sustitución de un sistema hidráulico por un hidroneumático en la distribución de agua

8/18/2019 Sustitución de Un Sistema Hidráulico Por Un Hidroneumático en La Distribución de Agua.

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Proyecto FinalITTG

06/12/2012

TALLERDE I

NVESTIGACIÓN 1INSTIT!T" TECN"LÓGIC" DE T!#TLA G!TI$RRE%

DIRECCIÓN GENERAL DE ED!CACIÓN S!PERI"R

TECN"LÓGICA

DEPARTA&ENT" DE INGENIER'A &EC(NICA

DISE)" DE LA S!STIT!CIÓN DE !N SISTE&A*IDR(!LIC" DE TAN+!E ELEVAD" P"R !N SISTE&A

*IDR"NE!&(TIC" EN LA DISTRI,!CIÓN DE AG!AP"TA,LE

CATEDRÁTICO:LIC EDNA &"RALES C"!TI)"

TALLER DE INVESTIGACIÓN 1PRESENTADO POR ALUMNOS DE INGENIERÍA MECANICA:

A+!IN" &AND!-AN" -!LI" C$SARCASTR" *!ERTA -!AN R"DRIG"

*ERN(NDE% LÓPE% .!RI" STEP*ANIE

G!&ETA SAR&IENT" DANIEL


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ÍNDICE GENERAL

GLOSARIO………………..……………………….…….…………….………………4

LISTA DE SÍMBOLOS……………………………………..………….……………...6RESUMEN……………………………………………………………………………...7OBJETIVOS………………………………………………………………..................7INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………81.- GENERALIDADES……………………………………………….……………….9

1.1 Sistemas hidroneumáticos………….…………..……….….....………………...91.2 Teoría sobre sistemas hidroneumáticos………………………………………101.2.1 Tipos de sistemas hidroneumáticos…………………………………………101.2.2 Características…………………………………..……………………………..12

1.2. !artes "ue componen un sistema hidroneumático………………………..11.2.4 #uncionamiento……….……………………....………………………………141.2.$ %ida &ti' de' sistema……………………................………………………….161.2.6 #a''as mecánicas "ue in('u)en en e' (uncionamiento de un sistemahidroneumático………………………..……………………………………………..161. %enta*as ante un sistema com&n de a'macenamiento………………………171..1 %enta*as………..……..………….…………...….…………………………….181..2 +es,enta*as…..…………………………………..……………………………181.4 -n(ormacin re"uerida para e' dise/o de un sistema

hidroneumático……………………………………………………………………….191.4.1 enera'idades……..……………….………..……..………………………….191.4.2 Cic'os de bombeo……………………………....……………………………..201.4. !resiones………….………………………….…...…………………………...211.4.4 Cá'cu'o de cauda' necesario……………………….………………………...221.4.$ !rdidas de cara…………………………..…………………………………21.4.6 3edicin de cotas………………………..……….…………………………...2

2.- SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRONEUMÁTICO……………….…………24

2.1 speci(icaciones tcnicas de' (abricante………………………….….……….242.1.1 5&mero de bombas…………...…………………….…………………...……242.1.2 !otencia re"uerida por 'a bomba ) e' motor………………………………..242.1. +imensionamiento de' tan"ue a presin……………….............................2$2.2 Tama/o de' e"uipo en (uncin de' espacio con "ue se cuenta…....……….262. 'eccin de' sistema se&n e' cauda' de dise/o………….……….…………26


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3

3.- COMPARACIÓN DE UN SISTEMA HIDRONEUMÁTICO CON UNSISTEMA TRADICIONAL………………………….…..…………………………...28.1 Sistema hidroneumático comparacin de rendimiento antetan"ues e'e,ados………………………………..….….……..….……………….…28.2 Sistema hidroneumático comparacin de rendimiento cisternas con bomba

centrí(ua norma'…………………………………………………………………….29. Comparacin en costo ) rendimiento entre un sistema hidroneumático ) 'osmtodos de a'macenamiento tradiciona'es………………………………………..29

4.- CARACTERÍSTICAS NECESARIAS EN LA RESIDENCIA PARA LAINSTALACIÓN DE UN SISTEMA HIDRONEUMÁTICO……………..…………04.1 Capacidad e'ctrica……………………………………….…….………………04.2 spacio adecuado ) su(iciente para 'a insta'acin……...…………………...04. bastecimiento su(iciente de aua………………………...……...................1

4..1 +imensionamiento de un tan"ue cisterna para abastecimiento de' sistemahidroneumático a uti'iar…………………………………………………………….1

5.- APLICACIONES DE SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS…………..…........4$.1 esidencia'es…………………………………………………………………….4$.2 ombeo a tan"ues de distribucin de aua potab'e…………………………4CONCLUSIONES..............................................................................................$RECOMENDACIONES…………..……………………………….…….…………..6BIBLIOGRAFÍA………………………………………….………………………......6


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GLOSARIO

•

ABRASIÓN ccin mecánica de roamiento "ue pro,oca 'a erosin odesaste de un materia' o te*ido.

• ÁLABE Cada una de 'as pa'etas cur,as de una rueda hidráu'ica o una turbina.

• BRIDADO :nin entre tuberías; )a sea para aumentar su 'onitud o para un

cambio de direccin.

• CARCASA n enera'; con*unto de pieas duras ) resistentes; "ue dan

soporte isten; básicamente; dos tipos@ 'osde 'í"uidos ) 'os de ases.


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• P"RDIDA DE NIVEL DINÁMICO DE SUCCIÓN Com&nmente ''amado

descebado; esto se traduce en "ue 'a bomba ha perdido e' 'í"uido necesariopara mantener e' e"ui'ibrio dinámico en 'a tubería de succin; con 'o cua' nopuede continuar e' proceso de bombeo hasta recuperar dicho ni,e' a 'a boca de

succin de 'a bomba.

• PRESOSTATO Tambin conocido como interruptor de presin; es un

instrumento "ue cierra o abre un circuito e'ctrico; dependiendo de 'a 'ectura depresin de un ('uido.

