Sistemas De Impulsion De Agua Potable

Sistemas de impulsión para edificios residenciales

Taller de edificación

Autores:

Diego Hernández Obando

Erick Quintanilla Martínez

Fabián Robles días

Profesor: Enrique Villadongos

Contenido

Introducción 3

Marco regulatorio y dimensionamiento de un sistema de elevación de agua potable. 6

Dimensionamiento del sistema de elevación de agua. 8

Sistemas de elevación de agua para edificios en Chile 15

a. Sistemas de bombeo para edificios con estanques elevados: 16

b. Sistema de bombeo Tankless. 16

c. Sistema de bombeo hidroneumático tradicional. 17

d. Sistema de bombeo con estanque hidroneumático presurizados. 18

e. Sistema de bombeo con variador de frecuencia. 21

Costos de los sistemas de impulsión de agua. 24

a. Costo inicial. 26

b. Costo de instalación y puesta en marcha. 27

c. Costo de la energía 27

d. Costo de operación 28

e. Costo de mantenimiento y reparación 29

f. Costo de fallo o lucro cesante. 29

Conclusión 30

Introducción

El agua siempre ha sido un elemento decisivo para la supervivencia y evolución del hombre. Grandes civilizaciones tienen dentro de sus factores comunes que nacieron cercanas a fuentes de agua dulce. Así el Nilo baño a los egipcios, los ríos Éufrates y Tigre a la civilización Mesopotámica, el río Indo a la antigua civilización India y el río Amarillo a la cultura China.

Uno de los principales usos que se le daba al agua era para regar los campos , los cuales no siempre estaban aguas abajo del río, por lo que fue necesario inventar métodos para hacer llegar el agua a niveles superiores de los que presentaba el cauce natural del río.

En un principio se acarreaba el agua de manera manual, utilizando cubetas o algún dispositivo donde almacenar y transportar el agua. Esto cambió cuando aparece el tornillo sinfín de Arquímedes, el cual es la maquina precursora a lo que conocemos hoy en día como bombas hidráulicas. No solo se utilizó esta máquina para elevar agua, sino que también se aplicó en la elevación de harina y cereales.

Tornillo de Arquímedes

En la ilustración 1 se muestra el tornillo de Arquímedes, el que está formado por en un gran cilindro hueco, que en su interior tiene una rampa helicoidal apoyada en el eje del cilindro, en el cual puede rotar libremente.

El principio de funcionamiento se basa en elevar el agua, que se encuentra por debajo del eje de giro, por la rampa debido a la rotación. El agua entra por la parte inferior del cilindro y comienza a ascender por la rampa hasta salir por la parte superior del cilindro. La rotación es provocada por una manilla, ubicada en la parte superior del tornillo.

Con el transcurso de los años esta máquina se fue mejorando y modificando hasta llegar a lo que conocemos hoy como bomba hidráulica. Dentro de sus principales utilizaciones, las bombas hidráulicas tienen un papel fundamental a la hora de abastecer de agua los edificios ya que son las responsables de entregar la presión y el caudal necesario para alimentar de agua hasta el artefacto ubicado en el punto más desfavorable del edificio.

Uno de los componentes que conforman a la bomba hidráulica es el motor asíncrono que le entrega la potencia necesaria para levantar el caudal de agua a la presión específica. Por lo general para este tipo de instalaciones se utilizan motores que van desde los 3 HP hasta los 20 HP1.

Como el funcionamiento de las bombas está directamente ligado con el consumo de agua del edificio, debe presentar un sistema de control tal que permita satisfacer la demanda de agua de manera continua y permanente. Los sistemas utilizados hoy en día se basan en el control mediante presostatos o mediante un variador de frecuencia.

En un principio los equipos de elevación de agua eran comandados únicamente por

presostatos, los cuales mediante diferencias de presión hacen partir y parar las bombas. Si bien este método es bastante efectivo en su funcionamiento, debe trabajar en rangos de presión para la partida y parada de las bombas, por lo que no se logra una presión completamente constante. Otra desventaja se relaciona con el hecho de tener un gasto de energía innecesario, debido justamente, a que se tiene mayor presión en lugares y momentos que no lo requieren.

El variador de frecuencia en cambio permite mantener un nivel de presión constante, presentando pequeñas oscilaciones con respecto a la presión de referencia.

