1. Turbidez

La turbidez mide la cantidad de partículas en suspensión en el agua, expresada en Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU). Valores altos indican la necesidad de pretratamientos como clarificación o coagulado para evitar la saturación prematura de los filtros.

2. Sólidos Totales Disueltos (TDS)

Los TDS representan la concentración de sales, minerales y otras sustancias disueltas en el agua. Se mide en mg/L y afecta la selección de membranas de ósmosis inversa o resinas de intercambio iónico si se requiere desmineralización.

3. pH

El pH indica el grado de acidez o alcalinidad del agua. Valores extremos pueden afectar la eficiencia de ciertos medios filtrantes y corroer las tuberías del sistema. Ajustes con productos químicos pueden ser necesarios para optimizar la operación del tren de filtrado.

4. Dureza total

La dureza del agua, causada por la presencia de calcio y magnesio, se mide en mg/L de CaCO3. Un agua dura puede generar incrustaciones en las membranas y tuberías, requiriendo el uso de ablandadores o antiescalantes.

5. Hierro y Manganeso

Estos metales pueden provocar manchas, sabor y color en el agua tratada. Se recomienda eliminarlos mediante filtración con medios especiales como arena verde de manganeso o inyección de oxidantes previos.

6. Cloro Residual

El cloro es utilizado como desinfectante, pero su presencia en exceso puede afectar la vida útil de ciertos medios filtrantes y membranas. Se pueden emplear filtros de carbón activado para su remoción.

7. Materia orgánica

La presencia de materia orgánica puede favorecer el crecimiento de microorganismos y generar subproductos no deseados. Para su eliminación se emplean filtros de carbón activado o procesos de oxidación avanzada.

8. Conductividad

La conductividad mide la capacidad del agua para conducir electricidad y está relacionada con la concentración de sales disueltas. Es un indicador clave para determinar la necesidad de procesos de desmineralización.

El agua que utilizamos en nuestro hogar o industria puede contener
impurezas que afectan su calidad y pueden dañar nuestros equipos y
tuberías. Para solucionar este problema, los sistemas de suavización
de agua emplean diversos tipos de filtros que eliminan sólidos, compuestos
químicos y dureza. A continuación, exploramos los filtros
esenciales para un sistema de suavización de agua eficiente.

Filtro multimedia

El filtro multimedia es el primer paso en el proceso de purificación. Su función principal es eliminar sólidos suspendidos, sedimentos y partículas finas que pueden obstruir los siguientes filtros. Este tipo de filtro está compuesto por varias capas de medios filtrantes, como arena, antracita y grava, que permiten una retención eficaz de impurezas. Su mantenimiento incluye retrolavados periódicos para evitar la acumulación de residuos y garantizar su eficacia.

Filtro de carbón activado

El siguiente paso en la filtración del agua es el filtro de carbón activado, el cual se encarga de eliminar contaminantes orgánicos, cloro, compuestos químicos y malos olores. El carbón activado tiene una alta capacidad de adsorción, lo que significa que atrapa y retiene sustancias no deseadas, mejorando así el sabor y la calidad del agua. Es importante reemplazar el carbón activado periódicamente para mantener su efectividad.

Filtro suavizador

El filtro suavizador es el componente clave en la eliminación de la dureza del agua, que se debe principalmente a la presencia de calcio y magnesio. Este filtro funciona mediante un proceso de intercambio iónico, en el cual resinas especiales intercambian los iones de calcio y magnesio por iones de sodio, reduciendo la dureza del agua y evitando la formación de incrustaciones en tuberías y electrodomésticos. Para su correcto funcionamiento, el filtro suavizador requiere regeneración periódica con sal.

CONCLUSIÓN

Un sistema de suavización de agua eficaz debe contar con un filtro multimedia para la eliminación de sólidos, un filtro de carbón activado para la remoción de contaminantes orgánicos y químicos, y un filtro suavizador para reducir la dureza del agua. Con un mantenimiento adecuado, estos filtros garantizan agua de mejor calidad, prolongan la vida útil de los equipos y contribuyen a un consumo más seguro y eficiente. Si estás considerando instalar un sistema de suavización de agua, asegúrate de contar con estos filtros y realizar su mantenimiento de manera regular para disfrutar de agua limpia y libre de impurezas.

En el diseño y operación de sistemas de agua helada, la selección adecuada de las bombas es crucial para garantizar un funcionamiento eficiente y sin problemas. Uno de los parámetros fundamentales a considerar es el NPSHr (Net Positive Suction Head Required), o Cabeza Neta de Succión Requerida, especialmente en sistemas de condensados donde la altura de las torres de enfriamiento juega un papel determinante.

