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  • Universidad Nacional de Colombia Sede de Medelln

    FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

    BOMBAS CENTRFUGAS Y DE TURBINA PARA RIEGO

    JULIO CSAR ARANGO TOBN Ingeniero Agrcola - M. Sc. Profesor Asociado

    1999

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    CONTENIDO

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    INTRODUCCIN

    El objetivo de este impreso universitario es guiar a los estudiantes de los cursos de riego en el tema de las bombas centrfugas y de turbina, cuyo conocimiento es fundamental en el diseo y operacin de sistemas de riego a presin.

    Este impreso universitario explica como operan las bombas y sirve como una gua para su seleccin adecuada, mantenimiento y uso.

    Se suministra en el impreso, informacin sobre los equipos de bombeo, como debe ser su instalacin. Se describen las partes que constituyen las bombas centrfugas y de turbina. Se da una explicacin sobre el concepto de cabezas (altura de elevacin o aspiracin); columna piezomtrica (o de cada), potencial hidrulico, desnivel, carga hidrulica, altura de impulsin real o manomtrica, condiciones de servicio y caractersticas de funcionamiento de varios tipos de bombas centrfugas y de turbina. Se estudian las curvas de sistemas de altura de elevacin y su efecto en la capacidad de la bomba y su seleccin. Se incluye tambin aspectos sobre impulsores de bombas, el cebado, la instalacin, operacin y mantenimiento de las bombas centrfugas y de turbina.

    Lo que finalmente se busca con este impreso es proporcionar conocimientos prcticos y tiles de la aplicacin, control, instalacin, operacin, mantenimiento e identificacin de fallas de las bombas centrfugas y de turbina.

    Es bien importante indicar, que los fabricantes de bombas con la experiencia e investigacin, han mejorado mucho la variacin de presiones de operacin, la eficiencia y el diseo mecnico e hidrulico de su producto, lo cual hay que tener en cuenta, en el momento de tomar la decisin para el uso de un determinado equipo.

    Finalmente hay que considerar que el tipo de potencia utilizado para bombear elevar agua depende del costo, disponibilidad y cantidad de agua que se quiere bombear, desde luego que hay que buscar que las cantidades de agua requeridas sean bombeadas con una cantidad mnima de energa.

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    1. DEFINICIN DE BOMBEO

    El bombeo puede definirse como la adicin de energa a un fluido para moverse de un punto a otro. No es, como frecuentemente se piensa, la adicin de presin. Porque la energa es capacidad para hacer trabajo, adicionndola a un fluido obliga al fluido hacer trabajo, normalmente fluyendo por una tubera o elevndose a un nivel ms alto.

    2. QUE ES UNA BOMBA

    Una bomba es un aparato mecnico cuya nica funcin es adicionar energa a un fluido para que pueda realizar un trabajo.

    3. TIPOS DE BOMBAS

    Existen diferentes tipos de bombas de las cuales las principales usadas en los campos agrcolas son las de mbolo o pistn y las centrfugas.

    Las bombas movidas con la fuerza humana y animal todava son usadas en algunas regiones del mundo donde el sistema de riego est asociado con explotaciones agrcolas de subsistencia.

    A medida que fue desarrollndose la bomba centrfuga ella fue apartando del uso la bomba de mbolo, ya que ella da solamente un caudal fijo a una altura variable.

    A fines del ao 1800, construy Sulzer la primera bomba para un caudal de 1.250 m3 por hora y a una presin de 150 metros, que fue basado en una bomba de tres etapas, la cual fue toda una revelacin tcnica en la construccin de bombas.

    Desde entonces distintas fbricas tomaron estas ideas y hoy por hoy ya se puede encontrar en el comercio una serie de variedad enorme en caractersticas hidrulicas y mecnicas.

    Las bombas pueden clasificarse en variadsimas formas dependiendo de:

    Su aplicacin Tipo de fluidos que mueven Tipo de elementos motriz, etc.

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    Las bombas movidas por mecanismos pueden ser clasificadas como bombas de desplazamiento positivo y bombas de desplazamiento variable. Las bombas de desplazamiento positivo (bombas de pistn, bombas de diafragma, bombas de engranajes, bombas de tornillo, etc.) son raramente empleadas para riego.

    Las bombas de desplazamiento variable incluyen a las bombas centrfugas, flujo mixto, turbinas, bombas de hlice y al ariete hidrulico; las cuatro primeras son utilizadas extensivamente para regar los cultivos.

    Cada tipo de bomba tiene sus ventajas de acuerdo con las condiciones de operacin, tales como: altura de succin, altura total de bombeo, descarga, eficiencia de operacin y costos. Los sistemas de bombeo ( combinaciones de bomba y motor) necesitan ser diseados de acuerdo con las condiciones de operacin y requerimientos de agua. Un sistema de bombeo que funciona adecuadamente bajo un conjunto de condiciones, tal vez no funciona bien bajo otras condiciones.

    Pero se puede decir que la clasificacin ms ajustada a la construccin en s de las bombas es aquella que las clasifica por la forma como transfieren el fluido en su interior, desde la succin hasta la descarga.

    De acuerdo con los principios de operacin, las bombas se pueden clasificar en:

    Bombas de desplazamiento positivo. Consisten de una o ms cmaras que se llenan y vacan cclicamente desplazando "Paquetes" de flujo a intervalos regulares.

    Bombas rotodinmicas. Son aquellas en las cuales hay cambio de momentum angular convirtiendo la energa de un impulsor rotativo en aumento de velocidad y presin del fluido. En estas se tienen:

    Bomba de hlice o axial. En la que el fluido se mueve en la direccin

    del eje. Sus caractersticas ms importantes son: Alto flujo y eficiencia, baja cabeza.

    Bomba centrfuga o radial. En la que el fluido se mueve perpendicularmente al eje. Sus caractersticas ms importantes son: alta cabeza, flujo y eficiencia moderado.

    Bombas de flujo mixto. En la que el fluido se mueve con componentes axiales y radiales; su comportamiento se halla entre la axial y la radial.

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    4. BOMBAS CENTRFUGAS

    4.1 GENERALIDADES

    Las bombas centrfugas son recomendadas para bombear desde ros, lagos, canales y pozos.

    Las bombas centrfugas, como su nombre lo indica, emplean fuerza centrfuga para elevar el agua hacia lugares ms altos. Ellas tambin permiten la operacin de los emisores en los sistemas de riego por presin.

    Una bomba centrfuga es una mquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o crter, o una cubierta o coraza. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza centrfuga.

    Despojada de todos los refinamientos, se puede decir que una bomba centrfuga tiene dos partes principales:

    Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha. Un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estopero y

    chumaceras.

    La bomba centrfuga da un flujo sostenido a presiones uniformes sin variaciones de presin. Provee la flexibilidad mxima posible, desarrollando una presin especfica mxima de descarga en cualquier condicin de operacin con caudal controlado ya sea por variacin de velocidad o estrangulacin.

    4.2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

    En forma simple se puede explicar el funcionamiento de la bomba centrfuga en la siguiente forma:

    Si se da vuelta a un balde lleno de agua con la ayuda de un cordel, el agua no saldr del balde. La fuerza centrfuga presionar el agua hacia su fondo. Si se le hace un agujero en la parte del fondo se vera de que saldr un chorro de agua, si se mueve este balde a mayor velocidad, este chorro alcanzara una distancia mayor, ya que la fuerza centrfuga ha aumentado.

    Las bombas centrfugas son elementos que proporcionan al lquido una energa basada en el principio de la fuerza centrfuga.

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    En el caso de tener el nivel del lquido en el punto A, la sola abertura de las vlvulas en B y C, permitiran tener toda la tubera y la bomba, llena de lquido sin necesidad de hacer ningn esfuerzo o trabajo, ( accin de vasos comunicantes) es decir, el nivel del lquido se tendra tambin en el punto D.

    Figura 1. Principios de funcionamiento de una bomba centrfuga

    Si se hace girar el rotor R en el sentido indicado, el paquete P de lquido que se encuentra en uno de los canales o conducto del rotor R adquiere una velocidad V, que depende de la del rotor ( o sea W), en ese momento al estar el paquete P a una distancia H del centro de giro del rotor, se efecta sobre l una fuerza F que tiende a alejarlo del centro de giro, es as como ese paquete P ha adquirido una energa de velocidad, la cual es funcin de la velocidad del rotor, de la masa de ese paquete y de la distancia a que se encuentre del centro de giro.

    Esta energa posibilita al lquido para desplazarse dentro de la carcasa de la bomba, y a medida que se aleja del centro del rotor adquiere ms y ms energa, (E = mv2) hasta alcanzar la necesaria para salir por S.

    En caso de que se cierre la vlvula en B, el giro del rotor seguir incrementando la energa de los paquetes de lquido que hay en la carcasa hasta que salgan de ella y como es obvio, se crear un vaco dentro de la carcasa y as se esta entonces en idnticas condiciones que cuando se invierte un tubo de vidrio en el cual queda vaco el extremo, as que si en este preciso momento el nivel del tanque de suministro se encuentra en A entonces ser el fenmeno de la presin atmosfrica quin lleve nuevamente lquido a la carcasa, continuando esta sucesin de acontecimientos mientras el rotor permanezca girando.

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    4.3 CARACTERSTICAS

    La carga mxima para una bomba centrfuga con una sola etapa esta entre 45 y 60 metros, algunos fabricantes dan especificaciones hasta de 170 metros. Estas bombas pueden ser clasificadas como volutas de una etapa o con varias etapas, de montaje vertical y horizontal; son construidas siguiendo una gran variedad de arreglos de tipos de impulsor y otros detalles de construccin. Cada fabricante se especializa en adaptaciones a los diferentes tipos.

    Las bombas centrfugas son menos complicadas en su diseo con respecto a la mayora de las bombas mecnicas y adems tienen la capacidad de operar bajo amplio rango de condiciones. Estas bombas son relativamente baratas, fciles de instalar, mantener y estn comnmente acopladas a motores y pueden ser colocadas estacionariamente ser porttiles. Se encuentran disponibles en una gran variedad de tamaos, caudales y pueden ser seleccionadas para rendir altas y bajas presiones.

    4.4 VENTAJAS

    Accin continua sin puntos muertos, ni cambios de velocidad en el agua elevada.

    Ocupan poco espacio, por lo que pueden ser montadas en bastidores provistos de ruedas para su mejor transporte o instaladas en el interior de pequeas casetas.

