Sistemas de tratamiento de agua. La Ósmosis Inversa.

Dentro de los equipos especiales que podemos montar en nuestra instalación de suministro de agua potable están los denominados Sistemas de tratamiento de agua. No debemos confundir estos, con los sistemas de tratamiento de aguas grises o residuales. Aquí estamos hablando de agua potable, de consumo humano.

Este sistema no es obligatorio, entonces ¿por qué utilizarlos? Las razones son varias:

  • Para buscar un sistema que reduzca el sabor, olor o color desagradables del agua.
  • Porque se necesitan reducir los contaminantes nocivos como el plomo u organismos microbiológicos.

Sobre este punto, lo que nos dice el CTE es que no debemos empeorar el agua que nos suministra la red y “en ningún caso incumplir los valores paramétricos establecidos en el Anexo I del Real Decreto 140/2003”.

Los equipos de tratamiento deben estar fabricados según unas características adecuadas mecánicas, químicas y microbiológicas para cumplir con los requerimientos inherentes tanto al agua como al proceso de tratamiento de la misma.

Exigencias de funcionamiento

Siguiendo las prescripciones del CTE SH4, existen 3 exigencias:

1 Deben realizarse las derivaciones adecuadas en la red de forma que la parada momentánea del sistema no suponga discontinuidad en el suministro de agua al edificio.
2 Los sistemas de tratamiento deben estar dotados de dispositivos de medida que permitan comprobar la eficacia prevista en el tratamiento del agua.
3 Los equipos de tratamiento deben disponer de un contador que permita medir, a su entrada, el agua utilizada para su mantenimiento.

¿Dónde ubicar el equipo?

Se debe situar en un local preferentemente de uso exclusivo o en la sala donde se encuentre el grupo de presión, (Sala Hídrica).

El acceso estará restringido a personal autorizado y la sala será de dimensiones suficientes para poder hacer el correcto mantenimiento. Además contará con un grifo para toma de suministro de agua y de un sumidero.

Los productos químicos necesarios para el tratamiento de agua se deben almacenar en condiciones de seguridad.

La osmosis inversa, un ejemplo

¿Qué es la Ósmosis?

El fenómeno de la Ósmosis está basado en la búsqueda del equilibrio. Cuando se ponen en contacto dos fluidos con diferentes concentraciones de sólidos disueltos se mezclarán hasta que la concentración sea uniforme. Si estos fluidos están separados por una membrana permeable (la cual permite el paso a su través de uno de los fluidos), el fluido que se moverá a través de la membrana será el de menor concentración de tal forma que pasa al fluido de mayor concentración. (Binnie et. al. 2002).

Al cabo de un tiempo el contenido en agua será mayor en uno de los lados de la membrana. La diferencia de altura entre ambos fluidos se conoce como Presión Osmótica.

¿Qué es la Ósmosis Inversa?

Si se utiliza una presión superior a la presión osmótica, se produce el efecto contrario. Los fluidos se presionan a través de la membrana, mientras que los sólidos disueltos quedan atrás.

Para poder purificar el agua necesitamos llevar a cabo el proceso contrario al de la ósmosis convencional, es lo que se conoce como Ósmosis Inversa. Se trata de un proceso con membranas. Para poder forzar el paso del agua que se encuentra en la corriente de salmuera a la corriente de agua con baja concentración de sal, es necesario presurizar el agua a un valor superior al de la presión osmótica. Como consecuencia a este proceso, la salmuera se concentrará más.

Por ejemplo, la presión de operación del agua de mar es de 60 bar.

Tres pasos Osmosis 1. El agua fluye de una columna con un bajo contenido de sólidos disueltos a una columna con una elevada concentración de sólidos disueltos.

2. La presión osmótica es la aplicada para evitar que el agua siga fluyendo a través de la membrana y de esta forma crear un equilibrio.

3. Para poder alcanzar una presión superior a la presión osmótica, el agua debe fluir en sentido contrario. El agua fluye de la columna con un alto contenido en sólidos disueltos a la columna con bajo contenido en sólidos disueltos.

El elemento de la membrana de la ósmosis inversa:

El elemento Membrana de Osmosis Inversa¿Queréis saber más sobre ósmosis inversa? Os dejo el enlace de la web de donde he sacado esta información. Equipos Lenntech

Enrique Muñoz S.

