Cálculo de grupos de presión de agua
Cuando en la acometida de agua a un edificio la presión garantizada por la empresa suministradora es inferior a la presión necesaria para alimentar el suministro más desfavorable, se hace necesaria la instalación de un grupo de presión o grupo de sobreelevación.
Para la elección del grupo de presión debemos aplicar los criterios del Documento Básico HE 4. Para completar los mismos podremos emplear la norma UNE 149201, que describe un método para el cálculo del caudal simultáneo, y la norma UNE 149202, dedicada a los grupos de presión.
A continuación se detallan los pasos a seguir para dimensionamiento de los componentes principales del grupo de presión.
Datos previos: Caudal simultáneo y presión necesaria
Antes de dimensionar el grupo de presión debemos obtener el caudal de cálculo del edificio en estudio y la presión necesaria para atender el suministro más desfavorable. A continuación enlazo dos entradas previas del blog en las que he tratado el tema del cálculo del caudal:
- Como calcular el caudal simultáneo de agua en un edificio de viviendas.
- Caudal simultáneo de un edificio de viviendas con la norma UNE 149201.
Una vez calculados caudal y presión, podemos saber si es necesario el grupo de presión. Para ello consultaremos a la empresa suministradora o al servicio público de aguas, las condiciones de suministro garantizadas en la acometida. Si son inferiores a las calculadas, deberemos instalar el grupo.
En la tabla siguiente se indica la simbología que emplearemos para los datos previos.
Tabla 1. Datos previos para el cálculo
| Datos previos | Forma de obtenerlos |
| Qc : Caudal de cálculo | Calculado por el instalador o el proyectista de acuerdo con el apartado 5 de la norma UNE 149201:2008 |
| Ps : Presión de suministro | Calculada por el instalador o el proyectista de acuerdo con el apartado 7.1.2 de la norma UNE 149201:2008 |
| Paco : Presión de acometida | Facilitada por la empresa suministradora a petición del instalador o proyectista |
Necesidad del grupo de presión
Recordamos que será necesario el grupo de presión cuando la presión garantizada por la empresa suministradora en la acometida (Presión de acometida) sea menor que la presión necesaria para el suministro (Presión de suministro), para el caudal simultáneo del edificio o local.
Elección del grupo de presión
La normativa prevé la existencia de dos tipos de grupos de presión, convencional y de acción regulable.
El grupo de presión convencional cuenta con bombas de velocidad constante y es controlado mediante un presostato en el que se regulan la presión de arranque y la presión de paro de las bombas.
El grupo de presión de acción regulable cuenta con bombas de velocidad variable, y un variador de frecuencia que regula la velocidad de giro de las mismas tratando de mantener la presión de salida (presión de consigna) en un valor constante.
Cabe destacar que si optamos por un grupo de presión de acción regulable, la normativa de ámbito estatal nos permite obviar el depósito previo o aljibe, si bien puede ser una opción técnicamente desaconsejable, e incluso no conforme con la normativa autonómica o las normas particulares del servicio de suministro de agua.
De esta manera, habitualmente, un grupo de presión estará formado por las siguientes unidades funcionales:
- Depósito auxiliar de alimentación (aljibe)
- Equipo de bombeo, convencional o con variador
- Depósito de presión (calderín)
Cálculo del Depósito auxiliar de alimentación (aljibe)
Deberíamos hablar de depósitos auxiliares de alimentación, en plural, dado que es obligado instalar al menos dos depósitos en paralelo para poder realizar de esta manera operaciones de limpieza sin interrumpir el suministro de agua al edificio.
El volumen total que deben sumar los depósitos previos se obtiene a partir de la siguiente expresión, tomada del apartado 4.5.2.1 de la sección HS 4 del Código Técnico de la Edificación:
Siendo:
V: Volumen total de los depósitos (litros)
Qc: Caudal simultáneo o de cálculo (l/s)
t: Tiempo estimado (min)
Cabe comentar que el 60 es un factor de conversión para convertir segundos en minutos, y que el tiempo estimado podremos variarlo entre 15 y 20 minutos, a elección del proyectista. Esta variación del tiempo permite elegir un volumen comercial que cumpla con la ecuación.
