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Sistema de autoclave: qué es, para qué sirve y cómo diseñarlo en BIM

Tipos, funciones y componentes del sistema de autoclave con un ejemplo de diseño y dimensionamiento de un grupo de presurización

Los sistemas de autoclave garantizan el acceso al agua corriente a la presión adecuada incluso en entornos donde la situación óptima podría estar comprometida. En los edificios de apartamentos, por ejemplo, la presencia del autoclave es frecuentemente indispensable para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de agua y la comodidad habitacional para todos los habitantes.

En este artículo exploraremos en detalle los diferentes tipos de sistemas de autoclave, sus componentes y sus ventajas, ofreciendo una visión completa sobre este importante dispositivo.

¿Qué es un sistema de autoclave?

El sistema de autoclave es un sistema que garantiza el acceso al agua corriente incluso en situaciones donde la presión del agua es demasiado baja. Este dispositivo está diseñado para automatizar el encendido y apagado de una o más electrobombas, asegurando un caudal de agua suficiente a una presión adecuada para abastecer a las instalaciones que de otro modo carecerían de ella.

En pocas palabras, actúa aumentando la presión del agua dentro de las tuberías de un edificio, permitiendo así llegar también a los pisos superiores. Esto es particularmente importante en entornos residenciales, como los edificios de apartamentos, donde una baja presión de agua podría comprometer la comodidad y habitabilidad de los residentes.

Además, este se utiliza ampliamente también en otras situaciones, como en viviendas privadas o edificios comerciales, donde una baja presión de agua podría ser un problema.

¿Cuáles son los componentes del sistema de autoclave?

En un sistema de autoclave genérico podemos identificar los siguientes componentes:

  • cámara de autoclave – típicamente fabricada en acero inoxidable para garantizar una resistencia óptima a la corrosión y a la presión. Esta estructura está diseñada para resistir condiciones extremas de temperatura y presión sin comprometer la integridad de los materiales tratados en su interior;
  • sistema de calentamiento – otro elemento crucial del sistema de autoclave, puede asumir diferentes formas según las necesidades específicas de la aplicación. Podría estar compuesto por resistencias eléctricas, vapor u otros medios de transferencia térmica, cuyo objetivo es aumentar la temperatura dentro de la cámara de autoclave para activar el proceso de tratamiento de los materiales;
  • controles de presión y temperatura – son fundamentales para garantizar un tratamiento seguro y efectivo de los materiales dentro del autoclave. Estos dispositivos monitorean constantemente las condiciones dentro de la cámara de autoclave y regulan los parámetros del proceso en consecuencia, asegurando que la presión y la temperatura se mantengan dentro de los límites preestablecidos durante toda la duración del ciclo de tratamiento;
  • contenedor a presión – también conocido como pulmón, es un elemento esencial del sistema de autoclave en el que hay una cámara de aire. Este pulmón actúa como un acumulador, permitiendo que la bomba extienda el tiempo de funcionamiento durante un período mayor, reduciendo así el número de encendidos y apagados, que pueden causar desgaste y situaciones peligrosas;
  • presostato – enciende la bomba cuando la presión del agua desciende por debajo de un cierto límite y la apaga cuando alcanza el valor máximo preestablecido. Estos componentes adicionales contribuyen a garantizar el correcto funcionamiento y la seguridad del sistema de autoclave en diversas situaciones y aplicaciones.

Otros elementos para completar el sistema

Además de los componentes principales descritos anteriormente, un sistema de autoclave también puede incluir otros elementos para completar el sistema. Por ejemplo, podría haber un tanque de almacenamiento para almacenar una cierta cantidad de agua proveniente de la red, junto con una bomba eléctrica, generalmente de tipo centrífugo, para impulsar el agua al tanque a presión.