• PRESURI#ADO Componente "ue mantiene una presin constante en su

interior; )a sea (i*a o deri,ada de' uso de un compresor "ue 'a mantena a unni,e' determinado.

• RODETE otor situado dentro de una tubería o un conducto encarado deimpu'sar un ('uido. enera'mente se uti'ia este trmino para re(erirse a'e'emento m,i' de una bomba centrí(ua; pero en ocasiones tambin se uti'iapara re(erirse a' e'emento m,i' de turbinas ) ,enti'adores.

• TERMOIÓNICA Tambin ''amada ,á',u'a termoinica; ,á',u'a de ,acío; tubo

de ,acío o bu'bo; es un componente e'ectrnico %- uti'iado para amp'i(icar;conmutar; o modi(icar una se/a' e'ctrica mediante e' contro' de' mo,imiento de'os e'ectrones en un espacio A,acíoA a mu) ba*a presin; o en presencia de

ases especia'mente se'eccionados.

• VACUÓMETRO -nstrumento "ue mide; con ran precisin; presiones

abso'utas in(eriores a 'a presin atmos(rica. Se 'e uti'ia tanto en 'a industriacomo en e' campo de 'a in,estiacin cientí(ica ) tcnica.

• VÁLVULA DE ALIVIO %á',u'a "ue permite drenar o disminuir 'a compresinen e' interior de 'os conductos.


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6

LISTA DE S'&,"L"S


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RESUMEN

3ediante e' presente traba*o se pretende; conocer 'as ,enta*as ) des,enta*as "uecon''e,a 'a uti'iacin de un sistema hidroneumático residencia'; en comparacin a 'ossistemas hidráu'icos tradiciona'es o c'ásicos


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. rindar 'a so'ucin de 'a más a'ta ca'idad con e' me*or costo ) bene(icio a 'o'aro de 'a ,ida &ti' de 'a insta'acin hidráu'ica.

INTRODUCCIÓN

+ebido a 'a necesidad ) 'a importancia "ue se tiene en cuanto e' abastecimiento deaua potab'e en cua'"uier unidad ci,i'; "ue deba ser suministrada a presin ) cauda'determinados; para sus di,ersas ap'icaciones ) usos comunes; se p'anea 'o siuiente@

?a necesidad principa' "ue se presenta 'a e'aboracin de este pro)ecto de distribucinde aua potab'e consiste en 'a determinacin de' sistema más adecuado; "ue rea'ice'a captacin; conduccin ) a'imentacin; en 'a (orma más e(iciente. :n sistema de

aua comprende un e"uipo de bombeo con tan"ue a presin carado concompresora o tan"ue


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9

• Tipo de insta'acin ce'ente; me*orando e' (uncionamiento de 'os mueb'es

) ser,icios; demostrando así 'a importancia de 'os sistemas en di(erentes áreas deap'icacin.

,itar 'a acumu'acin de sarro en tuberías por ('u*o a ba*as ,e'ocidades.

5o re"uiere tan"ues ni red hidráu'ica de distribucin en 'as aoteas de 'os edi(icios


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simismo e,itar 'a acumu'acin de a'as ) suciedad en tuberías por ('u*o a ba*as,e'ocidades. ste sistema no re"uiere tan"ues ni red hidráu'ica de distribucin en 'asaoteas de 'os edi(icios


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0. H&%+*(89%, ,;*,Consiste en un sistema hidroneumático


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12

para 'orar una e>ce'ente operacin durante muchos a/os sin prob'emas demantenimiento.

1.2.2 C/&/9*&:,9/,.

/. S,*/ ;&*,(&


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D Tan"ue en acero con membrana


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0. :n n&mero de bombas acorde con 'as e>iencias de 'a red ib'es para absorber 'as ,ibraciones.

6. ?'a,es de paso entre 'a bomba ) e' e"uipo hidroneumáticoB ) entre ste ) e'sistema de distribucin.

7. 3anmetro.

. %á',u'a de seuridad.

@. +ispositi,o para contro' automático de 'a re'acin aireGaua.

. -nterruptores de presin para arran"ue a presin mínima ) parada a presinmá>ima; arran"ue aditi,o de 'a bomba en turno ) contro' de' compresor.

. -ndicador e>terior de 'os ni,e'es en e' tan"ue de presin; para 'a indicacin ,isua' de'a re'acin aireGaua.

. Tab'ero de potencia ) contro' de 'os motores.

+. +ispositi,o de drena*e de' tan"ue hidroneumático; con su correspondiente ''a,e depaso.

%. Compresor u otro mecanismo "ue repona e' aire perdido en e' tan"uehidroneumático.

;. #i'tro para aire; en e' compresor o e"uipo de in)eccin.


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'a presin de aire; con ,a'ores con,enientes para su distribucin ) uti'iacin en unared de aua potab'e o de rieo.

' aire a presin act&a como e'emento e'ástico pensas de'a presin acumu'ada en e' mismo


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1.2.5 V/ = * ,,*/.

?a ,ida &ti' de un sistema hidroneumático; en este caso residencia' ) para

edi(icios de poca a'tura; dependerá de' prorama de mantenimiento "ue pueda darse

a' sistema; )a "ue 'a ,ida media de un e"uipo de este tipo supera 'os die a/os; si se

'e da un mantenimiento adecuado; con e' cua' se podrá a'arar 'a ,ida de' e"uipo; no

se toma en cuenta e' aumento pob'aciona' )a "ue por ser un sistema residencia' e'

aumento de 'a demanda no es sini(icati,o.

1.2. F//, *98+9/, >(* +?(*+ *+ * ?(+9%+/*+% * (+ ,,*/7&%+*(89%.

ntre 'os prob'emas mecánicos comunes "ue puede presentar un sistemahidroneumático se pueden considerar 'os siuientes@

/. S / 0%0/ ;&*+* /;/6/ 9%+ (97/ ?&*9(*+9/.

D !oco ,o'umen de aire o n e' ,isor de aua "ue tiene e' tan"ue se obser,a si e' ni,e'de aua está más arriba de 'as 2G partes de 'a a'tura de' tan"ue.

o n caso a(irmati,o; se encenderá e' compresor de modo manua' paraincrementar 'a presin de aire ) reducir e' ni,e' de aua; hasta "ue e' ni,e'ba*e.

