Principio de funcionamiento y estructura de una estación de bombeo de suministro de agua típica

Créame, una vivienda particular se puede acondicionar con un nivel de confort tan alto que vivir en ella será mucho más cómodo que en un apartamento urbano. En cualquier caso, se puede usar el agua corriente con la misma comodidad. Así mismo, para obtener agua bastará con abrir el grifo, lo que no es muy compatible con la infraestructura rural, ¿está de acuerdo?

Y esto no es en absoluto un sueño «irreal». Para llevar a cabo la idea, basta con incluir una estación de bombeo en el esquema de suministro de agua. Ella hará por los dueños un enorme volumen de trabajo físico pesado. Eso sí, para su correcta conexión y funcionamiento es necesario conocer bien el equipo.

Le ofrecemos información valiosa sobre las particularidades del uso de dicho equipo. Nuestro artículo le ayudará a entender el principio de funcionamiento de la estación de bombeo y le dará a conocer las reglas de instalación. La información que presentamos se complementa con diagramas sumamente claros, selecciones de fotos y guías en video.

Estructura de la estación de suministro de agua

Para la organización del suministro de agua en una casa particular, las tiendas ofrecen estaciones de bombeo en forma de un bloque compacto compuesto por un tanque hidráulico, un bloque de automatización y una bomba eléctrica. También se puede ensamblar una instalación similar de suministro de agua a partir de piezas y equipos individuales.

Ambas opciones son aceptables, pero es mejor elegir un conjunto listo con garantía del fabricante. Resultará más barato y más práctico para el mantenimiento posterior.

Componentes principales de trabajo

Por su estructura, la estación de bombeo de suministro de agua ensamblada en fábrica se diferencia de una bomba de superficie por contar con un sistema de control basado en valores de presión.

Los siguientes componentes funcionales forman parte del conjunto:

1. Electrobomba de superficie.
2. Hidroacumulador con niple y ‘pera’ interna de goma.
3. Manómetro.
4. Presostato.
5. Accesorios de conexión.

Para la toma de agua, se conecta a ella un tubo de aspiración con válvula de retención y filtro de malla. Y a la salida de la unidad se conecta una tubería que transporta el líquido bombeado hasta los puntos de consumo. Además, si la estación tiene un filtro y una válvula incorporados, no es necesario añadirlos a la manguera de aspiración.

La estación de bombeo es un conjunto de equipos que incluye un hidroacumulador, un presostato, un manómetro y la propia bomba eléctrica de superficie. Si existe la posibilidad de que el equipo funcione en estado de “marcha en seco”, se recomienda comprar bombas automáticas equipadas con un controlador de flujo y un bloque de automatización (+).

El tanque de membrana hidráulica junto con la bomba centrífuga puede mantener una presión de 1,5 atmósferas en el suministro de agua de la casa. Esto es suficiente para el funcionamiento estable de todos los electrodomésticos que se instalan en viviendas particulares. Además, la mayoría de los modelos de hidroacumuladores están diseñados para una presión máxima de 4,5 atmósferas, lo que es más que suficiente incluso para una casa de dos o tres pisos.

La estación automática es compacta y no requiere un hormigonado pesado de la base para el equipo. Su elemento más grande es el tanque de almacenamiento de agua. Sin embargo, para su instalación se necesita una habitación separada debido al zumbido que produce durante el funcionamiento. La mayoría de las veces, toda la instalación se monta en la planta baja o en el sótano, donde es más conveniente operarla y mantenerla.

Cuanto mayor sea la capacidad del tanque del hidroacumulador, menos frecuentemente tendrá que encenderse el motor de la bomba y menor será su desgaste (+).

Una solución un poco cara, pero bastante razonable para la ubicación del equipo puede ser un cajón, en el que se puede ubicar tanto todo el complejo de unidades como la bomba con automatización sin el tanque hidráulico instalado en la casa. La opción económica de ubicar la estación en la casa de campo implica la construcción de un pabellón separado que proteja la unidad de las inclemencias del tiempo.