    Cuando se trata de bombas importantes, su costo puede llegar a ser de un tercio del presupuesto de una instalacin equivalente de bomba de mbolo.

    Su conservacin es mucho ms econmica.

    Como carece de vlvulas las averas e interrupciones son muy poco frecuentes.

    Las fundaciones son sencillas, porque no se producen choques ni movimientos violentos.

    Son acoplables directamente a los motores.

    Fcil disposicin de la descarga en lugares muy apartados, cuando se trata de agotamientos.

    Pueden elevar lquidos turbios o sucios, con fangos o impurezas diversas, e incluso arena.

    4.5 PARTES FUNDAMENTALES

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    Las partes constitutivas de una bomba centrfuga dependen de su construccin y tipo. Esta es la razn de que se encuentren ms de 150 partes componentes de bombas. De stas solo se trataran las que se encuentran en la mayora de las bombas y que tienen mayor ingerencia sobre el comportamiento final de esta. Por lo tanto se dividen las partes fundamentales de una bomba centrfuga en: Estticas y dinmicas.

    Estticas:

    Carcasa: Su funcin es encausar el lquido que sale del rotor y cambiar parte de la energa de velocidad en energa de presin.

    Plato obturador: Su funcin es sellar la zona hmeda de la bomba de las partes externas o secas. Puede llamarse plato sello si el elemento bsico de obturacin que encierra es un sello mecnico, o plato estopa s el elemento bsico que encierra es la estopa.

    Soporte de rodamientos: su funcin es la de servir de estructura de apoyo y soporte de todas las fuerzas que son necesarias transmitir para hacer girar el rotor.

    Dinmicas:

    Rotor ( o Impulsor): su funcin es la de transmitir la energa de velocidad al lquido. La energa en parte tambin es de empuje producido por los labes.

    Eje: Su funcin es la de llevar hasta el rotor la energa del elemento conductor de la bomba.

    4.5.1 CARCASAS

    4.5.1.1 Funcin

    Como el rotor desaloja el fluido con alta energa cintica, es necesario transformar esta en una energa de presin, esto se logra disminuyendo gradualmente la velocidad del fluido por un aumento gradual del rea.

    4.5.1.2 Tipos

    Carcasa segn su funcin Tipos de carcasa

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    Segn la manera de efectuar la conversin de energa

    Voluta: Simple Doble

    Difusor Segn su construccin

    De una pieza

    Partida: Por un plano horizontal. Por un plano vertical. Por un plano inclinado.

    Segn sus caractersticas de succin

    Simple

    Doble

    Succin por un extremo: Lateral Superior Inferior

    Segn el nmero de pasos

    De un paso

    De varios pasos

    4.5.1.3 Clasificacin

    Segn transferencia de energa:

    Carcasa tipo voluta: Se incluyen ac la carcasa tipo voluta simple, la carcasa con doble voluta.

    Carcasa con alabes difusores

    Las volutas derivan su nombre de la forma en espiral alrededor del rotor.

    La voluta simple recoge el lquido dejado por el rotor y transforma su energa cintica en presin al ir incrementando su rea y as disminuyendo su velocidad.

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    Figura 2. Reaccin radial sobre el rotor

    Carcasa con doble voluta. En una bomba que utiliza voluta simple se tiene una fuerza resultante sobre el rotor, ya que la presin en la periferia de ste no es uniforme.

    Figura 3. Reaccin radial sobre el rotor

    En la Figura 2 debe notarse que la fuerza resultante solo es nula en la capacidad de diseo; adems obsrvese que la fuerza es mayor a caudal nulo.

    La fuerza F es directamente proporcional a la cabeza y al dimetro del impulsor.

    Una solucin a este problema (Aparte desde luego de ejes y rodamientos ms grandes) es colocar una doble voluta la cual consiste bsicamente en 2 volutas colocadas a 180 o tal como se muestra en la Figura 3.

    La anterior disposicin hace que se creen dos fuerzas de reaccin F1 y F2, las cuales son opuestas y aproximadamente iguales. En este punto es importante anotar que en las bombas con labes difusores, no tienen problemas con fuerzas radiales, ya que sus fuerzas se equilibran por la disposicin misma del diseo.

    Carcasa con labes difusores

    Consiste en una serie de labes fijos que adems de incrementar la presin puede guiar el fluido de un impulsor a otro. Esta es la razn de que su aplicacin ms importante sea la bomba multi-etapas.

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    El hecho de que las bombas tengan labes difusores en vez de voluta incremento su eficiencia hidrulica, pero esto solo es significativo en bombas con varias etapas, esta es la causa de que no se encuentren bombas de una etapa con labes difusores.

    Desgraciadamente el uso de labes difusores puede causar un comportamiento inadecuado, ya que el flujo que sale del rotor necesita encontrar los labes difusores suavemente y esto solo se logra en un punto de la rata de caudal. Como gua prctica una bomba con labes difusores se debe operar en un rango del 5 al 10% del punto de diseo para que tenga una eficiencia aceptable.

    Otro problema de los labes difusores es que no permiten tanta versatilidad con los rotores como en las bombas con voluta, ya que en estas ltimas se puede recortar un rotor hasta en un 25% sin prdidas apreciables en eficiencia mientras que en una con labes difusores solo se llega a un 5% o 10%.

    Carcasas segn construccin

    En algunos casos dependiendo de la aplicacin que va a tener la bomba, es conveniente que su carcasa este divida, lo cual puede ser a travs de un plano horizontal, vertical, inclinado.

    Las carcasas que estn partidas por un plano horizontal tienen la gran ventaja que puede ser inspeccionadas sin tener que quitar la tubera. Son usadas para abastecimientos de agua en grandes cantidades.

    Carcasas segn sus caractersticas de succin

    Las carcasas pueden ser de simple o de doble succin, correspondiendo a las caractersticas del rotor que succionara por uno o ambos extremos.

    La succin lateral, inferior o superior se escoge, nicamente para que se tenga una mejor disposicin de la bomba con respecto a la tubera sin que exista una ventaja hidrulica de algunas de ellas sobre las otras.

    Carcasa segn el nmero de pasos

    En este punto se debe notar que en bombas multi-etapas lo que vara no es la carcasa en s sino el nmero de ellas.

    Una bomba multi-etapas, a groso modo no es ms que un conjunto de bombas colocadas en serie.

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    Para que el conjunto mantenga una buena eficiencia es necesario utilizar carcasas con labes difusores, los cuales van seguidos de labes directores que guan el fluido a la siguiente etapa.

    4.5.1.4 Materiales de las Carcasas

    La mayora de las carcasas de las bombas son hechas en hierro fundido. Sin embargo existen ciertas limitaciones debido a su baja resistencia a la traccin, por lo cual no se acostumbran usar ni para altas presiones ni para altas temperaturas, en cuyo caso se utilizan de acero. Las carcasas en hierro se disean para presiones mximas de 1.000 PSI y a 200 oC.

    Para bombas que movilizan fluidos comestibles se usa generalmente el acero inoxidable, ya que este no los contamina. Para trasiego de fluidos con cierto grado de contaminacin se usa el bronce.

    4.5.2 Impulsores

    4.5.2.1 Funciones y tipos

    La funcin del rotor es imprimirle al fluido por l recibido un movimiento de rotacin, el cual a su vez hace que el lquido se desplace en direccin radial debido a la fuerza centrfuga. 4.5.2.2 Clasificacin

    Los impulsores se clasifican segn su funcin en:

    Impulsor segn su funcin Tipo de impulsor

    Tipo de Succin Simple succin

    Doble succin

    Forma de los labes Curvos radiales Tipo

    Francis

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    labes para flujo mixto Tipo hlice

    Direccin del Flujo

    Axial

    Radial Mixto Axial

    Construccin mecnica Abierto Semi-abierto

    cerrado

    Velocidad Especfica. Baja Media Alta

    Impulsores segn tipo de succin

    En un impulsor de simple succin el lquido entra por un solo extremo, mientras que el de doble succin puede considerarse como dos de succin simple colocados espalda con espalda. El de doble succin tiene entrada por ambos lados y una salida comn.

    El impulsor de succin simple se utiliza ms ampliamente debido a que es ms fcil de fabricar y requiere de una carcasa ms sencilla, no obstante para grandes caudales es recomendable utilizar rotores de doble succin, sobre todo por razones de NPSH. Los rotores de doble succin tienen adems la ventaja de que no se produce empuje axial.

    Impulsores segn la forma de los labes

    Los impulsores de labes de simple curvatura son de flujo radial y estn sobre un plano perpendicular. Generalmente son impulsores para grandes cabezas y bajos caudales que deben manejar lquidos limpios sin slidos en suspensin.

    En un impulsor tipo Francis el labe es ms ancho y tiene doble curvatura; la curva Q - H se hace ms plana. El impulsor de flujo mixto permite manejar lquidos con slidos en suspensin.

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    Por ltimo se tienen los impulsores tipo hlice de flujo completamente axial caudales altsimos y cabezas muy reducidas; pueden manejar lquidos y slidos en suspensin de tamao relativamente grande.

    Estos ltimos son especialmente adecuados para bombas de drenaje en ciudades y campos agrcolas, as como tambin en la industria camaronera.

    Un tipo adicional de labes son los del impulsor inatascable, los cuales se utilizan para bombear aguas negras con slidos grandes en suspensin.

    En la actualidad se estn desarrollando multiplicidad de rotores inatascables como son los de vrtice, de labe simple, labe doble, etc.

    Impulsores segn su construccin mecnica

    Un impulsor abierto es aquel en el cual los labes estn unidos a la manzana central sin plato en los extremos lo cual hacen que sean dbiles sobre todo cuando son de dimetro grande, por lo cual, los llamados impulsores abiertos en realidad son semiabiertos (con excepcin de los axiales), ya que llevan un plato en la parte posterior que les da resistencia.

    Estos impulsores tienen la ventaja de que pueden manejar lquidos sucios y que la inspeccin es ms simple. Tienen la desventaja que se deben mantener tolerancias muy estrictas con la carcasa para evitar recirculacin.

    Los impulsores cerrados pueden trabajar con tolerancias mayores entre ellos y la carcasa, ya que el lquido va canalizado entre las tapas integrales localizadas a ambos lados del labe.

