Calculadora de tanque hidroneumático: volumen útil y tamaño del tanque
Calcula el volumen útil de un tanque hidroneumático de membrana según el presostato, el tamaño de tanque para que la bomba trabaje el tiempo mínimo, los ciclos por hora y la precarga de aire.
Cómo funciona
Volumen útil = volumen del tanque × (1 − P arranque (absoluta) ÷ P paro (absoluta)) · Tanque necesario = caudal de la bomba × tiempo mínimo de funcionamiento ÷ factor de volumen útil · Precarga = presión de arranque − 2 psi · Ciclos por hora = consumo por hora ÷ volumen útil
Una bomba de pozo o de cisterna no debería arrancar cada vez que se abre una llave, por eso el tanque hidroneumático guarda agua bajo un colchón de aire comprimido y deja que la bomba trabaje en ciclos útiles. El volumen útil del tanque, el agua que entrega entre que la bomba se apaga a la presión de paro y vuelve a arrancar a la presión de arranque, es solo una fracción de su volumen total, y lo fija la ley de Boyle: con el presostato típico de 40/60 psi se aprovecha cerca de 27% del tanque, así que uno de 80 L entrega poco más de 21 L. El cálculo se hace al revés, desde la bomba: debe trabajar al menos un minuto por ciclo (más si el motor es grande) para enfriarse y no castigar el presostato y los contactos; el volumen útil necesario es caudal por tiempo, y el tanque es eso dividido entre el factor de volumen útil. La precarga de aire debe quedar 2 psi por debajo de la presión de arranque, o se desperdicia parte del tanque. Las presiones se usan en psi, como vienen marcados casi todos los presostatos (1 psi ≈ 6.9 kPa).
Ejemplo resuelto
Ana tiene una bomba de 40 L/min con un presostato de 40/60 psi. La porción útil es 1 − 54.7 ÷ 74.7 = 26.8% (en presión absoluta, sumando 14.7 psi). Para que la bomba trabaje 1.5 min necesita 40 × 1.5 = 60 L de volumen útil, así que el tanque debe tener al menos 60 ÷ 0.268 ≈ 224 L en total, y el tamaño estándar que sigue es de 235 L. Un tanque de 80 L solo daría unos 21.4 L útiles: ciclos de 0.54 min y unos 11 arranques por hora con un consumo de 240 L/h. La precarga de aire va a 38 psi.
Preguntas frecuentes
¿Puedo simplemente ampliar el rango del presostato?
Pasar de 40/60 a 40/70 psi sube el factor de volumen útil de 27 a 35%, pero la bomba tiene que alcanzar los 70 psi y las llaves notarán más variación de presión. Para tanques chicos, la alternativa es un sistema de presión constante con variador de frecuencia.
¿Y los tanques galvanizados antiguos sin membrana?
Se inundan porque el aire se va disolviendo en el agua, y su volumen útil es mucho menor, más o menos un tercio del de un tanque de membrana del mismo tamaño. Cuando empiecen a hacer ciclos cortos, cámbialos por uno de membrana o diafragma.
¿Cómo reviso la precarga de aire del hidroneumático?
Apaga la bomba, abre una llave hasta vaciar el agua del tanque y mide el aire con un manómetro de llantas en la válvula del tanque. Debe marcar 2 psi menos que la presión de arranque del presostato: 38 psi para un ajuste 40/60.
¿Qué pasa si el tanque es demasiado chico?
La bomba arranca y se para muchas veces por hora (ciclos cortos). Eso calienta el motor, desgasta los contactos del presostato y acorta mucho la vida de la bomba.
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Estimación hidráulica con fórmulas estándar y propiedades típicas del fluido (agua, salvo que se indique otra cosa); verifícala con las curvas de la bomba, los datos de la tubería y la norma aplicable antes de especificar equipos.