Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de...
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Instalaciones de Agua y Gas MÓDULO Unidad FORMACI‡N PROFESIONAL A DISTANCIA 2 Instalaciones de Agua (I) Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO
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Instalaciones de Agua y Gas
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2Instalaciones de Agua (I)
Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío,
Climatización y Producción de Calor
CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO
Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR
Título del Módulo: INSTALACIONES DE AGUA Y GAS Dirección: Dirección General de Formación Profesional.
Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente.
Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda
Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera
Autor: Susana Rodríguez Ordóñez
Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias
Coordinación:
Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández
Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Nuria Biforcos Fernández Laura García Fernández María Mera López
Diseño y maquetación: Begoña Codina González Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso Sofía Ardura Gancedo
Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita: Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: en trámite Depósito Legal: en trámite Copyright: © 2007. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.
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Sumario general
Objetivos .............................................................................................. 4
Conocimientos ....................................................................................... 5
Introducción........................................................................................... 6
Contenidos generales ............................................................................. 6
Las instalaciones de aguas limpias ...................................................... 7
Las instalaciones de evacuación de aguas ........................................... 18
Bombas .............................................................................................. 23
Válvulas .............................................................................................. 31
Resumen de contenidos ......................................................................... 38
Respuestas de actividades ...................................................................... 40
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Objetivos
Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:
Identificar los distintos elementos que componen una red de aguas.
Reconocer las características constructivas de los elementos de una instalación de aguas.
Clasificar distintos tipos de bombas en función de su principio de funcionamiento.
Describir y clasificar distintos tipos de válvulas en función de su utilidad.
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Conocimientos que deberías adquirir
CONCEPTOSS
• Instalación de aguas limpias, instalación de evacuación.
• Acometida, llave de toma en carga, llave de corte, contador, distribuidor, ascen-dente.
• Derivación, bajante, colector.
• Red de ventilación.
• Bomba de desplazamiento positivo, bomba centrífuga, equipo elevador de presión.
• Válvula de apertura y cierre, válvula de retención, válvula limitadora.
PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS
• Identificación de los distintos elementos componentes de una instalación de aguas.
• Interpretación de los requisitos exigibles a las instalaciones de aguas, recogidos en el CTE.
ACTITUDESS
• Analítica respecto a idoneidad de elementos componentes de una instalación.
• Crítica respecto a la existencia de distintos tipos de bombas y válvulas y la con-veniencia o no de su empleo según las necesidades.
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Introducción
Los océanos cubren el 70% de la superficie de la tierra. Para hacernos una idea del vo-lumen de agua que representan imaginemos que se pudiera extraer todo el oro que con-tienen; ∑tocaríamos a unas 1,5 toneladas por persona! Ante cantidades de esta magnitud, podríamos pensar en el agua como un recurso inagotable; nada más lejos de la realidad. En muchas zonas de la tierra frases como ∂me pone un vaso de agua jefe? no sólo no es habitual sino que carece de sentido, en unos casos por la escasez de agua y en muchas ocasiones por la ausencia de redes de distribución. Basta reflexionar unos instantes sobre esto para darnos cuenta de la importancia de las instalaciones de agua ∂o no?
Contenidos generales
En esta unidad didáctica estudiaremos cuáles son los principales componentes de una instalación de agua, describiendo con detalle elementos (bombas y válvulas) que permi-ten adecuar el abastecimiento a las distintas circunstancias.
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Si pensamos en las redes de distribución de agua es muy probable que la primera idea que nos venga a la mente corresponda a las instalaciones de abastecimiento de aguas aptas para el consumo humano. ∂Qué característi-cas han de tener para garantizar que el suministro se realiza en óptimas condiciones?
Las instalaciones de aguas limpias
Aunque las instalaciones de abastecimiento de agua parezcan sencillas (un tubo con un grifo) no es así y están integradas por gran cantidad de elementos (bombas, válvulas, sistemas de control,º.). Su montaje, ubicación y cons-trucción se rige por el recientemente aprobado Código Técnico de Edificación (CTE) de 2006, el cual en su sección HS4 desarrolla las normas aplicables aeste tipo de instalaciones. Dada la reciente aprobación de esta reglamentación la mayor parte de las instalaciones de agua que nos encontremos estarán referidas a la anteriornormativa que, aunque presenta diferencias respecto a la nueva, en los con-ceptos fundamentales se parecen bastante. Si estáis interesados podéis des-cargar el CTE en la siguiente dirección:
http://citywiki.ugr.es/wiki/CTE
Existen dos tipos de redes de abastecimiento de aguas limpias: las que disponen de un contador general único y las que tienen contadores aislados.
Red con contador general único. En la figura 1 se representa una red de este tipo compuesta por:
• La acometida.
• La instalación general, que contiene un armario o arqueta del contador general, un tubo de alimentación y un distribuidor principal.
• Las derivaciones colectivas.
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Fig. 1: Esquema de red con contador gene alr .
Red con contadores aislados. Este es el tipo de instalación característica cuando cada abonado tiene su propio contador. Puedes observar su disposición en el es-quema de la figura 2. En este caso la instalación está compuesta por:
• La acometida.
• La instalación general que contiene los contadores aislados.
• Las instalaciones particulares.
• Las derivaciones colectivas.
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Fig. 2: Esquema de red con contadores aislados.
Elementos que componen la instalación
Una instalación de agua está compuesta principalmente por tres elementos:
La acometida.