    4.5.3 Rotores segn su velocidad especifica

    De la teora de SIMILITUD DINAMICA", que permite describir el funcionamiento, de dos aparatos hidrulicos similares partiendo de las medidas de uno de ellos, se han deducido formulas de afinidad y nmeros especficos que caracterizan a una serie de bombas geomtricamente similares que tengan ese mismo nmero y las han clasificado de acuerdo a las caractersticas que se deseen reproducir.

    La velocidad especfica es un nmero que relaciona: La velocidad de la bomba con el caudal y la cabeza. Con este nmero se pueden clasificar los rotores de succin simple.

    Rotores de baja velocidad especfica son de flujo radial, de media velocidad son de flujo mixto y tipo Francis, de alta velocidad son de flujo axial o hlice.

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    Material de rotores

    Como en el caso de las carcasas la mayora tambin de los rotores son fabricados en hierro fundido, pero la limitante de este material aparte de ser la presin que normalmente se controla con espesores de pared est en la velocidad perifrica mxima que pueden alcanzar con lo que los dimetros de ellos estn ligados estrechamente a la velocidad mxima admitida por la bomba.

    Las velocidades mximas usuales ligadas a este tipo de material son 1750 RPM hasta 3500 RPM.

    La principal aplicacin del hierro esta en la movilizacin de agua de relativa limpieza, ya que cuando se bombean lquidos con material abrasivo es mucho ms recomendable los rotores fundidos en bronce.

    Algunos otros materiales como el acero inoxidable son aplicados fundamentalmente en bombas que movilizan lquidos agresivos o comestibles.

    Rotores en materiales sintticos se estn desarrollando cada vez ms dada la perfeccin de sus acabados lo que garantiza un desempeo libre de los problemas que conllevan los otros procesos de fundicin en cualquiera de los otros materiales mencionados.

    Estos desarrollos han avanzado hasta obtener dimetros aproximados de 180 m.m., en materiales sintticos, aplicndose fundamentalmente al rea de bombas para uso domstico. En Colombia tambin se estn dando los primeros pasos en este campo basados en la experiencia de otros Fabricantes.

    4.5.4 Anillos de desgaste

    Debido a las diferencias de presin que se crean en las bombas, en algunos sitios es necesario dejar tolerancias muy estrechas entre partes mviles y estticas para que no haya excesivas prdidas; debido a estas tolerancias es casi seguro que all va a ocurrir rpidamente un desgaste. Si adems de esto, la pieza en que ocurriera el desgaste es costosa se hace necesario colocar una camisa de fcil reemplazo en las zonas de desgaste, con el fin de reemplazar esta y reducir as los costos de reparacin. Un caso tpico est en la zona de unin entre la manzana de succin del rotor y la carcasa de la bomba, donde se montan a presin o roscados anillos de friccin en el rotor o en la carcasa o en ambos.

    Existen diversos tipos de anillos y deber escogerse el ms adecuado para la condicin de trabajo y lquido manejado. Esta seleccin se basa solamente en la rigurosidad que se desee en las prdidas por recirculacin, ya que la otra condicin, la de asumir el desgaste, todos lo hacen igual de bien.

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    De acuerdo a la forma que tengan, y a su capacidad para impedir el escape de flujo los anillos se pueden dividir en:

    a) Anillos planos b) Anillos de forma de L. c) Anillos de Laberinto

    Deber mirarse con atencin la tolerancia que existe entre los anillos, puesto que si es excesivo resultar en una recirculacin considerable, y si es reducida, estos pueden pegarse, sobre todo si los materiales tienen tendencia a pegarse entre si como en el caso de los aceros inoxidables. Generalmente en las bombas estndar se usa bronce y en el caso de aceros inoxidables estos debern tener una diferencia mnima de dureza, de 50 brinell.

    La magnitud de la tolerancia es dada por grficas ampliamente conocida por los fabricantes de bombas, y el mantenerse dentro de ellos garantiza un mejor desempeo de la unidad.

    La utilizacin de materiales sintticos (caucho) tratando de simular el comportamiento de los retenedores de aceite, en las carcasas, en ninguna medida puede considerarse como una solucin, ni siquiera comparable con los anillos de friccin de cualquier material metlico y de forma plana, ya que la cada de presin es funcin de la longitud de interferencia entre los anillos de friccin y no de un punto de contacto entre " Retenedor y la manzana del rotor.

    4.5.5 Estoperos, empaques y sellos

    El estopero es una cavidad concntrica con el eje, en la cual van colocados los empaques que impiden que el flujo se salga por el agujero por donde pasa el eje; al mismo tiempo que impide que el aire entre al interior de la bomba.

    Debido a que por una cara de los empaques llega la presin de la bomba, es necesario ejercer una presin sobren estos para contrarrestarla y se hace con el prensa-estopas. Gracias a estas presiones se crea una friccin alta entre los empaques y el eje, lo cual hace que se aumente la temperatura y el consumo de potencia. Por todo esto es necesario lubricar todo el sistema de empaques. Esto se logra mediante una pieza rgida llamada " Anillo Linterna " a la cual se le hace llegar el lquido lubricador y refrigerante desde la misma carcasa o desde una fuente exterior.

    En general si:

    a) El lquido es limpio y la altura de succin es negativa el lquido lubricante es el mismo impulsado.

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    b) El lquido es limpio y la altura de succin positiva no se necesita que este conectada la zona de descarga de la bomba con el anillo linterna.

    C) El liquido es limpio y la altura de succin es muy negativa se hace necesario alimentar el anillo linterna con una fuente exterior.

    Existen adems casos especiales en la disposicin de los estoperos, que dependen de la aplicacin particular:

    a) Cuando se manejan lquidos limpios con succin negativa y se desea el mnimo de contaminacin en la corriente impulsada.

    Cuando la succin es positiva, y se desea recoger el lquido que sale por el estopero. Esto se hace por medio del anillo linterna.

    Cuando se movilizan lquidos abrasivos y se desea proteger la empaquetadura del prensaestopas.

    d) Cuando se quiere reducir a un mnimo las prdidas por escape.

    e) Cuando se movilizan lquidos limpios con temperaturas de 105 -130oC.

    La presin sobre los empaques se efecta por medio de los prensaestopa, una pieza metlica que se mueve por medio de tornillos.

    Son diversos los materiales que se utilizan en los empaques de las bombas, pero los ms comunes son:

    a) Empaque de asbesto, el cual es comparativamente suave y aconsejable para aguas con temperaturas no muy elevadas.

    b) Para presiones y temperaturas ms elevadas y para algunos qumicos se utilizan empaques con una mezcla de fibra de asbesto y plomo o bien plsticos con plomo, cobre o aluminio.

    c) Para sustancias qumicas muy exigentes se usan empaques de fibras sintticas como tefln.

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    4.5.6 Sellos mecnicos

    Como ya se dijo, cuando se utilizan prensaestopas es necesario dejar un pequeo goteo que garantice la lubricacin, lo cual puede ser molesto en algunas ocasiones.

    Cuando se quiera reducir al mnimo dicho goteo es necesario utilizar el sello mecnico. Este ltimo consta esencialmente de una parte esttica y una parte dinmica cuyas caras estn pulidas con lapeado, siendo este ltimo el secreto de la alta eficiencia del sello.

    El apriete de la parte dinmica contra la parte esttica se regula por medio de un resorte, lo cual es una gran ventaja, ya que no se necesita estar graduando manualmente como en el caso del prensaestopas. En general un sello mecnico bien escogido (con materiales adecuados al lquido movilizado) puede durar en promedio 15000 horas sin gotear, y sin que necesite mantenimiento.

    4.5.7 Ejes

    El eje de una bomba hidrulica es la gua sobre la cual giran todas las partes dinmicas de esta.

    Estos ejes pueden ser de una o de varias piezas dependiendo de la relacin longitud /dimetro, pero en general solo en las bombas de pozo profundo en las cuales esta relacin es muy grande, se utilizan ejes seccionados unidos por acoples.

    Los ejes generalmente son hechos en acero, modificndose nicamente el contenido de carbono segn se necesite. En casos especiales se utilizan aceros de alta aleacin segn la necesidad.

    En la determinacin del dimetro del eje debe tenerse en cuenta la potencia, el peso de los elementos giratorios y el empuje radial, teniendo cuidado al mismo tiempo que la velocidad crtica, la cual es funcin del dimetro este lo ms alejada posible de la velocidad de operacin, ya que s se opera cerca a.,sta cualquier fuerza pequea ser amplificada y podr romper el eje.

    Por ltimo es de anotar que en ejes que tienen la relacin longitud / dimetro muy grande si necesita ms de dos puntos de apoyo.

    4.5.8 Cojinetes

    El objeto de los cojinetes es soportar las cargas axiales y/o radiales de las partes dinmicas, a la vez que las mantiene alineadas con respecto a las partes estacionaras.

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    Para lo anterior se usan generalmente rodamientos de bolas o de rodillos en todas sus variantes; sin embargo en ocasiones se pueden utilizar bujes de material blando con lubricacin a presin, y en bombas verticales se puede utilizar bujes de caucho (Neopreno) lubricados por el mismo lquido movilizado.

    A continuacin se muestran diferentes tipos de bombas con sus cortes esquemticos donde se puede comprobar la indicacin dada al inicio de este impreso, sobre la gran cantidad de piezas que pueden hacer parte de una bomba.

    Figura 4. Bomba con rotor al extremo, mono-bloque, una etapa, succin final

    4.6 CLASIFICACION

    La bomba centrfuga se divide en dos tipos principales segn la posicin del eje de la bomba: Horizontal llamada centrfuga y vertical llamada turbina.

    Las bombas tambin se pueden dividir segn especificaciones siguientes:

    Segn la posicin del motor. A la bomba centrfuga el motor puede ser acoplado directamente o por medio de una trasmisin mecnica (correa, cadena, etc.).

    En la bomba de turbina, el motor puede estar en la parte superior de la bomba (fuera del pozo) y puede ser accionada tambin por transmisin o en su parte inferior (sumergida en el agua).

    Segn su caudal y presin y lgicamente su potencia.

    Se podra clasificar en la siguiente forma:

    Tipo de bomba Clasificacin

    Bomba Centrfuga

    De baja potencia hasta 100 HP.

    De mediana potencia, 100 a 250 HP, y

    Grande sobre 250 HP.

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    Bomba de turbina De baja potencia hasta 100 HP.

    De mediana potencia, entre 100 y 200 HP.