C%;&*,%& *,9%+*9/%

o Se ,eri(ica 'a posicin de' se'ector de encendido de' compresor; puede ser "ueest en apaado.

o Co'ocar e' se'ector en modo automático.

o Si no es este e' caso; re,isar e' (usib'e.


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o Si ninuna de estas medidas da resu'tado; consu'tar a' tcnico.

F(6/ * /&* *+ * /+>(*

o Se ,ierte aua *abonosa sobre e' tan"ue; (undamenta'mente en 'as costuras de

so'dadura; esto sucede si tambin ha) ruptura en 'a membrana interna.

o Si se producen burbu*as; ha) un ori(icio en ese punto ) habrá "ue so'dar'o.

D C%+&% * %(*+ *?*9(%,%

o +escartadas 'as causas antes descritas; es probab'e "ue se trate de estee'emento; en cu)o caso se ''amará a' tcnico para "ue 'o desmonte; re,ise )cambie si es necesario.

I+*&&(;%& * ;&*,+

o e,isar 'os contactos ) 'a raduacin.

o ?'amar a' tcnico para "ue 'o a*uste; repare o cambie si es necesario.

D F(6/, * /6(/ *+ / (0*&:/

0. S /, 0%0/, +% ;&*+*+ % /;/6/+ /(%89/*+*

D %eri(icar en e' tab'ero 'a posicin de' se'ector de encendido.D %eri(icar en e' tab'ero de contro' e' estado de 'os (usib'es.D n caso de no tratarse de ninuno de 'os e'ementos se/a'ados; se acudirá a' tcnicode mantenimiento para "ue re,ise e' e"uipo.

9. S%(9+ */ / /, ?//, *,9&/,

' sistema hidroneumático es un e"uipo de'icado; por consiuiente; es con,eniente"ue cua'"uier (a''a en 'a operacin de' mismo sea reportada ) correida por persona'especia'iado; de 'o contrario se corre e' rieso de causar desper(ectos ma)ores.

Se debe ,eri(icar e' ni,e' de aceite de' compresor; si e' mode'o 'o re"uiere; a' menosuna ,e a' mes.

1.3 V*+/@/, /+* (+ ,,*/ 9%=+ * //9*+/*+%.


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1.3.1 V*+/@/,.

D ?a presin de aua es reu'ada a ,o'untad.

D Tiene su propio depsito de aua; por 'o "ue; ante cortes de enería se mantieneuna reser,a presuriada disponib'e para uti'iar. otada sta; e' aua ('u)e a presin

norma'.

D 5o importa 'a distancia de ubicacin de' sistema en p'anta ni en a'tura con respectoa 'a demanda.

D ?a bomba traba*a con rendimiento adecuado durante bre,es períodos; hastaa'canar 'a presin de corte. sto; además de dar'e ma)or ,ida &ti' a' e"uipo; eneraun menor costo de operacin.

D s tota'mente automático.

D ste sistema; cada ,e más uti'iado en e' mundo; permite a'imentar simu'táneamente distintos ser,icios como consumo sanitario domici'iario; rieo;má"uinas de 'a,ado; ser,icios contra incendio; procesos industria'es; etc.

D Si'encioso.

D >ce'ente presin en toda 'a red hidráu'ica; me*orando e' (uncionamiento de'a,adoras; (i'tros; readeras; ''enado rápido de depsitos en inodoros; operacin de('u>metros ) rieo por aspersin; entre otros. sí mismo e,ita 'a acumu'acin desuciedad ) a'as en 'as tuberías por ('u*o a ba*a ,e'ocidad.

D 5o re"uiere tan"ues en 'as terraas "ue den ma' aspecto a 'as (achadas )sobrecaruen 'a estructura de 'a construccin.

D 5o re"uiere red hidráu'ica de distribucin en 'as terraas; "uedando 'ibres paradi(erentes usos; e,itando humedades por (uas en 'a red.

D Tota'mente hiinicos; )a "ue no ha) tan"ues abiertos en contacto con e' po',o;microbios; insectos ) pe"ue/os anima'es.

1.3.2 D*,*+/@/,.

n este tipo de sistemas no son numerosas 'as des,enta*as "ue pueden mencionarse)a "ue (ueron dise/ados ) (abricados con e' propsito de competir con 'os sistemas)a e>istentes ) de esa manera me*orar de ran (orma e' uso ) distribucin de' auadentro de 'as estructuras para 'as "ue (ueron dise/adas; optimiando presiones.


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D :na de 'as des,enta*as más notab'es en estos sistemas es e' uso de eneríae'ctrica; )a "ue e' sistema depende por comp'eto de e''a; ) a' no haber corriente e'ser,icio de aua se detiene por comp'eto.

D Etra de 'as des,enta*as es 'a (a'ta de aua en 'as tuberías a causa de' ma' ser,icio;

(a'ta o corte de' mismo; aun"ue este prob'ema puede reso',erse de ,arias (ormas;como son e' uso de cisternas subterráneas o tinacos a ni,e' de' sue'o para tener unareser,a aceptab'e ) mantener continuo e' ('u*o de aua sin importar e' ser,icioe>terno.

D Tiene un consumo de enería como se deta''a en e' capítu'o cinco; en 'osre"uerimientos e'ctricos de 'a residencia "ue aun"ue mínimo es una des,enta*a enre'acin a 'os tan"ues e'e,ados "ue (uncionan con so'o e' e(ecto de 'a ra,edad.

1.4 I+?%&/9+ &*>(*&/ ;/&/ * ,*% * (+ ,,*/ 7&%+*(89%

1.4.1 G*+*&//*,.

!rimeramente deben tomarse en cuenta ciertas consideraciones enera'es parae' cá'cu'o.' cá'cu'o de' sistema hidroneumático re"uiere de dos pasos pre,ios como 'o son e'cá'cu'o de 'a dotacin diaria tremo; para pre,enir 'a prdida de' ni,e'de succin de 'as bombas.