Instalación general interior del edificio.
Instalaciones particulares.
o Acometida
Es la tubería que enlaza la instalación del interior del inmueble con la tubería de la red de distribución (en el exterior del edificio) o, dicho de otra forma, es la tubería que va desde el punto de toma de la red de distribución hasta la llave de paso general. Como norma general, cada edificio tendrá su propio ramal independiente. La acometida es res-ponsabilidad de la empresa instaladora.
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Por lo general está enterrada, en cuyo caso deberá estar señalizada para evitar posibles roturas al realizar excavaciones.
La acometida debe tener instaladas las siguientes llaves:
Una llave de toma en carga que abra el paso a la acometida. Esta llave se coloca sobre la tubería de la red de distribución exterior, permitiendo así hacer tomas y maniobras sin que la tubería quede fuera de servicio.
Una llave de corte (llave de registro) situada en la calle, en el exterior de la propie-dad junto al edificio. Dado que la acometida es competencia de la empresa sumi-nistradora, sólo ella podrá maniobrarla.
Generalmente este tipo de llaves se construían en acero, pero últimamente el mate-rial más empleado es el polietileno Seiplen).
En el caso de que la acometida se realice desde una captación privada o en zonas rurales (sin red general de suministro de agua), los equipos a instalar serán los siguientes:
•Válvula de pié.
•Bomba para el trasiego del agua.
•Válvulas de registro y de corte general.
F g. 3: Perfil de acometida enterradai .
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Fig 4: Perfil de acometida en planta. .
o Instalación interior general del edificio
Es el conjunto de tuberías y elementos de control y regulación que enlazan la acometida con las instalaciones particulares y las derivaciones colectivas. Esta parte de la instalación y todo lo que sigue hasta los elementos de consumo es responsabilidad del abonado.
La instalación general está conformada por:
Llave de corte general. Servirá para interrumpir el suministro al edificio. Se encuen-tra situada dentro de la propiedad, en una zona de uso común, accesible para que el usuario pueda manipularla y adecuadamente señalada para permitir su identifi-cación. Si se dispone de armario o arqueta del contador general, debe alojarse en su interior.
Filtro de la instalación general. El filtro es una novedad del CTE, y se instala para evi-tar el paso de impurezas que puedan atacar a la tubería. Debe retener los residuos del agua que puedan corroer las canalizaciones metálicas. Se instalará a continuación de la llave de corte general y en el interior del armario o arqueta si lo hubiera.
F g 5: Filtro de una insta ación dei . l agua.
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Tubo de alimentación. Discurrirá desde la llave de corte general hasta los sistemas de control y regulación de la presión (grupos de presión) si los hubiera, siempre a través de zonas comunes. En el caso de que vaya empotrado es preciso instalar re-gistros que permitan su inspección, situados al menos en los extremos y en los cambios de dirección.
El Seiplen, el acero galvanizado, el cobre o los materiales plásticos son constituyentes utilizados para esta parte de la insta
Contadores. Son medidores de caudal que permiten registrar el consumo de agua de cada usuario y efectuar el cobro correspondiente. Los contadores responden a modelos oficialmente aprobados y homologados por el Ministerio de Industria y Energía. En la fi-gura 6 puedes ver el dibujo correspondiente al clásico contador de agujas o esferas.
En el contador representado, cada esfera propor-ciona un dígito de la lectura final: la primera esfe-ra corresponde a las unidades de millar y la últi-ma a las décimas de m3 (o litros x 100). ∂Sabrías decir qué caudal indica dicho contador? Efecti-vamente, señala 1.723,4 m3.
Actualmente los contadores son de lectura directa; existen también contadores electrónicos que avisan a la compañía suministradora de consumos excesivos de-bidos posibles fugas, aunque el contador clásico sigue siendo el de esferas.
En la figura 7 se muestra el corte transversal de un contador típico.
Fig. 6: Contador de agujas.
Fig. 7.
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∂Cuál es la lectura del contador de la fotografía?ct
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Como ya hemos comentado anteriormente hay dos maneras de disponer los contadores: como un contador general (un único abonado o varios con los consumos centralizados) y como contadores divisionarios (varios abonados).
Ejemplo: Disposición de un contador general
El contador general se debe colocar en una arqueta y mide la totalidad de losconsumos producidos por su abonado. En el armario deben disponerse en esteorden los siguientes elementos:
• La llave de corte general. • El filtro de la instalación. • El contador. • Una llave, grifo o racor de
prueba. • Una válvula de retención. • Una llave de salida para
permitir la interrupción del suministro al edificio.
La instalación deber disponerse paralela al plano del suelo.
La llave de corte general y la de salida servirán para el montaje y desmontaje delcontador principal, así como para realizar labores de mantenimiento y cambiode filtro.
Esquema de arqueta para contador general
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Ejemplo: Disposición de contadores divisionarios
Si la acometida surte de agua a varios abonados, se han de colocar tantos conta-dores como abonados haya, con el fin de medir los consumos particulares decada uno. Estos contadores se denominan contadores divisionarios.
El CTE establece que los contadores divisionarios deberán:
• Colocarse en zonas de uso común del edificio, de fácil y libre acceso.
• Contar con preinstalación adecuada para una conexión de envío de seña-les para lectura a distancia del contador.
• Disponer de una llave de corte antes de cada contador divisionario y deuna válvula de retención tras cada uno de ellos.
