En el apartado 4.5.2.2 de la sección HS 4 se detalla el procedimiento de cálculo de las bombas:
- El cálculo de las bombas se hará en función del caudal y de las presiones de arranque y parada de la/s bomba/s (mínima y máxima, respectivamente), siempre que no se instalen bombas de caudal variable. En este segundo caso la presión será función del caudal solicitado en cada momento y siempre constante.
- El número de bombas a instalar en el caso de un grupo de tipo convencional, excluyendo las de reserva, se determinará en función del caudal total del grupo. Se dispondrán 2 bombas para caudales de hasta 10 dm3/s, 3 para caudales de hasta 30 dm3/s y 4 para más de 30 dm3/s.
- El caudal de las bombas será el máximo simultáneo de la instalación o caudal punta y vendrá fijado por el uso y necesidades de la instalación.
- La presión mínima o de arranque (Pb) resultará de sumar la altura geométrica de aspiración (Ha), la altura geométrica (Hg), la pérdida de carga del circuito (Pc) y la presión residual en el grifo, llave o fluxor (Pr).
Para elegir el sistema de sobreelevación más adecuado desde el punto de vista de la eficiencia energética, se pueden encontrar las siguientes situaciones:
- Aprovechar la presión de la red de abastecimiento público. Generalmente, la red de suministro público presenta una presión que oscila entre 3 y 6 kg/cm2 (30 a 60 m.c.a).
Esta presión depende de varios factores, pero los más importantes son la distancia a la estación de bombeo de la depuradora municipal y a las pérdidas del tramo.
Esta solución se aplicará a edificios de poca altura y donde la presión de red garantice los caudales mínimos exigidos en los puntos más desfavorables.
La presión obtenida en el punto de consumo será equivalente a la siguiente expresión:
Presión grifo = presión disponible en la red – altura geométrica – presión de pérdidas.A falta de datos, se suele considerar que la presión de pérdidas (pérdida de carga) suele representar un 10% de la altura geométrica total del edificio.
Un kg/cm2 es el equivalente a 10 metros de columna de agua (en adelante, m. c. a.).
Se considera una pérdida de carga en el circuito de aproximadamente el 10% de la altura total del edificio (1,5 m. c. a.). La presión disponible en un grifo situado en la última planta será:
Presión grifo = presión disponible en la red – altura geométrica – presión de pérdidas =
=50 m. c. a. – 15 m. c. a. – 1,5 m. c. a. = 33,5 m. c. a.
Es decir, 3,3 kg/cm2
La sección HS 4 (2.1.3) prescribe que la presión debería estar comprendida entre 1-5 kg/cm2, (10 a 50 m.c.a) por lo cual sería suficiente con la propia cometida.
La regulación de caudal en los diferentes tramos debería realizarse mediante válvulas estranguladoras y llaves de paso.
Si la presión de la red de acometida es insuficiente o el edificio necesita unas prestaciones o fiabilidad en el suministro de agua se debe recurrir a los grupos de presión. El grupo de presión es un conjunto de bomba hidráulica accionada generalmente por un motor de corriente alterna cuyo funcionamiento queda regulado por un presostato intercalado en el colector de salida.
El presostato es un sensor que traduce la presión de un fluido en una tubería a una señal eléctrica proporcional a dicha presión.
El vaso de expansión es un recipiente a presión compartimentado por una membrana deformable que separa una cámara de gas, generalmente de nitrógeno, de otra conectada directamente al circuito hidráulico. La membrana flexible permite, dentro de unos rangos, compensar volúmenes y presiones en el circuito hidráulico a partir del gas a presión.
Ocasionalmente, el grupo de presión puede disponer de un vaso de expansión para compensar golpes de ariete o disminuciones puntuales de la presión de red. Se pueden distinguir dos tipos de grupos en función de la posibilidad de regular la presión de la bomba:
- Bombas con velocidad variable. Su funcionamiento se basa en el denominado variador de frecuencia. Los variadores son dispositivos electrónicos que toman la tensión eléctrica de la red que viene fijada a una frecuencia constante y la modifican en la salida, proporcionando una tensión con una frecuencia que es proporcional a la velocidad del motor eléctrico que acciona la bomba hidráulica. La velocidad de las bombas variables y, por lo tanto, la frecuencia de los variadores, se regula mediante la consigna proporcionada por la señal del presostato siguiendo el criterio de mantener la presión de la red constante en todo momento.
En una bomba hidráulica el caudal suministrado es directamente proporcional a la velocidad de giro del rodete.
- Velocidad constante. Aquellos grupos de presión por motores accionados directamente a la red trabajan a una velocidad de giro constante, proporcionada por los 50 Hz de la frecuencia de red, y el caudal que proporcionan es función únicamente de las pérdidas resistivas de carga que presenta el circuito en un momento determinado y que es función del caudal instantáneo que se demanda.
Como se ha explicado, el procedimiento de diseño está basado en garantizar el consumo mínimo y presión en el punto más desfavorable, lo que implica que la mayoría de estos grupos de presión están sobredimensionados y trabajan proporcionando unas presiones y caudales superiores a lo necesario en la mayoría del tiempo de servicio de la instalación y consumiendo muchísima más energía eléctrica que la necesaria, y con un rendimiento muy bajo en cuanto se apartan de los puntos de operación diseñados.
