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8/19/2019 TRABAJO TANQUE HIDRONEUMATICO.docx
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE INGENIIERÍA CIVIL
CURSO
INSTALACIONES SANITARIAS Y ELÉCTRICAS
TRABAJO ENCARGADO
TEMA: TANQUE HIDRONEUMÁTICO
Profeor: I!"# A$re%&o Me!'o() A%$*!o: M)r&o A+ Mo!,ero Torre
Fe-.): No/&e*0re 1234
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INTRODUCCION
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 as la importancia de estos
sistemas en diferentes áreas de aplicación. !s mismo evita la acumulación de sarro en tu"eras por flujo
a "ajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distri"ución en las a#oteas de
los edificios $evitando pro"lemas de humedades por fugas en la red% que dan tan mal aspecto a las
fachadas y quedando este espacio li"re para diferentes usos.
Los &istemas Hidroneumáticos se "asan en el principio de compresi"ilidad o elasticidad del aire cuando
es sometido a presión, funcionando de la siguiente manera' El agua que es suministrada desde el
acueducto p("lico u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a trav)s de un
sistema de "om"as, será impulsada a un recipiente a presión $de dimensiones y caractersticas
calculadas en función de la red%, y que posee vol(menes varia"les de agua y aire. *uando 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 $+máx.%,
1+ OBJETIVOS
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1+3 OBJETIVO GENERAL
*omprender los aspectos teóricos "ásicos so"re suministro con tanque hidroneumático
y el servicio de agua caliente.
1+1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
*onocer la teora "ásica so"re el suministro de agua con tanque hidroneumático.
*omprender las partes, cálculos, ventajas y desventajas del sistema de suministro con
tanque hidroneumático.
5+ SISTEMA DE SUMINISTRO CON TANQUE HIDRONEUM6TICO
5+3 HISTORIA DEL SISTEMA HIDRONEUMÁTICO
eneralmente, los sistemas de distri"ución de agua requieren de ciertos equipos e instalaciones
complementarias, a fin de lograr un funcionamiento satisfactorio de los mismos y, en otros casos, a fin de
cumplir con los reglamentos de construcción aplica"les. En el primer caso, podemos mencionar equipos
elevadores de presión, al"ercas, etc.; para el segundo aspecto, tenemos como ejemplo los sistemas de
protección contra incendios, fijados por los reglamentos, cuando el edificio tiene ciertas caractersticas.
En cuanto a lo que nos interesa, los &,e*) e%e/)'ore 'e 7re&8!9 vienen a cinstituir la ra#on del
uso de un sistema hidroneumático, veamos algunos datos historicos que nos llevan a esta necesidad.
La e/o%$-&8! 'e %o &,e*)e%e/)'ore 'e 7re&8!hasta el
encuentro con el sistema
hidroneumatico, se presenta a
continuación.
Hacia principios de siglo, en el a-o de /00, la elevación de la energa del agua se logra"a, mediante la
conexión de un equipo de "om"eo, de manera directa, a la red municipal de agua hacia el interior del
edificio.
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Pr&*ero &,e*) .&'ro!e$*,&-o97)r) e%e/)r %) 7re&8! 'e )%&') 'e%)"$)
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*on este e;$&7o 'e 0o*0eo se pretenda mantener una presión constante en la red en las horas de
consumo pico. 1o o"stante, cuando los consumos disminuan, la energa no utili#ada, causa"a da-os y
pro"lemas de"ido a los excesos de la presión.
! fin de -orre"&r %o )!,er&or, se agregó a la instalación un sistema de control con "ase en la presión de
operación máxima, de tal manera, que al llegar a )sta, el equipo de "om"eo se detena, y al descender
dicha presión, el equipo se encenda inmediatamente. Estos sistemas eran de tipo automático, por lo que
en horas de "ajo consumo, al perci"ir cualquier demanda, el equipo se encenda, pero, puesto que se
trata"a de una demanda aislada, era satisfecha de inmediato. Lo anterior, origina"a que el equipo de
"om"eo se encendiera y apagara continuamente, hasta que el mismo se quema"a.