Funcionamiento y características de la unidad de control

La tarea de la automatización que controla la estación de bombeo incluye monitorear la presión en el sistema y encender/apagar el motor de la bomba hidráulica según sea necesario. Para ello, la unidad de control incluye un manómetro y un relé. El primero controla la presión actual, y el segundo controla la bomba.

Los elementos principales del relé son dos resortes. El grande está ajustado para cerrar el circuito a la presión más baja en el tanque de membrana, cuando hay poca agua. Y el más pequeño controla la presión máxima, abriendo el circuito al alcanzarla.

El relé de presión inicia automáticamente la bomba de la estación cuando la presión baja a 1,4 bares, por ejemplo, y la apaga cuando se alcanza el valor máximo indicado por el fabricante. No es recomendable cambiar los ajustes de fábrica del relé, ya que están calculados para las capacidades de las válvulas de cierre.

Al comprar una estación de bombeo para trabajar en circuitos con posibilidad de funcionamiento breve sin agua, es necesario prestar atención a la presencia de un dispositivo controlador de flujo.

Está diseñado para proteger el motor del sobrecalentamiento en caso de falta de agua en la toma de agua. En estas unidades, la unidad de control está orientada no a los valores límite de presión, sino a la disminución del flujo.

Para comprender cómo elegir correctamente una estación de bombeo para acondicionar una parcela de campo, le ayudará el artículo que le proponemos. Además de recomendaciones valiosas para los compradores de equipos, en él se presenta una clasificación de las mejores ofertas en el mercado nacional.

Interacción de la bomba con el acumulador hidráulico

La capacidad del tanque de membrana se selecciona teniendo en cuenta el volumen de consumo de agua. Una pareja tendrá suficiente con una opción de 25 a 40 litros, mientras que para una familia de varias personas será necesario elegir un dispositivo de 100 litros en adelante.

Los tanques de menos de 15 litros se recomiendan solo para uso estacional en el campo. Debido al bombeo constante de agua, la membrana se desgasta rápidamente.

En el tanque hidráulico, en estado inicial, se bombea aire a través de la boquilla (válvula de aire) creando una presión de 1,5 atm. Durante el funcionamiento, se bombea agua a presión a la membrana, comprimiendo la “reserva” de aire. Al abrir el grifo, el aire comprimido empuja el agua

Se considera que cuanto mayor sea la capacidad, más durará el equipo de bombeo, porque el número de ciclos de encendido/apagado se reducirá. Sin embargo, un tanque de gran capacidad tiene un costo considerable.

Según las reglas, el tanque hidráulico se selecciona según cálculos, basándose en los valores de presión de encendido y apagado indicados por el fabricante, y el caudal real de agua con los puntos de toma de agua abiertos simultáneamente.

La reserva de líquido en el tanque hidráulico generalmente representa aproximadamente un tercio del volumen total. Todo el espacio restante se asigna al aire comprimido, que es necesario para mantener una presión constante de agua en las tuberías.

Si el hidroacumulador se instala en el sistema de suministro de agua para minimizar los riesgos relacionados con los golpes de ariete, entonces se puede elegir un tanque de tamaño pequeño. En este caso, no importa el volumen, sino la presencia de la membrana y el aire detrás de ella. Estos son los que, en caso necesario, absorberán el golpe, suavizando sus consecuencias.

El rendimiento de la bomba debe corresponder al volumen del tanque de membrana (para una capacidad de 20 a 25 litros se recomienda una bomba hidráulica de 1,5 m³/h, para 50 litros – 2,5 m³/h, y para un depósito de 100 litros – al menos 5 m³/h)

La estación de bombeo automática funciona en dos ciclos:

1. Primero, se bombea agua al hidroacumulador desde la toma de agua, creando en él un exceso de presión de aire.
2. Al abrir un grifo en la casa, el tanque de membrana se vacía, tras lo cual el sistema automático vuelve a poner en marcha el equipo de bombeo.

