DESARROLLO

SISTEMAS HIDRONEUMATICOS

1. Componentes.

la función de un sistema hidroneumático es mantener la presión del agua constante en la red.

debe estar constituido por los siguientes elementos

tanque hidroneumático:

mantiene la tubería presurizada cuando las bombas están apagadas, permitiendo así automatizar el funcionamiento de las bombas, dentro del tanque existe un espacio con aire y otro con agua. basa su funcionamiento en el almacenamiento de aire en una cámara hermética flexible donde el aire queda aislado del sistema, el tanque en su interior está en contacto con el agua. totalmente higiénicos ya que no hay taque abierto que esté en contacto con el polvo o cualquier tipo de contaminación.

existen dos tipos de tanque presurizado:

Diafragma: fabricados en dos partes soldados por la mitad, son precargados de aire a una presión específica esto es en la fábrica y cuando son puestos en operación se calibran según las condiciones de operación del sistema, este tipo de tanque se utiliza en sistemas de baja demanda de gasto y presiones de operaciones medias y bajas.

bombas

son máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico.

Actúan aprovechando la fuerza centrífuga a que someten el agua para que pueda funcionar, la bomba debe estar llena de agua desde el tubo de aspiración hasta el final de la voluta, luego se pone en marcha el rodete, los álabes comunican un movimiento giratorio al agua que hay en su interior y la fuerza centrífuga le hace salir desde el rodete hacia el difusor y la voluta.

el difusor guía el agua que sale del rodete conduciendo de forma hidráulica hacia la voluta donde debe entrar sin choques y disminuye la velocidad con la que sale el agua del rodete transformando en presión toda la energía cinética logrando que el agua circule a baja velocidad, pero con gran presión.

una bomba de baja presión llega a 20m de elevación, de media presión entre 20 y 60m y de alta presión superior a 60m
Lopez, A (1997) pag 252

ecuación general de la bomba centrífuga

rendimiento manométrico

la potencia de la bomba puede calcularse de la siguiente forma

Donde HP = la fuerza de la bomba en caballos de fuerza

Q= capacidad de la bomba

n = eficiencia de la bomba

Osa (2002)

cabezal de descarga

Interconecta en paralelo las bombas y el tanque hidroneumático, tiene descargas hacia ambos lados del equipo y se puede conectar a la red hidráulica por cualquier lado o por los dos.

preostatos

es un interruptor de presión que cierra o abre un circuito dependiendo de la lectura de presión prefijada en un circuito neumático.

Una aplicación típica de los presostatos es el arranque y paro de los compresores de pistón pequeños. Para compresores de gran tamaño y compresores rotativos, los presostatos abren o cierran los contactos para que el control central ponga el compresor en carga o descarga, actuando sobre las válvulas de despresurización, en el caso de los pistones o sobre la válvula de aspiración, en el caso de los rotativos.

son instrumentos mecánicos que se ajustan mediante un tornillo o una pequeña leva que aumenta la presión. las aplicaciones de los presostatos dependiendo del rango de presión al que pueden ser ajustados, pueden haber varios tipos de presostatos.

presostato diferencial, alta diferencial, baja diferencial

tableros de control e indicadores

se utilizan para mantener presurizada una red hidráulica en un rango de presión definido, ademas de controlar la presión definida, también alterna las bombas para que tengan un desgaste uniformeñ

estos tableros han sido diseñados para ´poder operar y controlar de forma segura y sencilla equipos de bombeo, tiene la opción de controlar en forma automática y manual

los componentes de un tablero:

gabinete NEMA 1
arrancador para la potencia requerida
interruptor termomagnetico general

selector de operación MANUAL/FUERA/AUTO

lámpara piloto de BOMBA OPERANDO

lámpara indicadora de CISTERNA VACÍA

control electrónico para secuencia de arranque

conexiones hidráulicas

la tubería hidráulica y conectores hidráulicos se emplean para conectar entre si los distintos componentes que integran los circuitos. por el interior de la tubería circula el aceite unas veces con presión para realizar el trabajo del actuador y conducir el fluido desde el depósito, otras sin apenas presión para desalojar las cámaras del mismo actuador y conducir el fluido hacia el depósito

están basados en un anillo cónico metálico que muerde el tubo de acero produciendo de esta manera la estanqueidad. Existe una gran variedad de tipos:

rectos

codos

en forma de T

giratorios etc.