Una disposición frecuente para los contadores es la que los agrupa en baterías.
En la figura se representan esquemáticamente dos tipos de baterías, con una úni-ca alimentación a partir de la llave general de paso.
Los tubos que conectan y sustentan los distintos contadores han de tener el mis-mo diámetro, que podrá ser de 2∆, 2 1/2∆ y 3∆ en función del número total decontadores montados en la batería.
Esquema de arqueta para contador general
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Distribuidor principal. Es el tubo que va desde la salida de los sistemas de control de la presión hasta los ascendentes o montantes. En el caso de no existir sistemas de control de presión el distribuidor principal y el tubo de alimentación coinciden.
Su trazado se realiza siempre por zonas de uso común. En caso de ir empotrado deben disponerse los registros necesarios para realizar inspecciones y control de fugas (al menos en sus extremos y en los cambios de dirección).
El distribuidor principal puede ser ramificado o presentar una disposición en anillo, en función del uso del edificio. La distribución en anillo es obligatoria por ejemplo en edificios de uso sanitario, en los que en caso de avería o reforma el suministro interior deba quedar garantizado.
En ambos casos se disponen llaves de corte en todas las derivaciones, de forma que una avería en cualquier punto no suponga el corte total del suministro.
Ascendentes o montantes. El tubo ascendente o montante es el tubo vertical que une el distribuidor principal con las instalaciones particulares o con las derivacio-nes colectivas y constituye el último elemento de la instalación general interior.
Los ascendentes o montantes han de alojarse en recintos o huecos, construidos a tal fin. Estas zonas han de pertenecer a las áreas de uso común del edificio y ser suficientemente grandes para poder realizar operaciones de mantenimiento. Por es-tos huecos únicamente deben discurrir otras tuberías de agua.
Estos requisitos son los que marca el CTE para edificios de nueva construcción, sin embargo aún es posible en-contrar situaciones como la que se muestra en la figura 8. Fíjate en la derivación de la ventana inferior. Y el pi-so del medio ∂tiene contador en el interior de la casa o no lo tiene...?
Fig. 8: Disposición de unascendente al aire.
Los ascendentes deben disponer en su base de una válvula de retención (que se instala en primer lugar y según el sentido de circula-ción del agua), una llave de corte para las operaciones de mantenimiento, y de una llave de paso con grifo o tapón de vaciado. Han de estar situadas en zonas de fácil acceso y señaladas de forma conveniente.
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En la parte superior de los ascendentes deben instalarse dispositivos de purga, au-tomáticos o manuales, con un separador o cámara que reduzca la velocidad del agua facilitando la salida del aire y disminuyendo los efectos de los posibles golpes de ariete.
Fig. 9: Purgador de ai er .
o Instalaciones particulares
Se denomina instalación particular la situada dentro de la vivienda del abonado y que parte del tubo ascendente o montante.
La instalación particular debe tener una llave de paso situada en el interior de la propie-dad en un lugar accesible que permita su manipulación (se trata de la llave de paso tradi-cional).
También deberán llevar llave de corte las derivaciones particulares, es decir los tubos que suministran agua a cada uno de los cuartos húmedos (cocina, baño, lavadero, garaje...). Cada derivación particular alimenta además a las derivaciones de aparatos; éstas consti-tuyen las tuberías finales.
Todos los aparatos de descarga, tanto depósitos como grifos, calentadores de agua instan-tánea, acumuladores, calderas individuales de producción de ACS o calefacción y en general todos los aparatos sanitarios, llevarán su propia llave de corte individual.
Aunque el cobre es posiblemente el material mas empleado en esta parte de la instala-ción, cada vez es mas frecuente el uso de tuberías plásticas, como polietileno reticulado ó polibutileno entre otros, aunque también se sigue empleando en menos medida el ace-ro galvanizado, a pesar de los problemas que puede acarrear en instalaciones de A.C.S.
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Ubica en el siguiente dibujo los siguientes elementos:
1.-Tubo ascendente o montante
2.-Tubo de alimentación
3.-Derivación particular
4.-Derivación para aparato
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Imagina que en la comunidad de vecinos de tu residencia habitual se trans-mite este comunicado: ≈Durante los dos próximos días en cada una de las viviendas no se podrá utilizar una de sus instalaciones de agua, bien la de aguas limpias o bien la de aguas residuales.∆ ∂Cuál de las dos elegirías? Seguro que imaginas la importancia que tienen ambas.
Las instalaciones de evacuación de aguas
Hasta ahora hemos estudiado los elementos constituyentes de las instalaciones de aguas limpias, pero existe otro tipo de instalaciones igualmente importantes: las de desagüe o evacuación. Éstas tienen como finalidad recoger las aguas residuales y conducirlas fuera de la edificación para verterlas en las instalaciones de saneamiento externas, red de al-cantarillado o fosas sépticas. También se evacúan las aguas pluviales que caen sobre los tejados.
Así pues, podemos diferenciar como instalaciones de evacuación de aguas:
Las de aguas pluviales o agua de lluvia.
Las de aguas residuales, procedentes de la utilización de los aparatos sanitarios de los edificios.
El CTE desarrolla en su sección HS5 las normas aplicables a las instalaciones deaguas residuales.
Configuración de los sistemas de saneamiento
Los sistemas de saneamiento pueden ser de dos tipos:
Separativos. Las aguas residuales han de separase de las pluviales cuando existan dos redes distintas de alcantarillado público, una para cada tipo de aguas, de forma que cada red de canalizaciones debe conectarse de forma independiente con la ex-terior correspondiente.