El dispositivo del hidroacumulador para la estación de bombeo de suministro de agua es extremadamente simple. Consiste en un cuerpo metálico y una membrana hermética que divide todo el espacio interior en dos partes. En la primera se encuentra aire, y en la segunda se bombea agua.

La bomba bombea líquido al tanque de membrana solo cuando la presión en el sistema cae a alrededor de 1,5 atm, al alcanzar el valor máximo de presión establecido, la estación se apaga (+)

Después de llenar el hidroacumulador, el relé apaga la bomba. La apertura del grifo en el lavabo provoca que el agua expulsada por la presión del aire sobre la membrana comience a fluir gradualmente hacia el sistema de suministro de agua. En algún momento, el tanque se vacía hasta tal punto que la presión se debilita. Después de eso, la bomba se enciende nuevamente, iniciando el ciclo de la estación de bombeo de nuevo.

Con el tanque vacío, el tabique de la membrana se aplasta y se presiona contra la brida del tubo de entrada. Después de encender la bomba hidráulica, la membrana se endereza con la presión del agua, comprimiendo la parte de aire y aumentando la presión del aire en ella. Es esta interacción gas-líquido a través de una barrera cambiante lo que subyace en el principio de funcionamiento del tanque de membrana de la estación de bombeo.

Criterios de selección del equipo

Las estaciones de bombeo de configuración de fábrica vienen con una bomba hidráulica de superficie, que a menudo tiene un eyector interno o externo. Sin embargo, los hidroacumuladores también se pueden usar con equipos de bomba sumergible, pero se les asigna un término técnico ligeramente diferente: “sistema de bombeo”.

En el caso de trabajar en tándem con la estación, los tanques de membrana pueden tener un volumen menor que los hidrotanques para sistemas con bombas sumergibles. Esto se debe a que las unidades de bomba sumergible tienen un número menor de encendidos/apagados permitidos por hora que las bombas de superficie.

Las estaciones de bombeo completamente preparadas para funcionar en la fábrica, solo es necesario conectarlas a las tuberías correspondientes y a la alimentación eléctrica (+)

Las bombas de superficie que tienen un eyector interno tienen limitaciones serias en la profundidad de captación de agua. Solo pueden elevar agua desde 7–8 metros. Sin embargo, generan una potente presión de agua a la salida con una columna de agua de 40–60 metros (4–6 bares).

El eyector interno no teme las bolsas de aire. Primero bombean aire sin consecuencias negativas para ellos mismos, y luego comienzan a impulsar el agua del pozo hacia el sistema.

El principal inconveniente de las estaciones con eyector interno es el alto nivel de ruido durante el funcionamiento. Si estos modelos de equipos de bombeo para abastecimiento autónomo de agua se planean instalar en una casa particular, se recomienda hacerlo solo en cuartos de servicio con buen aislamiento acústico.

El uso de un eyector externo permite extraer agua desde profundidades de hasta 50 metros. Estas bombas son más económicas, pero tienen un rendimiento bajo (no más del 40%). En cambio, producen mucho menos ruido que las análogas con eyector incorporado.

La elección del tipo de unidad de bombeo para la estación depende de las características cualitativas del medio que se planea bombear:

Determinación de la ubicación para la estación de suministro de agua

Al elegir la ubicación de la estación de bombeo, es necesario tener en cuenta las características de la bomba hidráulica. Cada diez metros de tubería horizontal entre la fuente de agua y la bomba reducen su capacidad de succión en 1 metro.

Si se planea distanciarlos más de diez metros, entonces se debe seleccionar un modelo de unidad de bombeo con mayor profundidad de succión.

La estación automática del sistema de suministro de agua autónomo se puede ubicar:

• en el exterior, en un cajón junto al pozo;
• en un pabellón aislado construido especialmente para el equipo de bombeo;
• en el sótano de la casa.

La opción exterior fija implica la instalación de un cajón y el tendido de una tubería de presión desde el mismo hasta la casa por debajo del nivel de congelación del suelo. Al construir una tubería que se utilice durante todo el año, es obligatorio tenderla por debajo de la profundidad de congelación estacional.

