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“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático” UNIVERI!A! NACI"NA# !E PIURA
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INTRODUCCIÓN: Mediante el presente trabajo se pretende, conocer las ventajas y desventajas que conlleva la utilización de un sistema hidroneumático residencial. En el capítulo uno se presenta las generalidades de estos sistemas, así como los tipos de sistemas de que se dispone en el mercado; además se listan las ventajas y desventajas que estos sistemas presentan. En el capítulo dos se brindan pautas para la selección del sistema hidroneumático adecuado a cada propósito. El capítulo tres presenta una comparación entre los sistemas hidroneumáticos y los sistemas tradicionales, tales como los tanques elevados y los sistemas de bombeo tradicionales. El capítulo cuatro enumera las características necesarias en la residencia para el adecuado uncionamiento de un sistema hidroneumático. El capítulo cinco muestra la versatilidad de estos sistemas, enumerando algunos de los usos que !stos puedan tener y por "ltimo en el capítulo seis se presentan varios ejemplos.
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SISTEMA DE SUMINISTRO CON TANQUE HIDRONEUMÁTICO !E)INICI"N& /os sistemas hidroneumáticos sirven para mantener la presión constante en las tuberías de aguas blancas dentro de una casa, oicina o planta puriicadora. Estos sistemas permiten que el líquido salga a la presión y lujo adecuado, sin importar la distancia a la que se encuentren los equipos y arteactos que demandan agua. /os sistemas hidroneumáticos han demostrado ser una opción eiciente y versátil, con grandes ventajas rente a otros sistemas. Evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a presión; lo cual provoca que la red hidráulica mantenga una presión, mejorando el uncionamiento de lavadoras, iltros, regaderas, llenado rápido de depósitos en inodoros, operaciones de lu0ómetros y riego por aspersión, entre otros; lo cual demuestra la importancia de estos sistemas en dierentes áreas de aplicación. &simismo evitar la acumulación de algas y suciedad en tuberías por lujo a bajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las azoteas de los ediicios 1evitando problemas de humedades por ugas en la red2 que dan tan mal aspecto a las achadas y además quedan espacios libres para dierentes usos.
*IP" !E I*E$A /I!R"NEU$0*IC" Presuri1ador o /idrocell 3 onsiste en un sistema de presurización completo, en orma de paquete, que proporciona agua a presión constante en toda la red hidráulica de la casa.
/idroneumáticos simples onsiste en un sistema hidroneumático 1agua4aire2 completo, en orma de paquete, que proporciona agua a presión en toda la red hidráulica de la residencia. )equiere de suministro de electricidad y conectar la succión de la bomba a la cisterna, tinaco o depósito de agua y descarga del equipo a la tubería. Está dise5ado para uso residencial y comercial. 6abricado con el criterio de alta calidad para lograr una e0celente operación durante muchos a5os sin problemas de mantenimiento.
/idroneumáticos m2ltiples & 6uncionan de igual manera que los sistemas hidroneumáticos simples con la dierencia que !stos utilizan
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grandes que requieren de una mayor presión para alcanzar los niveles más altos, o por el uso de maquinaria industrial que requiere de mucha más presión de lo normal. Están abricados con el criterio de alta calidad para lograr una e0celente operación durante muchos a5os sin problemas de mantenimiento.
