domingo, 29 de enero de 2017


Protección para bombeo y piscina salina ( 1ª parte ) - 7º envió -


Fotografía de archivo Zugar
Fotografía de archivo Zugar
Método eficaz utilizado por Zugar Enseho

Saludos
     
Las protecciones habituales en los bombeos para evitar que la bomba trabaje en seco, ( especialmente centrifugas y helicoidales ), suelen ser un hidronivel lastrado en pozos y sondas de electrodos o flotadores de recorrido dirigido en sondeos.
Hasta aquí todo parece correcto y de hecho son los sistemas que se utilizan.
Los modernos sistemas electrónicos que incorporan equipos como los Danffos AQUA 202 van mas haya y pueden detectar la falta de agua en la aspiración analizando alteraciones de los consumos en las fases, que fueron introducidos previamente, en ambas condiciones, modo seco y modo normal para una bomba dada.

Pero hay ocasiones en que necesitamos mayor seguridad, por ejemplo en bombeos profundos donde resulta costoso la extracción y metida de la bomba nueva o reparada, en bombeos grandes con bombas de gran potencia profundas o no por sus elevados costes o en sistemas de riego industrial donde debemos minimizar los errores.

Con lo mencionado hasta el momento ( sondas y electrodos )podremos parar la bomba y evitar daños si el nivel de agua desciende, o alcanza el punto definido en la sonda o conjunto de ellas.

Antecedentes:

Azimut Solar de Grupo Enseho utiliza habitualmente el sistema que les proponemos en este escrito.
Hace muchos años nos encontramos que una bomba se quemo habiendo agua por encima de la sonda ... como fue.
Sencillamente había aspirado unas piedras que trabaron el impulsor bloqueando el cuerpo hidráulico, y este al motor ( un guarda-motor podría haber evitado esto en determinadas condiciones de funcionamiento de la bomba, en otras situaciones se requiere un ajuste mas fino que el guarda-motor no proporciona ).


Para paliar esto comenzamos a utilizar tres métodos distintos que pueden ir combinados o no con las sondas inicialmente mencionadas.
En este escrito le proporcionamos uno de esos métodos con excelentes resultados ya que la única parte móvil es el flotador, que ademas resulta muy fácil de extraer para su limpieza.

Fotografía de archivo Zugar
Fotografía de archivo Zugar
Principio de funcionamiento:

El principio es sencillo, cuando damos la orden de funcionamiento a la bomba verificamos que sale agua por el tubo, mejor dicho verificamos que circula agua por el tubo.
Puede haber distintos motivos para que no salga, o no circule, agua por el tubo.

    -  Bomba obstruida. ( habitualmente cuerpo hidráulico ).
    -  Eje de acoplamiento entre cuerpo hidráulico y motor defectuoso o roto.
    -  Tubería de descarga ( subida ) rota o unión suelta. ( el agua retorna al pozo sin subir ).
    -  Circuito hidráulico de la aplicación cerrado ( bomba trabaja pero no circula agua ).
    -  Estamos en condición de pozo seco ( no hay agua en el pozo ).
    -  Filtros obstruidos ( reducción importante del caudal nominal por perdida de carga ).

Otras aplicaciones son ...

    -  Piscinas con depuradora salina ( funciona el electrolizador cuando el caudal es adecuado ).
    -  Sistemas combinados con presostatos para Grupos de presión ( press-control cableados ).

El dispositivo de protección se sitúa convenientemente detrás del ciclón y filtros ( zona limpia ), es aquí donde verificamos si circula agua y para ello utilizamos un rotametro ( modificado para el propósito ).

¿ Como lo haremos ?

Concretamente utilizaremos un rotametro de área variable ( también llamado caudalímetro en linea o flujómetro ).
Hay diversos tipos de caudalimetros ... mecánicos de desplazamiento positivo (turbina, pistones, engranajes ), ultrasonidos, coriolis, de vórtice ( vortex ), presión diferencial, cono en V, venturi y cualquiera de ellos con presentación de valores en analógico ( marcador de aguja )o digital ( pantalla numérica ).
En cualquier caso nosotros utilizamos el caudalimetro en linea o rotametro de área variable por su bajo coste y extrema simplicidad.

