Tanque Hidroneumatico - Copia

Universidad Nacional de Cajamarca

E.A.P. Ingeniería Civil

TANQUES HIDRONEUMATICOS

I.

INTRODUCCION: Entre los diferentes sistemas de abastecimiento y distribución de agua en edificios e instalaciones, los Equipos Hidroneumáticos han demostrado ser una opc ión eficiente y versátil, con grandes ventajas frente a otros o tros 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 f uncionamiento 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.

II.

OBJETIVOS: 

Estudiar todo lo referente a tanques hidroneumáticos.



Estudiar los componentes de los tanques hidroneumáticos.



Conocer las ventajas de un tanque hidroneumático con respecto a otros sistemas.



Conocer los tipos de tanques hidroneumáticos.



Estudiar el funcionamiento de un tanque hidroneumático



Conocer los diferentes usos de los tanques de hidroneumáticos.



Estudiar el modo de instalación de un tanque hidroneumático.

Instalaciones en Edificaciones Edificaciones II

Pág 1


III.


MARCO TEORICO TANQUES HIDRONEUMÁTICOS

a. DEFINICION: Los tanques hidroneumáticos son recipientes cerrados donde se acumula el agua bajo presión. Este almacenamiento da la posibilidad de disponer de la cantidad limitada de agua para distintos usos y demás aprovechamiento de fácil compresión del aire para absorber los picos oscilatorios de presión, facilitando la lectura de los controles (presostatos, transductores de presión, manómetros) Al ingresar el agua a presión dentro del tanque, el aire confinado dentro se va comprimiendo dándole lugar al líquido, esto se debe a que el aire por ser un gas tiene sus moléculas más separadas y por ello tiende a comprimirse mucho más f ácilmente que el agua.

b. FUNCIONAMIENTO: El tanque de diafragma está formado por dos cámaras. La cámara exterior es la que almacena el aire a presión. La cámara interior, formada por el diafragma de butyl y el f orro de polyolefín, es la cámara de agua. La cámara de aire es precargada de aire en fábrica. La cámara de agua retiene el agua entre los ciclos de la bomba. Cuando se abre alguna llave del sistema, la presión del aire presiona al diafragma liberando el agua almacenada al sistema a la presión predeterminada. Con su tanque; el agua nunca entra en contacto con el aire. Esto previene la inundación total del tanque y en consecuencia la corrosión de las paredes de acero. El aire comprimido se utiliza en estos tanques como un búfer o cojín que permite un aumento libre de proceso de entrega. Hay tres funciones en los tanques hidroneumáticos. La primera es como parte de un sistema de entrega de agua fijado para suministrar agua en un intervalo de presión prefijado. El segundo utiliza el ajuste de presión para controlar que una bomba no encienda con demasiada frecuencia. El tercero es para regular o bajar los picos de presión, como un protector contra sobretensiones de energía

Instalaciones en Edificaciones II

Pág 2



FIGURA A: El tanque está casi vacío – el aire se expande llenando el área por encima de la membrana FIGURA B: El agua entra en el tanque – el aire se comprime por encima de la membrana a medida que se llena de agua FIGURA C: Se ha completado el ciclo de bombeo – el aire comprimido (mayor presión) activa la graduación de OFF (apagado) del switch de presión FIGURA D: El agua empieza a salir del tanque – el aire comprimido en el tanque hace que el agua salga de la membrana FIGURA A: La membrana está vacía – el sistema está listo para comenzar un nuevo ciclo

c.

UTILIZACIÓN:

Los usos más comunes de los tanques hidroneumáticos están en los procesos del pozo de agua. También se pueden encontrar en las bombas de riego y bombas de aspersión. Disposición es el término utilizado para describir la cantidad de agua que un sistema particular utiliza durante un ciclo del agua. Esta cantidad de agua o disposición debe ser conocida antes de elegir el tamaño del tanque de agua hidroneumático. Los tanques también pueden tener revestimientos o vejigas que separan el agua del interior del depósito de metal. Es un componente básico de los equipos de presurización ya sea para líneas de consumo sanitario o sistemas contra incendio. También se utilizan como tanques de expansión o simplemente para absorber golpes de aire.

d. TIPOS DE TANQUES: Se diferencia por la forma constructiva y por los materiales utilizados. Estas diferencias lo hacen más propicios para una u otra utilización. Además de los materiales utilizados la diferencia más notable que podemos marcar es en la utilización de una membrana para separar aire y agua.