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Sistema mixto. Cuando exista una única red de alcantarillado público debe dispo-nerse un sistema mixto o bien un sistema separativo con una conexión final de las aguas pluviales y las residuales, antes de su salida a la red exterior. La conexión en-tre la red de pluviales y la de residuales se hará con interposición de un cierre hidráulico que impida la transmisión de gases y olores de una a otra y su salida por los puntos de captación tales como calderetas, rejillas o sumideros.
Los cierres hidráulicos utilizados son sifones, que pueden disponerse en forma de sifones simples, botes sifónicos, arquetas sifónicas, etc.
Un sifón es un tubo en forma de "S" tumbada, de manera que, al desaguar a través de él, se llena la primera curva del tubo y se que-da atrapada en esta zona parte del líquido. Éste lí-quido actúa como tapón de gases y malos olores. También se pueden llevar los desagües a un sifón común, llamado "bote sifónico".
Fig. 10: Corte de un sifón.
Fig. 11: Bote sifónico. El representado tiene dos entradas (2 aparatos); el tubo blanco es la salida.
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REQUISITOS EXIGIBLES A LOS SIFONES SEG„N EL CTE
Deben ser autolimpiables, de tal forma que el agua que los atraviese arrastre los sólidos en suspensión.
Sus superficies interiores no deben retener materias sólidas. No deben tener partes móviles. Deben disponer de un registro de limpieza accesible. Han de instalarse lo más cerca posible de la válvula de desagüe del aparato, para limitar la longi-tud de tubo sucio sin protección hacia el ambiente.
No deben instalarse en serie, por lo que cuando se instale bote sifónico para un grupo de aparatos sanitarios, éstos no deben estar dotados de sifón individual.
Un bote sifónico no debe dar servicio a aparatos sanitarios no dispuestos en el cuarto húmedo en dónde esté instalado.
El desagüe de fregaderos, lavaderos y aparatos de bombeo (lavadoras y lavavajillas) debe hacerse con sifón individual.
Partes de una instalación de evacuación
Derivaciones. Su finalidad es recoger las aguas sucias de cada aparato y conducir-las a las bajantes directamente o a través del manguetón de un inodoro (en este último caso han de conectarse directamente a las bajantes y como material se utiliza el PVC).
Las derivaciones se disponen horizontalmente con una pendiente mínima del 2% si hay bote sifónico y 2,5 % si no hay bote sifónico. Pueden ir empotradas en los mu-ros o bajo el pavimento y actualmente se instalan debajo del forjado y ocultas bajo el falso techo.
Bajantes. Son las tuberías verticales por las que descienden las aguas pluviales y las aguas residuales procedentes de las derivaciones y manguetones, para luego ser conducidas a las arquetas o colectores. Se construyen con tubos de PVC o fibroce-mento. Antiguamente las aguas residuales y las pluviales circulaban por la misma bajante, sin embargo actualmente han de evacuarse por circuitos separados.
Colectores. Son tuberías horizontales con una pendiente mínima del 1,5 %, que recogen las aguas de las bajantes y las conducen al exterior de la edificación, ver-tiéndolas en la red de alcantarillado o fosas sépticas. Los colectores pueden estar enterrados o colgados.
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Los colectores enterrados se utilizan cuando el nivel de la planta más baja está por encima del nivel de evacuación al exterior; mientras que los colectores suspendi-dos o colgados se utilizan generalmente en edificaciones con sótanos cuando el punto de acometida a la red de alcantarillado está situado a un nivel superior al del suelo del sótano o planta más baja del edificio.
El material más empleado en la construcción de colectores es el PVC.
En la figura 12 se representa el corte transversal de una vivienda que muestra cómo está realizada la instalación de aguas de evacuación. Comprueba que los baños tienen WC, bañera y lavabo con un bote sifónico y una bajante común a todos ellos. Observa tam-bién como en la cocina hay dos desagües, uno para el fregadero y otro para la lavadora. En este caso no hay bote sifónico, dado que los sifones están integrados en los propios elementos. Existe una bajante común para todas las cocinas del edificio.
Fig. 12.
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Las redes de ventilación
En toda red de evacuación es necesario disponer de una red de ventilación, para evitar la destrucción de los cierres hidráulicos o sifones, ya que puede suceder que si se producen varias descargas a la vez, a cierta altura en una bajante se puede crear un émbolo hidráu-lico; éste al ir descendiendo por ella va creando detrás de él un vacío que arrastra el agua que está en los sifones dejando los desagües sin aislamiento. Este fenómeno es lo que se llama desifonamiento por aspiración.
La ventilación en las redes de evacuación puede ser de distintos tipos:
Primaria. Consiste en dejar abiertos, en comunicación con la atmósfera, los extre-mos superiores de las bajantes. Este sistema evita los desifonamientos por aspira-ción y es el requisito mínimo exigible, siendo a su vez el recurso más económico.
Secundaria. Consiste en colocar una tubería denominada columna de ventilación paralela a la bajante y conectada con ella por su parte superior y por su parte infe-rior. Si se trata de un edificio de 10 a 15 plantas, debe realizarse la conexión cada dos plantas, o en cada planta cuando se trata de edificios con más de 15 alturas.
