Actualmente, con el ritmo cada vez más acelerado de urbanización en China, los recursos de suelo son cada vez más escasos y los proyectos de construcción se orientan generalmente hacia la construcción de edificios de gran altura. Lograr un suministro de agua confiable y seguro en los sistemas de suministro de agua de edificios de gran altura, así como el ahorro energético y la protección del medio ambiente, se han convertido en temas clave de investigación en el diseño de sistemas de suministro de agua.
Muchas empresas constructoras han solucionado eficazmente los problemas de suministro de agua en edificios de gran altura mediante el uso de tecnología de suministro de agua sin presión negativa. Al mismo tiempo, han garantizado el funcionamiento continuo de las tuberías de suministro de agua mediante estabilización de voltaje, conversión de frecuencia y otras tecnologías, implementando un sistema de suministro de agua inteligente. Con base en esto, este artículo analiza la aplicación de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa en sistemas de suministro de agua en edificios de gran altura, con el fin de servir de referencia a los profesionales del sector.
La presión del suministro de agua de la red municipal suele ser inferior a 0,3 MPa, lo que impide satisfacer la demanda de agua de los usuarios de edificios de gran altura. Además, debido a la alta probabilidad de contaminación secundaria y a la frecuente ocupación de grandes superficies en el tejado, los tanques de agua tradicionales de gran altura dificultan la satisfacción de las necesidades de calidad de vida de las personas. Por lo tanto, en el diseño tradicional de sistemas de suministro de agua para edificios de gran altura, los diseñadores suelen adoptar un método que combina tanques subterráneos con grupos de bombas de frecuencia variable para lograr un suministro zonificado. Actualmente, con el objetivo de ahorrar energía y proteger el medio ambiente en la construcción, es necesario mejorar e innovar el sistema de suministro de agua para ofrecer a los usuarios servicios más eficientes y rápidos. Con base en esto, y con una amplia experiencia en el diseño y construcción de sistemas de suministro de agua para edificios de gran altura, analizamos principalmente la aplicación de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa en sistemas de suministro de agua para edificios de gran altura.
1. ¿Qué es la Tecnología de Suministro de agua sin Presión Negativa?
La tecnología de suministro de agua sin presión negativa es una de las más utilizadas en los sistemas urbanos de abastecimiento de agua. Esta tecnología utiliza principalmente la conversión de frecuencia para aumentar la presión de las tuberías municipales, con el fin de satisfacer las necesidades de los usuarios en edificios de gran altura. A diferencia del método tradicional de suministro de agua mediante la construcción de un embalse, el sistema de suministro de agua sin presión negativa se conecta directamente a la tubería, eliminando así las conexiones de almacenamiento y suministro del embalse y reduciendo el consumo de energía. La tecnología de estabilización y compensación de presión de este sistema permite estabilizar la presión de la red de suministro, y la tecnología de control inteligente permite monitorizarla en tiempo real, lo que no solo ahorra tiempo y esfuerzo, sino que también permite una regulación inteligente de la presión del agua para garantizar un suministro continuo. Cabe destacar que, antes de utilizar el sistema, el personal de construcción debe ajustar el valor de estabilización de la presión según el consumo real de agua y utilizar la tecnología de ajuste correspondiente para controlar la presión del agua, a fin de evitar problemas de suministro causados por una presión excesiva, que incluso afecten la vida normal de los usuarios. Además, el sistema de suministro de agua sin presión negativa adopta tecnología de compensación de vacío, es decir, a través de una conexión en serie completamente cerrada para evitar que las impurezas se mezclen en la red de suministro de agua, a fin de evitar problemas como el bloqueo de las tuberías de agua del grifo y la reducción de la calidad del agua potable.