Instalación de Agua Fría III: Distribución

Explicada ya la Acometida Hidráulica y la Sala Hídrica, solo nos queda comentar la Distribución Hidráulica a los diferentes equipos. Trataremos equipos generales, no especiales, para los que he pensado destinar otro post.

Desde el colector de impulsión se alimentarán los siguientes elementos, de forma genérica:

Aseos y office:

A los aseos llegan dos o tres alimentaciones de agua, según el diseño de la instalación. Estas alimentaciones son:

  • Red de Fluxores. Vamos a suponer su uso, para hacer el planteamiento más interesante, pero se podrían usar cisternas en lugar de fluxores.
  • Red de A. Fría. alimentación de aseos en general, pilas de lavado y cocinas.
  • Red de ACS. Supongamos la alimentación de termos eléctricos o calderas. No entraremos en su uso, pero si lo indicamos en este ejemplo.

Estas tres alimentaciones sirven a los siguientes equipos:

  • Fluxómetros: Para urinarios y baños. Estos estarán alimentados por su red independiente, por requerir unas presiones mucho mayores.
  • Lavabos y piletas: Contarán con alimentación de agua fría y agua caliente sanitaria.
    • AF: Alimentada por su propia red de tuberías.
    • ACS: Puede estar suministrada por dos sistemas:
      • Termos eléctricos situados en el propio aseo y alimentados por la red de AF del aseo.
      • Otros: calderas o depósitos de acumulación con resistencia eléctrica, apoyados por paneles solares (CTE DB-HE4).

Las tuberías que discurren  por el interior de los aseos serán de polipropileno PN-16. Puede ser de cobre o incluso de acero inoxidable visto. He elegido el PPR por gusto personal.

A la entrada de cada aseo, se montarán válvulas de esfera para corte de cada una de las alimentaciones. Una para la red de fluxores, si llevamos y otra para el agua de aseos. Si tuviéramos una entrada de ACS, también se pondría la válvula de corte. En el caso de usar termo eléctrico, este tendrá su válvula de corte de entrada y salida.

Hay que tener en cuenta que para tramos rectos superiores a 25 m hay que plantear la colocación de dilatadores. Además en el cálculo de tuberías de PPR se puede trabajar con un rango de velocidades de (0,5-3,5 m/s), aunque normalmente no pasaremos de 1,5 m/s. Lo normal en tubería metálica es no pasar de 2 m/s por ruido y pérdidas de carga en el rozamiento.

Alimentación de Equipos:

Tubería de  Fluxores:

Sobre la Red General de alimentación a fluxómetros  se montarán un depósito hidroneumático de membrana para absorber las variaciones de presión que se dan durante el funcionamiento de los fluxómetros cubriendo las puntas instantáneas y sirviendo simultáneamente contra los golpes de ariete. Este depósito viene presurizado con nitrógeno a una presión inferior a la de trabajo.

Tubería de Agua Fría:

Puede ser necesaria la instalación de una reductora de presión con un by-pass.

Esta tubería alimenta los elementos de los aseos sin fluxor, a los equipos de ACS, a posibles equipos de climatización, tomas en jardines, etc.

Las  tuberías de alimentación para las instalaciones de agua fría sanitaria y red de fluxores serán de Polipropileno copolímero, PN-10.

El agua fría con tuberías de polipropileno, se puede aceptar que no se forren en las instalaciones interiores porque, al estar instalada a temperatura ambiente y dado el grosor de la tubería, es difícil que condense. Pero este parámetro es a decisión de cada proyectista.

Bases de cálculo de consumo de agua

Para los cálculos se han tomado los valores siguientes:

Estos valores se pueden obtener del CTE SH4 o del NIA.

Ejemplo:

Simultaneidad para 66 aparatos = 0,125*.

Consumo Máximo Simultáneo = 26.95 x 0,125 = 3,37 l/s = 12.132 l/h.

(*) K = 1/√(n-1) Donde “n” es el nº de elementos. Los grifos de limpieza no se consideran en la simultaneidad.

Con este ejemplo ya tendríamos el Caudal (Q) del grupo de presión. La manera de obtener la Altura Manométrica se encuentra explicada en los post “Cálculo de una bomba hidráulica doméstica” e “Instalación de Agua Fría II: Sala Hídrica

Para el cálculo de las tuberías y ramales, el CTE SH4 ofrece tablas definidas para el consumo de cada equipo.

Enrique Muñoz S.