¿Qué es el NPSHr y por qué es tan importante?

El NPSHr es la cantidad mínima de presión en la succión que una bomba necesita para evitar la cavitación, un fenómeno que puede causar daños severos a los impulsores y disminuir la eficiencia del sistema. Si el NPSH disponible (NPSHa, Net Positive Suction Head Available) en la instalación es menor que el NPSHr de la bomba, la cavitación ocurrirá, generando ruidos, vibraciones y una reducción significativa en la vida útil de la bomba.

Impacto del NPSHr en sistemas de condensados y torres de enfriamiento

En circuitos de agua helada, particularmente en sistemas de condensados, la relación entre la ubicación de las torres de enfriamiento y las bombas es crítica. Las torres de enfriamiento suelen estar ubicadas en azoteas o estructuras elevadas, lo que puede reducir la presión disponible en la succión de la bomba. Algunos aspectos clave a considerar incluyen:

1. Altura de la Torre de Enfriamiento

• Cuanto mayor sea la altura de la torre respecto a las bombas, mayor será la presión estática disponible en la succión de la bomba.
• Si el NPSHa disminuye por debajo del NPSHr requerido, la bomba entrará en cavitación.

2. Pérdidas en la Succión

• Las pérdidas por fricción en tuberías, válvulas y accesorios pueden reducir aún más el NPSHa.
• Se recomienda diseñar líneas de succión de baja pérdida con tuberías de mayor diámetro y minimizar codos y restricciones.

3. Temperatura del Agua

• A mayor temperatura del agua de condensados, mayor será la tendencia a la vaporización, reduciendo el NPSHa.
• Es esencial mantener un adecuado control de temperatura para evitar problemas de cavitación.

4. Selección de Bombas con Bajo NPSHr

• Elegir bombas con un bajo requerimiento de NPSHr puede ser una solución efectiva en instalaciones donde el NPSHa es limitado.
• En algunos casos, es recomendable el uso de bombas verticales en línea buscando sobre todo modelos de 1,800 rpm o 1,200 rpm pero tratando de evitar a toda costa las bombas de 3,600 rpm.

Buenas prácticas para evitar problemas de cavitación

Para garantizar un funcionamiento eficiente y prolongar la vida útil de las bombas en sistemas de condensados, se pueden aplicar las siguientes estrategias:

• Optimizar la ubicación de las bombas: Siempre que sea posible, instalar las bombas a un nivel más bajo en relación con la torre de enfriamiento para aumentar la presión de succión.
• Reducir pérdidas en la línea de succión: Minimizar la cantidad de accesorios y utilizar tuberías con el diámetro adecuado.
• Monitorear presión y temperatura: Instalar sensores para detectar condiciones adversas y prevenir fallas prematuras.
• Consultar a los fabricantes de bombas: Asegurar que la selección de la bomba se adecue a las condiciones reales del sistema.

Conclusión

El NPSHr es un factor clave en el diseño y operación de bombas en circuitos de agua helada, especialmente en sistemas de condensados donde la altura de las torres de enfriamiento afecta la presión de succión. Una correcta selección de la bomba, el diseño adecuado de la tubería de succión y el monitoreo continuo de las condiciones del sistema pueden evitar problemas de cavitación y mejorar la eficiencia operativa. Implementando estas buenas prácticas, se garantiza un rendimiento óptimo y una mayor vida útil de los equipos.

“Estamos orgullosos de haber colaborado con Armstrong, una reconocida marca de bombas, en este evento tan especial. Fue una
excelente oportunidad para compartir momentos inolvidables, fortalecer relaciones y contribuir a una causa noble.
Gracias a todos los que hicieron posible nuestra participación y a la Fundación Palace por organizar este increíble torneo.”

En un sistema hidrónico existen diferentes partes o elementos de suma importancia como lo son los chillers, los fan and coils o las manejadoras, las torres de enfriamiento entre otros componentes, pero el corazón de este sistema en definitiva es la bomba, ya que es la encargada de desplazar el fluido a través de una red de tuberías como venas, en un hotel, oficinas o fábricas de procesos entre otros, como lo hace nuestro corazón, pero la diferencia recae en que el objetivo es el intercambio de calor. Este fluido puede ser para enfriar áreas o calentarlas, para ingresarla en un proceso industrial y obtener un resultado a partir del intercambio de calor, los sistemas hidrónicos tienen infinidad de aplicaciones limitadas solo por nuestra imaginación en su implementación.