    Grande, entre 250 y 500 HP, y

    Muy grande de 500 HP arriba

    Segn el impulsor

    Otra clasificacin de la bomba es la forma de impulsar que puede ser de accin, radial o axial, como as tenemos tambin impulsores cerrados, semi - abiertos o abiertos. 5. BOMBAS DE HLICE FLUJO AXIAL

    Las bombas de hlice o flujo axial son seleccionadas para bombear grandes volmenes de agua en contra de cargas pequeas. La capacidad oscila entre 40 y 6000 litros / segundo. La carga dinmica total (CDT = altura de bombeo + prdidas por friccin) casi siempre es del orden de 1 a 2 metros, pero por lo general no sobrepasa los 10 metros, bajo ciertas condiciones de diseo.

    El trmino de flujo axial implica que los impulsores elevan el agua y la empujan perpendicularmente con respecto al plano de rotacin, luego el flujo es paralelo al eje de rotacin.

    6. BOMBAS DE FLUJO MIXTO

    Las bombas de flujo mixto elevan el agua y la aceleran; estas bombas son utilizadas para cargas intermedias con un amplio rango de caudales y por lo general son instaladas en una sola etapa. Estas bombas pueden elevar agua bajo condiciones de carga mxima con menos sumergencia a la requerida por las

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    bombas de flujo axial y altas velocidades pueden ser usadas sin peligros de cavitacin. La mayora de las bombas de flujo mixto son instaladas bajo condiciones donde la altura mxima de bombeo no supera los 15 metros, aunque hay bombas con especificaciones para bombear con alturas un poco diferentes; la capacidad de bombeo oscila entre 40 y 6000 litros / segundo.

    7. BOMBAS DE TURBINA

    7.1 GENERALIDADES

    Las bombas de turbina son colocadas en los pozos profundos. Algunas veces se les denomina como bombas perifricas. Una turbina en esencia es una bomba centrfuga que est diseada para ser usada con una ms etapas, lo cual permite multiplicar la presin desarrollada de acuerdo con el nmero de etapas tazones. Las turbinas para pozos profundos generalmente son de etapas mltiples, para lo cual se colocan varios tazones, uno encima del otro. Cada turbina recibe el flujo de agua y le aumenta la presin permitiendo llevar el agua hacia grandes elevaciones. Las bombas de turbina pueden ser diseadas para caudales que varan entre 0.5 y 600 litros / segundo. Las bombas para pozos profundos son instaladas con motores colocados en superficie utilizando un eje largo que llega hasta los impulsores con motores elctricos sumergibles colocados en la parte inferior de las etapas de impulsores. Los motores sumergibles son usados cuando el pozo carece de verticalidad y cuando al colocar el motor en la superficie resulta en ejes demasiado largos cuando existe peligro de inundaciones, adems cuando las condiciones econmicas son favorables. 7.2 TIPOS

    La bomba de turbina o llamada bomba de pozo o bomba profunda succiona el agua del subsuelo, ro, lago, etc. Por lo general se pueden encontrar dos tipos de dicha bomba:

    Motor en la parte exterior del pozo. Del motor cuelga el eje que impulsa la bomba que est en la parte inferior. El eje es mantenido a lo largo de la caera de impulsin dentro del pozo con la ayuda de cojinetes que lo centran en relacin a la tubera de columna.

    En este tipo de construccin de bomba se puede encontrar dos sistemas de lubricacin para el eje:.

    Lubricacin por agua. El eje pasa por cojinetes de goma que estn ubicados en cada columna. Cuando sta llega a una profundidad mayor de 60 metros, conviene valorar la eleccin de la bomba con lubricacin de aceite.

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    Lubricacin por aceite. Tiene cojinetes de bronce, por lo general, que estn ubicados dentro de una caera de acero que se mantiene centrada en relacin a la columna en cada uno de ellos, en dicha caera se encuentra aceite que es alimentado por goteo de la parte exterior del pozo. Generalmente el largo de la columna es de 3.05 m.

    Bombas sumergidas cuyo motor est en la parte inferior de la bomba con lo cual se evita la transmisin por medio del eje que es un ahorro de prdida innecesaria (mecnica e hidrulica). La bomba se encontrar dentro de una tubera que es el pozo mismo cuya profundidad ser mayor que la profundidad de la bomba ya que ella tiene que permitir pasar las aguas del acufero.

    7.3 PARTES DE LA BOMBA DE TURBINA

    En su parte superior se encuentra el motor. El motor est unido a una base que es la base de la bomba, de esta base se atornillan las columnas segn la profundidad necesaria con relacin al nivel del agua.

    Al final de las columnas se encuentra la bomba de turbina que es una conexin de una o ms bombas centrfugas (etapas).

    En su punto inferior se tiene el colador o el filtro para evitar que pequeas piedras o suciedad entren en la bomba y la deterioren.

    Figura 8. Partes de la bomba de turbina

    7.4 EL MOTOR

    El motor generalmente deber ser con eje hueco con el fin de poder regular la bomba (subir o bajar el eje) con la ayuda de la tuerca.

    En su parte superior se encuentra un rodamiento especial, cuyo papel es el de sostener el peso del eje y los impulsores, ms el peso del agua sobre ellos.

    7.5 CABEZAL DE LA BOMBA

    El cabezal de la bomba es aquel al cual se conecta la caera de impulsin fuera del pozo y la columna del pozo en su parte inferior.

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    El cabezal es el que basar la bomba en el fundamento de ella, no se necesita apernarlo a ella, ya que el peso de la bomba y el motor es considerablemente alto, hay que cuidar de la estabilidad de la base sobre el fundamento.

    Importante es nivelar la bomba de tal forma que el eje que pasa por el prensa estopas est centrado en relacin a l.

    El prensa estopas en s, puede ser hermtico o con la ayuda de cordel, que puede ser a base de tefln o grafito.

    7.6 REGULACIN DE LA BOMBA

    Segn el tipo de impulsor, se tendr una posibilidad de regular la presin de la bomba.

    En impulsores cerrados, dicha regulacin (la luz) es pequea por el tipo de construccin.

    En la bomba con impulsor semi-abierto dicha regulacin permite variacin considerable de la altura de elevacin, ya que a medida que se va subiendo el eje la luz aumenta, la prdida hidrulica se agranda y lgicamente el rendimiento decrece. Ello tiene importancia cuando se comienza un pozo nuevo donde existe arena y en lugares donde el sistema exige a intervalos cambiar las caractersticas Q - H.

    Por lo general, la regulacin al comenzar el trabajo se har elevando el eje hasta 2/3 de juego posible y a medida que el agua est limpia de arena se bajar el eje paulatinamente.

    Para la regulacin del eje, el fabricante generalmente, prescribe cual es lo esencial de su elevacin; en todo caso es necesario tomar en cuenta el alargamiento del eje a causa del peso de l y los impulsores y el paso del agua sobre los impulsores.

    L = P * L / E * A

    Siendo: L: El alargamiento del eje. P : Peso del agua sobre superficie libre de los impulsores (kg) L: El largo del eje en centmetros E: Es el coeficiente y elasticidad del eje, para acero es: 215 Vg/cms2. A : Es la succin del eje cm2

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    7.7 NIVEL DEL AGUA DE SUCCIN

    Nivel del agua de succin tiene la misma importancia como para bombas centrfugas. Es recomendable que por lo menos la bomba est sumergida dos o tres columnas debajo del nivel dinmico del agua o sea 20 a 30'.

    Para determinar el nivel dinmico del pozo es necesario hacer un bombeo de ensayo. La altura manomtrica se determinar en cuanto al nivel dinmico solamente.

    7.8 PRDIDA EN LA BOMBA DE TURBINA

    Las prdidas en la bomba de turbina son similares a la bomba centrfuga. Se divide en prdidas hidrulicas y mecnicas.

    La potencia exigida en la entrada del eje de la bomba, ya calcula la prdida de la bomba misma.

    Los cojinetes a lo largo del eje de la bomba tienen prdidas mecnicas cuyo valor se podr encontrar en tablas.

    A estas prdidas mecnicas hay que agregar tambin las prdidas del rendimiento de soporte, que est en funcin al peso que l soporta. Por lo general se pueden encontrar dichos datos en los catlogos del fabricante.

    Las prdidas hidrulicas se dividen en dos partes principales:

    En la friccin del agua en la columna.

    La prdida de altura por la prdida de velocidad (al pasar por los soportes de los cojinetes que por lo general se pueden depreciar por ser pequeos)

    Todas estas prdidas para facilitar los clculos, se apreciarn en HP.

    7.9 POTENCIA DE LOS MOTORES

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    Los motores elctricos tendrn por lo general una potencia efectiva alrededor de los 90% y ello depender de la carga que est sometido el motor mismo. Baja por lo general hasta un 5% cuando la carga llega a un 50% del valor nominal.

    En los motores a combustin se encuentran tres tipos de curva de carga:

    Que es la mxima para cargas repentinas.

    Para cargas a intervalos.

    Para cargas continuas que por lo general se trabaja con ellas con la ayuda de un gobernador que est en el motor y que regula la velocidad constante.

    Para determinar la potencia real del motor a combustin, es necesario consultar al fabricante, como as tambin el gasto de combustible para cada HP/hora.

    7.10 REGISTRO DE LA BOMBA

    Es recomendable al comprar la bomba anotar todas las caractersticas de ella en un registro que tambin servirn para llevar anotado los ensayos de evaluacin de la eficiencia de la bomba.

    Dichos ensayos es conveniente analizarlos en trmino medio cada dos aos, segn el nmero de horas que trabaja la bomba.

    Tabla 1. Resultados del anlisis de la bomba.

    Nombre de la finca______________ No de la bomba ___________Fecha_______

    Fecha del anlisis Observaciones

    Caudal (m3/hora) Lectura manomtrica (m) presin impulsin Nivel del agua (m) ( presin de entrada) Rectificacin altura (m)

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    Perdidas hidrulicas succin

    Altura total (m) Potencia absorbida = 3600*10*(9) / (k t) Kwh 1.36*kwh = HP Bruto

    HP Bruto = 0.9 * HP neto

    - Prdida radamiento motor

    - Prdidas mecnicas del rbol

    Potencia en el rbol turbina ( centrfuga) Eficiencia de la turbina (%) (centrfuga) Potencia absorbida

    Potencia absorbida

    Perdida econmica

    Elevacin rodete mm

    7.11 ANLISIS PRCTICO DE LA BOMBA

    Para hacer un anlisis prctico de la bomba, se recomienda llevarlo a cabo segn Tabla 1.