PAR*E .UE C"$P"NEN UN I*E$A /I!R"NEU$0*IC" El sistema hidroneumático deber estar construido y dotado de los componentes que se indican a continuación3
a, Un tan3ue de presión4 el cual consta, entre otros, de un oriicio de entrada y otro de salida para el agua 1en !ste se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución2 y uno para la inyección de aire en caso de altar el mismo. b, n n"mero de bombas acorde con las e0igencias de la red 1una o dos c, para viviendas uniamiliares y dos o más para ediicaciones mayores2. d, c. $nterruptor el!ctrico para detener el uncionamiento del sistema, en caso e, altara el agua, cualquiera que uere el suministro. 5, d. /laves de purga en las tuberías de drenaje. 6, e. 7álvula de retención en cada una de las tuberías de descarga de las 7, bombas al tanque hidroneumático. i, . one0iones le0ibles para absorber las vibraciones. 8, g. /laves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; y entre !ste y 9, el sistema de distribución. l, Manómetro. 182 m, i. 7álvula de seguridad. n, j. (ispositivo para control automático de la relación aire9agua. 182 o, :. $nterruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a p, presión má0ima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del 3, compresor. 182 r, l. $ndicador e0terior de los niveles en el tanque de presión, para la indicación s, visual de la relación aire9agua. t, %ablero de potencia y control de los motores. u, n. (ispositivo de drenaje del tanque hidroneumático, con su correspondiente :, llave de paso. 182 ;, o. ompresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque <, hidroneumático. y, p. 6iltro para aire, en el compresor o equipo de inyección.
)uncionamiento Es un sistema constituido básicamente por un tanque herm!ticamente cerrado, tambi!n llamado tanque presurizado, en el cual se almacena agua y aire a presión, por medio de una membrana que los separa, membrana que se encarga de mantener la presión de aire, con valores convenientes para su distribución y utilización en una red de agua potable o de riego. El aire a presión act"a como elemento elástico 1resorte2 impulsando la salida del agua contenida en el tanque conorme a los requerimientos de un consumo que se alimenta desde el mismo.
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omo consecuencia de la salida del agua contenida en el tanque disminuye la presión interior en el mismo hasta que un proceso de inyección de agua repone la consumida, llevando la presión a un nuevo valor y cerrando un ciclo. &gregando una bomba para inyectar agua en el tanque qu eda conigurado el uncionamiento del sistema hidroneumático seg"n el siguiente esquema de pasos3 /a bomba inyecta agua a presión en el tanque comprimiendo el aire contenido en el mismo. En un ciclo inicial el tanque está lleno solamente de aire a la presión atmos!rica y la entrada de agua comprime el aire interior, aumentando la presión hasta llegar a un valor má0imo previamente establecido, valor que medido por un presostato 1interruptor accionado por la presión en el tanque2 detiene el uncionamiento de la bomba. /a salida de agua del tanque 1por utilización o consumo2 se produce a e0pensas de la presión acumulada en el mismo 1disminución2. uando se llega a un valor mínimo preijado, medido por un presostato, se pone nuevamente en marcha la bomba. #e completa en esta orma el ciclo del sistema hidroneumático, entre la presión má0ima en que el presostato, que tambi!n es conocido como interruptor de presión, es un instrumento que abre o cierra un circuito el!ctrico, dependiendo de la lectura de presión, detiene la bomba en la presión mínima en la que el presostato la vuelve a poner en marcha, comenzando así un nuevo ciclo.
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VEN*A =A -
!EVEN*A=A !E# I*E$A& Venta8as3 /a presión de agua es regulada a voluntad. %iene su propio depósito de agua, por lo que, ante cortes de energía se mantiene una reserva presurizada disponible para utilizar. &gotada !sta, el agua luye a presión normal. +o importa la distancia de ubicación del sistema en planta ni en altura con respecto a la demanda. /a bomba trabaja con rendimiento adecuado durante breves períodos, hasta alcanzar la presión de corte. Esto, además de darle mayor vida "til al equipo, genera un menor costo de operación. Es totalmente automático. Este sistema, cada vez más utilizado en el mundo, permite alimentar simultáneamente distintos servicios como consumo sanitario domiciliario, riego, máquinas de lavado, servicios contra incendio, procesos industriales, etc. #ilencioso. E0celente presión en toda la red hidráulica, mejorando el uncionamiento de lavadoras, iltros, regaderas, llenado rápido de depósitos en inodoros, operación de lu0ómetros y riego por aspersión, entre otros. &sí mismo evita la acumulación de suciedad y algas en las tuberías por lujo a baja velocidad.
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+o requiere tanques en las terrazas que den mal aspecto a las achadas y sobrecarguen la estructura de la construcción. => +o requiere red hidráulica de distribución en las terrazas, quedando libres para dierentes usos, evitando humedades por ugas en la red. %otalmente higi!nicos, ya que no hay tanques abiertos en contacto con el polvo, microbios, insectos y peque5os animales.