Ahora si bien es el corazón de nuestro sistema, existen diferentes tipos de corazones y he aquí donde con gusto te podemos apoyar en la selección correcta de este elemento fundamental de tu sistema hidrónico, porque existen bombas verticales en línea, horizontales de succión final, carcaza bipartida, vertical turbina entre otros tantos tipos y nosotros te ayudaremos a la selección y aplicación del mejor corazón para tu proyecto.

Todo material solido es rugoso y por tanto genera fricción al deslizarlo con otro objeto, inclusive a una superficie ultra lisa se le pueden observar sus irregularidades o rugosidad si se utiliza un microscopio, para que un objeto pueda moverse o deslizarse a través de una superficie requiere un empujón o mejor dicho que se le transfiera energía para vencer la fricción de dicha superficie, entre más fricción a vencer más energía es requerida para lograrlo, ahora bien recuerda que un objeto en reposo sobre una superficie no es afectado por la fricción de dicha superficie, así como sucede con el agua presurizada en la tubería del ejemplo, en cambio sí existe una cierta tendencia a moverse desde el reposo (algo empujando al objeto o por efecto de su propio peso), independientemente de la posición del objeto, se desarrollará una fuerza opositora a su movimiento generada por la fricción de la superficie (o del medio, ya que el aire y todas las partículas suspendidas en él también generan fricción).

Bueno ¿cómo afecta esto al agua? veámoslo de la siguiente manera, si tú andas en un coche a una velocidad constante en una carretera totalmente recta tienes en claro que mientras las ruedas de tu automóvil se mantengan girando tu podrás mantener esa velocidad (ya que las ruedas aprovechan la fricción del suelo para poder girar), ahora imagina que metes de repente el freno del automóvil, ¿qué va a suceder? Pues la fricción de las llantas con el suelo va a provocar que reduzcas la velocidad hasta detenerte, el impulso ganado inicialmente gracias al motor del automóvil se va disipando, entre más rugosa la superficie más pronto te detendrás, la velocidad se va reduciendo conforme vas avanzando, algo similar pasa con el agua, conforme avanza a través de una tubería, la rugosidad  del material con el que fue fabricada provocará que el agua pierda la energía obtenida por el impulso que le dio inicialmente la bomba.

Recordemos que la función de una bomba es mover el agua para que pueda desplazarse de un punto a otro, esta convierte la energía cinética del impulsor en energía de presión, los alabes del impulsor de la bomba van empujando el agua, una porción a la vez y a muy alta velocidad, es decir que la bomba transmite energía a pequeñas cantidades de agua de manera constante y a su vez estás pequeñas porciones de agua son las que empujan a la demás agua que ya se encuentra dentro de la tubería, el agua que se encuentra dentro del sistema va perdiendo el impulso que originalmente obtuvo de la bomba debido a la fricción con las paredes de la tubería, entre más lejos de la bomba se encuentre el agua más energía habrá perdido por la fricción y el impulso del agua que viene detrás será cada vez menor, por tanto ¿en cuál punto de la línea de tubería el agua tendrá más energía y en cual menos? Pues claramente el agua tendrá mayor energía entre más cerca esté de la bomba y conforme se aleje la irá perdiendo, así como sucede con el automóvil al pisar el freno, al principio el impulso será mayor ya que no se ha disipado por la fricción del suelo y el algún punto toda está energía que impulsa al automóvil desaparecerá, solo que en el caso de la bomba la situación sería más como una carambola, una porción de agua choca con la de adelante, uno recibió energía y puede avanzar y la otra le cedió energía y se va deteniendo, esto sucede constantemente y muy rápidamente.

En el caso de por ejemplo una torre de agua municipal, el agua está en caída libre desde la torre, la gravedad afecta a todo el cuerpo de agua y la energía cinética desarrollada por la caída libre de esta se va disipando debido al contacto con la tubería, especialmente cuando el tramo toma una pendiente horizontal, este es uno de los factores por los cuales la presión del agua es más elevada en las casas cercanas a las torres de agua y la razón por la que en las casas más lejanas se presentan problemas para llenar sus tinacos.

Más adelante nos iremos adentrando más en estos temas y obtendrás respuestas a las nuevas dudas que te surjan, sigue con nosotros en el siguiente post.

La presión estática o hidrostática o la altura, se da por tres elementos, la densidad del líquido representada con la letra griega Rho ρ, la altura a la cual se encuentra el líquido h y la gravedad g.