Instalación de Agua Fría II: La Sala Hídrica

LA SALA HÍDRICA

Es la sala donde se alojarán los equipos de agua fría, pudiendo alojar otros equipos, como por ejemplo, los depósitos de ACS si es común para todo el edificio, los contadores divisionarios de cada piso o planta, los equipos de bombeo de fecales, y equipos de tratamiento de agua mediante clorado.

Esta sala debe disponer de un sumidero capaz de absorber las pérdidas de agua de los equipos instalados en ella. Como suelen estar por debajo de la cota de saneamiento, necesitarán una arqueta de bombeo, donde se alojará un equipo de dos bombas capaces de absorber el volumen de agua producido por un posible rebose del depósito de almacenamiento. Además estás bombas deberían estar conectadas a una alarma que nos avise de su funcionamiento, lo que implica una rotura en algún equipo.

A veces, se usa esta arqueta de bombeo para el desagüe de todas o parte de las instalaciones comunes de saneamiento que no tienen cota.

Antes de la descarga a los  depósitos desde la acometida,  se instalará un filtro de cartucho de 150 micras que efectuará una primera  eliminación de impurezas.

Vamos a ver ahora, de forma general los elementos que componen un grupo de presión:

Grupo de Presión: La tubería de acometida termina en este elemento, el cual estará compuesto de:

Depósito de almacenamiento, equipo de bombeo, y depósito de presión.

 

Depósito de Almacenamiento: Es un deposito de polietileno de alta densidad de tipo alimenticio donde se almacena el agua que nos suministra la red general. Es donde desemboca la acometida. Consideraciones a tener en cuenta según la normativa:

  • Debe ser fácilmente accesible y limpiable. Debe contar con tapa que evite entrada de animales, pero debe disponer en la parte alta de suficiente ventilación y aireación.
  • Evitar la conexión del equipo de bombeo a la red general. Prohibido expresamente en el NIA. 2.6.1 y CTE DB-HS4.
  • Debe estar provisto de rebosadero y la tubería de suministro debe verter 40 mm mínimo por encima del borde superior del mismo. El tubo de rebosadero deberá ser el doble que el de entrada, para evacuar el doble de caudal (CTE DB-HS4).
  • Válvula de flotador o pilotada para el llenado automático del depósito.
  • Válvula reductora, en el caso de que el agua llegue con un exceso de presión, para evitar que se deteriore la válvula pilotada.
  • Se dispondrá de un hidronivel de protección, para evitar que funcione el grupo de bombeo con un nivel bajo de agua. El grupo de bombeo dispone de uno en su equipo.
  • Vaciado inferior del depósito para labores de mantenimiento. Con un ø de 40 a 50 mm. Según criterio.

Grupo de bombeo: Es el conjunto de dos o más bombas necesarias para garantizar el caudal y presión necesarias en la instalación. Según CTE DB-HS4 se colocaran 2 bombas para caudales de hasta 10 dm³/s, 3 hasta 30 dm³/s y 4 para >30 dm³/s. Sin incluir la de reserva (CTE).

  • El caudal de la bomba será el máximo simultáneo de la instalación. En el caso de ser tres bombas, con dos en paralelo se calculará el equipo para el 50% cada bomba y disposición en cascada. (Hay que tener en cuenta que el equipo de menor caudal que se fabrica es de 2 m³/h).
  • La Pmínima = Ha + Hg + Pc + Pr

Ha: Altura de aspiración: 0 normalmente.

Hg: Altura geométrica: altura entre el grupo y el suministro más alto.

Pc: Presión de Tubería Cargada: μ(L + Le), donde Le será un 20 o 30% de la longitud total. CTE-HS4.

Pr: Presión residual: la presión necesaria será la requerida en el grifo más alejado y según CTE de 1,5 bar para fluxores y 1 bar para el resto de los grifos.

(Ver el post “Cálculo de una bomba hidráulica doméstica” para aclarar estos últimos terminos).

Depósito de Presión: Es un deposito pulmón que se encuentra sobre presionado por el grupo de presión. Si se abre un grifo, este depósito se encargará de garantizar la presión de la instalación durante un tiempo antes de que entren en funciónamiento las bombas del grupo. Esto se instala para evitar que el grupo de presión arraque y pare contínuamente, lo que provocaría su rotura prematura. Para su cálculo nos acogemos al CTE DB-HS4

  • La Pmáxima = 2 ó 3 bar + Pmínima
  • Cálculo del Volumen:  Vn = Pb x Va / Pa
  • Vn: Vol. Útil del depósito de membrana.
  • Pb: Presión absoluta mínima.
  • Va: Vol. Mínimo de agua.
  • Pa: Presión absoluta máxima.