    Observaciones a la Tabla 1.

    La eficiencia de la turbina se calculara segn la relacin que existe entre los datos de la curva caracterstica de la bomba que se ha elegido y la potencia neta que se ha encontrado en el eje en la entrada de la turbina:

    De ello se podr resumir la prdida econmica por cada m3 y multiplicarlo por las horas de trabajo anual para apreciar la real prdida anual.

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    7.12 INSTALACIN DE LAS BOMBAS DE TURBINA LUBRICADAS POR AGUA

    7.12.1 Pozo

    Mida el pozo para asegurar que tiene la anchura y profundidad necesaria para recibir la bomba. El pozo debe ser lo bastante ancho para que la bomba cuelgue libremente sin ningn desalineamiento.

    Si el pozo no est aplomado, el cabezal de la bomba debe colocarse de modo que el eje de transmisin no tenga la misma inclinacin que el revestimiento del pozo sino vertical. Esto es muy importante. El cimiento deber tener la suficiente anchura para soportar el peso de la bomba sin hundirse.

    7.12.2 Cimiento

    Deber construirse un cimiento de hormign antes de instalar la bomba. Con el fin de permitir la alineacin del cabezal de la bomba con el pozo, mientras se disponga el equipo de izar. Djese un orificio en el cimiento, del tamao adecuado para que la brida de la columna superior, quede con bastante holgura.

    7.12.3 Herramientas

    Son necesarias las herramientas y equipo siguientes para conseguir una instalacin adecuada:

    Torre, gra con cabrestante de cadena, cabrestante de camin, equipo para pozos o similar con un espacio mnimo de 12 pies (algo ms para los conjuntos de cubo grande) y la capacidad suficiente para manejar de un modo seguro el peso de la unidad completa.

    Dos abrazaderas de tubera o elevadores de tubo del tamao adecuado a la columna de la bomba.

    Dos llaves pequeas de tubera para juntar el eje, atornillndolo.

    Herramientas manuales entre las que se incluya un cepillo de alambre, lima triangular, llaves, etc.

    7.12.4 Preparacin

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    Inmediatamente despus de recibir la bomba comprubense sus elementos con la lista de embarque. Infrmese de cualquier prdida o desperfecto a la empresa de transportes y a la fbrica. Tngase todas las piezas en un almacn seco que rena la condiciones adecuadas. Cuando se vaya a efectuar la instalacin desemblese el material y dispnganse los patines o cajas cerca del pozo. Coloque los tubos de la columna, con el extremo del acoplamiento hacia el pozo. Comprubense los ejes para ver si estn rectos. Si existiera la menor duda de su rectitud, desplcense stos sobre largueros, ya que deben quedar lo ms rectos posible.

    Colquese un eje dentro de cada tramo de tubo vertical con el casquillo para el cojinete hacia arriba. Atornllese en el extremo opuesto.

    Nota: Las bombas de turbina con acoplamientos cortos se envan montadas, por lo general, con la excepcin del motor. Para instalar estas bombas nicamente es preciso levantarlas sobre el sumidero o depsito y hacerlas descender sobre el cimiente. Enseguida mntese el motor o transmisin como se explicar ms adelante.

    Notas Importantes: Las roscas del tubo vertical son a la derecha; las del eje, hacia la izquierda.

    Protjanse todas las piezas de suciedad; especialmente, las roscas del tubo vertical y del eje, los acoplamientos y todas las superficies, en movimiento. Cualquier suciedad o sustancia extraa que se aloje entre los extremos de los ejes o en otras partes puede causar la desalineacin o funcionamiento defectuoso.

    Trtese el eje con gran cuidado para evitar que se doble.

    El eje y la columna deben quedar a tope slidamente en los acoplamientos de otro modo pueden surgir diferencias de longitud durante la instalacin. Los extremos de los ejes deben estar al nivel, del pequeo orificio que hay en el acoplamiento de los ejes.

    7.12.4.1 Instalacin del conjunto del Cuerpo de Impulsores

    Si la altura lo permite, atornllese el filtro en el tubo de succin y ste al conjunto del cuerpo antes de levantar el conjunto del suelo. Donde la altura libre sea escasa o l conjunto largo, bjese el tubo de succin al pozo con el filtro unido y sujtese con una abrazadera. Seguidamente, si la altura libre lo permite nase la ltima seccin del eje y la columna al conjunto del cuerpo. Levntese el conjunto completo, teniendo un particular cuidado en no poner demasiado esfuerzo en el cuerpo, y atornllese el conjunto al tubo de succin. Si fuera necesario colocar una abrazadera en el conjunto del cuerpo, asegrese que ste se encuentra sobre la junta y no sobre el casco de un impulsor.

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    Afljese la abrazadera que hay sobre la tubera de succin y bjese el conjunto al pozo hasta que Ia abrazadera superior o el elevador descanse sobre la parte superior de la tubera o del cimiento.

    7.12.4.2 Instalacin de la columna

    Bsquese la columna y el eje, marcados con "Bottom Section" (seccin inferior, s lo tiene).. Esta deber instalarse justamente por encima del conjunto del cuerpo. Sujtese el eje a mano o con una cuerda, poniendo un especial cuidado para no doblar el eje. En las bombas ms grandes, una abrazadera pequea que ajuste en el eje o un trozo de cuerda de caamo ayudar a sostener el eje. Llvese el extremo inferior de la columna o deslcese sobre un tabln para impedir que se estropeen las roscas.

    Cerciorarse de que todas las roscas estn perfectamente limpias

    Pinte las roscas de la tubera por el exterior con un buen lubricante de roscas. Acitese las roscas del eje y elimnese el exceso de aceite. Atornille el eje inferior en el acoplamiento del eje de impulsores y aprietes. Seguidamente atornille la columna dentro del adaptador de la columna o, si el adaptador lleva brida, fjela con tornillos. Baje el conjunto al pozo y sujtelo con una abrazadera.

    Coloque el conjunto de cojinete sobre el eje con el casquete de retencin en la parte superior y atornille fuertemente en su sitio en el acoplamiento de la columna. Utilice la llave para apretar el cojinete que se acompaa, que ste quede a tope con el extremo de la columna.

    Repita este procedimiento hasta que haya sido instalada toda la columna. Cada seccin debe quedar rgidamente a tope en los acoplamientos. Los tramos intermedios de la columna son regularmente de 10 pies para bombas hasta 2200 RPM y 5 pies para bombas para ms de 2200 RPM. Los asientos de goma debern ir centrados en el casquillo de asiento de cada acoplamiento de la columna. La seccin superior de la columna tiene una brida para acoplar con el cabezal de descarga. La parte superior del eje que pasa a travs del prensa estopas es generalmente de acero inoxidable y varios pies ms largo que el tubo superior.

    7.12.4.3 Instalacin del Conjunto del Cabezal

    Sujete la bomba con abrazaderas bajo el acoplamiento superior de la columna. Esto soportar la brida superior de la columna a varios pies por encima del cimiento, donde ser conveniente unir el cabezal de descarga. Quite el conjunto del prensa estopas del cabezal. Puede ser necesario golpearlo ligeramente con un mazo de madera. Coloque una doble cadena a travs del cabezal y levntelo,

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    sobre la bomba. Asegure que el asiento inferior del cabezal est limpio y de que los pernos no han sufrido dao. Limpie el asiento superior de la columna y colquelo sobre el empaque del papel.

    Alineen los pernos y la abertura del cabezal con los orificios de la brida superior y hgase descender el cabezal cuidadosamente contra la brida superior. Asegure que encaja la referencia y apritense bien las tuercas de los pernos.

    Enseguida, levante el conjunto de bomba completo y quiten las abrazaderas. Hgase girar la unidad hasta qu la brida de descarga est en la direccin deseada y hgala descender al cimiento. Si el cabezal no descansa por igual sobre el Cimiento, levante la unidad y colquese cuas de metal debajo de cada esquina. La cabeza debe descansar sobre los cimientos de modo que en lnea con la columna y el eje. No nivelar nunca un cabezal de bomba sobre el cimiento con un nivel de alcohol.

    Coloque una junta de papel sobre los pernos del prensa estopas, Asegure que el asiento est limpio y hgase descender el prensa estopas sobre el eje teniendo cuidado de no estropear la empaquetadura. Aprieten bien las tuercas de los pernos y aprieten a mano la tuerca del prensa estopas. Haga descender el tubo de alivio del prensa estopas a travs de la abertura del cabezal para devolver el agua desviada al pozo nuevamente o bien, coloque el tuvo a travs de la abertura de la parte posterior del cabezal y de la tubera al drenaje. Si la bomba ha de funcionar a presin, deje la vlvula de alivio parcialmente abierta para aliviar la presin de la empaquetadura superior.

    Gire varias veces el casquete de grasa para lubricar el cojinete de la empaquetadura y el del prensa estopas. Atornille el acoplamiento superior en el extremo superior del eje que sale del prensa estopas. Coloque un pao sobre el acoplamiento para evitar cualquier posibilidad de que entre suciedad o materias extraas mientras se monta el motor.

    7.12.4.4 Instalacin del motor o Transmisin

    Vase la placa de identificacin del motor para asegurar que es adecuado para la corriente existente en la localidad y de que tendr la velocidad necesaria para la bomba. Utilicen los ganchos que van sobre el motor para levantar el motor nicamente. No utilizarlos para levantar el motor y la bomba a la vez. Coloque el motor sobre el cabezal de la bomba cerciorndose de que la base de aquel y la parte superior de ste estn limpios y de que la referencia ajusta perfectamente. Atornille el motor en su sitio con los pernos o tornillos de tuerca que se incluyen en el material. Quite la cubierta del motor y el acoplamiento de la transmisin superior. Baje el eje a travs del hueco del motor que tiene un chavetero en la parte superior. Apritese el acoplamiento del eje del cabezal. Es importante que

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    los ejes queden a tope en el acoplamiento pero no debe utilizarse tanta fuerza que pueda producir un error de alineacin.

    7.12.5 Alineacin de la Bomba

    Comprubese la alineacin de la cabeza de la bomba sobre los cimientos, observando el espacio que queda en torno al eje del cabezal en la parte superior del motor. Si el eje del cabezal se inclina a un lado del eje hueco, coloque cuas o suplementos de metal entre el cabezal y el cimiento, en el lado opuesto, de modo que el eje del cabezal quede exactamente en el centro.