Equipo de bombeo, caso convencional
Para la elección del equipo de bombeo, en caso de ser convencional, debemos definir los siguientes parámetros:
- Presión de arranque (Pb)
- Presión de paro (Pp)
- Número de bombas en servicio(N)
- Caudal de las bombas (QM)
Presión de arranque (Pb)
Debe ser, por lógica, mayor o igual a la presión necesaria para atender el suministro más desfavorable (Ps). Con carácter general elegiremos la presión de suministro (Ps) como presión de arranque (Pb)
Siendo:
Pb: Presión de arranque (bar)
Ps: Presión de suministro, para el suministro más desfavorable (bar)
Ha: Altura geométrica de aspiración de las bombas (bar)
Hg: Altura geométrica de impulsión de las bombas (bar)
Pc: Pérdida de carga en el recorrido de la tubería (bar)
Pr: Presión residual, necesaria en el grifo (1,50 bar en calderas instantáneas, calentadores y fluxores, 1,00 bar en el resto de los grifos)
Presión de parada (Pp)
Debe ser mayor que la presión de arranque en un valor que llamaremos diferencial (d), el diferencial debe estar comprendido entre 2 y 3 bar, a criterio del instalador o proyectista:
Siendo:
Pp: Presión de parada (bar)
Pb: Presión de arranque (bar)
d: Diferencial (bar), valor a elección del proyectista, comprendido entre 2 y 3 bares.
Número de bombas en servicio (N)
El número de bombas en servicio, que en equipos de bombeo convencionales debe ser siempre mayor que uno, se determinará a partir de la tabla siguiente:
Tabla 2. Determinación del número de bombas en servicio
| Caudal de cálculo (Qc) | Número de bombas en servicio (N) |
| Menor o igual que 10 l/s | 2 |
| Mayor que 10 l/s y menor o igual que 30 l/s | 3 |
| Mayor que 30 l/s | 4 |
El criterio recogido por el HS4 y por la norma UNE 149202 indica que a las bombas en servicio hay que añadirles una bomba de iguales prestaciones en reserva, lo que me parece exagerado. Curiosamente la versión comentada por el Ministerio de Fomento del documento HS, contiene el siguiente comentario en el apartado 4.5.2.2 de la sección HS 4:
Personalmente veo más racional lo expresado en el comentario; dejo a vuestro elección la incorporación de la bomba de reserva.
Caudal de las bombas (QM)
El caudal total de las bombas (QM) debe ser mayor o igual que el caudal de cálculo o caudal simultáneo de la instalación (Qc):
Dado que habrá varias bombas en servicio simultáneamente, si Qm es el caudal de una sola bomba y N es el número de bombas en servicio simultáneo debe cumplirse que:
En el caso de que las bombas sean de velocidad constante (sin variador de frecuencia), el caudal suministrado por las mismas estará influenciado por la presión requerida. Siendo así, el caudal considerado para cada bomba deberá ser la media del caudal suministrado por la misma a la presión de arranque (Qb) y el caudal suministrado por la misma a la presión de parada (Qp), quedando:
Equipo de bombeo, caso de acción regulable
Los grupos de presión con equipos de bombeo de acción regulable ofrecen ventajas con respecto a los grupos de presión convencionales. Al ahorro energético conseguido mediante el empleo de bombas de velocidad variable y variadores de frecuencia debemos añadir la necesidad de un calderín de presión de menor tamaño, lo que supone ahorro de espacio y compensación en parte del sobrecoste que suponen las bombas y el variador.
El dimensionamiento de un equipo de bombeo de acción regulable es muy sencillo, debiendo definirse los siguientes parámetros:
- Presión de consigna (Pc)
- Caudal de las bombas (QM)
Presión de consigna (Pc)
La presión de consigna (Pc) representa la presión que el equipo tratará de mantener constante a su salida, dicha presión deberá ser como mínimo 1 bar mayor que la presión mínima a garantizar al suministro (Ps)
(Valores expresados en bar)
Caudal de las bombas (QM)
Para obtener el caudal total de las bombas en un equipo de bombeo de acción regulable seguimos un razonamiento análogo que en el caso de un equipo convencional. El caudal total de las bombas (QM) debe ser mayor o igual que el caudal de cálculo o caudal simultáneo de la instalación (Qc):
Dado que habrá varias bombas en servicio simultáneamente, si Qm es el caudal de una sola bomba y N es el número de bombas en servicio simultáneo debe cumplirse que:
Y puesto que ahora las bombas son de velocidad variable, y podemos ajustar la curva de presión y caudal a voluntad dentro del rango de funcionamiento del equipo, el caudal de cada bomba (Qm) será el correspondiente a la presión de consigna (Pc).