D ?a a'tura dinámica tota'


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/. +i(erencia de cotas entre e' sitio de co'ocacin de 'a ,á',u'a de pie ) 'a cotasuperior de' aua en e' arte(acto más des(a,orab'e o más a'to.

0. ?as (ricciones ocurridas en 'a succin de 'a bomba; descara de 'a misma einsta'acin hasta 'a cota más a'ta.

1.4.2 C9%, * 0%0*%.

!ara e' cá'cu'o de un sistema hidroneumático de bombeo se tomarán en

consideracin 'os ''amados cic'os de bombeo; es decir; e' n&mero de arran"ues de'e"uipo de bombeo en un período de una hora.

Cuando se dimensiona un tan"ue se debe considerar 'a (recuencia de' n&mero dearran"ues de' motor de 'a bomba. Si e' tan"ue es demasiado pe"ue/o; 'a demandade distribucin norma' e>traerá e' aua &ti' de' tan"ue rápidamente ) 'os arran"ues de'as bombas serán demasiado (recuentes. :n cic'o mu) (recuente causa desaste


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innecesario de 'a bomba ) un consumo e>cesi,o de potencia. !or con,encin se usauna (recuencia de 4 a 6 cic'os por hora; e' cic'o de cuatro

Pmín=h+ Σ hf +V 2

2g++hr

n donde@

7 M 'tura eomtrica entre e' ni,e' in(erior ) e' ni,e' superior de' 'í"uido7? M ?a sumatoria de todas 'as prdidas imo "ue se pueda uti'iar; por 'o "ue ha) "ue tener en cuenta "ue a' aumentar e' di(erencia' de presin; aumenta 'a re'acin de e(icienciade' ci'indro considerab'emente ) por 'o tanto reduce e' tama/o (ina' de' mismoB perotambin aumentar demasiado e' di(erencia' puede ocasionar incon,enientespe"ue/os; ta'es como un ma)or espesor de 'ámina de' tan"ue; e'e,ando así su costo


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) ob'iando a 'a uti'iacin de bombas de ma)or potencia para ,encer 'a presinmá>ima; o ra,es; ta'es como (uas en 'as pieas sanitarias ) acortamiento de su ,ida&ti'; o e' tota' reemp'ao de' sistema hidroneumático.

?a e'eccin de 'a presin má>ima se pre(iere de*ar a criterio de' pro)ectista.

0. P&*,+ ?*&*+9/ 8/

Se recomienda "ue 'a presin di(erencia' no sea in(erior a 14 metros co'umna de auaima; o ra,es; ta'es como (uas en 'as pieas sanitarias ) acortamiento de su ,ida&ti'. ?a e'eccin de 'a presin má>ima = se de*a a criterio de' dise/ador.

1.4.4 C89(% * 9/(/ +*9*,/&%.

Se conocen ,arios mtodos para e' cá'cu'o de cauda'es necesarios para e'(uncionamiento de un sistema de este tipo; pero en este caso se presenta uno de 'osmás usados ) de (áci' cá'cu'o; 'a estimacin de 'a demanda se hará de acuerdo a 'asiuiente (rmu'a; 'a cua' es de uso &nicamente domici'iar; es decir; para ,i,iendas

uni(ami'iares o edi(icios pe"ue/os de no más de 1$ personas.

Qd=( DOTACIÓN )( No . HABITANTES+ ÁREADERIEGO)

86,400=( Lp)

+onde@

' M cauda' de demanda en 'itros por seundo.

D%/9+ M Tota' 'itros de 'a demanda diaria por habitante.

N%. H/0/+*, M 5&mero de habitantes estimados en 'a ,i,ienda.

Á&*/ * &*6% M Nrea ,erde e>istente en 'a residencia "ue re"uiera de rieo.

sta (rmu'a abarca un rano de cinco imo de treinta


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23

1.4.5 P)&/, * 9/&6/.

5o son más "ue 'as prdidas "ue ocurren en 'a tubería así como en todos 'osaccesorios "ue con(orman 'a red de distribucin ) 'a tubería de succin de' sistemahidroneumático.

?a (rmu'a para ca'cu'ar 'a prdidas de cara es 'a de 'asius ; )a "ue permite usar'acon tuberías menores de $0 mi'ímetros con un n&mero de e)no'dOs P 10Q$.

h!=0.473Q

1.75

D4.75

L

+onde@

' cauda' en 'Gh

D diámetro en


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24

2. SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRONEUMÁTICO

!ara 'a se'eccin de' sistema debe tomarse en cuenta; antes "ue nada; e'cauda' diario "ue debe hacer circu'ar e' sistema; tipo de bomba o motor ) ca'cu'ar 'apotencia "ue sta debe enerar para "ue e' depsito "ue pro,ee 'a presin seaabastecido de (orma correcta ) constante cuando sea necesario; es decir; cada ,e"ue 'os cic'os de bombeo se repitan.

?a primera consideracin a' se'eccionar e' tama/o de 'as bombas; es e' hecho de ser capaces; por sí so'as; de abastecer 'a demanda má>ima dentro de 'os ranos depresiones ) cauda'es; pro,e)endo a' menos e' 140F de 'a demanda má>imaprobab'e.

2.1 E,;*9?9/9%+*, )9+9/, * ?/0&9/+*.

2.1.1 N=*&% * 0%0/,.

n e' caso de ,i,iendas "ue a'beran un má>imo de 10 personas se recomienda e'uso de una so'a bomba; en cua'"uier otro tipo de edi(icaciones deben se'eccionarsedos o más unidades de bombeo.

2.1.2 P%*+9/ &*>(*&/ ;%& / 0%0/ * %%&.

?a potencia de 'a bomba para un sistema hidroneumático podrá ca'cu'arse con 'a(rmu'a presentada a continuacin@

TC =Q("p)∗ H (m#$ro)

76∗(n)

+onde@

HP M !otencia de 'a bomba en caba''os de (uera


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25

' M Cauda' en 'itros por seundo "ue 'a bomba debe impu'sar.H M Cara tota' de 'a bomba; en este caso 'a a'tura eomtrica ) 'as prdidas por (riccin.+ M (iciencia de 'a bomba; "ue a 'os e(ectos de' cá'cu'o terico se estima en un 60F.