Al instalar tuberías temporales de verano durante el período de residencia en la casa de campo, la tubería no se entierra a menos de 40 – 60 cm o se coloca en la superficie.

Un sótano cálido y ventilado con aislamiento acústico es el lugar ideal para instalar la estación de bombeo, allí ella y las tuberías de suministro de agua no se congelarán en invierno (+)

Si se realiza la instalación de la estación en el sótano o en el subterráneo, no habrá que temer que la bomba se congele en invierno. Solo es necesario colocar la tubería de aspiración por debajo del límite de congelación del suelo para que no se congele en las heladas severas.

Con frecuencia se perfora el pozo directamente dentro de la casa, lo que reduce considerablemente la longitud de la tubería. Pero no en cada casa de campo es posible dicha perforación.

La instalación de estaciones de bombeo de suministro de agua en una construcción separada solo es posible si el equipo se utiliza durante un período de temperaturas positivas. Sin embargo, para regiones con temperaturas invernales muy bajas, esta opción, destinada a funcionar todo el año, debe aislarse o dotarse de un sistema de calefacción. Es mejor instalar la estación de bombeo directamente en una casa con calefacción.

Al elegir la ubicación de la estación de suministro de agua, es necesario tener en cuenta los límites de temperatura indicados en su ficha técnica por el fabricante:

Parámetros de presión en el acumulador hidráulico

Para el correcto funcionamiento de los dispositivos sanitarios domésticos en el suministro de agua de la casa de campo, es necesario mantener una presión de 1,4 a 2,6 atmósferas. Para que la membrana del acumulador hidráulico no se desgaste demasiado rápido, los fabricantes recomiendan ajustar la presión en él a 0,2–0,3 atm por encima de la presión del suministro de agua.

La presión en el suministro de agua de una casa de un piso generalmente es de 1,5 atm. De esta cifra se debe partir al ajustar el depósito hidráulico. Pero para edificios residenciales más grandes, es necesario aumentar la presión para que el agua llegue a todos los grifos más alejados de la columna. Aquí se requieren cálculos hidráulicos más complejos que tengan en cuenta la longitud y configuración de las tuberías, así como la cantidad y el tipo de dispositivos sanitarios.

La presión necesaria para el suministro de agua interno se puede calcular de forma simplificada mediante la fórmula:

(H+6)/10,

donde «H» es la altura desde la bomba hasta el punto más alto de suministro de agua a la fontanería en el piso superior de la casa.

Sin embargo, si el indicador calculado de presión en el suministro de agua autónomo supera las características admisibles de los dispositivos sanitarios y domésticos existentes, al establecer dicha presión, estos se averiarán. En ese caso, es necesario seleccionar otro esquema de distribución de las tuberías de agua.

El ajuste de la presión en la parte de aire del acumulador hidráulico se realiza a través de la válvula, purgando el exceso de aire o inflándolo con una bomba de coche.

Posibles fallos en el funcionamiento de la instalación

Si la bomba se enciende y apaga con demasiada frecuencia, es necesario verificar inmediatamente la presión de aire en el acumulador hidráulico. Si las lecturas son demasiado bajas, será necesario inflarlo. Pero este método solo solucionará el problema si la membrana y el cuerpo del depósito no están dañados. En ese caso, solo ayudará contactar con un centro de servicio para que lo reparen.

La válvula de inflado de aire generalmente se encuentra en el lado opuesto a la entrada de agua del depósito, pero también son posibles variantes laterales.

Si aparecen gotas de agua en la válvula de aire del acumulador hidráulico, se debe desconectar inmediatamente del sistema de suministro de agua. Esta es una señal directa de daño en la membrana. En tal situación, es inevitable reemplazarla. El aire no debe ingresar al sistema de suministro de agua de una casa privada a través del depósito de membrana.

Si la bomba no quiere encenderse en absoluto, entonces conviene revisar el ajuste del relé de presión. Hay casos en los que está configurado para una presión demasiado alta. Pero también es posible que entre aire en la manguera de aspiración, lo que provoca la activación de la protección contra el funcionamiento en seco.