    La rectitud del eje del cabezal, eje del prensa estopas y el acoplamiento pueden comprobarse instalando el acoplamiento de transmisin superior, elevando los impulsores, y girando el conjunto de rotacin 180. Entonces quite el acoplamiento de transmisin superior y el eje deber permanecer en el centro del eje hueco. Levante el conjunto de bomba completo y sin mover las cuas, eche una capa de cemento sobre el cimiento. Seguidamente deje bajar la bomba hasta que quede descansando exactamente en la misma posicin que antes. Vuelva a comprobar la posicin del eje en la parte superior. Despus de que frague el cemento, apriete los pernos del cimiento.

    7.12.6 Comprubese la rotacin

    Haga las conexiones elctricas al motor y comprubese la rotacin antes de instalar el acoplamiento de la transmisin superior. La rotacin debe efectuarse en sentido contrario a las agujas de un reloj cuando se mire desde parte superior de motor. (Vase la flecha de la cabeza de la bomba). Se pueden accionar momentneamente los motores con trinquete anti-reversible empotrado sin que se produzcan daos al conjunto del trinquete. Si la rotacin es incorrecta inviertan dos conexiones en el motor de tres fases.

    7.12.7 Ajuste de los Impulsores

    Coloque el acoplamiento superior sobre el eje e inserte la chaveta. Apritese la tuerca de ajuste hasta que los impulsores se levanten sobre los asientos de los cubos y el eje gire libremente a mano. Despus se levantar media vuelta aproximadamente para cada 100 pies de columna. Es conveniente elevar ms de lo necesario para arrancar y despus ir haciendo un ajuste ms perfecto gradualmente. Coloque el tornillo de seguridad y apritese antes de arrancar la bomba.

    A fin de conseguir el funcionamiento ptimo, los impulsores deben de estar ajustados de tal modo que marchen sin frotarse, no obstante, a la mxima presin. Si se produce algn ruido o vibracin desacostumbrada, detenga la bomba y comprubese nuevamente el ajuste del Impulsor Se puede emplear un

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    ampermetro para conseguir un ajuste muy preciso. Si el pozo contiene arena, se elevarn los impulsores el doble, aproximadamente la primera vez que se pone en marcha la bomba; efectundose un reajuste despus de haber limpiado el pozo. Si el pozo no contiene el agua suficiente, para alimentar la bomba se debern reducir la capacidad de la bomba elevando los impulsores.

    7.12.8 Pre-lubricacin y arranque de la bomba

    Antes de poner en marcha las bombas para pozos profundos, se deben lubricar con agua los cojinetes de goma a prueba de cortes que estn por encima del nivel esttico del agua. Conecte el depsito de pre-lubricacin a la abertura del conjunto del prensa estopas con las conexiones que se facilitan y llnese el depsito con agua limpia. Deje que al menos la mitad del agua del tanque bae el eje antes de poner la bomba en marcha. Despus se mantendr la vlvula abierta, permitiendo que el agua de pre-lubricacin contine corriendo hasta que el agua procedente de la bomba alcance la superficie. Deje que el depsito se vuelva a llenar antes de cerrar la vlvula. Cuando se trate de bombas grandes con nivel esttico de agua profundo, se llenar el tanque desde otra fuente suministradora para proporcionar amplia lubricacin, mientras que la bomba vaya alcanzando su velocidad. Si se quieren operar estas bombas manualmente puede resultar ms conveniente instalar un barril de 30 a 50 galones para la pre -lubricacin.

    Las bombas que descarguen en sistemas de presin pre-lubrican normalmente conectando un tubo cerca de la vlvula de retencin e instalando la vlvula de globo en esta lnea. Se debe eliminar una pequea ranura en forma de "V' en el asiento de la vlvula para impedir que se pueda cerrar accidentalmente. Por lo general son suficientes de cuatro a cinco galones de agua por hora para mantener los cojinetes hmedos y en condiciones para su operacin automtica. Si las bombas funcionan con frecuencia y el nivel del agua es menor de 50 pies, contados desde la superficie los cojinetes permanecern por lo general suficientemente hmedos para que el arranque se realice sin dificultades y sin previa lubricacin. Cuando se ponen en marcha las bombas con poca frecuencia, o se dispone de una cantidad de agua para pre-lubricar bastante limitada, o se trata de grandes instalaciones que se han de operar automticamente, se debe instalar una vlvula accionada por un solenoide elctrico en el conducto de pre-lubricacin con un relevador de accin retardada para que la bomba no se ponga en marcha hasta que los cojinetes hayan sido debidamente lubricados.

    Se debe colocar una vlvula de compuerta en l conducto de descarga. Djese la vlvula cerrada en unos tres cuartos cuando se arranca la bomba. Una vez que el agua haya llegado a la superficie, se abrir la vlvula lentamente, para evitar el bombeo excesivo del pozo y para mantener la carga sobre la bomba (si es preciso),comprubese el prensa estopas y apritese el cuello con una pequea Ilave, hasta que solamente un pequeo goteo de agua que mantenga la empaquetadura lubricada.

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    7.12.9 Lubricacin eje de la columna y cojinetes de los impulsores

    En la bomba lubricada por agua, todos los cojinetes que estn por debajo de la superficie quedan lubricados por agua que recorre la bomba. Se debe de efectuar la pre-lubricacin durante el periodo de arranque, si el arranque tiene regulador de partida (timer) sino hay necesidad de lubricar un tiempo anterior el arranque.

    Se debe comprobar ocasionalmente el nivel del agua en el pozo cuando la bomba esta funcionando. Si el nivel del agua se deprime por debajo de los impulsores, se deber instalar ms columna y eje, o se deber reducir la capacidad de la bomba, ya sea elevando los impulsores o estrangulando la descarga. Se debe de impedir que la bomba funcione, si el nivel del agua desciende por debajo del filtro y la bomba interrumpe la succin.

    Motor con Cojinetes. Lubricados con Grasa (lubricados en la fbrica antes de efectuar el envio).

    El motor tiene un encastre para la grasa y tapn de evacuacin en cada caja de cojinete.

    Una vez, cada seis meses, o una vez al ao segn las condiciones de funcionamiento, se debe de volver a lubricar el motor del modo siguiente:

    Quite el tapn de evacuacin o eyector de grasa. Aplique la pistola de presin al encastre de la grasa e inyecte lubricante nuevo hasta que se haya forzado todo el viejo a salir del cojinete a travs del tapn evacuacin del lubricante viejo, haciendo funcionar varias veces el mbolo hacia atrs y hacia adelante hasta eliminar la grasa. Ponga en marcha el motor durante cinco minutos aproximadamente para aliviar el cojinete de exceso de grasa, utilizando el eyector en cuanto el motor comience a funcionar para facilitar la eliminacin de la grasa. Reponga el tapn de evacuacin o el eyector.

    El motor tiene solamente un encastre para la grasa en cada caja de cojinete. Se aadir una pequea cantidad de grasa una vez cada seis meses o una vez al ao, segn las condiciones del funcionamiento. Quite despus el encastre de la grasa y opere el motor durante media hora antes de volver a poner en su sitio el encastre, a fin de eliminar el exceso de grasa. Se debe de hacer funcionar el cojinete en caliente (sin averiarle) hasta que haya expulsado el exceso de grasa.

    7.12.9.1 Lubricacin

    El motor tiene cojinetes lubricados con aceite, transmisin por correas o por acoplamiento flexible. Aplquese aceite antes de ponerle en funcionamiento.

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    Los motores lubricados con aceite y las transmisiones se envan sin aceite y se les debe de aplicar el grado apropiado antes de ponerlos en funcionamiento. Comprubese el nivel del aceite una vez a la semana, manteniendo la bomba en vaco. Cmbiese el aceite una vez al ao o cada 2000 horas de operaciones segn lo que ocurra primero. Cmbiese el aceite con mayor frecuencia cuando se opere continuamente o cuando se trabaje con mucho polvo. Aunque se prefiere un aceite de motor de turbina especial, se puede utilizar, provisionalmente, en cas necesario, un aceite para motor SAF 20 o SAE 30.

    El motor tiene los cojinetes superiores lubricados con aceite y los inferiores lubricados con grasa. (Llnese el depsito superior de aceite antes de poner el motor en funcionamiento. El cojinete inferior est engrasado en fbrica).

    Transmisin de Angulo Recto

    Apliqu el lubricante antes de ponerla en funcionamiento. Acdase a las instrucciones del fabricante, que por lo general recomiendan cambiar el aceite una vez al ao, o despus de 2.000 horas de trabajo segn lo que ocurra primero. sese solamente un aceite de turbina apropiado conforme recomiendan los fabricantes. Los aceites automotrices SAE no son satisfactorios para las transmisiones de ngulo recto.

    8. MEDICION DEL AGUA DE SALIDA DE LA BOMBA

    La medicin del agua de salida de la bomba se puede realizar en dos formas:

    Por ayuda de medidores de agua: Medidor de pequeo caudal de 1/2 hasta 2 de tipo velocidad, el que acta sobre un elenco horizontal, lo cual mueve los engranajes y marca la medicin. Para dimetros de 2' en adelante, se acostumbra el medidor de tipo "Voltman" que tiene un reductor axial.

    Si no existen medidores de agua, se puede medir el agua en la salida de la caera con la ayuda de tablas que se encuentran en libros de hidrulica.

    Medicin de la profundidad del nivel de agua en el pozo

    La medicin del nivel del agua en el pozo se puede realizar en dos formas:

    Por medio de la bombita de aire.

    Por medio de un tester de profundidad a base de un cable elctrico alimentado por batera y marcado a su largo con medidas de longitud.

    Resumen de los diferentes tipos de bombas

  • 36

    En la Tabla 2 se presenta un resumen de los diferentes tipos de bombas a los que se ha hecho referencia en este documento:

    Tabla 2. Resumen de los tipos de bombas requeridos bajo las diferentes condiciones de bombeo.

    Tipo de bomba Condicin Centrfuga De baja a grandes alturas de bombeo

    con altura de succin sin exceder los 4.5 m, y caudal de bombeo bajo a moderado

    Hlice o flujo axial Poca elevacin y gran capacidad Flujo mixto Poca o moderada elevacin y entre

    moderada y alta descarga Turbinas para pozos profundos ( con varios tazones)

    Pozos profundos con grandes cargas de bombeo en un gran rango de caudales generalmente entre bajo y moderado

    Seleccin de las bombas y de las unidades de potencia

    La clave para hacer la seleccin correcta de la bomba radica en el conocimiento del sistema en que trabajar la bomba. El ingeniero que especifica una bomba puede hacer una seleccin errnea por no haber investigado los requisitos totales del sistema ni determinar cul debe ser el rendimiento de la bomba.