Depósito de presión con membrana (calderín), caso convencional
Es necesario destacar que la normativa únicamente contempla el uso de depósitos de presión con membrana, y si bien no se prohíbe de manera explícita el uso de depósitos sin membrana, se sobreentiende esta prohibición del hecho de que hayan sido excluidos de la norma.
El volumen exterior total del depósito de presión puede obtenerse a partir de la siguiente expresión, obtenida del apartado 5.3.2.3 de la norma UNE 149202:
Siendo:
Qc: Es el caudal de cálculo o simultáneo (l/s)
Pb: Es la presión de arranque (bar)
d: Es la diferencia entre la presión de arranque y la de parada, llamada diferencial (bar)
n: Número de arranques máximos aconsejados por hora
b: Número de bombas, incluidas las de reserva
El número de arranques máximos por hora deberá ser consultado con el fabricante de las bombas. En caso de no contarse con datos, puede acudirse a la tabla E.1 de la norma UNE 149202, resumida a continuación:
Depósito de presión con membrana (calderín), caso de acción regulable
Si contamos con un equipo de bombeo de acción regulable, con variador de frecuencia, debemos seguir las especificaciones del fabricante del equipo.
La norma UNE 149202 establece un volumen, para caso de contingencias que sería el resultado de dividir entre 4 la formula del apartado anterior, con un mínimo de 200 litros. Dicho volumen mínimo me parece exagerado para el caso de pequeños edificios, y en el Código Técnico de la Edificación no aparece concretado. Como estas normas UNE no son reglamentarias, queda el volumen a criterio del proyectista.
Conclusiones
Una vez presentado el método de cálculo de manera resumida, cabe destacar las siguientes ideas a tener en cuenta a la hora de seleccionar un grupo de presión:
- Debe atenderse a lo dispuesto en el Documento Básico HS 4 del Código Técnico de la Edificación, en particular a lo indicado en el apartado 3.2.1.5.1, apartado 4.5.2 y apartado 5.1.3.1.
- Si bien el Documento Básico HS 4 del Código Técnico de la Edificación contempla la posibilidad de instalar grupos de presión de acción regulable sin depósito previo. Esto puede ser tecnicamente poco viable o estar prohibido por la normativa autonómica. Si optamos por esta solución nos será útil consulta la UNE 149202,
- El método de cálculo propuesto por el Documento Básico HS 4 se encuentra incompleto, y no permite obtener el depósito de presión al no estar bien definidas las magnitudes a las que hace referencia. En este caso procede utilizar el método propuesto por la norma UNE 149202.
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tienes algún ejemplo calculado?
muchas gracias
Srs. Felicito por publicar este tipo de aportes gracias me sirvió de mucho espero que publiquen ejemplos y detalles de calculo.
Muchas gracias por el apoyo Fredy.
En el caso de una vivienda familiar de tamaño aprox. 180m2 con 3 baños y cocina, sería obligatorio colocar dos bombas?
En los catálogos de los fabricantes en el apartado de viviendas unifamiliares los productos son mayoritariamente equipos de una sola bomba.
BUEN ARGUMENTO, TENGO UNA PREGUNTA COMO SERÍA POSIBLE MEJORAR UN SISTEMA DE BOMBAS QUE REPERCUTEN EN LAS VIVIENDAS MEDIANTE LA VIBRACIÓN DEL ARRANQUE Y PARADA DE LAS BOMBAS DEL GRUPO DE PRESIÓN, ES DECIR QUE ELEMENTOS DEBERÍA TENER ESTE GRUPO PARA EVITAR ESOS RUIDOS Y VIBRACIONES MOLESTAS, GRACIAS POR ADELANTADO.
Hola Pepe,
Es posible que haya varias causas, lo primero hay que comprobar que el depósito hidroneumático o vaso de expansión tenga gas. Si aún así siguen produciéndose golpes en el arranque y parada podría instalarse a la bomba un arrancador suave con función de frenado de bomba, para que las bombas arranquen y paren suavemente. También podría sustituirse este dispositivo por una variador de frecuencia; esto requeriría la modificación del cuadro eléctrico, operación a realizar por un electricista habilitado.
Un cordial saludo.