TANQUES SIN MEMBRANA En la actualidad estos tanques son mayormente utilizados para uso naval o servicios pesados en la industria, sin dejar de satisfacer las necesidades de la presurización en construcciones de uso civil, sistemas contra incendio, riego, etc. • Son construidos en chapa de acero (o acero i noxidable), el metal se protege en el interior con pintura epoxi que evita su deterioro al estar en contacto con el agua, cuando son equipos destinados para agua de consumo esta pintura debe ser toxica; en el exterior se la reviste con antioxidantes y pintura sintéticas. • El aire también está en contacto directo con el agua, lo que hace que poco a poco el volumen de aire dentro del tanque se vaya perdiendo. Esto se debe a que el agua tiene la capacidad de absorber


Pág 3



aire (se ha comprobado que a 15ª c y a una presión de 14.7 PSI, 21.28 dm2 de aire son absorbidos por cada m2 de agua). • Cuentan con un visor de vidrio para visualiz ar el nivel de agua-aire dentro del tanque. Tienen otros orificios que se utilizan para colocar los manómetros, presostatos y válvulas de seguridad. • En los de mayor tamaño se deja preparada una boca “paso de hombre” para poder ingresar dentro del mismo y realizar el mantenimiento de la pintura o reparaciones necesarias.

TANQUES CON MEMBRANA • Este tipo de tanques en los últimos añ os han ganado amplio terreno el mercado de la presurización domiciliaria tanto como en pequeñas y medianas obras. • Están construidos en distintos materi ales predominan los de chapa de acero, pero también los hay en acero inoxidable, zinc y materiales plásticos (polietileno reforzado con fibra de vidrio y resinas epóxidicas). • Los de chapa de acero que son lo s más comunes están en exterior recubiertos con un revestimiento de pintura epoxi, en su interior pueden tener el mismo revestimiento, polipropileno virgen u otros materiales no contaminantes que protegen la chapa. • En todos los casos poseen una membrana interna que puede según el fabricante y el uso para que han sido preparados, tener distinta disposición dentro del tanque. Hay modelos que la membrana está colocada como una bolsa que recibe y se llena con el agua, por lo que la chapa nunca se moja y queda protegida contra la corrosión; en otros modelos el tanque está dividido en dos hemisferios y en la unión de estos casquetes o hemisferios está sujeta a la membrana central que contiene el aire mientras que el agua se ubica rodeándola. • Lo concreto es que en todos los casos la prin cipal función de la membrana es evitar que el aire sea absorbido por el agua, evitando así los mecanismos descriptos con anterioridad. La durabilidad de las membranas en instalaciones bien construidas y con bajos niveles de sarro es de muchos años.

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

A. DESCRIPCION: Un tanque hidroneumático contiene aire y agua bajo presión. No tiene vejiga y el aire tiene contacto directo con el agua. El aire comprimido sirve como un cojín para ejercitar o absorber presión. Este tipo de tanque sirve tres funciones principales: 

Entregar el agua según un rango de presión seleccionada para que la bomba de agua no corre sin parar.



Prevenir que una bomba no empieza de nuevo cada vez que el sistema de distribución haga una pedida menor de agua.



Reducir al mínimo los golpes de ariete.

Bombas para pozos y bombas de refuerzo trabajan en función con los tanques de presión para mantener una variación de presión consistente en el sistema. El tanque de presión mantiene el rango de ciclo de bombeo requerido para evitar que se sobrecaliente el motor de la bomba y produce una falla prematura del motor. Los tanques hidroneumáticos funcionan mejor con un colchón de aire de ¼ a ½ la capacidad del tanque. Este colchón disminuye mientras el agua absorbe aire y el tanque pierde su capacidad de presurizar el


Pág 4



sistema. Para evitar que pierda su capacidad de presurizar el sistema, debe haber un sistema automático para rellenar el volumen de aire. La adición de aire de forma manual no es la mejor manera para asegurar el funcionamiento proprio a largo plazo (Vea página 2 para ejemplos de cómo agregar aire).

B. COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMÁTICO Un sistema hidroneumático debe estar constituido por l os siguientes componentes: 

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.



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).



Interruptor eléctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo.





Llaves de purga en las tuberías de drenaje. Válvula de retención en cada una de las tuberías de descarga de las bombas al estanque hidroneumático.



Conexiones flexibles para absorber las vibraciones.



Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; entre este y el sistema de distribución.



Manómetro.



Válvulas de seguridad.



Dispositivo para control automático de la relación aire/agua. (Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)


Pág 5

Universidad Nacional de Cajamarca 


Interruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a presión máxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor.



Indicador exterior de los niveles en el tanque de presión.(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 hidroneumático y su correspondiente llave de paso.



Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumático.

C. INSTALACIÓN DE UN TANQUE HIDRONEUMÁTICO Los acumuladores hidroneumáticos se emplean en las instalaciones de abastecimiento y grupos de presión de agua potable o industrial.