Recordando nuestras clases de física de la secundaria, nosotros sabemos que:

Masa x Aceleración = Fuerza

Y también recordamos que la densidad se define como “la cantidad de masa de una sustancia contenida en un volumen especifico”, es decir:

Densidad = Masa / Volumen

La gravedad se refiere a la atracción que existe entre objetos con masa y esta se manifiesta mediante una aceleración, entonces:

Densidad x Gravedad = (Masa / Volumen) x Aceleración = Fuerza / Volumen

Dicha fuerza ocasionada por el efecto de la gravedad sobre la densidad de una sustancia se define como el peso específico de dicha sustancia, el cual se representa con la letra griega Gamma γ, esto indica que una sustancia no pesará lo mismo aquí que por ejemplo en la luna, donde la gravedad es menor.

Ahora otra vez recordando nuestras clases de física, la presión p se define como “fuerza sobre área” y aquí es donde interfiere la altura a la cuál se encuentra el líquido:

(Fuerza / Volumen) x Altura = Presión

Vamos a comprobar todo lo anterior con sus respectivas unidades:

Este concepto de altura es válido para medir la presión cuando hay una diferencia de elevaciones entre el punto de donde se bombea el agua (punto bajo) y el punto donde llega el agua (punto alto) o bien cuando se transporta el agua desde un punto más alto a uno más bajo, aunque también se aplica cuando se habla de pérdidas de presión por fricción en las tuberías, que se dan en todas las tuberías sin importar la elevación, este tema se verá en otros artículos.

La altura influye en la presión inyectada al sistema, es decir al agua dentro de las tuberías, para que pueda llegar hasta el punto donde se necesita, esto se presenta de dos formas:

• Cuando se requiere mover el fluido desde un punto más bajo hasta un punto de mayor altura o más lejano se utiliza una bomba para generar esa presión, por ejemplo, llenar los tinacos que están en el techo de un edificio.
• Cuando movemos el fluido de un punto de mayor altura a otro de menor altura, la diferencia de alturas nos permite mover el fluido sin la necesidad de una bomba (depende también de qué tan lejos se requiera moverlo), esto gracias únicamente a la gravedad, un ejemplo clásico es el de las torres elevadas de agua que alimentan a los tinacos de las casas y estos a su vez por mera gravedad presurizan las tuberías de la casa.

Como se ha mencionado, existen tres factores para determinar esta presión, la densidad de la sustancia, la altura y la gravedad, los primeros dos varían para cada proyecto, pero la gravedad apenas y presenta cambio alguno según la ubicación geográfica donde se mida, por lo tanto, se puede decir que es constante.

Ahora cabe aclarar que dependiendo de la densidad del fluido a trabajar se produce una presión diferente según la altura estática de dicho fluido, por ejemplo el mercurio es más denso que el agua, de hecho 13.6 veces más denso, si tenemos dos tuberías en vertical de la misma longitud, una llena con agua y otra con mercurio, al medir la presión en la parte más baja de cada tubería nos daríamos cuenta de que la presión en la tubería con mercurio es 13.6 veces mayor que la que contiene agua, por lo tanto la presión requerida para elevar a determinada altura un fluido no será la misma para otras sustancias, ya que varían en cuanto a su densidad (también  pueden afectar otros factores como la viscosidad del fluido o su temperatura).

Como comentario adicional, en las curvas de operación del fabricante de una bomba centrifuga convencional, las alturas mostradas son para agua a temperatura ambiente con densidad de aproximadamente 1,000 kg/m³.

Como se menciona anteriormente cada proyecto es único, por ejemplo estamos trabajando en dos hoteles, el hotel A y el hotel B, en el hotel A la cisterna fue construida a nivel de piso y el nivel de agua está por encima del nivel de la succión de la bomba, en el hotel B las bombas fueron montadas sobre una cisterna debajo del nivel de piso. En el hotel A se requiere llevar agua para alimentar a los baños de las habitaciones a 15 pisos de altura, en el hotel B se requiere elevar el agua a 10 pisos de altura, pero ahora también hay varios restaurantes, fuentes en cada piso, en fin, ya está explicada la idea.

Ahora no nos centraremos en ver qué tipos de bombas centrifugas tenemos disponibles para elegir, lo que nos importa ahora es saber qué es lo que necesitamos conocer de nuestro proyecto para determinar las características de la bomba más adecuada y tampoco nos adentraremos a fondo en cada parámetro, eso lo haremos en posteriores artículos.

Presión de bombeo.