2.1.3 D*+,%+/*+% * /+>(* / ;&*,+.

' dimensionamiento de' tan"ue a presin; se e(ect&a tomando en cuenta comoparámetros de cá'cu'o@ e' cauda' de bombeo ima ) 'a presin mínima; con e' cauda' en 'itros por hora; e' di,isor representa e' n&mero de cic'os por hora "ue se desea.

V'=T!∗Q((om(#o)

4

9. C89(% * ;%&9*+/@* * %(*n uti'iab'e ) e' ,o'umen tota' de' tan"ue; sepodrá ca'cu'ar a tra,s de 'a siuiente ecuacin@

V'=90∗( Pm%)− Pm*n)

Pm%)

+onde@

P8 M presin má>ima de' sistema

P+ M presin mínima de' sistema

N%/@ tanto 'a !má> como 'a !mín serán dadas como presiones abso'utas.


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26

. C89(% * %(*+ %/ * /+>(* VK

V$ = V'

+V'/100

?a (orma de escoer un sistema de bombeo de 'os (abricantes es senci''a; )a "ue a'tener e' cá'cu'o de 'as prdidas; "ue en este caso 'os (abricantes ) distribuidores 'asconsideran insini(icantes so'o toman en cuenta 'a a'tura eomtrica de 'a estructura.2.2 T//% * *>(;% *+ ?(+9+ * *,;/9% 9%+ >(* ,* 9(*+/.

?a e'eccin de' e"uipo se&n e' espacio puede hacerse de ,arias maneras; acontinuacin se 'istan 'as principa'es así como su ran de ser; con 'o cua' e'ineniero o insta'ador podrá decidir 'o "ue pre(iere ) como 'o pre(iere.

D P%& *,)9/ este caso es uno de 'os más predominantes; )a "ue en 'as

construcciones actua'es e' dise/o de 'as estructuras no acepta "ue ciertos e'ementos

como tan"ues e'e,ados de ran tama/o desme*oren e' mismo; con 'o cua' e' uso de

un sistema hidroneumático se ,ue',e idea' e imprescindib'e para 'a esttica de un

dise/o; )a "ue puede ubicarse casi en cua'"uier parte de 'a estructura ) ser

imperceptib'e en e' dise/o enera'; 'o cua' no 'o cump'en otros sistemas "ue re"uieren

e' uso de redes ) tubería e>tra en 'os techos; ocupando espacio "ue puede uti'iarsecon otro propsito; con 'o cua' e' uso de 'os sistemas hidroneumáticos puede reso',er

este incon,eniente para 'os dise/adores; e*ecutores ) e' c'iente (ina'.

D P%& *,;/9% sta podría tomarse como 'a principa' de 'as raones para e' uso de un

sistema hidroneumático; )a "ue en estos días debe optimiarse e' uso de 'os espacios

en 'os dise/os ) e' uso de 'os tan"ues e'e,ados además de 'o indicado en e' inciso

anterior; tambin ocupan un espacio considerab'e dentro de 'a estructura; sin de*ar de

'ado e' espacio necesario para 'as insta'aciones; como 'a tubería ) sus accesorios

sobre 'a estructura; ocupando espacio "ue podría ser bien uti'iado como un ambiente

u otro uso de' espacio "ue pudiera necesitarse.

?os tan"ues presuriados se pueden e'eir de ,arios tama/os; además de eso 'ostan"ues pueden ser horionta'es ) ,ertica'es; en conc'usin e' sistema hidroneumático


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27

se e'eirá de acuerdo a' espacio con "ue se cuenta )a "ue se puede ubicar enespacios reducidos.

2.3 E*99+ * ,,*/ ,*6=+ * 9/(/ * ,*%.

' cauda' de dise/o determina muchos de 'os aspectos de un sistemahidroneumático; 'os principa'es; son@ e' tama/o de 'a bomba; e' tama/o de' tan"ue

presuriado; ) por ende e' espacio necesario para su insta'acin; e' dise/o se&n e'

cauda' deberá hacerse de acuerdo a 'a demanda de 'a edi(icacin a 'a "ue se 'e ,a a

pro,eer e' ser,icio; )a "ue de e''o depende "ue e' sistema (uncione bien ) "ue 'os

usuarios nunca "ueden sin e' ,ita' 'í"uido; debe estimarse e' cauda' mínimo como se

,io en capítu'os anteriores; 'ueo de e''o; con e' cauda' obtenido se hace un cá'cu'o

para estimar e' caba''a*e mínimo re"uerido de 'a bomba; con 'o cua' se obtiene un

estimado de' tama/o de 'a bomba; )a "ue 'a potencia depende e' tama/o de 'a

misma. ?ueo de e''o se procede a 'a e'eccin de' tan"ue presuriado; e' cua' su

tama/o dependerá de' cauda' necesario en una hora de uso; )a "ue dependiendo de'

n&mero de cic'os de bombeo en una hora e' cauda' se renue,a; acumu'ando un ,a'or

porcentua' ) un ,o'umen tota'; e' ,o'umen porcentua' es e' porcenta*e mínimo de'

,o'umen de' tan"ue "ue ste debe contener para mantener 'a presin constante.

Con e' porcenta*e anterior es posib'e ca'cu'ar e' ,o'umen tota' de' tan"ue; "ue es e',o'umen má>imo "ue contendrá despus de comp'etar 'os cic'os de bombeo; 'ueo de

e''o debe tomarse en cuenta una re'a mu) importante a 'a hora de dimensionar un

tan"ue presuriado; como 'o es "ue e' mismo debe cump'ir con e' 140F de 'a

demanda má>ima; con 'o cua' se obtiene un cauda'; e' cua' e' e*ecutor o distribuidor

puede ,ariar ) aumentar en otro porcenta*e para obtener un cauda' ma)or para tener

una reser,a su(iciente para abastecer 'a edi(icacin en caso de (a'ta de aua o

enería e'ctrica; por un período prudencia'.