Terciaria. En este caso, cada uno de los tubos de la derivación de cada aparato se conecta con un tubo de ventilación a la columna de ventilación. La conexión se realiza en el aparato detrás del sifón y en la columna de ventilación por encima del nivel del aparato. Económicamente este es el sistema de ventilación más caro.
En el CTE HS-5 (3.3.3) se establece cuándo se debe utilizar cada sistema de ventilación.
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Bombas
Tras el motor eléctrico, la bomba hidráulica constituye una de las máquinas con mayor presencia en la tierra. Como dato curioso sirva que un automóvil lleva instaladas una media de siete bombas hidráulicas.
Existen muchos tipos de bombas hidráulicas, en esta unidad didáctica estu-diaremos las más utilizadas en las instalaciones de agua; su misión en ellas es proporcionar la suficiente presión al agua para que que pueda salir por los grifos. Sin bombas que suministren presión al sistema, el agua no podría circular por las redes de tuberías.
Las bombas hidráulicas son máquinas capaces de generar energía hidráulica por trans-formación de la energía mecánica proporcionada por un motor externo. Ésta energía se traduce en aporte de presión y temperatura a un fluido.
Aunque existen varios tipos de bombas, según su principio de funcionamiento se estable-ce una clasificación en dos grandes grupos genéricos:
Bombas de desplazamiento positivo.
Bombas centrífugas.
Describimos a continuación con detalle cada uno de ellos.
Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas
En esté tipo de bombas el desplazamiento de líquido se produce como consecuencia de la variación de volumen de la cavidad interior de la máquina, donde se aloja el líquido. Las bombas aspiran el fluido, lo comprimen, con lo que la presión del fluido aumenta y finalmente lo descargan.
Dentro de este tipo de bombas una de las más utilizadas es la de pistones.
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Fig. 13: Bomba de pistones.
Otro tipo de bombas de desplazamiento positivo son las de engranajes (ver esquema en la figura 14).
Fig. 14: Bomba engranajes.
Otro tipo de bombas de desplazamiento positivo son las rotativas (figura 15).
Fig. 15: Bomba rota va.ti
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La mayor ventaja de las bombas de desplazamiento positivo es que pueden manejar cualquier líquido independientemente de su viscosidad.
Existen varias posibles clasificaciones para este tipo de bombas: según el tipo de accio-namiento, el tipo de energía utilizada, si el accionamiento está dentro de la bomba o es externo...
Bombas rotodinámicas
En ellas la energía hidraúlica se comunica a través de un elemento rotativo, llamado ro-dete, que transmite velocidad al líquido y genera presión. En función del número de ro-detes pueden ser:
De un solo paso (un rodete).
De múltiples pasos (varios rodetes).
En función de la dirección del flujo se pueden clasificar también:
De flujo axial (helicoidales).
De flujo radial (centrífugas), que son las más habituales.
En la figura 16 se muestra el esquema de una bomba centrífuga seccionada. A continua-ción se describe su funcionamiento.
Fig. 16: Esquema bomba centrífuga.
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Por el centro del rodete (1), opuesto a la conexión al eje, entra el agua que es aspirada debido al vacío producido por la rotación de éste y obligada a acompañar a los alabes (2) en el movimiento de rotación del rodete. Al llegar al extremo de los alabes el agua es impulsada tangencialmente (fuerza centrífuga) a la velocidad del extremo del alabe co-rrespondiente. El agua abandona el rodete a gran velocidad hacia la salida (3) siendo conducida hacia ésta por el cuerpo de la bomba (4), a través del difusor (5). En este ele-mento (difusor) el agua pierde velocidad y eleva su presión, y así sale por el orificio de impulsión (3).
Picha en el icono para ver su funcio-namiento.
"bomba centrifuga.gif"
CARACTER‹STICAS PRINCIPALES DE LAS BOMBAS CENTR‹FUGAS
VENTAJAS INCONVENIENTES
Caudal constante Presión uniforme Sencillez de construcción Tamaño reducido Bajo mantenimiento Flexibilidad de regulación
No son autoaspirantes, necesitan ce-bado previo a su arranque
Fig. 17: Partes de una bomba centrífuga.
Si se comparan las bombas de desplazamiento positivo y las bombas centrífugas hay que señalar que las primeras generan mayores presiones pero desplazan menos caudal, mien-tras que las segundas no proporcionan altas presiones de descarga pero son capaces de mover grandes caudales.
Las bombas centrífugas son las más utilizadas en instalaciones de agua. Además de la típica bomba centrífuga para el trasiego y presurización del agua, como la de la figura 18, también podemos encontrar los tipos de bombas que se describen a continuación.
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Fig. 18: Bomba centrífuga convencional . i
) (En rojo los conductos de aspirac ón
y descarga .
o Bombas sumergibles o de achique
Se emplean en los mismos casos que las anteriores, para alturas de aspiración elevadas. Existe una gran oferta en este tipo de bombas para pequeñas potencias y usos domésticos, de riego, etc. Su mayor coste, para igual caudal y presión que una centrífuga normal, y la imposibilidad de abrirlas para repararlas son sus inconvenientes. Fig. 19: Bomba de achique.
o Bombas para residuos sólidos
Son bombas especialmente fabricadas para el bombeo de aguas feca-les y de pozos que pueden contener un alto porcentaje de material sólido. Se caracterizan por tener una caja espiral muy acusada en la que se aloja un robusto rodete. Sus alturas de impulsión son mode-radas (5 á 20 m). Existen dos tipos distintos:
Bomba con motor hermético sumergido (fig. 20). Están dotadas de cable para su recuperación/reparación y normalmente se encuentran conectadas a una manguera flexible.
