruptor de presin (que controla la bomba del pozo). En la parte inferior del tanque hay una abertura de drenaje y vlvulas que se abren y cierran para permitir la liberacin regulada del agua en el sistema. En la parte superior est el compresor de aire y los sensores de nivel de agua, junto con una vlvula de alivio de presin.

Aadir ms aireHay dos formas en las que el aire puede ser aadido a un tanque de presin: sistemas de control de volumen o sistemas de carga de aire. Se aade aire cuando la bomba de agua se enciende. Las bombas ms modernas utilizan el sistema de control de volumen de aire, que contiene un compresor de aire, un interruptor de presin y un interruptor de nivel de lquido. Un sensor conectado al interruptor de nivel de lquido cae en el tanque y controla el nivel del agua. El interruptor de presin controla la presin de aire a travs de un sensor. Cuando el aire se disuelve en el agua, hace que el nivel del agua suba y la presin de aire caiga. El compresor se acciona y bombea aire en el tanque cuando el agua cae por debajo del sensor de nivel de agua y la presin del aire cae por debajo del ajuste en el interruptor de presin. Un retardo de tiempo impide ciclos rpidos del compresor.

Los tanques hidroneumticos de aguaLos usos ms comunes de los tanques hidroneumticos estn en los procesos del pozo de agua. Tambin se pueden encontrar en las bombas de riego y bombas de aspersin. Disposicin es el trmino utilizado para describir la cantidad de agua que un sistema particular utiliza durante un ciclo hdrico. Esta cantidad de agua o disposicin debe conocerse antes de elegir el tamao del tanque de agua hidroneumtico. Los tanques tambin pueden tener revestimientos o vejigas que separan el agua del interior del depsito de metal.