Un sistema hidroneumático está compuesto por un tanque o pulmón y una bomba de agua. Los mismos están diseñados para suministrar un caudal (Galones por minuto o Litros por minutos) y presión constantes (PSI) a un lugar específico (Edificio, casa, o establecimiento). Las necesidades de consumo de agua son calculadas en función del número de tomas y la altura de la construcción. Normalmente las bombas utilizadas con este propósito son: las electro-sumergibles y las centrífugas. Las primeras son muy resistentes, confiables y de bajo mantenimiento, mientras que las segundas son mas usadas para succionar y bombear agua desde tanques subterráneos o pozos de poca profundidad. Aquí sólo hablaremos de las bombas centrífugas.


Pág 6



1.Verificar el tanque o pozo a fin de observar si el agua está limpia y no existe algún objeto o animal flotando en ella. Recuerde lavar su tanque al menos 3 veces al año, para evitar grandes depósitos de sedimento en el fondo del tanque que a la larga pueden ocasionar daño al sistema.

2. La bomba tiene dos conexiones roscadas, una es la succión o entrada y la otra es la descarga o salida . Debe hacer todas las conexiones pertinentes tanto de la succión hasta dentro del tanque como de la descarga a el pulmón con los tubos, niples, llaves y todos los accesorios necesarios.

3. Evite reducir la entrada de la bomba, la capacidad de la misma está diseñada para esa medida. Instalar un check con su filtro en la tubería de succión que va dentro del tanque. Verifique el sentido del check.

4. Remueva el tapón para cebar la bomba. Con un envase o una manguera conectada a un tanque aéreo, vierta suficiente agua y asegúrese de que el tubo que va al tanque y que contiene el check, se llene. Ponga nuevamente el tapón, encienda la bomba y espere que ésta haga el vacío para empezar a cargar el pulmón.


Pág 7



5. Asegúrese de que la descarga esté ya conectada al pulmón, cómo se indicó en el paso 2 antes de encender la bomba. La misma empezará a llenar después de hacer el vacío y parará automáticamente sólo cuando alcance de 40 a 50 psi dependiendo del ajuste del presostato. Tenga en cuenta también que debe existir una válvula que deja pasar agua hacia el lugar a donde se desea suministrar. Esta debe estar cerrada para este paso de llenado de pulmón. Si no la tiene, es buena práctica ponerla.

6. Dependiendo del voltaje de trabajo de su bomba, se debe realizar la instalación eléctrica para corriente alterna. Las bombas pueden manejar voltajes de 120 vAC ó 240 vAC y por esto Ud. debe estar seguro de cual es el voltaje correcto de su bomba. Utilizando cable No.14 ó No.12 instale el interruptor de 10 amperios y si es posible coloque un protector de voltaje.

Hay momentos que su bomba puede quedar encendida por mucho tiempo y el motor eléctrico puede sufrir recalentamiento, acortar su vida útil y en el peor de los casos hasta quemarse. Las principales razones pueden ser por haberse quedado sin agua en el tanque de suministro o perdido momentáneamente la ceba de la succión, entre otras. Existen un dispositivo que se le puede adaptar al sistema eléctrico de su bomba, para que la proteja en caso de bajo nivel de agua en el tanque de suministro. La presión de aire dentro del tanque aumenta o disminuye de acuerdo a la cantidad de agua inyectada, al disminuir ésta y bajar la presión, un manómetro hace encender la bomba hasta restituir la presión a los valores normales. Si este sistema no está bien ajustado se hará trabajar la bomba de manera innecesaria prendiendo con un período de descanso muy corto. Una forma de corregir este problema consiste en cerrar la válvula de suministro, apagar su bomba en el interruptor y abrir una llave de agua fría en la casa. Este proceso puede tomar tiempo y mal gastar agua. Otra forma de corregirlo es cerrar la válvula de suministro, apagar su bomba por el interruptor y dejar descargar totalmente el tanque o pulmón. Para no desperdiciar el agua, puede hacerlo con una manguera que descargue directamente en su tanque. Este proceso toma un poco de tiempo, pero es el más efectivo. Luego del vaciado completo del tanque, cierre la válvula de descarga del agua, encienda nuevamente su bomba y abra la válvula de suministro, luego espere hasta que se apague la bomba


Pág 8



D. MANTENIMIENTO DE UN TANQUE HIDRONEUMATICO

• El mantenimiento debe ser realizado exclusivamente por personal autorizado. Al menos una vez cada seis meses comprobar a través de la válvula de hinchado que la presión de la cámara de aire se mantiene en los valores de pre hinchado, con la precaución de hacerlo mediante el contraste de los valores a igual temperatura y con la instalación despresurizada. • Nunca desmonte el vaso sin haber previamente despresurizado la instalación. • Ocasionalmente pudiera darse una pérdida de presión en la unión atornilla da entre la tapa y el depósito original por el normal funcionamiento del mismo (vibraciones, fatiga,...).Esto se subsana con un sencillo reapriete de los tornil.

E. VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS. 

Disminuir la cantidad de arranques de la bomba en un equipo de presurización: Las bombas no arrancan cuando hay pequeños consumos, ya que en ese momento se consumirá el agua acumulada en el tanque, hasta llegar a la presión de arranque. Este no quiere decir que la bomba trabaje menos tiempo, cuando se consuman 1000 litros la bomba deberá entregarlos y al final de cuentas siempre trabajará la misma cantidad de horas, pero si se reduce la cantidad de arranques, en mayor medida cuando utilizamos un tanque de mayor capacidad.



Reducir los golpes de ariete. También hace menos notorias las variaciones de presión leves en instalaciones con variaciones de consumo.



Permitir la correcta regulación de presostatos: Por lo que detallábamos anteriormente tenemos menos oscilaciones y por ende lecturas más precisas. Es muy importante también tener en cuenta que el presostato debe estar regulado dentro de los valores de presión óptimos para el trabajo de la bomba, ya que podría hacerla trabajar fuera de la curva, es decir debajo de la presión mínima puede ser crítico para el equipo de bombeo. Reducir las bruscas variaciones de presión.



Edificios más económicos: En el caso de la Presurización el tanque hidroneumático tiene muchas ventajas si lo comparamos con la provisión de agua con un tanque de reserva elevado. Al eliminar el tanque elevado de la estructura de la construcción puede ser mucho más liviana ya que no necesita soportar varias toneladas extra en su cima, la presión efectiva es superior y mejora el rendimiento de lavadoras, filtros, rápido llenado de depósitos de inodoros filtros, duchas más confortables, etc.

 

Puede ser ubicado en cualquier sitio del edificio, sin afectar su operación. No requieren estructuras especiales para su colocación.



Fáciles de instalar.



No necesitan tanque en la parte más alta del edificio

F. DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS. Las desventajas de dichos sistemas son los siguientes:


Pág 9



- Tienen mayor costo inicial. - El tanque tiene que operar de manera completa, aún en períodos de poca demanda, puesto que no puede ser seccionado o dividido. - Los tanques tienen grandes dimensiones, debido a que el porcentaje de agua utilizable, para suministrar a la red de distribución, es reducido. - Requiere mayor espacio para su instalación. - Con bombas de una sola etapa (como las que se consiguen comúnmente), la presión de operación varía entre 60 – 25 psi (4.1 – 1.72 bar), esto limita la altura máxima a la que puede subir el agua. La variación de presión causa también variaciones en el flujo de gua esto resulta molesto cuándo se tienen aparatos que necesitan funcionar con presión constante de agua. Un calefón de gas por ejemplo da fluctuaciones de temperatura cuando varía la presión. El punto de partida para calcular el volumen del tanque es calcular el consumo a plena carga durante por ejemplo un minuto, con este dato se averigua al vendedor la capacidad del tanque y de la bomba.


Pág 10


V.

VI.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.



Se aprendió muchos puntos referentes a tanque hidroneumático como su funcionamiento, utilización, etc.



Se pudo conocer los componentes de un tanque hidroneumático para una adecuada instalación.



Se pudo apreciar los diferentes tipos de tanques como tenemos con membrana y sin membrana.



Se aprendió el modo de instalación del tanque hidroneumático.



Se pudo ver las ventajas y desventajas de los sistemas hidroneumáticos con respecto a otros sistemas de abastecimiento de agua.



Apreciamos como es el funcionamiento de un tanque hidroneumático.



El sistema hidroneumático es un equipo delicado por lo que se recomienda que en cualquier falla en la operación del mismo, sea reportada y corregida por personal especializado de lo contrario puede c ausar desperfectos mayores.



Se debe verificar el nivel de aceite del comprensor al menos una vez al mes.

BIBLIOGRAFIA.



http://www.guiadebombas.com/pdf/notastecnicas/sep_2008.pdf



http://www.sabatinibombas.com.ar/servi_tecnico/TanquesHidroneumaticos.pdf.



http://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/pubs/331-380s.pdf.



http://es.scribd.com/doc/42830690/TANQUE-HIDRONEUMATICO.



http://www.sideb.com.mx/pagina/sistemas-hidroneumaticos/.


Pág 11

Tanque Hidroneumatico - Copia

Recommend Documents