Fig. 20.
Bomba con motor seco (fig.21). Presenta ventajas en cuanto a control y man-tenimiento respecto al tipo de bomba anterior. Como contrapartida exige una cuidada colocación, de modo que la verticalidad del eje garantice su buen funcionamiento y en general requiere una mayor inversión inicial.
Fig. 21. 27
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Ambos tipos de bombas para residuos sólidos van provistos de interruptor de boya, que hace arrancar el motor cuando se alcanza el nivel máximo prefijado para el líquido y lo detiene al llegar al límite establecido.
o Bombas autoaspirantes
Hemos comentado que una de las principales desventajas de las bombas centrífugas es que no son autocebantes. Existe sin embargo un tipo de bombas en las que no es necesario llenar de líquido el tubo de aspiración cada vez que se ponen en marcha, ni utilizar una válvula de pie: son las bombas autoaspirantes. Éstas se ceban de forma autónoma y pueden aspirar agua hasta una altura de 9 m. En esta clase de equipos es muy importante impedir que entre aire.
Fig. 22 Bomba autoaspirante.
Las características de una bomba han de adecuarse lo máximo posible al tipode servicio que vaya a prestar pero existen además otra serie de circunstan-cias que se deben valorar para elegir uno u otro equipo y que dependen de las características de la instalación global.
Distintos tipos de instalaciones exigen distintos tipos de bombas, en funciónde su misión y disposición en el sistema:
• Con bomba sumergida. • Con bomba de superficie en aspiración. • Con bomba de superficie en carga.
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Equipos elevadores de presión para edificios
Este tipo de equipos se utiliza para lograr un suministro de agua con valores de presión comprendidos entre los exigidos por la normativa, es decir se usan para aumentar la presión en aquellos edificios en los que la presión de la red pública de agua no es sufi-ciente para garantizar que la presión del agua en la vivienda supere el mínimo exigido por el CTE.
o Bomba con hidrosfera
Cuando el caudal o la presión de red no son suficientes es necesario instalar un grupo elevador de presión. Estos elemen-tos se componen de una bomba centrífuga que manda el agua hacia la instalación y llena a la vez un pequeño depósito metálico con una membrana en su interior que separa el agua de una pequeña cámara de aire en la que éste se comprime. El arranque y parada del motor se rea-liza con un presostato regulable.
Fig. 23: Bomba con hidrosfera.
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Las ventajas de estos equipos son que no requie-ren una gran inversión ni demasiado espacio para su instalación, sin embargo presentan el inconve-niente de que, debido a la pequeña capacidad de la hidrosfera, la bomba arranca y para con bas-tante frecuencia; además se producen cambios sensibles en el caudal y en la presión en función del número de grifos abiertos.
La hidrosfera y el presostato se pueden sustituir por un control electrónico, de ese modo se evitan
las variaciones de presión en el suministro, aunque la bomba arrancará y parará cada vez que se solicite agua.
Fig. 24: Bomba con control elec ón co.tr i
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o Grupos de presión o hidrocompresores
Cuando se necesitan caudales y/o presiones elevadas se debe recurrir al uso de grupos de presión que, aunque tienen varios puntos en común con las bombas descritas anterior-mente, aportan nuevas soluciones.
Un grupo de presión o hidrocompresor, está com-puesto básicamente por un tanque hermético que contiene aire y agua, suministrada ésta última por una o más bombas.
Al comprimir el aire, éste transmite la presión al agua que, de este modo, puede llegar a todos los puntos del edificio. En realidad la bomba, comandada por un presostato, podría suministrar directamente el agua a la presión requerida sin necesidad del tanque pero para ello tendría que arrancar tal número de veces que los contactores eléctricos tendrían una vida muy corta.
Fig. 25: Grupo de presión con dos bombas y depósito.
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Fíjate en la bomba representada. Su secuencia de operación es:
• Movimiento ascendente del émbolo.
• Segundo movimiento ascendente del émbolo.
• Movimiento descendente del émbolo.
∂Cuál es entonces el orden correcto de las figuras para repre-sentar el funcionamiento del equipo?
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Válvulas
En el capítulo anterior hemos visto un elemento fundamental en las instala-ciones, las bombas. Más discretas en su función, pero no por ello menos importantes, son las válvulas. ∂Cuántas veces al día utilizas un grifo? Lo abres, lo cierras, regulas su caudal, su temperatura. Un grifo es una válvula. ∂Te das cuenta de su importancia?
Las válvulas pueden definirse como mecanismos que se emplean para impedir o contro-lar el paso de un fluido por una tubería. Las válvulas cuya misión es abrir o cerrar el paso de fluido se llaman llaves, así, por ejemplo, es más habitual decir llave de paso que vál-vula de paso. Lo más frecuente es que no se hagan distinciones y se empleen casi como sinónimos la palabra llave y válvula.
Válvulas de apertura y cierre
Las válvulas de apertura y cierre son las que sirven para impedir o permitir el paso de fluido por una tubería. Se trata de elementos huecos que se intercalan en la tubería y a través de los cuales pasa el fluido; en su interior hay un elemento de cierre capaz de ta-par completamente el agujero por el que pasa el agua y que se acciona a través de un mecanismo exterior (llaves) o por la propia presión del fluido (válvulas de retención y de seguridad).