¿ que es un rotametro de área variable ?

Un rotametro de área variable es un dispositivo que se utiliza para medir el caudal de gases o líquidos.


Fuente: proveedor
Se trata de un tubo hueco, habitualmente transparente, con interior tronco-cónico y por tanto con sección variable a lo largo de su recorrido lineal, ( hay diámetros distintos conforme se recorre el tubo, y cada diámetro representa una sección ).
El tubo se sitúa en posición vertical con la entrada del fluido, ( gas o liquido ), a medir, por la parte inferior, que corresponde al diámetro o sección menor. 
Hasta este punto disponemos de un tubo transparente con forma de "embudo" ( cono invertido ) colocado verticalmente y con la entrada, agua en nuestro caso, por debajo ( es evidente que la parte superior es la salida ).
Aun falta algo importante, el elemento de medida, compuesto de un aerometro o flotador y una escala graduada.
El aerometro o flotador es un peso calibrado, con forma cilíndrica o esférica, que se desliza por el interior del mencionado tubo transparente, empujado por el agua y alcanzando una altura dentro del mismo, el tubo, que es proporcional al caudal.
La alineación visual del aerometro con el valor numérico correspondiente de la escala graduada fijada en el exterior del tubo transparente, indica el caudal nominal en ese instante.
El descenso del aerometro o flotador a la posición de reposo es por gravedad.
¿ Por que el flotador es realmente un lastre o peso ?
Si fuese un flotador tal y como indica la palabra flotaría y estaría siempre en la parte mas alta.
En realidad se trata de un flotador lastrado o peso calibrado ya que dependiendo del peso tendrá un recorrido ascendente que le proporcionara el agua dentro del tubo, en la
búsqueda de su sección de paso, ( donde se equilibran las presiones por encima y por debajo del flotador ), altura o lugar donde se estacionara el flotador para un caudal dado ( mientras se mantenga dicho caudal, variaciones de caudal harán ascender o descender el flotador ).

Funcionamiento real de nuestro sistema de protección:

Cuando el agua atraviesa o circula por el rotametro eleva el flotador hasta un punto llamado de
equilibrio o equilibrio flotante.
Fuera del cuerpo cónico transparente pondremos un sensor ( daremos mayores explicaciones en la parte 2 del articulo ) o sensores dependiendo de la aplicación, ejemplos ...


1º   Un sensor conectado a un telerruptor ( biestable ).
      Cuando el flotador rebasa el sensor, este da un pulso de maniobra, o pilotaje, al
      telerruptor pasando este ultimo a una de sus posiciones estables ( lacht )en su circuito
      secundario o de contactos.
      Cuando el flotador desciende, el sensor proporciona un nuevo pulso que invierte la situación
      del telerruptor en su circuito secundario ( paso de off a on o viceversa ).
2º   Un sensor único de alarma de caudal max. o mini. según circuito eléctrico.
      Se sitúa el sensor por encima del punto que alcanzara el flotador en la condición de
      trabajo normal.
      Si el caudal aumenta por algún motivo y el flotador llega a la altura del sensor este dará
      una señal eléctrica de alarma que se tratara según el procedimiento asignado.
3º   Un sensor único con flotador aligerado.
      En este caso aliviamos peso al flotador permitiendo que con un caudal determinado, el
      propio de la aplicación, suba al máximo donde situaremos el sensor para que lo detecte.
      Este sistema no nos permite conocer el caudal instantáneo debido a la alteración del
      peso del flotador, pero disminuye mucho la perdida de carga ya que el flotador al situarse
      en la parte mas alta proporciona la mayor sección de paso al fluido.
      Otra opción consiste en utilizar un rotametro para menor caudal de forma que el flotador
      siempre estará en la parte mas alta siendo detectado por el sensor. Esto aumenta la
      perdida de carga ya que utilizamos una sección de paso menor de la necesaria.
4º   Un sensor único para detectar circulación de fluido.
      Es la opción que Azimut Solar utiliza mas, tanto en bombeos como en piscinas salinas
      con depuradora solar.
      Se trata de situar el sensor en la parte mas baja, donde esta el flotador en reposo, es
      decir cuando no circula agua.
      En cuanto circula agua el flotador sube en mayor o menor medida, según caudal, el
      flotador se separa del sensor y este retira o proporciona ( según el circuito eléctrico ) la
      orden de pilotaje.
      Con este montaje mantenemos lectura correcta del caudal instantáneo por tanto sumamos
      a la condición de protección la de lectura de caudal.
5º   Dos sensores ( creando una ventana de trabajo )
      Se trata de situar dos sensores en posiciones distintas en la longitud del rotametro de
      forma que creamos una ventana de trabajo.
      Útil por ejemplo en la dosificación de abonos, cloro o aditivos industriales.
      En riego con aspersores permite abrir la válvula de un sector con "n" aspersores y si
      rebasamos la ventana, lo que indica un caudal mayor, se abre la válvula de otro sector.
      Esto ocurre en los bombeos solares, donde al amanecer no alcanzamos el caudal de trabajo
      para un sector pero conforme avanza el sol con el transcurrir del día entramos en la
      ventana de trabajo del primer sector y posteriormente en la del segundo sector o mas.