Lo anterior, nos indica"a que de"era contarse con un sistema adicional de suministro de presión, a fin de
evitar paros y arranques frecuentes de los equipos de "om"eo.Hacia /20, se inició %) $,&%&()-&8! 'e
&,e*) .&'ro!e$*,&-o que consta"an de un equipo de "om"eo, un compresor de aire, tanque
metálico presuri#ado y
controles que regula"an
los arranques y paros,
de los ya mencionados
equipos de "om"eo y
compresores de aire,
seg(n se presentaran
las demandas. 1o
o"stante, se presentaron
pro"lemas en la
utili#ación de estos
sistemas, principalmente
en la elevación de presión de
instalaciones hidráulicas de
grandes dimensiones, al
requerirse tanques presuri#ados con enormes vol(menes. Era pro"lemática la u"icación de los tanques,
as como el reempla#o de los mismos, en casos de averas, de"ido a pro"lemas de erosión y3o corrosión.
4e alli en adelante hu"ieron diversas soluciones a los pro"lemas encontrados, hasta llegar hasta la
tecnologia de la cual go#amos.
Lo ,re &,e*) e%e/)'ore 'e 7re&8! * $,&%&()'o son '
. &istemas de tanque elevado.2. &istemas de tanque hidroneumático.
5. &istemas de "om"as elevadoras de presión $"ooster%.
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S&,e*) 'e )&re -o*7r&*&'o
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4+3 DEFINICI>N
Los &istemas Hidroneumáticos se "asan en el principio de compresi"ilidad o elasticidad del aire cuando
es sometido a presión, funcionando de la siguiente manera'
El agua que es suministrada desde el acueducto p("lico u otra fuente, es retenida en un tanque de
almacenamiento; de donde, a trav)s de un sistema de "om"as, será impulsada a un recipiente a presión
$de dimensiones y caractersticas calculadas en función de la red%, y que posee vol(menes varia"les de
agua y aire. *uando 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 $+máx.%, se produce la se-al de
parada de "om"a y el tanque queda en la capacidad de a"astecer la red; cuando los niveles de presión
"ajan, a los mnimos preesta"lecidos $+mn.% se acciona el mando de encendido de la "om"a
nuevamente.
*omo se o"serva la presión vara entre +máx y +mn, y las "om"as prenden y apagan continuamente.
El dise-o del sistema de"e considerar un tiempo mnimo entre los encendidos de las "om"as conforme a
sus especificaciones, un nivel de presión $+mn% conforme al requerimiento de presión de instalación y un
+máx, que sea tolera"le por la instalación y proporcione una "uen calidad de servicio.
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:n tanque presuri#ado es un depósito cilndrico cerrado herm)ticamente
que almacena el agua que ha de usarse en el edificio al que suministra
agua, en tanto el equipo de "om"eo se encuentra detenido. El tanque
puede ser vertical y hori#ontal.
La presión alta de operación de la red hidráulica del edificio, nunca de"e
exceder la capacidad máxima de presión del tanque presuri#ado. Esta
capacidad la fija el fa"ricante, con "ase en el espesor de las paredes del tanque.
La capacidad del tanque hidroneumático se reali#a con "ase en los ciclos por hora en los que opera,
entendi)ndose por ciclo, la suma de los perodos de tiempo, durante los cuales el
equipo de "om"eo opera y posteriormente, descansa; esto es, podemos
ha"lar de ciclos por hora, en los casos en que, en una hora, el equipo de
"om"eo opera seis veces y descansa, tam"i)n, seis veces, durante
perodos de cinco minutos, en am"os casos. !s, son die# minutos, en
total, por ciclo.
La capacidad del tanque hidroneumático, se o"tiene con "ase en la
capacidad máxima del equipo de "om"eo, que es igual a la manda máxima
del sistema hidráulico, multiplicado por el tiempo de operación que se desea. El
resultado se divide entre el por ciento de extracción que se puede o"tener del tanque, de acuerdo con la
sugerencia del fa"ricante.
