Universidad Nacional de Piura Facultad de Ingeniería Civil – Instalaciones Eléctricas y Sanitarias Sistema de suministro de tanque hidroneumático 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 tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre para diferentes usos. 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 variables de agua y aire. 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
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Universidad Nacional de PiuraFacultad de Ingeniería Civil – Instalaciones
Eléctricas y Sanitarias
Sistema de suministro de tanque hidroneumático
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 tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre
para diferentes usos.
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 variables de agua y aire. 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 (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 observa la presión varía entre Pmáx y Pmín, 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 (Pmín)
conforme al requerimiento de presión de instalación y un Pmáx, que sea tolerable por la
instalación y proporcione una buen calidad de servicio.
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posible, dejando siempre un nivel de agua no menor del 20% del tanque presurizado,
llamado sello de agua, para poder mantener el aire comprimido siempre dentro de dicho
tanque, sin que escape hacia la red de distribución.
Procedimiento de cálculo para Hidroneumático
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Es importante indicar que existen diferentes procedimientos para la selección de los
equipos hidroneumáticos, por lo general cada fabricante indica su procedimiento. El
procedimiento que proponemos está basado en la utilización de por lo menos dos
metodologías y seleccionar el equipo que en términos técnicos económicos sea más
factible:
Determinar el tipo de instalación Dibujar un plano o isométrico con la instalación a proponer Determinar la cantidad de servicios (salidas) que se requieren Calcular el consumo de la instalación Calcular el equipo con por lo menos dos metodologías (Recomendable) Análisis de los resultados Selección de los equipos
Cálculo de la capacidad de un tanque a presión
A continuación presentaremos varios de los métodos utilizados por algunos de los
fabricantes equipos y autores del tema para la selección de los tanques a presión.
Fabricante BARNES Colombia S.A.
Según este fabricante, cuando se calcula la capacidad de un tanque de presión
para agua lo que se obtiene es el volumen del tanque hidroneumático que
necesitaremos. La expresión que se utiliza es:
Vt = (Qt)1/2 x 0.65 x Pa
Donde:
Vt = Volumen del tanque en [L]
Qt = Caudal del sistema en [GPM]
Pa =Presión de apagado en [psi]
Por ejemplo: Calcular capacidad del tanque de presión, si el caudal del
sistema 32 [GPM], siendo la presión de pagado de 72.3 [psi]. Solución:
Vt = (32)1/2 x 0.65 x 72.3 = 266 [L]
Fabricante PERRLES PUMP.
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El dimensionamiento del tanque a presión se efectúa tomando como
parámetros de cálculo el caudal de bombeo (Qb), los ciclos por hora (U), y las
presiones de operación. El procedimiento se basa en cuatro pasos:
Determinación del tipo de ciclo de bombeo (Tc).
Representa el tiempo transcurrido entre dos arranques consecutivos de las
bombas, y se expresa como sigue:
Tc = 1 [hora] / U
Donde:
Tc = Tiempo de ciclo de bombeo por hora
U = Número de ciclos por hora. (Se recomienda 6 ciclos de operación).
Determinación del volumen útil del tanque (Vu).
Es el volumen utilizable del volumen total del tanque y representa la cantidad
de agua a suministrar entre la presión máxima y la presión mínima.
Vu = [Tc x Q (bombeo)] / 4
Donde:
Vu = Volumen útil del tanque en [L]
Cálculo del porcentaje del volumen útil ( % Vu )
Representa la relación entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque
y se podrácalcular a través de la siguiente ecuación:
% Vu = [90 x (Pmáx. – Pmín.)] / Pmáx
Donde:
%Vu = % del Volumen útil del tanque
Pmáx = Es la presión máxima del sistema absoluta (Presión de apagado) [psi]
Pmín = Es la presión mínima del sistema absoluta (Presión de arranque) [psi]
Nota: Es importante tener presente que tanto la Pmáx como la Pmín serán
dadas como presiones absolutas.
Calculo del volumen del tanque (Vt).
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Vt = Vu / [%Vu/100]
Por ejemplo: Calcular capacidad del tanque de presión si el caudal del
sistema 32 [GPM], siendo la presión de pagado de 72.3 [psi] y la presión
de trabajo es 52.3 [psi].
Solución:
Tc = 1 x 60 min / 6 = 10 [min]Vu = [10 (min)x32 x 3.785 (L/min)] / 4 = 302.8 [L]