Atendiendo a los diferentes tipos de sistemas de cierre, las válvulas pueden clasificarse como sigue:
• Válvulas de asiento.
• Válvulas de asiento inclinadas.
• Válvulas de compuerta.
• Válvulas de mariposa.
• Válvulas de esfera.
• Válvulas de escuadra.
• Válvulas de macho cónico.
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o Válvulas de asiento
Este tipo de válvula se caracteriza porque el cierre se realiza mediante una especie de pisón que se apoya sobre el asiento de paso.
En la figura 26 se representa una válvula de este tipo y su funcionamiento; el pisón o disco de cierre, lla-mado soleta, puede ser de goma, cuero, nailon, etc.
En el mercado se encuentran válvulas de asiento de aspecto externo muy diferente, sobre todo en lo que se refiere al sistema de accionamiento, pero el funcionamiento es similar para todas ellas.
Las principales características de estas válvulas son que proporcionan un cierre hermético y que son muy fáciles de manipular; en cambio, tienen el inconveniente de ocasionar una considerable pérdida de carga, debido a que el agua cambia de dirección al atravesar la válvula; ade-más, si se usan muy a menudo, es necesario cambiar periódicamente el disco o pastilla del pisón. A pesar de todo son de las más usadas en instalaciones corrientes.
Fig. 26: Válvula de asiento.
o Válvulas de asiento inclinadas
Se llaman válvulas de asiento inclinadas a las dispuestas como la que se muestra en la figura 27, con el fin de resolver el problema que tienen las válvulas mencionadas en el apartado anterior. En estas válvulas, la posición inclinada de los elementos de cierre permite el paso más directo del fluido; y en consecuencia las pérdidas de carga son me-nores. Por esto, las válvulas de paso directo están especialmente recomendadas para co-lumnas y derivaciones.
Fig. 27: Vá vu a de as ento inclinada. a) Cer ada. b) Abierta.l l i r
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o Válvulas de compuerta
En las válvulas de compuerta el elemento de cierre es una compuerta en forma de cuña que al descender se ajusta perfectamente entre dos planos inclinados, impidiendo así el paso de líquido. El mando de la compuerta se consigue mediante un vástago roscado solidario a ella y que se acciona desde la parte exterior por medio de un volante.
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En comparación con las válvulas de asiento, las válvulas de compuerta tienen la ventaja de que el cierre se produce perpendicularmente a la tubería y por ello no obliga a un cambio de dirección del líquido cuando las atraviesa, como ocurre en las de asiento. Esta particularidad hace también que las pérdidas de carga sean menores. En cambio, el ro-zamiento de la compuerta y la presión que el líquido ejerce sobre ella hacen que para abrir y cerrar la válvula se necesite un mayor esfuerzo, lo cual tiene su importancia en válvulas de gran tamaño.
o Válvulas de mariposa
En las válvulas de mariposa el elemento de cierre está constituido por una plancha instalada en el centro de la tubería y montada en un eje giratorio; el cierre o apertura se lleva a cabo girando la citada plancha, la plancha se ajusta al asiento y obtura completamente el paso, como se aprecia en la figura 29 b.
En cambio, cuando está en posición abierta deja pasar prácticamente todo el caudal. En general, estas válvulas se utilizan para conducciones de considerable caudal y baja presión.
Fig. 28: Vá vula de compuerta. a) Ab erta. b) Cerrada.l i
Fig. 29: Válvu a de maripo al s .i rra) Ab erta. b) Ce ada.
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o Válvulas de esfera
Se llaman válvulas de esfera o de bola aquéllas cuyo elemento de cierre es una esfera con un orificio cilíndrico. Esta esfera va colocada en el interior de la válvula de manera que puede girar; cuando el orificio queda orientado paralelamente al eje de la conduc-ción, el agua puede circular normalmente, en cambio, si hacemos girar la esfera hasta la posición representada en la parte derecha de la figura 30, la esfera obtura totalmente el paso del fluido.
F g 30: Válvula de esfera abierta y cerradai . .
Para que el cierre sea hermético, la esfera está instalada muy ajustada entre dos casqui-llos elásticos, generalmente de teflón. Para abrir o cerrar la válvula basta girar la maneta un cuarto de vuelta.
Las válvulas de esfera son muy adecuadas tanto para líquidos como para gases, resistien-do muy bien temperaturas y presiones grandes.
o Válvulas de escuadra
Como su nombre hace suponer, las válvulas de escuadra son aquéllas que están cons-truidas de manera que la tubería de entrada forma un ángulo de 90° con respecto a la tubería de salida. El elemento obturador, o sea, la válvula propiamente dicha, puede ser de asiento plano o de esfera.
Fig. 32: Vá vu a de escuad ade esfera.
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Fig. 31: Válvu a de escuad a
de asiento plano. l r
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o Válvulas de macho cónico
Las válvulas de macho cónico están constituidas por un cuerpo en el que se ajusta per-fectamente una pieza cónica llamada macho, la cual puede girar alrededor de su eje geométrico.
El citado macho tiene un agujero transversal que, si está alineado con la entrada y salida del fluido, permite el paso de éste. Por el contrario, si se hace girar el macho hasta que su agujero de paso quede en posición transversal el paso queda cerrado, como puede apre-ciarse en la figura 33.
Fig. 33: Vá vu a de macho cónico abierta y cel l rrada.
