tanque de presión

Un tanque de presión o presurizador es un tipo de acumulador hidráulico que se utiliza en un sistema de tuberías para mantener la presión deseada . Entre sus aplicaciones se incluye la regulación de la presión del agua en los hogares. ^{[ 1 ]}

Como se muestra en la figura de la izquierda, se instala una bomba de agua sumergible en un pozo . El interruptor de presión activa la bomba cuando detecta una presión inferior a P _lo y la desactiva cuando detecta una presión superior a P _hi . Mientras la bomba está en funcionamiento, el depósito de presión se llena. Posteriormente, el depósito se vacía a medida que suministra agua dentro del rango de presión especificado para evitar ciclos cortos, en los que la bomba intenta establecer la presión adecuada alternando rápidamente entre P _lo y P _hi .

Un tanque de presión simple sería simplemente un depósito que contiene agua con un espacio de aire por encima, el cual se comprime a medida que entra más agua. Los sistemas modernos aíslan el agua del aire presurizado mediante un diafragma o vejiga flexible de goma o plástico, ya que de lo contrario el aire se disolvería en el agua y se eliminaría del depósito con el uso. Con el tiempo, quedaría poco o nada de aire y el depósito se llenaría de agua, lo que provocaría ciclos de funcionamiento cortos y sería necesario vaciarlo para restablecer su funcionamiento. El diafragma o vejiga puede ejercer presión sobre el agua, pero esta presión suele ser pequeña y no se tendrá en cuenta en la siguiente explicación.

Como se muestra en el diagrama de la derecha, un tanque de presión generalmente se presuriza cuando está vacío con una "presión de carga" P _c , que suele ser aproximadamente 2 psi inferior a la presión de activación P _lo (Caso 1). El volumen total del tanque es V _t . Durante su uso, el aire del tanque se comprime a una presión P y contiene un volumen V de agua (Caso 2). En el desarrollo siguiente, todas las presiones son presiones manométricas, que son las presiones superiores a la presión atmosférica ( P _a , que depende de la altitud). La ley de los gases ideales se puede aplicar a ambos casos, y la cantidad de aire en cada caso es la misma:

${\displaystyle (P_{\text{c}}+P_{\text{a}})V_{\text{t}}=NkT\qquad {\text{Caso 1}}}$

${\displaystyle (P+P_{\text{a}})(V_{\text{t}}-V)=NkT\qquad \mathrm {Caso2} }$

donde N es el número de moléculas de gas (igual en ambos casos), k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura . Suponiendo que la temperatura es igual en ambos casos, las ecuaciones anteriores se pueden resolver para obtener la relación presión/volumen del agua en el tanque:

${\displaystyle V(P)=V_{\text{t}}{\frac {P-P_{\text{c}}}{P+P_{\text{a}}}}}$

${\displaystyle P(V)={\frac {P_{\text{a}}V+P_{\text{c}}V_{\text{t}}}{V_{\text{t}}-V}}}$

Los tanques generalmente se especifican por su volumen total V _t y el "descenso" ( Δ V ), que es la cantidad de agua que el tanque expulsará a medida que la presión del tanque va de P _hi a P _lo , que se establecen mediante el interruptor de presión: ^{[ 2 ] [ 3 ]}

${\displaystyle \Delta V=V(P_{\text{hi}})-V(P_{\text{lo}})=V_{\text{t}}{\frac {(P_{\text{a}}+P_{\text{c}})(P_{\text{hi}}-P_{\text{lo}})}{(P_{\text{hi}}+P_{\text{a}})(P_{\text{lo}}+P_{\text{a}})}}}$

Ahora se puede apreciar el motivo de la presión de carga: cuanto mayor sea la presión de carga, mayor será el descenso del nivel freático. Sin embargo, una presión de carga superior a P _lo impedirá que la bomba se active cuando la presión del agua sea inferior a P _lo , por lo que se mantiene ligeramente por debajo de P _lo . Otro parámetro importante es el factor de descenso del nivel freático ( f _{Δ V} ), que es la relación entre el descenso del nivel freático y el volumen total del tanque.

${\displaystyle f_{\Delta V}={\frac {(P_{\text{a}}+P_{\text{c}})(P_{\text{hi}}-P_{\text{lo}})}{(P_{\text{hi}}+P_{\text{a}})(P_{\text{lo}}+P_{\text{a}})}}}$

Este factor es independiente del tamaño del tanque, por lo que el descenso del nivel freático se puede calcular para cualquier tanque, teniendo en cuenta su volumen total, la presión atmosférica, la presión de carga y las presiones límite establecidas por el interruptor de presión.

• Presurizador (energía nuclear) – Componente del reactor nuclear 

• Calder, N. (2005). Manual mecánico y eléctrico para propietarios de embarcaciones: Cómo mantener, reparar y mejorar los sistemas esenciales de su embarcación . McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-178406-1. Consultado el 30 de septiembre de 2022 .

• Direct, Tanks. "Bombas de agua sumergibles - Bombas de sumidero" . Tanks Direct . Consultado el 30 de septiembre de 2022 .