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Cómo calcular el volumen de un estanque hidroneumático: fórmula paso a paso
May
Estas son tres fórmulas, un ejemplo real y la referencia normativa que define el intervalo mínimo entre partidas. Todo lo que necesitas para dimensionar correctamente el estanque, y calcular el volumen del estanque hidroneumático que necesitas, una vez que ya tienes tu bomba seleccionada.
El estanque hidroneumático no se elige al ojo. Para dimensionarlo correctamente necesitas conocer la potencia del motor, las presiones de arranque y detención, y los caudales de la bomba en esos puntos. Con esos cuatro datos y tres fórmulas simples puedes calcular el volumen mínimo antes de salir a comprarlo, evitando sobredimensionar el equipo o, peor, instalar uno que no cumple con los intervalos mínimos entre partidas que exige la norma.
Qué datos necesitas antes de calcular
Antes de aplicar cualquier fórmula, reúne estos cuatro valores de tu sistema:
Presión de arranque (Pa): punto en que la bomba enciende, expresada en metros columna de agua (mca) o bar.
Presión de detención (Pd): punto en que la bomba se apaga. La norma NCh 2794 Art. 5.5.10 establece que la diferencia máxima entre Pa y Pd es 12 mca.
Caudal de arranque (Qa): caudal que entrega la bomba al operar a presión de arranque, en litros por minuto (L/min).
Caudal de detención (Qd): caudal que entrega la bomba al operar a presión de detención, en litros por minuto (L/min).
También necesitas la potencia del motor en HP. Este dato determina el tiempo mínimo que debe estar detenida la bomba entre una partida y la siguiente, según la tabla del fabricante. Para motores entre 5 y 7,5 HP, ese tiempo mínimo es 2 minutos.
Ejemplo de trabajo: Pa = 40 mca (4 bar), Pd = 50 mca (5 bar), Qa = 400 L/min, Qd = 200 L/min, potencia = 5,5 HP → tiempo mínimo de detención (T) = 2 minutos.
Paso 1: calcular el caudal medio
El caudal medio (Qm) representa el caudal promedio entre los dos puntos de operación de la bomba. Se obtiene sumando el caudal de arranque y el caudal de detención, y dividiendo ese resultado por dos:
Qm = (Qa + Qd) / 2
Qm = (400 + 200) / 2 = 300 L/min
Paso 2: calcular el volumen de regulación
El volumen de regulación (Vreg) es el volumen mínimo de agua que debe contener el estanque mientras la bomba permanece detenida. Es el dato que garantiza que el intervalo entre partidas no sea inferior al tiempo mínimo exigido por el fabricante del motor, según lo establece la NCh 2794.Of2003 Art. 4.10.1.
Vreg = (Qm í— T) / 4
Vreg = (300 í— 2) / 4 = 150 L
Ese valor es el volumen mínimo que debe estar disponible en el estanque durante el tiempo de detención del motor. No es el volumen total del estanque: es solo la fracción útil.
Paso 3: calcular el volumen total del estanque
El volumen total del estanque (V) considera que solo una parte de su capacidad es volumen útil, porque el resto está ocupado por el gas a presión de precarga. Para calcularlo se aplica la siguiente fórmula, que incorpora las presiones de trabajo expresadas en mca más uno (para convertir a presión absoluta):
V = Vreg í— (Pd + 1) / (Pd − Pa)
V = 150 í— (50 + 1) / (50 − 40) = 150 í— 51 / 10 = 765 L
El volumen mínimo calculado para el ejemplo es 765 litros. Ese es el piso, no el techo.
Cómo elegir el modelo comercial correcto
Los estanques hidroneumáticos se comercializan en capacidades estándar: 750, 800, 1.000, 1.500 litros y más. La regla es simple: el estanque seleccionado debe ser igual o superior al volumen calculado.
Para el ejemplo, el estanque de 750 L queda descartado porque su capacidad es menor a los 765 L requeridos. Las opciones válidas son el de 800 L o el de 1.000 L. La elección entre ambos dependerá del espacio disponible en la sala de máquinas y del presupuesto del proyecto.
Un error frecuente es confundir el volumen total del estanque con el volumen útil. Un estanque de 800 L no entrega 800 litros de agua aprovechable: entrega solo la fracción calculada como Vreg, que en este caso son 150 litros.
Lo que establece la norma
El cálculo del estanque hidroneumático no es una recomendación opcional. La NCh 2794.Of2003 Art. 4.10.1 establece que la combinación de estanques y bombas debe elegirse de forma que los intervalos entre dos partidas sucesivas sean acordes con la especificación del fabricante del motor. Esto significa que si el cálculo no garantiza esos intervalos, el sistema no cumple la norma.
Además, el Art. 5.5.10 de la misma norma limita la diferencia entre la presión de detención y la presión de partida a un máximo de 12 mca. En el ejemplo, el diferencial es de 10 mca (50 − 40), lo que está dentro del rango permitido.
Por su parte, la NCh 2485.Of2000 Art. 5.6.2 establece que en sistemas con elevación mecánica la presión mínima en el artefacto más desfavorable debe ser 7 mca y no debe superar 50 mca. Ambos límites deben verificarse una vez definidas las presiones de trabajo del sistema.
En Grupo Proservices evaluamos el sistema completo: bomba, estanque, presiones de partida y detención, y tiempo mínimo entre arranques, siempre conforme a NCh 2794 y RIDDA. Si tienes dudas sobre el dimensionamiento de tu instalación, contáctanos.
Aquí tienes un video sobre este tema