Ventajas del equipo de bombeo con tanque hidráulico

El grupo de bombeo es una parte integral de un sistema de suministro de agua autónomo. Proporciona el suministro de agua desde un pozo o aljibe, cuya distribución posterior por la casa se realiza mediante el funcionamiento de la propia bomba, el uso de un tanque de presión o la aplicación de un acumulador hidráulico.

La instalación de elevación de agua hidroneumática y el depósito de presión están diseñados para mantener una presión constante en el sistema de suministro de agua interior de la vivienda.

El uso de una sola bomba para la distribución de agua por toda la casa implica muchos problemas. Con esta disposición del suministro de agua autónomo, el equipo de bombeo se ve obligado a encenderse/apagarse constantemente, lo que reduce drásticamente su vida útil. Y en caso de un corte de suministro eléctrico, la vivienda se queda completamente sin agua.

Para reducir el desgaste de las bombas y proteger la casa en caso de fallos en las redes eléctricas, se incluye un acumulador adicional en el sistema de suministro de agua de la vivienda. Puede ser un tanque de presión en el ático, desde donde el agua fluye por gravedad hasta los aparatos sanitarios, o un acumulador hidráulico que mantiene la presión en la red de forma artificial (también conocido como tanque de membrana o hidrotanque).

En ambos casos, la bomba se enciende para formar una reserva de agua en el depósito. Solo en el segundo caso, la reserva se crea automáticamente mediante un sistema de control basado en parámetros de presión. Además, el tanque de almacenamiento permite crear una reserva de agua en caso de corte de suministro eléctrico, mientras que el sistema con hidrotanque no funcionará en absoluto sin electricidad.

Sin embargo, el acumulador en estado lleno tiene un peso considerable y, si se instala en el ático, requiere reforzar el techo y aislamiento térmico.

La opción con tanque de membrana es más cómoda y práctica. El principio de funcionamiento del sistema de suministro de agua con dicha estación de bombeo se basa en el mantenimiento artificial de la presión de agua en las tuberías. La propia bomba, que extrae agua de la toma, solo se enciende para llenar el depósito. Luego, su suministro al sistema se realiza mediante aire comprimido.

La hidrobomba de la estación de bombeo instalada en el sótano funciona por succión, lo que permite su uso solo en capas freáticas poco profundas o con pozos que tienen presión natural de agua.

A diferencia de la opción con tanque de expansión, la instalación hidroneumática es más compacta. Además, el uso de un acumulador hidráulico de tipo membrana garantiza la ausencia de golpes de ariete en la red y una presión constante en las tuberías de agua, así como simplifica el mantenimiento del sistema de suministro de agua para los usuarios en una casa particular.

La única desventaja de las estaciones de bombeo con acumulador hidráulico es la dependencia energética. El tanque acumulador de agua a menudo tiene un tamaño pequeño de 25 a 50 litros. La bomba tiene que encenderse con frecuencia para llenarlo, y cuando se corta la luz, la reserva de agua no dura demasiado tiempo. Para evitar este tipo de situaciones, es recomendable disponer de un generador autónomo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Video #1. Desde qué profundidades el equipo de bombeo puede elevar agua:

Video #2. Cómo montar usted mismo una estación de bombeo a partir de una bomba centrífuga doméstica:

Video #3. Todo sobre el principio de funcionamiento del acumulador hidráulico que forma parte de la estación de bombeo:

Los sistemas de suministro de agua autónomos automáticos permiten, al vivir en una casa de campo, no tener que cargar con el agua en cubos. Gracias a su diseño simple, las estaciones de bombeo son fáciles de instalar y mantener.

Casi cualquier persona puede encargarse de su instalación. Afortunadamente, existe una gran cantidad de configuraciones de equipos de bombeo de diferentes tipos con acumuladores hidráulicos, por lo que se puede encontrar la solución óptima para cada casa de campo.

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