!es:enta8as& En este tipo de sistemas no son numerosas las desventajas que pueden mencionarse ya que ueron dise5ados y abricados con el propósito de competir con los sistemas ya e0istentes y de esa manera mejorar de gran orma el uso y distribución del agua dentro de las estructuras para las que ueron dise5adas, optimizando presiones. na de las desventajas más notables en estos sistemas es el uso de energía el!ctrica, ya que el sistema depende por completo de ella, y al no haber corriente el servicio de agua se detiene por completo. *tra de las desventajas es la alta de agua en las tuberías a causa del mal servicio, alta o corte del mismo, aunque este problema puede resolverse de varias ormas, como son el uso de cisternas subterráneas o tinacos a nivel del suelo para tener una reserva aceptable y mantener continuo el lujo de agua sin importar el servicio e0terno. %iene un consumo de energía como se detalla en el capítulo cinco, en los requerimientos el!ctricos de la residencia que aunque mínimo es una desventaja en relación a los tanques elevados que uncionan con solo el eecto de la gravedad.
C0#CU#"& Cálculo de la cisterna #e dise5a para el =??@ del consumo diario. •
%omba &quí nos interesa conocer el caballaje de la bomba a emplear. HP =
Q b × H d 3960 × n
Qb=¿
Aasto a bombearse 1gpm2
H d =¿
<ura dinámica 1pies2
n =¿
HP =
?.B Q b × H d
Qb=¿
75 × n
Aasto a bombearse 1lit9seg2
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H d =¿
•
<ura dinámica 1m2
Volumen del tan3ue 7idroneumático #e asume como primer tanteo la siguiente e0presión3 7%' C =? D
g.p.m.
7%' C volumen del tanque hidroneumático 1galones9min2 D C Má0ima demanda simultánea. El volumen del tanque hidroneumático, tambi!n puede calcularse por medio de ábacos que proporcionan los abricantes.
C
PT
, esto
para ediicios comunes de = a pisos, no muy e0tendidos horizontalmente. )eemplazando valores en la e0presión anterior tenemos3 H T + P S PT = 0.65
/a presión de trabajo que da la ormula, es la presión mínima. El rango de presiones es de F? lib9pulg
F
.
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SERVICIO DE AGUA CALIENTE ERVICI" !E A+UA CA#IEN*E& /os sistemas de abastecimiento de agua caliente están constituidos por un calentador, con o sin tanque acumulador; una canalización que transporta el agua hasta la toma más alejada y a continuación una canalización de retorno que devuelve al calentador el agua no utilizada. (e esta manera se mantiene una circulación constante y el agua caliente sale enseguida por el arteacto, sin necesidad de dar primero salida al agua enriada que habría permanecido en la conducción si no e0istiera el escape del conducto del retorno. El principal obstáculo para la circulación es el rozamiento por consiguiente, las ca5erías deben ser lisas en su interior de diámetro amplio y sin codos bruscos. /os tubos de cobre son los más aconse8ables en las instalaciones de a6ua caliente,
REC"$EN!ACI"NE PARA U IN*A#ACI>N& /a instalación de agua caliente debe satisacer las necesidades de consumo y orecer seguridad contra accidentes. /os equipos deben ser construidos con materiales adecuados y resistentes a las presione má0imas, temperatura y corrosión; y estarán provistos de todos los accesorios de seguridad y de limpieza requeridos. El equipo de producción de agua caliente deberá estar provisto de dispositivos de control de temperatura, corte automático de la uente de energía. (ichos dispositivos deberán instalarse en tal orma que suspendan el suministro de calor antes de que el agua en el tanque alcance la temperatura de B??c para viviendas y de G??c para restaurantes, hoteles, hospitales, clínicas y similares. (eberán instalarse dispositivos destinados a controlar el e0ceso de presión de los sistemas de producción de agua caliente. (ichos dispositivos se graduaran de modo que puedan operar a una presión de =?@ mayor que la requerida para el normal uncionamiento del sistema. #e ubicaran en el equipo de producción, o en las tuberías de agua ría o caliente pró0imas a !l siempre que no e0ista válvulas entre el dispositivo mencionado y el quipo. (eberá instalarse una llave de retención en la tubería de abastecimiento de agua ría. (icha válvula no podrá ser colocada entre el equipo de producción de agua caliente y el dispositivo para controlar el e0ceso de presión. (eberán instalarse dispositivos destinados a controlar el e0ceso de temperatura en los sistemas
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del agua, debiendo seleccionarse su capacidad de acuerdo con la capacidad caloríica del equipo y para un gasto menor de B litros de agua por hora, por cada >?? :4cal de capacidad caloríica por hora 1= galón por cada =F>? H.%.2.