2. Tipos de Equipos de Suministro de Agua sin Presión Negativa
2.1. Equipo de suministro de agua a presión no negativa sellado
Los equipos sellados de suministro de agua sin presión negativa utilizan contenedores de acero inoxidable. Los técnicos suelen sellar completamente el motor, la bomba de agua y otros equipos para evitar la contaminación secundaria del agua. Este tipo de dispositivo se encuentra comúnmente en lugares como escaleras y estanques subterráneos, y ofrece las ventajas de ocupar poco espacio y una instalación sencilla y rápida. Su desventaja es que, al interrumpirse el suministro de la red pública municipal, debido a la limitada capacidad de almacenamiento del contenedor de acero inoxidable, es probable que el equipo se desconecte tras un periodo de funcionamiento prolongado.
2.2. Equipo de suministro de agua a presión no negativa tipo tanque regulador de caudal
El equipo de suministro de agua de presión no negativa tipo tanque regulador de flujo logra el propósito de ajustar la presión y el volumen de agua mediante la instalación de una válvula reguladora de flujo controlable delante de la bomba de agua, reduciendo así el impacto del sistema de suministro de agua público urbano en ella.
2.3. Equipo de suministro de agua a presión no negativa tipo tanque de agua ajustable
El equipo de suministro de agua con tanque de agua ajustable y presión constante está equipado con un tanque de agua ajustable que garantiza la circulación del agua dos veces al día mediante el ajuste de la conexión en paralelo entre el tanque y la bomba, y el ajuste del dispositivo de control electrónico, garantizando así la calidad del agua. El mecanismo del dispositivo es el siguiente: cuando el volumen y la presión de la red de suministro cumplen los requisitos, el agua se suministra directamente desde la red municipal; si no se cumplen las condiciones, se toma directamente del tanque de ajuste. Por lo tanto, cuando la tubería de suministro municipal es inestable, los diseñadores de edificios de gran altura pueden optar por el sistema de suministro de agua con tanque de ajuste y presión constante.
3. Principios y Ventajas de la Tecnología de Suministro de Agua sin Presión Negativa
3.1. Principio de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa
El dispositivo de suministro de agua sin presión negativa se considera un dispositivo de suministro de agua presurizado. Al utilizarlo, el personal de construcción debe conectarlo a la red de suministro de agua para aprovechar al máximo la presión residual de la red urbana y formar un sistema de suministro de agua en cascada, garantizando así que la presión de la red alcance el valor de protección establecido. Al utilizar equipos de suministro de agua sin presión negativa, el personal de construcción debe considerar las condiciones de funcionamiento del suministro secundario de agua presurizada para evitar problemas de presión negativa, garantizar un suministro de agua seguro y confiable, y reducir el impacto en el consumo normal de agua de los usuarios del entorno. El nuevo sistema de suministro de agua sin presión negativa es un sistema de alta tecnología que integra tecnología avanzada de control electromecánico. Cuando la red urbana de suministro de agua presenta escasez de agua, los principales principios técnicos que utiliza el sistema son los siguientes.
- Prevenir la presión negativa: El sistema abrirá automáticamente una válvula reguladora de vacío para inyectar aire exterior en el sistema de compensación de corriente estable para evitar la presión negativa y otros fenómenos.
- Controlar y limitar el flujo: El sensor de presión del sistema limitará adecuadamente el volumen de agua de acuerdo con la señal monitoreada para garantizar que la bomba de agua no sobrecargue el agua.
- Ajustar la presión: El sistema cambiará automáticamente al modo de suministro de agua a presión constante y, una vez normalizada la presión, volverá al modo de frecuencia variable. Asimismo, el sistema puede utilizar equipos de suministro de agua a presión no negativa para regular y almacenar la red de suministro de agua.
3.2. Ventajas de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa
- Prevenir la contaminación secundaria: El sellado de los equipos de suministro de agua sin presión negativa suele ser alto y no es fácil de invadir por microorganismos. Esto evita la contaminación secundaria y reduce considerablemente la incidencia de fugas de agua.
- Favorece el ahorro energético: El sistema de suministro de agua sin presión negativa está conectado directamente en serie con la red de suministro de agua urbana, lo que reduce efectivamente el consumo de energía generado durante el proceso de suministro de agua y suministro de agua; junto con la ayuda de la tecnología de frecuencia variable, en comparación con el sistema de suministro de agua tradicional, el sistema puede ahorrar casi la mitad del consumo de energía.
