01 - Sistemas de Bombeo - Introducci³n Sistemas de Bombeo

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Estaciones de Bombeo

Prof. Miguel ASUAJE Abril 2009

Objetivos Objetivo GeneralInstruir al estudiante con los conocimientos y criterios necesarios para el diseo de los sistemas integrados de una estacin de bombeo confiable, fcil de operar y mantener para diferentes tipos de servicios en la industria.

Objetivos Objetivos Especficos Manejar los fundamentos para un efectivo diseo que incluya hidrulica, tuberas, golpe de ariete, electricidad, teora y descripcin de bombas Seleccionar los grupos bomba-motor y realizar el trazado de tuberas de la estacin Desarrollar habilidades de reporte y comunicacin con disciplinas de soporte como instrumentacin, ruido y vibraciones Comparar estaciones de bombeo, evitar graves errores en su diseo Estimar costos

Contenido INTRODUCCIN El Proyecto de Sistemas de Bombeo Flujo en tuberas a presin: Fundamentos de hidrulica en tuberas: Fundamentos

de hidrulica en tuberas. Seleccin de material de tuberas. Descripcin de tuberas, conexiones bridadas y soldadas, sellos. Diseo de tuberas: espesores, bridas y soportes. Vlvulas para el control del fluido bombeado. Tipos, seleccin, instalacin y proteccin a corrosin de vlvulas. Fundamentos de la hidrulica no-permanente (Golpe de Ariete), control de problemas del flujo en rgimen no-permanente.

Contenido Fundamentos Elctricos y Principios de Sistemas de Potencia: Clculos elctricos esenciales para estaciones de bombeo. Coordinacin de diseo elctrico con otras disciplinas. Criterios de Seleccin de Bombas: Tipos de bombas. Comportamiento de las bombas en operacin. Seleccin y especificacin de bombas. Regulacin de bombas. Arranque y parada de bombas. Anlisis hidrulico de sistemas de bombeo.

Contenido Proyecto de Estaciones de Bombeo: Condiciones de Succin. Diseo de tubera y tanque de succin. Instrumentacin y Supervisin del funcionamiento de las bombas. Vibraciones y ruido. Instalacin de bombas. Operacin y control de la estacin de bombeo. Accionamiento de las bombas. Ejemplos de diseo de estaciones de bombeo. Evitar errores de diseo en las reas de: localizacin, ambiente, seguridad, hidrulica, bombas, vlvulas, mecnica, elctrica, especificaciones, economa.

Contenido Estaciones de Bombeo para Diferentes Tipos de Servicios: Suministro de agua potable. Industria petrolera y petroqumica. Sistema contra incendio. Tratamiento de aguas residuales. Aguas negras. Centrales termoelctricas de vapor. Acumulacin por bombeo.

Bibliografa Karassik I., Krutzsch W., Fraser W., Messina J., Pump Handbook, second edition, McGraw Hill, New York 1986 Larry W. Mays (Ed.), Water Distribution Systems Handbook McNaughton K., Bombas. Seleccin, Uso y Mantenimiento, McGraw Hill, New York 1989 Manuel Vicente Mndez, Tuberas a Presin, Publicaciones UCAB 1995 Robert L. Sanks, Pumping Station Design (2nd Edition). Andre Savatier, Les Pompes et le Stations de Pompage. La documentation Francaise Paris Francia 1994

Introduccin

Proyecto Sistemas de BombeoObjetivos:

Desplazar un lquido desde una fuente, ej. Ro Desplazar Volmenes considerables de fluido

Incrementar presin a un determinado fluido para un determinado fin

Casos de Estaciones de BombeoCaso A

Sistema requiere Tubera de Presin

Casos de Estaciones de BombeoCaso B

Sistema requiere Tubera de Caudal

Casos de Estaciones de BombeoCaso C. Inversin mas viable que el canal

Casos de Estaciones de BombeoEjemplo Caso B

Casos de Estaciones de BombeoCaso D. Requerimiento Operativo de PresinRamal de red de acueducto, donde se debe suministrar a los usuarios un caudal q con una presin de entrega no menor que cierto valor mnimo establecido por las normas de diseo

P>(P) Mnima Recomendable

Proyecto Sistemas de BombeoEl proyecto de una aduccin, tubera forzada, estaciones de bombeo debe realizarse con un enfoque interdisciplinario.Especial y Atencin a aspectos como:1. 2. 3. 4. Caudal de Diseo. Distribucin espacial y temporal Perodo de Diseo Factores hidrulicos Topografa. Restricciones piezomtricas en puntos de alimentacin y entrega 5. Factores geolgicos 6. Factores econmicos 7. Clases y caractersticas de tuberas 8. Factores constructivos 9. Aspectos energticos 10. Factores ambientales, ecolgicos e institucionales 11. Restricciones derivadas del uso y tenencia de tierras 12. Calidad fsico-qumica del agua 13. Restricciones de acceso 14. Recomendaciones de diseo

Proyecto Sistemas de BombeoCuido con clculos hidrulicos! Establecen la capacidad de la estacin Capital total (costo)Especialidad Planificacin y manejo del recurso (fluido) Inspecciones Ingeniera de suelos y fundaciones Ingeniera Hidrulica Anlisis de efectos transitorios Ingeniera Estructural Ingeniera Mecnica y Civil Ingeniera Elctrica Ingeniera de Instrumentacin Arquitectura Especificaciones y administracin de contratos Ingeniera de Construccin Arranque, operaciones, revisiones Costo aproximado del diseo [%] 5-15 0,5-1 2-10 5-15 0-2 20-35 15-40 10-30 2-5 0,5-2 5-10 15-50 5-20