Además, permite un ahorro de energía debido a la variación de la velocidad de giro del eje, con lo que se logra entregar la energía necesaria para alcanzar el punto de presión necesario, sin derrochar energía.

Marco regulatorio y dimensionamiento de un sistema de elevación de agua potable.

En Chile existe el Reglamento de Instalaciones Domiciliaras de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), el cual regula los proyectos, construcción y puesta en servicio de las instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado. Establece normas técnicas para este tipo de instalaciones a nivel nacional. En complemento con el RIDAA se tiene la Norma Chilena Oficial NCh 2485.Of2000 – Instalaciones domiciliarias de agua potable “Diseño, cálculo y requisito de las redes interiores”-. Todo proyecto de instalaciones sanitarias domiciliarias y su construcción deben cumplir con este reglamento.

La instalación domiciliaria de agua potable abarca desde la salida de la llave de paso colocada a continuación del medidor general o de los sistemas propios de abastecimiento de agua potable, hasta los artefactos.

En el RIDAA se establece que el diseño y cálculo de las instalaciones domiciliaras de agua potable debe apuntar hacia garantizar el suministro, como se ve en el siguiente artículo.

“Artículo 51°: El diseño y cálculo de las instalaciones domiciliarias de agua potable (IDAP) debe garantizar en toda circunstancia la preservación de la potabilidad del agua y un suministro adecuado18 a cualquier artefacto, ciñéndose para ello a las nomas chilenas, instrucciones de las Superintendencia y las prácticas corrientemente empleadas en ingeniería sanitaria. Asimismo, el diseño y los materiales consultados deben asegurar el buen funcionamiento y durabilidad de las instalaciones, durante la vida útil prevista del inmueble al cual va a servir.”

Dentro de las instalaciones domiciliarias se puede encontrar dos escenarios; los alimentados directamente de la red pública y los que deben ser alimentados mediante un equipo de elevación de agua. Esto se establece en los siguientes artículos del RIDAA:

“Artículo 80°: En las edificaciones en que, por su condición topográfica o de diseño, la presión informada por el prestador en el correspondiente Certificado de Factibilidad no garantice un adecuado y permanente abastecimiento de agua potable desde la red pública a todos los pisos, deberá proyectarse y construirse un sistema de elevación de agua. Excepcionalmente, en aquellos casos en que exista presión suficiente en la red de distribución, el peticionario podrá diferir la construcción de dicho sistema de elevación, el que en todo caso deberá quedar diseñado en el proyecto correspondiente para su construcción cuando sea necesario.

Artículo 81°: Los equipos de bombeo se surtirán desde un depósito especial o estanque de acumulación sin presión, no pudiendo hacerlo directamente desde la red pública, ni permitiéndose el uso de una tubería de derivación (by pass).”

Dentro de las condiciones exigidas se tiene que en el caso de ser una instalación alimentada directamente de la red pública, la presión mínima de salida en el artefacto más desfavorable debe ser al menos de 4 m.c.a. (0,392 bar). En el caso de ser alimentado por un sistema de elevación, esta presión mínima debe ser al menos de 7 m.c.a. (0,686 bar), en este caso la presión máxima no debe superar la aceptada por cualquier artefacto, ni exceder 50 m.c.a.

En ambos casos el prestador del servicio de agua potable, Aguas Andinas en gran parte de Santiago, debe asegurar una presión dinámica aguas abajo del arranque domiciliario en la llave de paso después del medidor de 14 m.c.a. (1,373 bar) para el consumo máximo diario.

Dimensionamiento del sistema de elevación de agua.

Un sistema de elevación de agua en edificios residenciales tiene como objetivo abastecer de agua potable a todo el edificio a un rango de presión constante. Está conformado principalmente por bombas hidráulicas, específicamente bombas centrífugas horizontales o verticales. En los sistemas de elevación existen dos variables que son el alma mater de la utilización de estos. La presión y el caudal, los cuales definirán la elección de la bomba a instalar, los rangos de trabajo y los puntos de corte. Lo primero que se deben hacer para dimensionar un equipo de elevación de agua es estimar la presión y el caudal que necesitará el sistema. En este caso la presión debe ser constante, y el caudal debe satisfacer el caudal máximo probable.

La obtención del caudal requerido es un

...