Cuadro eléctrico y control:

  • Un controlador de nivel montado sobre uno de los depósitos, envía la señal al SCGC, desde donde se supervisa el nivel y se da alarma tanto por bajo nivel como por alto nivel.
  • El grupo se completa con un cuadro eléctrico que incorpora un automatismo electrónico para mantener en constante rotación el orden de entrada de las  bombas, de forma que ambas mantengan el mismo número de horas de funcionamiento.
  • Una boya de nivel mínimo no deja arrancar las bombas por debajo de un cierto nivel y además provoca una alarma óptico-acústica. Esta alarma tiene bornas en el cuadro eléctrico para que la tome el S.C.G.C.
  • El S.C.G.C. tendrá control del estado de las bombas y de sus térmicos, pero no actúa sobre ellas. Las bombas actúan con su propio control montado en su cuadro eléctrico.

Se podría proyectar una alimentación de by-pass, directamente desde la Red, de forma que en el caso de avería del Grupo de Presión, se pueda mantener una continuidad de servicio aunque con presión reducida y también se podría mantener el servicio de forma directa cuando la presión en la Red sea lo suficientemente alta. Esta conexión contará con un manómetro de presión, válvula de corte de bola, electroválvula y válvula de retención. El diámetro de este by-pass, será el mismo que el de la tubería de acometida.

En el proxímo post hablaremos sobre la distribución de agua a los diferentes elementos.

Enrique Muñoz S

 

Instalación de Agua Fría I: La Acometida Hidráulica

La presente guía detalla la manera de realizar las instalaciones de Fontanería de un edificio cualquiera listando los diferentes elementos que intervienen en la instalación:

1. ACOMETIDA:

Armario de Acometida: Es el armario exterior situado en la pared del edificio, donde se encuentran los siguientes elementos: llave de toma, llave de paso, filtro, contador, válvula de retención, grifo de comprobación y llave de salida. La llave de registro, (alojada en arqueta exterior) y la llave de toma las colocará la empresa suministradora.

El filtro debe ser tipo Y con un umbral de filtrado entre 25 y 50 μm, con malla de acero inox. y baño de plata. (DB-SH4 del CTE). Para el cálculo de estos elementos, si fuera necesario, se puede recurrir a la Norma NIA, apartado   1.5.4.2 para el contador y sus válvulas. También se puede calcular el tamaño del armario. El CTE DB-SH4 hace referencia a que los contadores se adecuarán a los caudales nominales y máximos de la instalación.

Armario de Acometida CTE SH4

Tubería: Desde la acometida se montará una tubería de polietileno enterrada. Se entiende que nuestra instalación de acometida parte de la llave de registro hasta nuestra sala hídrica. No es obligatorio que la tubería sea de este material. Las características que nos hacen decantarnos por esta tubería son:

Características:

–        Tubería con un alto potencial aislante térmico y eléctrico, (importante para contrarrestar las corrientes vagabundas del terreno).

–        Tubería ligera e inerte a la agresividad del terreno y al agua que transporta.

–        Superficie interior lisa, con lo que, las pérdidas de carga son menores y eso hace que se puedan reducir diámetros.

–        No soportan elementos agresivos como el sol o el aire.

–        Hay dos tipos:

    • Baja densidad: flexibles y manejables.
    • Alta densidad: además de lo anterior, soporta alta temperatura y puede ser roscada.

–        Se suministra en rollos de 200 m para presiones de 2, 4 y 10 atm. A partir de ø125mm se suministran en barras de 8 a 12 m de longitud.

–        Bajo Normas UNE 53.131 y UNE 53.133.

–        Uniones:

    • Mediante accesorios de latón, bronce o fundición.
    • Manguitos roscados: (Withworth Gas) permite unión con cualquier elemento roscado.
    • Manguitos electro-soldables: para ø75mm o mayor.

–       El tipo de tubería Aquaterm Faser, tiene fibras que reducen las dilataciones en un 75%. La diferencia entre tuberías de SDR 7,4 a SDR 11 es que la primera tiene mayor espesor y por tanto menor sección útil, porque la tubería de plástico, se mide exterior. También será más rígida o fuerte, según se mire.

En el próximo Post hablaremos de la Sala Hídrica.

Enrique Muñoz S.