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28

3. COMPARACIÓN DE UN SISTEMA HIDRONEUMÁTICO CON UNSISTEMA TRADICIONAL.

3.1 S,*/ 7&%+*(89% 9%;/&/9+ * &*+*+% /+* /+>(*,**/%,.

n este inciso se de(ine en "ue (orma e' sistema hidroneumático presenta un

ma)or rendimiento en cuanto a 'os tan"ues e'e,ados; 'a comparacin se basa en 'a

presin "ue stos proporcionan; )a "ue 'a presin "ue enera e' tan"ue e'e,ado está

de acuerdo a 'a a'tura de' mismo; ) mientras más cercana está 'a toma de aua a'

tan"ue e'e,ado 'a presin se reduce considerab'emente; con 'o cua' es di(íci' e'(uncionamiento de a'unos arte(actos como duchas cercanas a' tan"ue; )a "ue

necesitan una presin constante ) a'ta para 'e,antar 'os contactos internos de 'a

misma; por 'o cua' sta no cump'iría su propsito; como es de esperarseB además 'a

presin poco constante en 'a tubería con un tan"ue e'e,ado da 'uar a 'a acumu'acin

de suciedad en 'a tuberías; cosa "ue no pasa a' uti'iar un sistema hidroneumático.

n resumen para este inciso e' rendimiento de un tan"ue e'e,ado es in(erior a'

de un sistema hidroneumático )a "ue e' tan"ue e'e,ado no es capa de mantener una

presin constante en toda 'a estructura como 'o haría un sistema hidroneumático;

además 'a insta'acin de un tan"ue e'e,ado es más traba*osa "ue 'a de un sistema

hidroneumático.


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29

?a &nica 'imitante de un sistema hidroneumático es e' uso de enería e'ctrica

)a "ue se necesita una toma cercana ) de no haber debe insta'arse una; además;

para un tan"ue e'e,ado deben tomarse en cuenta más a (ondo 'as prdidas ) 'a

insta'acin de un sistema de bombeo para pro,eer de aua a' mismo; con 'o cua' se

incrementa a&n más e' costo )a "ue e' circuito por e' cua' ,ia*a e' aua se incrementaa' dob'e; )a "ue ha) una 'ínea de subida ) una de ba*ada de aua; cosa "ue no debe

tomarse si"uiera en cuenta con un sistema hidroneumático.

3.2 S,*/ 7&%+*(89% 9%;/&/9+ * &*+*+% 9,*&+/, 9%+ 0%0/9*+&:?(6/ +%&/.

' rendimiento de un tan"ue cisterna senci''o con una bomba insta'ada; además

de no proporcionar una presin constante; a' no haber ser,icio de enería e'ctrica o

aua; corta por comp'eto e' abastecimiento en 'a residencia de*ando así sin abastocua'"uier toma o aparato "ue dependa de e''a; sin de*ar de 'ado "ue una bomba sin

un adecuado tan"ue a presin como e' "ue uti'ia un sistema hidroneumático a'cana

su ,ida &ti' en menos de 'a cuarta parte de' tiempo de 'o "ue 'o a'canaría una bomba

con dicho tan"ue; )a "ue 'a bomba se mantendría encendida 'a ma)or parte de'

tiempo.

:n sistema hidroneumático "ue cuenta con un cic'o de bombeo; a'ara 'a ,ida

de 'a bomba ) cuenta con una reser,a de aua presuriada; "ue mantendrá

habi'itados 'os principa'es ser,icios por un tiempo prudencia'; mientras se restab'ece;

cua'"uiera "ue (uere 'a causa; aun"ue 'a insta'acin es iua'mente senci''a a 'a de un

sistema hidroneumático; a 'a hora de ponerse en marcha e' consumo de enería de

una bomba senci''a hacia una cisterna a' permanecer encendida 'a ma)or parte de'

tiempo se considera una ran des,enta*a; )a "ue e' consumo de enería e'ctrica es

en e>tremo a'to; ) da 'uar; a' iua' "ue un tan"ue e'e,ado; a 'a (ormacin de

suciedad en 'as paredes de 'a tubería a' no mantener constante 'a presin en 'asmisma.

3.3 C%;/&/9+ *+ 9%,% &*+*+% *+&* (+ ,,*/ 7&%+*(89% %,

)%%, * //9*+/*+% * /6(/ &/9%+/*,.


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30

?a comparacin en costo puede hacerse tomando en cuenta e' precio de'

sistema hidroneumático; contra 'a suma tota' de 'os e'ementos "ue con(orman 'a

insta'acin tota' de cada uno de 'os otros sistemas; a continuacin se obser,an 'as

comparaciones ) se tendrán c'aras 'as ,enta*as "ue con''e,a uti'iar un sistemahidroneumático en una residencia o cua'"uier uso "ue pueda dárse'e; )a "ue es mu)

e>tenso su n&mero de ap'icaciones.

4. CARACTERÍSTICAS NECESARIAS EN LA RESIDENCIA PARA LAINSTALACIÓN DE UN SISTEMA HIDRONEUMÁTICO

?as características de 'a residencia deben ser especí(icamente tres; 'as cua'esson básicas e imprescindib'es; 'as mismas se enumeran ) e>p'ican a continuacin@

4.1 C/;/9/ *)9&9/.

?a capacidad e'ctrica "ue 'a edi(icacin necesita; depende de' e"uipo debombeo; es decir; de 'a capacidad de 'a bomba "ue se uti'iará para a'imentar e'tan"ue presuriado; en este caso particu'ar no es necesaria una ma)or a 'a (uente con'a "ue cuenta 'a residencia; 'as potencias de 'as bombas osci'an entre 0.$ hp ) 2 hp;

con 'o cua' e' re"uerimiento de enería tambin osci'a de 'os 110 , a 'os 220 ,.

s posib'e a(irmar "ue si 'a bomba a uti'iar es de 0.$ hp (uncionaráper(ectamente con una toma domici'iar; no sin descartar "ue es necesario hacer unacone>in por separado; poniendo pre(erentemente un flip on un switch para contro' )corte de enería; e' cua' podría sa'ir de' tab'ero principa' de 'a edi(icacin o insta'arseen 'a toma de enería directa para e' sistema hidroneumático; esto para dar ser,iciode mantenimiento o reparacin a' sistema; en cuanto a 'a capacidad e'ctrica debenusarse 'os e'ementos adecuados para e,itar incon,enientes ) ca'entamiento decab'es; e' sistema usa una 'ínea senci''a de cone>in; 'a cua' ,a conectada

directamente a' sistema hidroneumático o a 'a ca*a de contro' si e' sistema 'o tu,iere.