- Alta eficiencia operativa y bajos costos de gestión: El sistema de suministro de agua sin presión negativa tiene un alto nivel de mecanización, lo que puede mejorar significativamente la eficiencia de la gestión del personal sin aumentar los costos de gestión.
- Reducir eficazmente los costes de inversión: Los métodos tradicionales de suministro de agua requieren la construcción de nuevas piscinas o tanques de agua de alto nivel, que son costosos y suelen requerir una gran superficie en el techo. Sin embargo, la tecnología de suministro de agua sin presión negativa evita eficazmente estos problemas.
- Alto nivel de automatización: La tecnología de suministro de agua sin presión negativa estabiliza el suministro presurizando la red de tuberías sin presión negativa; utiliza tecnología inteligente de simulación para controlar automáticamente el caudal de agua; y emite alarmas de voz automáticamente cuando se detectan situaciones especiales como sobrepresión, sobrecorriente, sobrecarga o escasez de agua. Además, el sistema de suministro de agua sin presión negativa ofrece servicios de monitorización remota personalizados por el cliente y construye un centro de monitorización centralizado según sus necesidades para monitorizar las 24 horas la corriente, el voltaje, la presión de las tuberías de entrada y salida, la frecuencia de la bomba de agua, etc. Además de usar el centro de monitorización para encender y apagar el equipo, los clientes también pueden gestionar remotamente algunas fallas leves, reduciendo considerablemente el tiempo de gestión y mantenimiento.
4. Precauciones Para la Aplicación de la Tecnología de Suministro de Agua sin Presión Negativa en Diferentes Etapas
4.1. Etapa de diseño
El diseño de la conexión entre las instalaciones de suministro de agua de edificios de gran altura y la red urbana de suministro de agua es clave para el diseño de sistemas de suministro de agua sin presión negativa. Por lo tanto, los diseñadores deben centrarse en la conexión entre los equipos de suministro de agua, las bombas de suministro y la red municipal de suministro de agua, para lograr el ahorro energético y un control eficiente de los problemas de suministro de agua con presión negativa, y satisfacer la demanda de agua de los usuarios.
Cuando el agua del grifo entra en el tanque regulador del sistema de suministro de agua sin presión negativa, el dispositivo de supresión de vacío descarga el gas del tanque. Cuando el tanque regulador se llena de agua, el dispositivo de supresión de vacío deja de funcionar automáticamente. Además, cuando la demanda de agua del edificio y la presión de la tubería cumplen los requisitos de uso, los diseñadores pueden utilizar válvulas de retención de derivación para el suministro de agua. Si no se cumplen los requisitos, el controlador de presión, el sensor, el medidor de potencia, etc. del sistema de suministro de agua sin presión negativa enviarán las señales correspondientes a la bomba de agua para activarla y ponerla en funcionamiento.
Durante el funcionamiento de la bomba de agua, si el caudal en la tubería es inferior al de la bomba, el diseñador debe ajustar el volumen del depósito según la situación real. En ese momento, el aire exterior entra en la compuerta de vacío, reduciendo así la presión en la tubería. Tras el pico de consumo de agua, el volumen de la red de tuberías también se redistribuye. Cuando el volumen de agua en la tubería supera el de la bomba, el sistema de suministro de agua mantiene su estado de funcionamiento original; y si el nivel del depósito de ajuste continúa bajando, el controlador de nivel de líquido activa una alarma y detiene la bomba.
En caso de bajo consumo de agua en edificios de gran altura, los diseñadores pueden utilizar pequeños difusores para suministrar agua, manteniendo una frecuencia de trabajo determinada, lo que garantiza la altura de trabajo de la bomba y, por lo tanto, el suministro de agua.