C"NU$" !E A+UA CA#IEN*E& /as dotaciones de agua caliente se harán de acuerdo a las tablas que a continuación se muestran3
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CA#CU#" !E #A CAPACI!A! !E# E.UIP" !E PR"!UCCI>N CAPACI!A! !E# *AN.UE !E A#$ACENA$IEN*"&
/a capacidad del equipo de producción de agua caliente y del tanque de almacenamiento, podrá tambi!n determinarse en base a gastos por aparatos sanitarios, seg"n el tipo de ediicio, utilizando las ciras de la tabla anterior, la cual se encuentra en el reglamento nacional de construcciones.
CA#EN*A!"RE !E A+UA& Clasi5icación& #e clasiican de acuerdo con el agente empleado en la producción de calor; puede ser carbón, gas, ull4 oíl, vapor o electricidad. /as características de un calentador de agua son3 el n"mero de litros por hora que suministra y el n"mero de grados a que eleva la temperatura; para el servicio dom!stico el agua caliente se suministra a >> ? I B??c; para restaurantes y otros casos espaciales se requiere a veces temperaturas de J? ? I G??c.
CA#EN*A!"RE E#?C*RIC"& onsiste de un depósito metálico revestido con un material aislante y encerrado dentro de un envolvente tambi!n metálico.
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%ienen un gran inconveniente para el alto costo que representa la caleacción el!ctrica. ?, =>?, y F?? litros. #us elementos principales son3 na resistencia el!ctrica que permite calentar el agua. n termostato regulable, que interrumpe la corriente cuando la temperatura alcanza un cierto límite y lo restablece nuevamente al descender hasta otro límite, ambas citadas de antemano. (ebe así mismo poseer un termostato de comprobación.
Ubicación& #e ubican preerentemente en el ambiente que se va a servir; tambi!n se puede colocar en zonas libre, patios de servicio, en azoteas.
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E0isten dos tipos de calentadores a gas; los instantáneos y los que tienen acumulador.
CA#EN*A!"RE IN*AN*0NE" " C"N*INU"& Estos producen el agua en orma instantánea y no tienen depósito de reserva de agua caliente. /a entrada de gas se regula de acuerdo con el caudal de agua que pasa a trav!s del calentador y se aumenta automáticamente la cantidad de gas que alimenta las llamas. Kl agua que circula por un mechero de gas aplicado en la parte inerior del serpentín.
CA#EN*A!"RE C"N !EP>I*" ACU$U#A!"R, Están ormados por un depósito servido por un serpentín de menor capacidad que el empleado en los calentadores instantáneos de igual capacidad. El agua del tanque pasa al serpentín donde se calienta periódicamente, a medida que lo requiere la temperatura deseada. uando se saca el agua ría y el termostato abre la válvula de gas y este se enciende por medio de una llama piloto. Este tipo de calentador se abrica con tanques de ?? a F>?? litros.
Ubicación& #e los ubica en los ba5os, pasadizos, etc. on estos calentadores se puede repartir agua a toda la casa y la tubería a emplearse debe ser de cobre.
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Conclusiones: Es importantes conocer el suministro con tanque hidroneumático para tal vez aplicarlo en el dise5o de una vivienda que necesite abastecimiento de agua.