Estas válvulas o llaves se emplean especialmente para gases y no es frecuente su empleo en instalaciones de agua, por dos razones principales: porque si las aguas son muy calcá-reas la llave se agarrota enseguida, y porque el cierre es bastante brusco y suele ocasio-nar golpes de ariete.
Válvulas de retención
Las válvulas de retención son aquéllas que dejan pasar el fluido en una sola dirección, impidiendo el retorno. Esta es la razón de que también se denominen válvulas antirretorno.
El cierre suele producirse de forma automática por la propia acción del líquido sobre el elemento de cierre.
Atendiendo a su principio de funcionamiento existen dos tipos principales de válvulas de retención, que son:
Las válvulas de clapeta. Las válvulas de esfera o de bola.
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o Válvulas de clapeta
Las válvulas de clapeta son las de uso más generalizado y están constituidas por una clapeta, la cual deja pasar el agua cuando circula en el sentido correcto (en la válvula de la figura el que señala la flecha); en cambio, en el caso de que cediera la presión y se invirtiera el sentido de circulación del líquido, la propia presión del agua empuja a la clapeta aplicándola contra el asiento e impidiendo así que el líquido retroceda.
Fig. 34: Vá vu a de retención de clapetl l a.
o Válvulas de retención de esfera o bola
Estas válvulas se llaman así porque el elemento de cierre es precisamente una esfera o bola. Cuando el líquido circula en direc-ción normal, la esfera es empujada hacia la cavidad lateral alojándose allí y dejan-do pasar el líquido (fig. 35 b). Estas válvulas se emplean para aguas sucias, con barro, fecales, etc.
Fig. 35: Válvu a de retención de bola. a) Cer ada. b) Abierta.l r
Según el CTE en las instalaciones de agua se deben colocar válvulas de retención:
Después de los contadores. En la base de las ascendentes. Antes del equipo de tratamiento de agua. En los tubos de alimentación no destinados a usos domésticos. Antes de los aparatos de refrigeración o climatización.
Estas válvulas antirretorno se dispondrán combinadas con grifos de vaciado, detal forma que siempre sea posible vaciar cualquier tramo de la red.
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Válvulas limitadoras de presión
Si en algún punto de la instalación la presión fuera superior a 500 kPa, se instalarán válvulas limitadoras de presión para evitar superar este valor.
Fig. 36: Válvu a l mi adora de l i tpresión.
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Existen dos tipos de redes de aguas de abastecimiento:las que tienen un contador general único y las que tie-nen contadores aislados.
Los principales elementos de una instalación son:
La acometida: tubería que enlaza la instalacióndel interior del inmueble con la tubería de la redde distribución. Por lo general va enterrada y hade estar señalizada. Ha de tener instaladas unallave de toma en carga y una llave de corte. Esresponsabilidad de la empresa instaladora.
Instalación general interior del edificio: conjuntode tuberías y elementos de regulación y controlque enlazan la acometida con las instalacionesparticulares y las derivaciones colectivas. Está con-formada por: llave de corte general, filtro, tubo dealimentación, contadores, distribuidor principal,ascendentes o montantes.
Instalaciones particulares: las situadas dentro delas viviendas de los abonados y que parten del tu-bo ascendente o montante.
Las instalaciones de evacuación de aguas pueden ser deaguas pluviales o de aguas residuales. Según su configu-ración los sistemas de saneamiento pueden ser de dostipos:
Separativos: Se separan las aguas pluviales de lasresiduales cuando existen dos redes distintas dealcantarillado público.
Mixtos: Cuando existe una única red dealcantarillado público. Antes de la conexión finalentre las redes de pluviales y residuales es precisointerponer un cierre hidráulico (requisitos exigiblesrecogidos en el CTE).
Resumen
Instalaciones de aguas limpias
Instalaciones de evacua-ción de aguas
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Son partes de una instalación de evacuación: derivacio-nes, bajantes y colectores.
En las redes de evacuación es necesario disponer unared de ventilación para evitar la destrucción de los cie-rres hidráulicos. La ventilación puede ser primaria(abiertos a la atmósfera los extremos superiores de lasbajantes), secundaria (con columna de ventilación para-lela a la bajante y conectada con ella por sus partes su-perior e inferior), terciaria (cada tubo de la derivación decada aparato se conecta a la columna de ventilación).
Las bombas hidráulicas generan energía hidráulica portransformación de la energía mecánica proporcionadapor un motor externo. Esta energía se traduce en aportede presión y temperatura a un fluido.
Bombas de desplazamiento positivo: de pistones,de engranajes, rotativas.
Bombas rotodinámicas: helicoidales, centrífugas(sumergibles, para residuos sólidos, autoaspirantes).
Equipos elevadores de presión para edificios: conhidrosfera, hidrocompresores.
Son mecanismos utilizados para impedir o controlar elpaso de un fluido por una tubería.
Válvulas de apertura y cierre: de asiento, de asien-to inclinadas, de compuerta, de mariposa, de esfe-ra, de escuadra, de macho cónico.
Válvulas de retención: de clapeta, de esfera.
Válvulas limitadoras de presión.
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Respuestas Actividades
1. La lectura del contador corresponde a 1.240,32 m3.
2.
3. El orden correcto de las figuras para representar la secuencia de funcionamientoes: 3, 2, 1.
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Notas
41
Técnico en Montaje y Mantenimientode Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