Si tenéis interés especial en el principio físico de funcionamiento podéis consultar el teorema
de Bernoulli, leyes de Arquimedes y nº de Reynolds donde observareis que el principio de
funcionamiento es el equilibrio entre la presión ejercida por el empuje del agua y la presión
atmosférica y que el agua al empujar el flotador busca el equilibrio de presiones.
La forma del flotador depende del caudal y viscosidad y su diseño afecta el funcionamiento.

Fuente: diseño propio Guillermo F.H.
Utilización en piscinas salinas:

La idea de esta entrada al blog es la protección de bombas en sistemas Solares o no y activación de sistemas salinos en depuradoras Solares para evitar el funcionamiento con bajo caudal.

En una depuradora normal con motor a tensión de red activamos el electrolizador cuando la bomba recibe la orden, de un reloj habitualmente, conectando ambos en paralelo.
En una depuradora Solar ( con motor Solar especifico ) el motor trabaja a baja tensión, usamos dos o tres paneles, mientras que el equipo del electrolizador lo hace con la tensión de red.
NO podemos ponerlos en paralelo por dos motivos principales ...

1º   Las tensiones de funcionamiento no son iguales.
2º   Si activamos el clorador salino por reloj estaríamos haciendo trabajar el electrolizador y
      podría no haber flujo ya que este depende del sol no de la hora.

Podríamos utilizar un interruptor de flujo pero terminan dando problemas con el agua salada
en la zona de balanceo del eje que transmite el empuje del agua al interruptor eléctrico.
Aparte el interruptor de flujo requiere un ajuste del resorte que se hace complicado con flujos variables como el de la depuradora Solar donde puede haber para un motor de 600 w entre 0 y 19.000 l/h.
Es aquí donde entra en juego el sistema de activación del electrolizador ( realmente la unidad de control salino ) con nuestro rotametro modificado.
Nos limitamos a activar un relé que alimenta el control salino cuando el caudal es adecuado y lo para si no lo es.
El sensor activa la bobina del relé y los contactos ( del relé ) actúan como interruptor del control salino o entrada de off - on ( marcha - paro ) en algunos modelos.
Para caudales bajos no se activara y si lo hará por encima de un valor.
Al cesar o bajar el caudal es la gravedad quien hace descender el flotador, no hay resortes ni
elementos mecánicos asociados, mas simple, imposible.

Fuente: diseño propio Guillermo F.H.
Bueno. Dejamos de momento en este punto la primera parte.
En la segunda parte explicamos como hacer la modificación para conseguir el propósito de protección descrito en esta introducción.

                                                       G.F.H.  ( 7 )