La presión requerida para alimentar tu instalación depende principalmente de dos factores, el primero es la altura máxima a la que deseas elevar el agua y el segundo está relacionado con las pérdidas de presión generadas por las mismas instalaciones hidráulicas, para el segundo punto es muy importante determinar el tramo de la instalación donde las pérdidas son mayores (tomando en cuenta los cambios de altura en este recorrido) y comparar la presión resultante con la requerida en el primer punto (a este tramo vertical también se le deben sumar sus pérdidas de presión para saber la presión total) para determinar cuál es la de mayor magnitud y con ello determinar la presión requerida para tu instalación, esto también tomando en cuenta la presión de salida requerida en cada descarga (lavabos, regadores, tinacos, etc.). Se debe tomar en cuenta que el envejecimiento de las instalaciones aumenta las pérdidas de presión del sistema por lo que podría considerarse tener un margen de presión por arriba de la requerida actualmente. Este parámetro se mide en kg/cm², PSI, Bar, ft, entre otras.

Gasto.

Es la cantidad de agua requerida para alimentar a tu edificio o sistema en un determinado periodo y su importancia es simple, no quieres padecer los problemas ocasionados por que en algún momento en tu inmueble se quedan sin agua, por tanto, una de las primeras cosas que debes hacer es determinar la demanda de agua requerida para tu instalación y tomar en cuenta si en algún punto esta se requerirá hacer alguna expansión del proyecto, porque con ello la demanda aumentará.

Carga neta de succión positiva (NPSH).

Existen dos tipos de NPSH, el requerido NPSHR que depende de la bomba y el disponible NPSHA que depende del depósito donde se tomará el agua, la cantidad de presión adicional a la presión de vapor requerida para prevenir la formación de bolsas de vapor en la succión de una bomba (cavitación) es el NPSHR. Cada líquido tiene una presión mínima a cierta temperatura, en la cual se mantendrá en esa fase, lo que sucede cuando la presión sobre dicho líquido es menor que su presión de vaporización es que efectivamente pasará a fase gaseosa, que esto suceda dentro de una bomba es malo, para resumir la cavitación es muy destructiva y una bomba que haya sufrido sus efectos puede requerir el cambio de más de una pieza.

Requerimientos de instalación.

En nuestros proyectos dependemos mucho de la ubicación, de los espacios disponibles para instalación de nuestros equipos y de las salidas de nuestras tuberías del cuarto mecánico, por lo tanto es importante definir correctamente las áreas y espacios destinados para la operación de las bombas, pues de ello depende primeramente el número de bombas posibles a utilizarse, el tamaño de estas, el tipo de bomba más adecuado según espacio disponible, el tipo de conexión más adecuado, la ubicación más apropiada para los equipos de control de las bombas y si se deben utilizar protecciones contra humedad y polvo en caso de que los equipos trabajasen en un área exterior.

Arreglo del banco de bombeo.

Según el tipo de operación se definen las características de un banco de bombeo, por ejemplo, requerimos saber el número de bombas a utilizar, cuantas de ellas funcionarán a la vez, si se requiere mantener un flujo constante de agua o no, si sus descargas serán independientes o en un cabezal común, entre otras cosas, esto nos ayudará a diseñar el funcionamiento y definir las características de sus componentes.

Requerimientos especiales.

Estos implican, por ejemplo, manejo de aguas negras o con partículas de gran tamaño, manejo de sustancias corrosivas, operación de los equipos en ambientes corrosivos, manejo de líquidos en altas temperaturas o de alta densidad, cumplimiento de normas sanitarias, requerimientos de consumo energético estrictos y todos aquellos que estén fuera del alcance de las capacidades de un equipo de bombeo estándar.

Recuerda que un proyecto exitoso requiere de una buena planeación, así que es importante que tomes en cuenta cada uno de estos parámetros al momento realizar la selección de tus equipos o bien, al momento de pasar esta información a tu proveedor de equipos de bombeo.

RevAS.01

Goelbra educación es una sección de Goelbra industrial, cuyo fin es brindarte conocimientos que te permitan aprender y comprender sobre los conceptos de los sistemas hidráulicos y sobre otros temas de interés.

Este blog se actualizará con artículos de utilidad para que nuestros lectores obtengan una adecuada guía para la resolución de sus dudas ingenieriles.

No importa si eres un estudiante, ingeniero o si por mera curiosidad deseas aprender sobre sistemas hidráulicos, Goelbra educación busca ser una herramienta que te permita obtener nuevos conocimientos, comprender mejor acerca de los que ya tenías o rememorar los que en algún momento se te fueron olvidando, esto mediante explicaciones claras y completas, con ejemplos útiles y comprensibles.

En resumen, los artículos de Goelbra educación buscan “que tus conocimientos fluyan como el agua”, así que espera nuestras futuras publicaciones.

Próximamente estaremos subiendo más material.