El tanque de agua puede dimensionarse con la siguiente fórmula:

V = 30 (Gpr60) / a ⋅ (Pmax+1) / (PmaxPmin)

donde:

V = Volumen del autoclave, [l]
Gpr = Caudal de diseño, [l/s]
Pmin = Pres. mín. de sobreelevación [bar]
Pmax = Pres. máx. de sobreelevación [bar]
a = Número máximo horario de arranques de la bomba [h-1]

Tipos de sistemas de autoclave

Los sistemas de autoclave se pueden dividir en diferentes tipos en relación con los sistemas de automatización, y principalmente en dos categorías con sus respectivas subcategorías como se detalla a continuación:

  • sistema con tanques presurizados
    • autoclave de tipo clásico
    • autoclave con tanques de membrana
  • sistema inversor
    • sistema inversor puro con control de una o más bombas
    • sistema inversor puro con inversor para cada bomba
    • sistema inversor mixto

Sistema con tanques presurizados

Este tipo de sistema presenta dos variantes principales:

  • autoclave de tipo clásico
  • autoclave con tanques de membrana

Autoclave de tipo clásico

El autoclave clásico está compuesto por uno o más tanques, dos o más bombas, un compresor, un cuadro eléctrico y los instrumentos necesarios para la lógica de funcionamiento.

La lógica de funcionamiento se basa en el principio de la compresibilidad del aire. En el tanque, ubicado aguas abajo de las bombas, se introducen simultáneamente agua y aire de forma automática. Los automatismos están garantizados por la presencia de presostatos, uno por cada bomba y uno para el compresor, que regulan el proceso. Cuando las instalaciones consumen agua, la presión dentro del tanque disminuye, activando las bombas para mantener la presión deseada. Las bombas suministran agua a la presión mínima establecida para satisfacer las necesidades de los usuarios. Una vez alcanzado el nivel máximo en el tanque, las bombas se detienen. El compresor garantiza que el nivel de aire en el tanque sea constantemente óptimo.

Ventajas del sistema

  • Amplia autonomía garantizada por el tamaño del tanque, permitiendo períodos de descanso para los equipos.
  • Sencillez de funcionamiento y durabilidad garantizada por la eficiencia de los equipos electromecánicos.

Autoclave con tanques de membrana

Este tipo de sistema está compuesto por tanques de membrana, dos o más bombas, un cuadro de control y los instrumentos para la lógica de funcionamiento.

La lógica de funcionamiento es similar a la del autoclave clásico, pero carece del compresor. El tamaño de los tanques es limitado, por lo que la autonomía es reducida. La reposición periódica del cojín de aire debe realizarse manualmente. Este sistema se caracteriza por su economía de compra e instalación, pero requiere un mantenimiento más frecuente debido a la autonomía limitada y la calidad de los componentes.

Sistema de control de presión

Sistema de control de presión

Sistema inversor

El sistema inversor, por otro lado, se puede dividir en tres tipos principales:

  • sistema inversor puro con control de una o más bombas
  • sistema inversor puro con inversor para cada bomba
  • sistema inversor mixto

Sistema de inversor puro con control de una o más bombas

Este sistema está compuesto por una o más bombas, un cuadro de control con un inversor, un transductor de presión y un tanque de antipendolamiento.

La lógica de funcionamiento se basa en el transductor de presión, que detecta las variaciones de presión causadas por el uso de las instalaciones. El inversor controla las bombas según las necesidades de consumo, permitiendo un funcionamiento eficiente y silencioso. El tanque de antipendolamiento evita el reinicio continuo de la bomba en presencia de pequeñas pérdidas en el sistema.

Ventajas del sistema:

  • Ahorro energético gracias a la regulación de las revoluciones del motor de las bombas;
  • Mayor silenciosidad y menor desgaste de los equipos.

Sistema de inversor puro con inversor para cada bomba

En este tipo de sistema, cada bomba está controlada por un inversor separado. La lógica de funcionamiento es similar al sistema anterior, pero ambas bombas funcionan a revoluciones variables y se intercambian periódicamente.

Ventajas del sistema:

  • Misma eficiencia y silenciosidad que el sistema anterior, pero con una mayor flexibilidad operativa.

Sistema de inversor mixto

Este sistema combina las ventajas del sistema de autoclave clásico con las del sistema inversor. Una bomba es controlada por el inversor, mientras que las otras son controladas por presostatos. El tanque es de mayor tamaño en comparación con los otros sistemas y no tiene una membrana.

Ventajas del sistema:

    • Silenciosidad garantizada por las bajas revoluciones del motor y el menor desgaste de los equipos;
    • Robustez y fiabilidad del sistema electromecánico;
    • Posibilidad de mayores períodos de descanso de las bombas gracias al tamaño del tanque.

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