4.2 E,;/9% /*9(/% ,(?9*+* ;/&/ / +,//9+.

n e' espacio deberán tomarse en cuenta ,arias consideraciones; )a "ue noso'o depende de' área de sue'o para 'a insta'acin sino tambin de 'a cercanía de 'osser,icios; como 'o son 'a acometida o (uente de abasto para e' sistema; cone>iones


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adecuadas de enería; no sin antes conocer e' tama/o ) (orma de' sistemahidroneumático a uti'iar; )a "ue son sistemas ,ersáti'es ) "ue si se es cuidadoso sepodrían insta'ar en e' menor espacio posib'e; 'orando de sta manera; optimiar e'espacio a&n más; para dar'e un uso di(erente; un sistema de este tipo puedeinsta'arse a' 'ado de una pi'eta; un ara*e; un *ardín o en una pe"ue/a bodea;

siempre ) cuando 'os ser,icios estn cercanos; o sea (áci' ''e,ar'os a' 'uar e>acto de'a insta'acin; no así otros tipos de sistemas "ue re"uieren de más espacio parainsta'arse o deben insta'arse a ran a'tura.4.3 A0/,*9*+% ,(?9*+* * /6(/.

ste inciso hace ,er de (orma c'ara 'a importancia de tener e' cauda' necesario;

)a "ue de ste depende e' buen (uncionamiento de un sistema hidroneumático; e'

abasto de aua en este medio; por e>periencia se sabe "ue es irreu'ar; ) "ue en

ocasiones e' aua escasea por ,arios días; tomando en cuenta esta consideracin se

toma 'a decisin de pro,eer a 'a ,i,ienda de una cisterna de a'macenamiento

subterránea; 'a cua' combina per(ectamente con un sistema de este tipo )a "ue no

a'tera de ninuna (orma 'a (achada o aspecto de 'a residencia ) puede dise/arse en

cua'"uier parte de 'a misma; tomando en cuenta a'unas de 'as consideraciones

anteriores como 'o son; 'a cercanía de 'os ser,icios; (aci'itando así 'a insta'acin de 'as

tuberías ) todos 'os ser,icios "ue con''e,a un sistema hidroneumático.

Como comp'emento a este inciso ) a este estudio; se dimensionará una

cisterna "ue cump'a con 'as e>iencias; optimiando e' (uncionamiento de' sistema; )

e,itando así "ue ste se "uede sin reser,a su(iciente para traba*ar; sin importar "ue 'a(uente e>terna de' ser,icio (a''e hasta por ,arios días.

4.3.1 D*+,%+/*+% * (+ /+>(* 9,*&+/ ;/&/ /0/,*9*+% * ,,*/

7&%+*(89% / (


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!ara e(ectos de cá'cu'o ) con,eniencia se apro>ima e' resu'tado a 7;000 ?ts. Con 'o

cua' se obtiene e' ,o'umen tota' para 'a cisterna "ue es de@

VOLUMEN TOTAL Q

Con 'o anterior; se tiene su(iciente para dimensionar e' tan"ue cisterna a con,eniencia

) adaptar'a a' espacio "ue pueda tenerse; en este caso e' espacio no es un prob'ema;

so'o es necesario e'eir e' 'uar ) 'a (orma de 'a misma; para "ue todo sea práctico

será situada de' 'ado donde se encuentre 'a acometida municipa' de aua para "ue e'

abasto ) 'a cone>in a 'a misma sea senci''a ) no re"uiera de mucha tubería )

accesorios e>tras; dependerá de' dise/ador o de' propietario de 'a residencia si desea

incrementar e' ,o'umen de 'a misma como e(ecto de reser,a ) contar con e''a en

ciertas ocasiones "ue sea necesario. !ara e' cá'cu'o de 'as dimensiones de 'a cisterna

basta con un simp'e despe*e de una (rmu'a básica de ,o'umen; 'a cua' da comoresu'tado e' 'aro de 'as aristas "ue (ormarán e' tan"ue cisterna; a continuacin se

e*emp'i(ica e' cá'cu'o de 'as mismas@

!or moti,os prácticos se dise/ará un tan"ue cisterna cuadrado; además de ser (áci'de situar en cua'"uier 'uar; e' cá'cu'o de su ,o'umen ) dimensiones es e' mássenci''o; para (aci'itar e' cá'cu'o de' mismo; 'as medidas serán a con,eniencia@

a "ue se conoce e' ,o'umen de' tan"ue será senci''o encontrar 'as medidas de'

mismo;

%E?:35@ ,o'umen obtenido en metros c&bicos

5CHE@ en metros

?E@ en metros

?T:@ no se conoce a&n.

!ara estimar 'a medida (a'tante 'a (rmu'a de' ,o'umen de' cubo es 'a adecuada;además de ser una (rmu'a senci''a de despe*ar@

V AK LK HK

+onde@

% M %o'umen tota' de' tan"ue


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33

M ncho

? M ?aro

H M 'tura

sta (rmu'a da como resu'tado 'a a'tura inicia' deseada de' tan"ue cisterna.

Habiendo encontrado 'a a'tura inicia'; en este caso 'a pro(undidad; se procede a tomar en cuenta ciertos criterios para e' dise/o; )a "ue a 'a a'tura encontrada debesumárse'e 0.10 metros; 'os cua'es son 'a separacin necesaria entre 'a 'osa ) e' auaen 'a parte superior; además de 0.10 metros necesarios en e' (ondo para mantener unni,e' de aua &'timo; e' cua' es un (actor de seuridad para e,itar "ue 'a bombatraba*e en seco; con 'o cua' se obtienen 'as siuientes dimensiones@

%E?:35@ en metros c&bicos 5CHE@ en metros

?E@ en metros

?T:@ H 0.10 0.10 M 'tura tota' metros como a'tura tota'.