4.2. Etapa de preparación
La tecnología de suministro de agua sin presión negativa puede mejorar la estructura de suministro de agua en edificios de gran altura, de modo que el sistema pueda satisfacer la demanda de agua en las diferentes plantas. Antes de utilizar la tecnología de suministro de agua sin presión negativa, los técnicos deben analizar detalladamente las tuberías de suministro de agua en las distintas regiones para determinar el alcance del suministro y garantizar que las tuberías puedan suministrar agua de forma continua. También deben aclarar información como la ubicación de bombeo, el número de residentes y el punto de suministro de agua, para establecer razonablemente el valor de estabilización de la presión y crear un entorno de suministro de agua óptimo para los usuarios. Al mismo tiempo, tras un estudio detallado de la distribución y la superficie habitable de la vivienda, los técnicos deben comparar la situación real con la teórica, centrándose en el análisis de la vida útil de los equipos, el consumo de energía, la calidad del agua en la zona y otros factores, para formular un plan de construcción ecológico, científico y rentable. Además, los técnicos deben revisar rigurosamente la calidad de los equipos antes de su entrada en obra, a fin de evitar problemas como fallos en el sistema de suministro de agua causados por problemas de calidad.
4.3. Fase de construcción
Para garantizar el funcionamiento normal y estable del equipo de suministro de agua sin presión negativa, antes de instalarlo, el personal de construcción debe revisar y limpiar cuidadosamente los residuos duros dentro de la bomba de agua para evitar que dañen el impulsor, el cuerpo de la bomba, etc. durante el funcionamiento del equipo. Al mismo tiempo, durante el proceso de instalación de la tubería, nadie puede aplicar presión de peso a la bomba de agua para evitar la deformación de la bomba de agua y afectar el funcionamiento normal de la bomba de agua. Después de instalar el equipo, el personal de construcción debe apretar los pernos de anclaje a tiempo para evitar vibraciones cuando se arranca la bomba de agua y afectar la estabilidad de la bomba de agua. Además, el personal de construcción también debe instalar una válvula reguladora en las tuberías de entrada y salida de la bomba de agua, e instalar un manómetro en la tubería de salida de la bomba de agua, para que el personal de gestión pertinente pueda verificar o ajustar el estado de funcionamiento de la bomba de agua en cualquier momento para garantizar el funcionamiento normal de la bomba de agua. Cabe destacar que, antes del primer uso, el personal de construcción debe realizar una limpieza, purga y otros tratamientos exhaustivos en todo el sistema de suministro de agua sin presión negativa para evitar que la suciedad se mezcle con el cuerpo de la bomba y cause daños al equipo.
Tras la puesta en funcionamiento oficial del equipo de suministro de agua sin presión negativa, el personal de gestión debe comprobar con frecuencia la temperatura de los cojinetes de la bomba de agua y el motor, y lubricarlos regularmente. Si se detecta un ruido anormal en el cojinete durante la inspección, el personal de gestión debe determinar de inmediato la causa (por ejemplo, si los pernos de anclaje del equipo están sueltos, si el agua gotea en la empaquetadura de la bomba de agua es adecuada, etc.) y solucionarla a tiempo. Asimismo, el personal de gestión debe realizar reparaciones y mantenimiento periódicos del sistema de tuberías del equipo de suministro de agua sin presión negativa y verificar si hay fugas en la tubería que va del tanque de almacenamiento de agua al tanque de almacenamiento de alta presión, la salida total de la red de tuberías, etc. En caso de existir, debe solucionarse a tiempo.
5. Puntos clave para la aplicación de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa en sistemas de suministro de agua en edificios de gran altura
5.1. Selección científica de sistemas de suministro de agua sin presión negativa
- No todos los edificios de gran altura son aptos para la instalación de equipos de suministro de agua sin presión negativa. Los diseñadores deben considerar la situación real del edificio y elegir con cuidado.
- El volumen de ajuste de los equipos de suministro de agua sin presión negativa es relativamente pequeño, por lo que depende en gran medida del sistema de suministro de agua urbano y no es adecuado para zonas como suburbios, donde las condiciones de presión del agua son deficientes y no se puede garantizar el caudal ni la presión del agua.