Las dimensiones del tanque a presión, se escogen tomando en cuenta como parámetros de calculo'
El caudal de "om"eo'
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?epresenta la relacion entre el volumen utili#a"le y el volumen total del tanque, y se podrá calcular a
trav)s de'
*álculo del del volumen del tanque $8t%'
En la gran mayora de los casos, las ta"las proporcionadas por los fa"ricantes, para la selección de los
equipos hidroneumáticos, simplifican los cálculos.
EQUIPOS DE BOMBEO
Estos equipos de "om"eo conducirán el agua de la fuente de
a"astecimiento hasta la red de distri"ución y3o la red seg(n sea el caso.
4e"ido a la versatilidad de las "om"as centrfugas, se recomiendan )stas
para ser utili#adas en conjunto con los sistemas hidroneumáticos.
+ara la selección de los equipos de "om"eo, de"e ser consideradas la
presión máxima de operación, as como el gasto máximo requerido por la
red hidráulica. !simismo, en caso de ser posi"le, de"e seleccionarse el
equipo de "om"eo, que opere, para diversas demandas del sistema, en rangos acepta"les de eficiencia.
+or lo general, las curvas caractersticas de operación de las "om"as que cumplen con el criterio
anterior, tienden a ser de tipo vertical, lo que permite mayor eficiencia, al operar en los gastos máximo y
mnimo.
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*uando se dimensiona un tanque se de"e considerar la frecuencia del n(mero de arranques del motor en
la "om"a, llamados *iclos de Aom"eo. &i el tanque es demasiado peque-o, la demanda de distri"ución
normal extraerá el agua (til del tanque rápidamente y los arranques de las "om"as serán demasiado
frecuentes, lo que causara una desgaste innecesario de la "om"a y un consumo excesivo de potencia.
El punto en que ocurre el n(mero máximo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red
alcan#a el B0@ de la capacidad de la "om"a. En este punto el tiempo que funcionan las "om"as iguala al
tiempo en que están detenidas. &i la demanda es mayor del B0@, el tiempo de funcionamiento será más
largo; cuando la "om"a se detenga, la demanda aumentada extraerá el agua (til del tanque más
rápidamente.
La potencia de la "om"a puede calcularse, de la siguiente manera'
4onde' H+' +otencia de la "om"a en ca"allos de fuer#a
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COMPRESOR DE AIRE O SUPERCARGADOR
Este elemento, llámese compresor de aire o supercargador, tiene como función suministrar aire, cuando
se hace necesario, al tanque presuri#ado.
La válvula conocida como supercargador $v)ase la figura%, está
dise-ada para mantener una relación correcta de aire y agua
en el tanque presuri#ado. Cpera de la siguiente manera'
cuando el nivel de agua del tanque está por encima del
esta"lecido, el supercargador funcionará en conjunto con el
equipo de "om"eo para ingresar aire al tanque, y lograr el
porcentaje adecuado de la relación aire6agua; al arrancar la
"om"a, en el impulsor se generan presiones negativas
$succiones% por lo que la presión en el tanque es mayor a la del
equipo de "om"eo, por lo que se o"liga al agua del tanque a
fluir por el venturi del supercargador. *omo resultado del vaco
parcial, el aire es jalado hacia la válvula de entrada de aire del
supercargador. :n desviador hace que el agua fluya "ajo las
paredes del supercargador, separando aire de agua; como el
aire se acumula dentro del mismo, el nivel del agua "aja, hasta
que la válvula del flotador se cierra, provocando que el flujo del agua se detenga entre el tanque y la
"om"a, antes que el aire se puede llevar dentro de la succión de la misma. *on la válvula de flotador
cerrada, el aire se comprime a la misma presión que está en el tanque, y as permanece hasta que la
"om"a se detiene. Entonces, la presión en la entrada de la succión llega a ser igual a la del tanque, por
lo que el flotador se eleva, y al agua pasa del tanque a la "om"a, y termina dentro del supercargador.
El aire acumulado en )ste, se o"liga a salir al exterior y dentro del tanque de presión. *on cada ciclo de
"om"eo, esta acción se repite siempre que la presión suficiente se transfiera dentro del tanque parapermitir que el nivel de agua en el tanque est) ligeramente a"ajo de la entrada del supercargador en su
presión de arranque. El supercargador automáticamente permite el ingreso de aire cuando el nivel de
agua del tanque su"e por encima de la entrada del mismo.