?as dimensiones se muestran en e' siuiente es"uema "ue demuestra en "u manerase mane*an 'os criterios ) medidas anteriormente ca'cu'adas.


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5. APLICACIONES DE SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS

5.1 R*,*+9/*,

?os sistemas hidroneumáticos residencia'es a 'os cua'es se re(ieren este incisoabarcan 'o e>puesto en 'os capítu'os anteriores; en donde se encuentra e'procedimiento de cá'cu'o; dise/o e imp'ementacin de 'os mismos.

5.2 B%0*% / /+>(*, * ,&0(9+ * /6(/ ;%/0*

' uso de sistemas hidroneumáticos para bombeo a ta"ues es un recurso uti'iado

ho) en día para prescindir de persona'; )a "ue se re"uiere "ue una persona super,iseconstantemente e' ni,e' de aua ) e' (uncionamiento de 'a bomba; cosa "ue no esnecesaria con este tipo de sistemas; )a "ue e' sistema hidroneumático mantiene e'ni,e' constante de aua en e' tan"ue; para "ue en e' momento en "ue e' ser,icioe>terno (a''e o e' mismo sistema hidroneumático (a''e; e' ni,e' de' tan"ue e'e,ado sea'o su(iciente para mantener una reser,a ) "ue e' ser,icio a 'a red distribuidoraprincipa' se mantena por un tiempo prudencia'; mientras se restab'ece e' ser,icio; o


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se 'e da mantenimiento; además de proporcionar presin constante a 'a red principa'en caso sea necesario ,aciar e' tan"ue de a'macena*e por reparaciones o so'o paradar'e mantenimiento ) 'impiea; )a "ue e' sistema puede traba*ar independientementede' tan"ue ) brindar 'a presin necesaria inc'uso me*or "ue e' tan"ue.

O&/, /;9/9%+*,

?as ap'icaciones son incontab'es; a continuacin se enumeran a'unas de e''as con e'ob*eto de tener una idea de cuándo se puede o debe uti'iárse'es; )a "ue con e' usode un sistema hidroneumático es posib'e reducir costos; (aci'itar ) a'ierar muchostraba*os ) operaciones "ue re"uieren de presin constante ) abundante ,o'umen deaua@

D ?a,anderíasD #raccionamientos

D di(icios de departamentosD Hote'esD -ndustriasD ieo en enera'D ombeo a tan"ues de distribucin de aua potab'e

CONCLUSIONES

1. ' conocimiento acerca de 'a imp'ementacin de sistemas hidroneumáticos enenera' es necesario; )a "ue ho) en día; constitu)e una opcin más "ue

*usti(icada ) ,iab'e por 'a cantidad de ,enta*as ante 'os sistemas tradiciona'es;como 'o son@ 'a presin constante; no permiten 'a acumu'acin de suciedad )a'as en 'as tuberías; entre otras. demás de 'os bene(icios "ue con''e,a suinsta'acin; como su ba*o mantenimiento; e' uso de poca tubería e imp'ementose>tras; e' me*or (uncionamiento de aparatos de uso domstico; etc.

2. Conocer e' cauda' de dise/o determinará e' buen o ma' (uncionamiento de'sistema hidroneumático "ue se insta'e; así como 'a e'eccin de' tan"uepresuriado a uti'iar; )a "ue de ' depende "ue 'a presin se mantenaconstante por toda 'a tubería.

. ' espacio a uti'iar es esencia' para hacer ,á'idas muchas de 'as ,enta*as de'os sistemas hidroneumáticos sobre otros mtodos de distribucin de aua; )a


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"ue son ,ersáti'es ) se adaptan a cua'"uier 'uar ) espacio disponib'e; a'uti'iarse un tan"ue ,ertica' e' espacio uti'iado será mínimo.

4. ' mantenimiento de un sistema hidroneumático es ba*o; debido a "ue; a' nopermanecer encendida 'a bomba por periodos 'aros de tiempo e' desaste esmínimo.

$. ?as comparaciones hechas entre e' sistema hidroneumático; ) 'os e"uiposreu'ares de distribucin de aua en una residencia; 'oran comprobar "uea'canan a' menos un 60F más de e(iciencia sobre cua'"uier otro tipo desistema tradiciona'.

6. ?a capacidad e'ctrica de estos e"uipos se adapta a 'as condiciones e'ctricasde una residencia.

7. s necesario "ue; a 'a hora de e(ectuar 'a insta'acin e'ctrica para e' sistema

hidroneumático; se cuente con un interruptor independiente de corte < flip on=; e'mismo puede estar en 'a ca*a de ('ipones en 'a entrada domici'iar; o antes de 'aca*a de contro' de' sistema hidroneumático; para "ue sea (áci' e' corte de 'aenería en caso de reparacin; mantenimiento o reemp'ao de' sistema.

RECOMENDACIONES

1. -mp'ementar un mantenimiento peridico ) de carácter pre,enti,o; necesario

para aumentar en un porcenta*e a'to 'a ,ida media de' e"uipo. demás de

reducir e' consumo de enería si e' e"uipo (unciona correctamente; se contará

con un ser,icio ) una presin constante; durante mucho tiempo; a ba*o costo.

2. Conocer per(ectamente e' 'uar ) e' espacio donde ,a a co'ocarse e' sistema

hidroneumático; acercándo'o 'o más posib'e a' tan"ue cisterna ) a 'a insta'acin

e'ctrica.

. s necesario "ue; a 'a hora de e(ectuar 'a insta'acin e'ctrica para e' sistemahidroneumático; se cuente con un interruptor independiente de corte < flip on=; e'mismo puede estar en 'a ca*a de ('ipones en 'a entrada domici'iar; o antes de 'aca*a de contro' de' sistema hidroneumático; para "ue sea (áci' e' corte de 'aenería en caso de reparacin; mantenimiento o reemp'ao de' sistema.


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BIBLIOGRAFÍA

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sustitución de un sistema hidráulico por un hidroneumático en la distribución de agua

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