- El funcionamiento normal del sistema de suministro de agua sin presión negativa es inseparable de un suministro eléctrico estable y fiable. Por lo tanto, el uso de sistemas de suministro de agua sin presión negativa está restringido en lugares con malas condiciones de suministro eléctrico.
- Los edificios industriales que producen sustancias tóxicas y productos químicos, y que puedan tener un impacto negativo en la gestión de la red de tuberías urbanas, no deben utilizar sistemas de suministro de agua sin presión negativa.
5.2. Diseño y selección de equipos de transferencia por superposición de redes de tuberías de presión no negativa y configuración de la red de tuberías
En el diseño del sistema de suministro de agua de edificios de gran altura, los diseñadores deben seleccionar con flexibilidad la sala de bombas de suministro de agua en serie, según la altura del edificio y la distribución de la planta de refugio. El principio de selección es: debe cumplir con los requisitos de la división superior de suministro de agua y no sobrecargar la red de transferencia. El dispositivo de apilamiento de la red de tuberías de la planta de refugio debe estar separado del área de suministro de agua doméstica del edificio. Los diseñadores pueden instalar un dispositivo de apilamiento de la red de tuberías en cada división y seleccionar el número de bombeos de cada dispositivo según el caudal secundario de diseño. Si el edificio es un espacio de combinación en serie, el nivel de presión correspondiente del dispositivo de apilamiento en cada división debe determinarse según la presión de suministro de agua del espacio donde se ubica. Al seleccionar la bomba de transferencia, el diseñador debe especificar el caudal total de cada área para que pueda controlarse mediante conversión de frecuencia. Al mismo tiempo, se debe configurar una pequeña bomba de agua y una caja de presión de aire para la bomba de transmisión, a fin de garantizar la demanda de agua de bajo caudal durante la noche. En cuanto a la red de transferencia, el autor recomienda el uso de un sistema de suministro de agua en anillo, es decir, los dispositivos de apilamiento de cada división reciben el bombeo uniforme de la red en anillo. Este método simplifica el enlace de control, evita que cada división tenga un dispositivo de transferencia independiente y permite reducir eficazmente el número total de tuberías en el edificio, optimizando así el espacio. Además, dado que el grupo de bombas de transferencia está equipado con varias bombas de agua de respaldo, incluso si una falla de la bomba de transferencia falla, no afectará el suministro normal de agua del sistema y permitirá que el personal de mantenimiento tenga tiempo suficiente para solucionar la falla.
5.3. Consideración integral de factores técnicos y económicos
Al adoptar la tecnología de suministro de agua sin presión negativa, las empresas constructoras deben considerar cuidadosamente el costo de construcción, los costos operativos y otros factores financieros de la tecnología, y buscar un equilibrio entre los factores técnicos y económicos. En este sentido, las empresas constructoras pueden partir de la perspectiva de los beneficios económicos y comparar exhaustivamente los gastos y beneficios de tanques de agua individuales de alto nivel, bombas de agua, tanques de presión para suministro de agua, tanques de agua subterráneos, bombas de presión constante y frecuencia variable, equipos de suministro de agua superpuestos, equipos de suministro de agua sin presión negativa, etc., para luego aprovechar al máximo las ventajas de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa, minimizando la inversión.
6. Conclusión
En resumen, en el contexto del rápido desarrollo de la industria de la construcción, el número de edificios de gran altura está en aumento, y la mejora del diseño del sistema de suministro de agua y el control de la presión se ha convertido en un tema clave de investigación en el diseño actual de sistemas de suministro de agua. Por lo tanto, las empresas constructoras y el personal relacionado deben profundizar en las aplicaciones de la tecnología de suministro de agua sin presión negativa para garantizar la racionalidad y la cientificidad de los planes de diseño y construcción, y, en última instancia, garantizar el suministro de agua seguro y sostenible de los edificios de gran altura.