Este tipo de sistema de suministro de aire, es utili#ado en sistemas hidroneumáticos peque-os y
medianos.
+ara el caso de sistemas hidroneumáticos de grandes dimensiones, se recomienda la utili#ación de
compresores de aire.
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V%/$%) $ e -)r )'or
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4+5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA
VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS
*omo ya se mencionó
anteriormente, la comparaciónse reali#a entro los tres sistemas
que se descri"en en este
tra"ajo.
Las principales ventajas de los
sistemas hidroneumáticos son
las siguientes'
El tanque presuri#adopuede amortiguar
pro"lemas de golpe de
ariete.+uede ser u"icado en
cualquier sitio del
edificio, sin afectar su operación.1o requieren estructuras especiales para su colocación.
DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS
Las desventajas de dichos sistemas son los siguientes'
• >ienen mayor costo inicial.
• El tanque tiene que operar de manera completa, a(n en perodos de poca demanda, puesto que
no puede ser seccionado o dividido.
• Los tanques tienen grandes dimensiones, de"ido a que el porcentaje de agua utili#a"le, para
suministrar a la red de
distri"ución, es reducido.
• ?equiere mayor espacio
para su instalación.
+ CONCLUSIONES
La teora so"re
suministro de agua por
tanque hidroneumático,
tiene su parte de cálculo
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al momento que se estudian las partes del sistema, puesto que en cada una de estas se de"e
hacer un análisis de las condiciones fsicas mecánicas e hidráulicas con las que tra"ajara; de
esta forma completa el estudio hecho de manera concisa so"re este tema En cuanto al mantenimiento, no se ha mencionado de manera precisa en los temas vistos; sin
em"argo es un concepto "astante importante para potenciar el funcionamiento de los equipos
tanto para sistemas hidroneumáticos, como para calentadores de agua y sus partes.
SUGERENCIAS
+or ser un sistema cada ve# más utili#ado, es que se de"e estudiar con mayores detalles y
o"tener mayores conocimientos acerca del tema.
&e recomienda este sistema porque han demostrado ser una opción eficiente y versátil, con
grandes ventajas frente a otros sistemas.
El dise-o del sistema de"e considerar un tiempo mnimo entre los encendidos de las "om"asconforme a sus especificaciones.
>omar en consideración al momento de dise-ar un tanque hidroneumático todas las
consideraciones necesarias para un correcto funcionamiento.
+ BIBLIOGRAFÍA
&istemas Hidroneumáticos, Escuela de ingeniera de !ntioquia.
http'33fluidos.eia.edu.co3hidraulica3articuloses3maquinashidraulicas3hidroneumaticos3paginas3hidr
oneumaticos.htm
*aptulo 5. 7nstalaciones y equipo complementario en las redes de distri"ución de agua.http'33DDD.capac.org3De"3+ortals303"i"liotecavirtual3doc003*!+53*!+5.htm http'33DDD.DiFipedia.org3
ua práctica so"re instalaciones centrali#adas de calefacción y agua caliente sanitaria $!*&% en
edificios de viviendas, ?icardo arca Gos), 9inisterio de industria turismo y comercio, o"ierno
de Espa-a. *álculo del consumo de agua caliente sanitaria,*LE!1E?=solar.com
?eglamento 1acional 4e Edificaciones, 1orma & 0.0
[Escriba texto]
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/hidroneumaticos/paginas/hidroneumaticos.htmhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/hidroneumaticos/paginas/hidroneumaticos.htmhttp://www.capac.org/web/Portals/0/biblioteca_virtual/doc001/CAP3/CAP3.htmhttp://www.wikipedia.org/http://www.cleanergysolar.com/http://www.cleanergysolar.com/http://www.capac.org/web/Portals/0/biblioteca_virtual/doc001/CAP3/CAP3.htmhttp://www.wikipedia.org/http://www.cleanergysolar.com/http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/hidroneumaticos/paginas/hidroneumaticos.htmhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/hidroneumaticos/paginas/hidroneumaticos.htm