    La seleccin de las bombas y de las unidades de potencia depende de:

    Cantidad de agua que debe ser bombeada o sea del caudal requerido Eficiencia de operacin (Incluyendo las eficiencias de los componentes

    individuales como lo son impulsores, engranajes, etc.) La carga de bombeo (altura de bombeo y requerimiento de presin) La carga dinmica total (CDT) Requerimientos de potencia Energa disponible (elctrica, gasolina, diesel, etc.) Costos y beneficios de la inversin El tamao de la finca, tipo de sistema de riego, y disponibilidad de mano

    de obra. Condiciones de operacin

    Cantidad de agua para bombear

  • 37

    La cantidad de agua que se debe bombear depende del requerimiento del cultivo, del rea regada, de la eficiencia de aplicacin del riego y el tamao de la estacin de bombeo requerida depende de la cantidad de agua requerida y del tiempo de bombeo.

    Una primera aproximacin al tamao de la estacin de bombeo requerida puede ser tomada asumiendo que el requerimiento mximo de agua corresponde a 1 litro/segundo/hectrea bajo condiciones de riego continuo, se asume que las lluvias son despreciables. Otra aproximacin rpida consiste en asumir que los requerimientos de agua del cultivo durante el periodo de crecimiento varan entre 3 y 8 mm/da. La cantidad de agua que debe ser bombeada puede ser calculada usando la ecuacin:

    Q t = 28 A d (sistema mtrico) En donde: Q = Caudal de la bomba en litros / segundo t = Tiempo de bombeo en horas A = rea en hectreas d = Lmina de riego en centmetros

    Observe que en el sistema mtrico una bomba descargando 1 litro por segundo regar una hectrea con una lamina de 8.64 mm en 24 horas ( 0.36 mm por hora). La estacin de bombeo debe ser diseada para entregar los requerimientos mximos de agua incluyendo las prdidas de aplicacin. Estas prdidas determinan la eficiencia de aplicacin. Un valor deseable de eficiencia de aplicacin es del 70%. Unos requerimientos diarios de 3 mm/da corresponde a una aplicacin bruta de 11.4 mm/da cuando la eficiencia del riego es del 70%. Las prdidas por conduccin en los canales principales desde el pozo hasta los campos de cultivo deben ser tenidas en cuenta. Estas prdidas deben ser inferiores al 10% si el canal est revestido o construido apropiadamente. En sistemas manejados pobremente en canales sobre suelos permeables las prdidas pueden ser del 50% o ms.

    Al usar los mtodos convencionales de riego por superficie, (un hombre puede manejar un caudal de 30 a 100 litros / segundo), dependiendo de la disposicin de los campos y de los dispositivos disponibles para el control del agua. En terrenos nivelados con cero pendiente y con diques, un hombre puede llegar a manejar hasta 400 500 litros por segundo si la lmina bruta de riego es de 4.3 mm/da y el cultivo requiere de intervalos de 10 das con una bomba que descarga 25 l/s, el tiempo requerido para regar 5 hectreas es de:

    4.3 * 5 * 28 = 24 horas 25

    Si el agua de riego fuera aplicada solamente durante el perodo de 12 horas de luz, el caudal de la bomba debera ser duplicado a 50 litros / segundo.

  • 38

    El sistema de bombeo debe ser diseado para que proporcione las cantidades adecuadas de agua durante los perodos de mayor requerimiento de riego. Durante los perodos cuando los requerimientos son menores la bomba debe ser operada menos tiempo.

    Los sistemas de riego por aspersin y goteo pueden ser operados continuamente o casi continuamente durante los perodos de mximo requerimiento de agua. Algunos regadores usando riego por gravedad prefieren trabajar solamente durante la luz del da. La conveniencia y las mayores eficiencias obtenidas durante el da pueden compensar los costos adicionales incurridos al instalar una bomba de doble capacidad a la requerida bajo riego continuo.

    Eficiencia de operacin del riego

    A menudo no se le da mucha importancia a las eficiencias cuando se disea un sistema de bombeo. Una bomba recin instalada debe ser sometida a una prueba de bombeo para determinar si el equipo est trabajando bajo las condiciones de diseo. Las eficiencias de operacin que difieren significativamente de las eficiencias de diseo resultarn en un consumo excesivo de energa y/o prdidas en produccin. La definicin bsica de eficiencia es:

    Eficiencia = resultado entrada

    Cuando se bombea agua para riego el resultado en la ecuacin anterior es el agua evapotranspirada por el cultivo. La entrada corresponde a la cantidad total de agua bombeada aplicada al suelo. La cantidad total bombeada incluye las prdidas por conduccin. En este impreso se denomina como eficiencia de aplicacin del riego a la relacin entre la evapotranspiracin y la cantidad de agua bombeada.

    Eficiencia de aplicacin del riego = ET agua bombeada

    Suponiendo que la entrada cantidad de agua que debe ser suministrada por la bomba fue calculada usando una eficiencia de aplicacin del 70%. Esto quiere decir que por cada 100 litros de agua bombeada, 70 litros fueron usados por el cultivo. Es prcticamente imposible obtener una eficiencia de aplicacin del 100%.

    La eficiencia de aplicacin del riego no solamente depende del sistema de riego, tambin est afectada por las condiciones de manejo del agua. La Tabla 2 presenta varios valores de eficiencia de aplicacin en conjunto con la mano de obra requerida y los costos relativos.

  • 39

    Tabla 2. Eficiencia de aplicacin, costos relativos y requerimientos de mano de obra para diferentes mtodos de riego.

    Manejo del riego

    Manejo bueno %

    Manejo pobre %

    Mano de obra requerida

    Costos relativos

    Surcos 50-75 30-50 Altos Bajo Melgas 50-85 30-50 Medio - alto Bajo a medio

    Aspersin 60-85 40-60 Bajos Altos Goteo 60-85 50-60 Bajos Altos

    Eficiencia del sistema de bombeo

    La eficiencia del sistema de bombeo se define como:

    Eficiencia=WHP/BHP

    La potencia entregada por el motor a la bomba se conoce como potencia al freno BHP; WHP es la potencia neta entregada al agua por la bomba.

    Cuando se trata de un motor elctrico la potencia entregada (EHP) al motor elctrico se mide en kilowatts ( 1HP = 0.76 kw). Al usar motores de combustin interna, con algunas instalaciones elctricas se utiliza un engranaje cabezal para transmitir la potencia a la bomba, por lo tanto se tiene una eficiencia en el cabezal o engranaje, Eg. Por lo general es del 95%.

    Eg = Potencia entregada por el engranaje Potencia entregada al engranaje

    Adems existen otras prdidas de energa en los ejes, rodamientos y en otros lugares que pueden disminuir la eficiencia.

    Cuando no se usa un cabezal engranaje, la eficiencia de la bomba incluye la eficiencia de los impulsores y de los ejes.

    WHP = BHP * Ef. de la bomba (EB)

    BHP = EHP * Ef. del motor (EM)

    EHP = WHP/ (EM*EB)

    En el caso de que las prdidas en el engranaje sean consideradas separadamente:

  • 40

    EHP = WHP / (EM + EB + Eg)

    En donde EM, EB, Eg corresponden a las eficiencias del motor, bomba y engranajes respectivamente.

    Altura carga de bombeo

    La presin total que la bomba debe ejercer sobre el agua para que fluya a travs de las tuberas, aspersores, etc. y la elevacin de bombeo es referida como carga dinmica total (CDT). La relacin entre carga y presin es la siguiente:

    Carga Presin

    Sistema mtrico 100 metros 10 Kg/cm2

    Sistema ingls 100 pies 43.3 psi

    La Figura 9 presenta la instalacin tpica de una bomba centrfuga tomando agua de un canal o lago para descargarla a travs de un sistema de aspersin. La carga dinmica total (CDT) es una medida de la energa requerida por unidad de peso de agua que debe ser agregada por la bomba y corresponde adems a la suma de las diferencias de elevacin, cargas de velocidad y prdidas por friccin ocurridas entre el nivel del agua en el pozo y el sitio de la descarga.

    La Figura 10 muestra los componentes de la CDT para una turbina que succiona agua de un pozo y la entrega a un canal. El nivel esttico corresponde al nivel del agua en el pozo cuando la bomba no ha sido prendida. El nivel de bombeo corresponde a la profundidad del nivel del agua en el pozo cuando la bomba est en operacin. El abatimiento es la diferencia en elevacin entre el nivel esttico y el nivel dinmico de bombeo.

    La carga dinmica total debe ser determinada con bastante precisin para disear la estacin de bombeo. La CDT en las Figuras 9 y 10 puede ser determinada como se explica a continuacin:

    Las diferencias en elevacin entre el nivel de la descarga y el nivel de succin; puede ser medida utilizando un nivel de Ingeniero, en los pozos profundos puede ser determinada utilizando un aparato para medir la profundidad del nivel de agua.

  • 41

    Carga de presin es la presin requerida para operar los aspersores, en riego por goteo es la presin requerida en el punto de salida del emisor.

    La carga de friccin puede ser determinada usando tablas, las prdidas por friccin dependen del dimetro de la tubera, longitud y tipo de tubera.

    Siempre se desprecia la carga de velocidad por ser pequea. Si la bomba de la Figura 10, estuviera aplicando agua a travs de un aspersor, sera necesario incluir la presin de operacin del aspersor en la CDT. Cuando se perfora un pozo, se debe hacer una prueba de bombeo para determinar si el flujo deseado (Q) puede ser obtenido; los correspondientes niveles de bombeo deben ser medidos.

    La determinacin de la carga de bombeo despus de haber instalado la bomba y durante su operacin se explica en las pruebas de bombeo. La descarga (Q), las prdidas por friccin y la carga de presin puede ser determinadas como se explic anteriormente. En el campo un manmetro de reloj es instalado cerca de la descarga de la bomba, la presin registrada corresponde muy cercanamente a la presin en el punto de descarga. Para comprender ms claramente los principios de ingeniera, la carga dinmica total se puede expresar:

  • 42

  • 43

    CDT = hp + hz + hv + hl

    Donde:

    hp = Carga de presin. Corresponde comnmente a la presin de operacin de los aspersores. ( 1 pie = 0.433 psi, 1 m = 0.1 kg/cm2)

    hz = carga de elevacin, es la diferencia de elevacin entre el nivel de bombeo y el punto de descarga.

    hv = carga de velocidad, puede ser visualizada como la distancia vertical hasta la cual el agua fluira como resultado de su velocidad y esta dada por la expresin:

    hv = V2/ 2g g = aceleracin de la gravedad.