Importante Seleccin y especificacin de equipo mecnico (confiable) Estndares Entender mtodos de control Disponer de equipo para monitoreo Recomendaciones de fabricantes Seguridad (NFPA 101: Life Safety Code)

Estndares y CdigosLa calidad del producto del proyecto es ampliamente dependiente de la gran variedad de cdigos y especificaciones estndar Indispensable ayuda para el control de calidad Las especificaciones deben ser precisas y claras

Los estndares son especificados en documentos de contratos por un simple cdigo como ANSI B16.1 , ASTM B43 , STD ASME B31.1

Existen estndares para tuberas, vlvulas, materiales, bombas Ejm: AWWA American Water Works Association

Recomendaciones de Fabricantes Se debe ser cauteloso con el seguimiento de las recomendaciones de fabricantes Exigen el uso de sus productos al lmite Disminuir precios! Y aseguran: Los productos tendrn el desempeo deseado s: Sus instrucciones son seguidas exactamente; Si las condiciones de operacin son las ms correctas para su uso Ests restricciones son raras veces encontradas en una instalacin: Diseadores: Diseos ms conservativos

Seguridad Fatales accidentes pueden ocurrir en Estaciones de Bombeo Diseadores deben procurar: Buenos diseos Alertas e instrucciones para operacin y mantenimiento (manuales O&M) Un diseador debera leer un cdigo de seguridad:NFPA 101, Life Safety Code, National Fire Protection Association, Quincy, MA

Impacto Ambiental La planificacin, diseo, construccin y operacin de estaciones de bombeo debe considerar los requerimientos ambientales del proyecto Algunos impactos potenciales adversos: Aguas ms turbias y con slidos en suspensin Prdida de hbitat (Riviera y acutico) Cambios en hidrologa y hidrulica Ruido producido por el motor

Equipos InvolucradosEquipos y Accesorios Tuberas Equipos Bombas Intercambiadores de calor Tanques

Accesorios Filtros Vlvulas Medidores

Ej. Estaciones de BombeoE/B de Agua Potable

Ej. Estaciones de Bombeo

E/B de Agua con Diques de contencin

Ej. Estaciones de Bombeo

E/B Aguas blancas Detalle Interior de Casa de Mquinas

Ej. Estaciones de Bombeo

E/B Aguas blancas Detalle Interior de Casa de Mquinas

Ej. Estaciones de Bombeo

An Example of an Interstage Pumping Station on a Sewage Works Supplying Feed to Tertiary Filters and Also Incorporates the Recirculation and Washwater Pumps. This is a Typical Example of a Refurbished Submersible Pumping Station on a Sewage Treatment Works.

Ej. Estaciones de BombeoP&ISewage Treatment

Ej. Estaciones de BombeoDiagrama de Conexiones Elctricas

Ej. Estaciones de BombeoAguas Negras

A guas N egras.exe

Ej. Estaciones de BombeoAguas Negras

Sistema de Agua Potable. Metro de Caracas3

2 7 4

6

1

5

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Bomba Centrfuga Manmetro de succin Manmetro de descarga Brida en la tubera de descarga Motor Elctrico Tubera de Succin Tubera de Descarga

Sistema de Agua Potable. Metro de Caracas

Sistema Aguas Negras. Metro de Caracas

Sistema Aguas Negras. Metro de Caracas

Volumen de Aguas Negras 5000Lt

Sistema Drenaje. Metro de CaracasVolumen de Aguas de Drenaje 20.000Lt

Componentes de los Subsistemas de Aguas Negras y Drenaje Dos bombas del tipo sumergible con motor elctrico incorporado, aptas

para ser usadas tanto en fosa seca como en fosa hmeda, diseadaspara extraer aguas residuales y de drenaje Tubera de descarga, vlvulas de compuertas y de retencin, juntas flexibles, uniones, elementos de soporte y anclaje y accesorios en cada

una de las tuberas de impulsin de las bombas Bases para acople automtico al pie de descarga con guas incorporadas para el izaje del conjunto motor - bomba Mecanismos de izaje para las bombas Cuatro sensores de nivel para el control automtico Un sensor de nivel para la seal de "alto nivel de agua" Un tablero de fuerza y control.

Bombas Electro-sumergibles

Para bombear lquido que contengan impurezas slidas

Sistema Contra Incendio. Metro de Caracas

5 1 3 21. Motor Elctrico 2. Bomba Centrfuga 3. Succin del Sistema

4

4. Descarga del Sistema5. Vlvula de Compuerta Tipo de

Vstago Ascendente

Ej. Estaciones de Bombeo

Planta de Deshidratacin de Crudo Jusepin

Ej. Estaciones de BombeoPlanta de Deshidratacin de Crudo Jusepin

Ej. Estaciones de BombeoPlanta de Deshidratacin de Crudo Jusepin

Organizacin del Proyecto Integral de Aducciones Ingeniera Conceptual

Fase 1

Fase 2

Ingeniera Bsica

Fase 3

Ingeniera de Detalle

Organizacin del Proyecto Integral de AduccionesIngeniera ConceptualRecopilar, organizar y evaluar todo lo refe