los conectores en general están formados de 3 piezas

1. el cuerpo que se rosca a la válvula, bomba etc

2. el anillo cónico de cierre

3. la tuerca que al roscar el cuerpo provoca la compresión radial del anillo templado. Para que se produzca la estanqueidad es necesario que el anillo comprima radialmente al tubo mordiendo de tal manera que el trozo de tubo y anillo formen una sola pieza como un conjunto soldado.

conectores hidráulicos de alta presión (2015)

2. Caso de estudio.

Se implementará un sistema hidroneumático en la empresa PLASTICOL S.A para obtener un sistema presurizado de agua.

• Un tanque hidroneumático con capacidad para 25L

• Cinco tanques de mezcla cada uno de 5L

• Distancia entre el sistema y los tanques de llenado 580 mts

Elementos que intervendrán en el sistema hidroneumático.

•Tanques de almacenamiento

•Motobombas

•Sensores de nivel

•Celdas de carga

•Valvulas ON/OFF

• Tuberia de transporte de la mezcla

•Agitadores de mezcla

•PLCS

•Scada

•Temporizadores

•Compresores de aire comprimido

COMPONENTE	CARACTERISTICAS
2 BOMBAS	Trifásicos, II, IV, VI y VIII polos, 60Hz Tensiones: 208-230/460V, 200V, 460V o 575V Totalmente Cerrado con Ventilación Externa - TEFC (IP55) Clase de Aislamiento “F” para todas las carcasas Elevación de temperatura: Clase “B” (80ºC) Temperatura ambiente de 104ºF (40ºC) Pintura: Pintura sintética a base de resina alchidica (excede a la Impregnación por inmersión y horneo (carcasas 143T hasta 326T y 586/7T) Impregnación por flujo continuo de resina (carcasas 364/5T hasta 504/5T)
TANQUE DE DEPOSITO	Deposito sencillo con sistema de agitación Construido en acero inoxidable Fondo de depósito vaciado total Cuatro patas de apoyo Ancho: 3 metros Alto: 8.90 metros
5 TANQUES DE ALMACENAMIENTO CON UNA CAPACIDAD DE 5000 CM3	Utilizado en material de acero inoxidable sanitario. Estructura de tres capas: el interior del cuerpo, revestimiento y aislamiento, capa de aislamiento lleno de material aislante. Pared interior polaca menos 0.6 mm, acabado exterior se podría añadir o pulido espejo. Forma de cono inferior, con camisa de refrigeración puede adoptar chaqueta hoyuelo, curvado y revestimiento acceso ondulado. Todos los tubos están DIN o ISO tubería sanitaria, pulido espejo.
1 MOTOR ELECTRICO TRIFASICO PARA AGITADOR	Grado de protección: IP 55 Potencia: 0,5 a 450 HP Aislación: Clase F Tensiones: 440 V Motor a prueba de explosión
1 PCL	Pantalla a color Capacidad de establecer rápidamente la dirección IP Ver y restablecer los fallos
6 SENSORES DE NIVEL	SITRANS probé LU es transmisor ultrasónico de dos hilos para la medición de nivel y de volumen de líquidos en depósitos de almacenamiento y recipientes de procesos simples, así como para la medición de caudal en canales abiertos.
COMPRESORES INDUSTRIALES	El compresor es diseñado y construido para aumentar la presión y poder accionar la válvula por medio de las señales del PLC.
MONITOR PARA EL SCADA	Esta es una aplicación del software del PLC, diseñada para el funcionamiento del proyecto.
TUBERÍA DE 2 PULGADAS PARA TODO EL SISTEMA	Todos los implementos y accesorios para este proyecto será 2 pulgadas para tener un mejor fluido y una buena presión para poder llegar el líquido hasta los 5 tanques.
MANÓMETRO	La presión manométrica se expresa ya sea por encima o por debajo de la presión atmosférica