En un sistema de tanque elevado, el agua es bombeada a partir de la alimentación de la red municipal o de una cisterna hasta el tanque elevado colocado en la parte más alta del edificio. Estos tipos de sistemas están integrados por el tanque elevado, los equipos de bombeo, los controles de los equipos de bombeo, así como alarmas y dispositivos de seguridad. (Véase la figura 3.l.)
3.3.1 TANQUE ELEVADO
Es el elemento del sistema que almacena el agua que se distribuirá mediante una alimentación descendente a toda la red. La capacidad requerida del tanque, generalmente, se basa en la experiencia del diseñador. No obstante, se dan a continuación, algunas recomendaciones para condiciones particulares de servicio. Tenemos dos casos:
1. Edificios de departamentos: para este caso el almacenamiento recomendado es de un día, por lo que deberá multiplicarse el total de ocupantes del edificio por la dotación diaria asignada. Si no conocemos el número de ocupantes del edificio, considere dos personas por habitación o cuatro por departamento, el que resulte mayor.
Figura 3.1. Diagrama de un sistema de tanque elevado
2. Edificios de oficinas: se utilizará también el número de personas que ocupan el edificio; a continuación, se presenta una estimación del número de personas que ocupan un edificio, con base en el área utilizable del mismo:
Oficinas públicas: 9.3 m2 por persona
Oficinas medias: 14.0 m2 por persona
Oficinas de lujo: 1 8.6 m2 por persona
Es importante ratificar, que la experiencia del diseñador, así como el conocimiento de la zona en la que se ubicará el edificio, son elementos invaluables para determinar, adecuadamente, la capacidad de almacenamiento requerida del tanque elevado.
3.3.2 EQUIPOS DE BOMBEO
Se tienen diversos tipos de equipos de bombeo; los más recomendados son los de tipo centrífugo, debido al amplio rango de capacidad, presión y disponibilidad.
La capacidad del equipo de bombeo estará determinada por el volumen de almacenamiento del tanque elevado, ya que aquella deberá ser capaz de reemplazar dicho almacenamiento en un máximo de dos horas, siendo una hora el tiempo de reemplazo más utilizado.
Un arreglo común de las bombas, es la instalación en paralelo de las mismas, logrando con lo anterior, alternar el uso de las mismas a fin de prolongar su vida útil, así como la facilidad de absorber solicitudes inesperadas; cada equipo debe poder suministrar el gasto máximo. Otra ventaja adicional, es la facilidad de mantenimiento de los equipos. Véase la figura 3.2.
Figura 3.2. Diagrama de bombas en paralelo
3.3.3 CONTROLES
Con este término nos referimos a los dispositivos utilizados para arrancar y detener, de forma automática, los equipos de bombeo, una vez que el agua del tanque elevado, ha alcanzado los niveles preestablecidos.
Se tienen varios tipos de accesorios para controlar el flujo del agua al tanque elevado; los más comunes son los siguientes:
Este dispositivo es un accesorio mecánico que es activado por un flotador que se encuentra en la superficie del agua del tanque elevado. Cuando desciende hasta cierto nivel, arranca el equipo de bombeo, y cuando se eleva hasta el nivel
deseado, detiene dicho equipo de bombeo. La figura 3.3., muestra este
dispositivo.
Figura 3.3. Flotador eléctrico
2. Control por electrodos (Flotador electrónico-Electronivel).
Es un instrumento eléctrico que se usa para arrancar o detener un equipo de bombeo. Varios electrodos se colocan a diferentes niveles; cuando el nivel del agua cubre (o descubre) dos o tres de estos electrodos, se abre (o cierra) un circuito eléctrico que arranca (o detiene) el equipo de bombeo. Un esquema de este dispositivo puede verse en la figura 3.4.
3.3.4 ALARMAS Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD
Este tipo de accesorios previene al personal que opera el sistema hidráulico, de fallas en el tanque elevado.
Los casos más comunes, en los que deben instalarse alarmas son los siguientes: - Nivel bajo del tanque: ocurre cuando el nivel de agua del tanque está por
debajo del especificado, y el equipo de bombeo no ha arrancado.
- Nivel alto del tanque: esta situación se presenta cuando el nivel de agua del tanque elevado está por encima del establecido, y el equipo de bombeo aún no se detiene.
En los dos casos anteriores, las alarmas deben ser de tipo auditivo y/o centelleante, a fin de llamar la atención del personal encargado de la operación del sistema.
Los dispositivos de seguridad que no deben faltar en los tanques elevados son la tubería de demasías, que opera en los casos en que debido a problemas en los equipos de bombeo, éstos no se detienen, y se hace necesario desalojar el agua que excede los niveles preestablecidos. La tubería de demasías debe tener el diámetro suficiente para desalojar, de manera inmediata, el agua que suministra la bomba, así como alejarla de zonas que puedan correr riesgos, en caso de inundación.
También debe contarse, con tuberías que permitan llenar la columna de succión de los equipos de bombeo, en caso que sea necesario. Se conocen como tuberías de cebado.
3.3.5 VENTAJAS DE LOS TANQUES ELEVADOS
Las ventajas que se enumeran, son de este sistema, en comparación con los sistemas hidroneumáticos y las bombas booster.
- Es el más simple que cualquiera de los otros dos sistemas.
- Requiere menos componentes de control y operación del sistema hidráulico. - Se puede distribuir el agua en la red, a pesar de fallas eléctricas, siempre y
cuando el tanque esté lleno.
- El rango de operación del equipo de bombeo, que eleva el agua, es siempre bajo las mismas condiciones, por lo que puede ser seleccionado en un rango de operación eficiente.
- Los equipos de bombeo son de menor capacidad que los que utilizan los otros dos sistemas.
- Las fluctuaciones de presión son mínimas. - El mantenimiento es mínimo.
3.3.6 DESVENTAJAS DE LOS TANQUES ELEVADOS
Las principales desventajas son:
- El agua está expuesta a la contaminación.
- La estructura del edificio tiene solicitaciones adicionales debido al peso adicional del tanque y del agua.
- En los pisos más elevados de los edificios, esto es, los más cercanos al tanque elevado, la energía disponible generalmente es inadecuada.
- Se tienen inundaciones en la azotea, cuando se tienen fallas en los sistemas de paro de los equipos de bombeo.
- El agua y las tuberías de alimentación de la red está expuesta al congelamiento en climas fríos.
En algunos casos, para los pisos más elevados de los edificios, es recomendable utilizar sistemas hidroneumáticos si la energía proporcionada por el tanque elevado no es suficiente.