    Debido a la posibilidad de que se presente el golpe de ariete y ocurran daos estructurales, la velocidad en los tubos de riego debe mantenerse por debajo de los 7 pies / segundo (2.13 m/segundo), por consiguiente la carga de velocidad es mnima.

    hl = carga de friccin. Esta es la presin carga que la bomba debe producir para vencer la friccin. La friccin ocurre debido al contacto del agua que fluye con las paredes de la tubera.

    Potencia de salida de la bomba

    La potencia de salida (energa / unidad de tiempo) de la bomba es la energa que la bomba debe suministrar al agua en la forma de caudal y presin, esta cantidad es conocida como potencia del agua (WHP); Q el caudal de salida en gpm y la CDT en pies, la ecuacin de WHP es:

    WHP = ( Q * CDT ) / 3960

    Cuando Q est expresada en l/s y la CDT en metros, la ecuacin es:

    WHP = (Q * CDT) / 76

    La potencia requerida en el eje de la unidad de potencia para mover la bomba se conoce como potencia al freno o BHP y se determina a partir de la eficiencia de la bomba y la potencia del agua (WHP)

    BHP = WHP/EB

  • 44

    La eficiencia de la bomba casi siempre est especificada por los fabricantes en conjunto con las curvas caractersticas y corresponde a la eficiencia de laboratorio que es determinada bajo condiciones controladas. Se utiliza una columna y eje de longitud mnima y los impulsores son ajustado a la separacin ideal. La eficiencia de la bomba para una instalacin determinada casi siempre se encuentra algunos puntos por debajo del valor presentado en las curvas de los fabricantes. Engranajes colocados en ngulo recto generalmente resultan en eficiencias del 95%. La potencia al freno del motor debe proporcionar la energa suficiente para compensar estas prdidas, adems de las ocurridas en el eje de la bomba y rodamientos las cuales se describen en los manuales. Si la curva del fabricante indica una eficiencia del 80% y los WHP requeridos son 50HP entonces potencia requerida por un engranaje en ngulo recto ser: 50/ (0.80 *0.95) = 65.8 HP ms las prdidas en el eje, rodamientos, desgaste y deterioro futuro se deben considerar como un factor de seguridad. Un motor con un caballaje de 75 HP, probablemente sea seleccionado. Con el uso y desgaste, la eficiencia del motor de combustin interna tambin disminuye. El motor seleccionado deber ser un poco ms grande que el especificado en los manuales y curvas de las bombas.

    Energa disponible (elctrica, gasolina, diesel, etc.)

    Es necesario determinar el tipo de energa disponible para el funcionamiento de la bomba.

    Costos y beneficios de la inversin

    Tericamente, el mayor beneficio econmico se obtiene cuando el sistema de bombeo est diseado para condiciones de operacin continua, esta situacin es deseable si el rea que se va a regar es relativamente grande y la agricultura de la zona depende esencialmente del riego. Si las fincas son pequeas y solamente una fraccin es regada, el agricultor puede deducir que es mejor usar una bomba de mayor capacidad para poder regar con suficiente agua para que sea eficiente el manejo. Si los repuestos y las facilidades de reparacin no son adecuados, puede ser deseable instalar dos bombas en reemplazo de una grande; esto permite cierta seguridad en el suministro del agua evitndose as la prdida de las cosechas debido a fallas de la bomba del motor. La seleccin de la mejor bomba y motor depende de la optimizacin del sistema. En sistemas de conduccin de tuberas y mangueras para riego por aspersin y goteo se debe tener en cuenta el costo y la eficiencia del sistema incluyendo los requerimientos de mano de obra. Al seleccionar tuberas de mayor dimetro se reducen las prdidas por friccin y los requerimientos de energa; sin embargo, los costos de la tubera aumentan. Reduciendo el tiempo requerido para el riego se reduce la mano de obra, y en contra posicin se requiere un sistema de mayor capacidad y los costos de capital son mayores. Existen varios programas para la optimizacin del sistema en general. Sin embargo, en la prctica raramente se hace una buena evaluacin de las consideraciones necesarias para la optimizacin del sistema.

  • 45

    Condiciones de operacin

    Frecuentemente, las bombas son seleccionadas para ser utilizadas bajo un amplio rango de condiciones de operacin. Los requerimientos de agua de los cultivos cambian con el estado de crecimiento, tipo de cultivo sembrado, variaciones climticas y otros factores. La altura de bombeo y la carga dinmica total estn sujetas a estos cambios. La altura de succin cambia con las fluctuaciones del nivel fretico y el abatimiento. En algunas zonas al bajar los niveles freticos las instalaciones se han vuelto obsoletas.

    Las bombas generalmente son diseadas para operar bajo un conjunto definido de condiciones. Al apartarse de estas condiciones se tiene como resultado una baja eficiencia y por consiguiente la bomba debe ser operada en el punto de diseo. Un cambio de la velocidad de la carga puede aumentar las prdidas por friccin y por otros conceptos, causando una disminucin de la eficiencia.

    Al disear un sistema de bombeo es conveniente planearlo para que las condiciones de operacin de la bomba permanezcan constantes y los cambios en los requerimientos de agua sean compensados al aumentar o disminuir las horas de operacin de la bomba. Si la bomba es seleccionada bajo condiciones de operacin que corresponden a la seccin plana de la curva de eficiencia, entonces pequeos cambios en la velocidad, descarga carga tendrn poco efecto sobre el funcionamiento de la bomba. Si el nivel fretico est bajando a un ritmo rpido, se debe pensar en proporcionar varias etapas tazones en un futuro, lo mismo que aumentar la potencia disponible para el bombeo.

    La inversin ms rentable es aquella en donde la bomba se disea bajo condiciones de operacin continua; sin embargo, las bombas para la agricultura son operadas continuamente solamente cuando los requerimientos de agua del cultivo son mayores. Durante los otros estados del crecimiento las bombas son operadas en intervalos que permiten suministrar el agua requerida por el cultivo. Algunos agricultores prefieren regar solamente durante el da. En el diseo de un sistema de bombeo se deben tomar decisiones que permiten economizar mano de obra y energa.

    Principios fundamentales a tener en cuenta en una instalacin

    En la succin:

    Lo ms cercano posible al espejo del lquido se debe colocar la bomba. Tubera completamente hermtica. Usar selladores Colocar la menor cantidad posible de accesorios de tubera

  • 46

    Usar como mnimo el mismo dimetro de succin de la bomba. No permitir nunca que se reduzca ese dimetro. Es ms conveniente usar tubera de mayor dimetro.

    Disponer una inclinacin constante ( de unos 2) de la succin de la bomba hacia el sitio de succin.

    No describir con accesorios de succin ni tubos, formas que impidan el total desalojo del aire de la tubera en el momento del cebado ( accin de llenar la tubera de la succin y la carcasa de la bomba con el lquido a bombear).

    Usar vlvula de pie cuando la bomba no es autocebante Usar coladera o canastilla cuando la bomba es autocebante. No permitir que el extremo del tubo de succin llegue al fondo del pozo de

    succin, ni que est muy cerca de la pared lateral. Cuando se ha aumentado el dimetro de la tubera de succin con respecto

    a la medida del de la bomba, conectar con una conexin excntrica. Evitar la creacin de bolsas de aire en la lnea de succin.

    En la descarga

    Usar dimetro de tubera generoso. Usar como mnimo uno de igual dimetro que la descarga.

    Colocar los accesorios que facilitan el cebado.

    Diseo de la tubera de succin

    Cuando se bombea agua desde una pozeta, el diseo adecuado de la lnea de succin es esencial para obtener buenas condiciones de operacin. Cuando una bomba centrfuga es colocada con una lnea de succin muy larga, con vueltas con dimetro reducido, se puede presentar cavitacin y las condiciones de operacin sern muy pobres, el mismo resultado se obtiene cuando la bomba es instalada muy alta, por encima de la superficie del agua.

    Otro factor critico para el diseo de la lnea de succin consiste en la formacin de cmaras de aire; los diseos inadecuados pueden presentar puntos altos similares a la forma de un sifn en donde el aire queda atrapado provocando una reduccin de la capacidad de bombeo y de vez en cuando permitiendo el flujo de grandes burbujas de aire. La bomba puede perder la cebada y no operar a la eficiencia esperada producir una descarga errtica. Recuerde que la lnea de succin por lo general est sometida a presiones negativas y no se pueden usar vlvulas de alivio.

  • 47

    Un diseo inadecuado de la tubera que entra a la bomba puede causar turbulencia, crendose velocidades en espiral y perfiles de flujo no-uniforme, por consiguiente la bomba no trabajar apropiadamente. Cuando el flujo entra en el impulsor con perfiles de velocidad corridos hacia un lado, la carga excntrica sobre el impulsor causara un desgaste rpido de los rodamientos, desgastando los asientos y crendose vibraciones.

    Las pautas para el diseo de la lnea de succin han sido formuladas teniendo en cuenta estos problemas; al seguirlas cercanamente se obtendr instalaciones libres de problemas.

    A continuacin se resumen las pautas para la instalacin de las lneas de succin:

    Mantenga la velocidad tan baja como sea posible, se obtiene seleccionando dimetros ms grandes.

    Evite curvas en la lnea de succin, si son necesarias hgalas con radios grandes.

    Mantenga la tubera de succin en posicin horizontal con pendiente constante hasta llegar a la bomba y evite puntos altos en la lnea de succin.

    Si va a reducir el dimetro de la tubera de succin use un tubo reductor, la longitud del reductor debe ser por lo menos 2 veces el dimetro del tubo.

    Si el reductor est colocado en una seccin horizontal de la tubera, un reductor excntrico con el lado plano hacia arriba deber ser instalado. Si se usa un reductor convencional el tubo debe estar inclinado para evitar la formacin de cmaras de aire.

    Asegure que las uniones en la lnea de succin son hermticas. De otra manera, habra dificultad para el bombeo debido a la succin continua de aire.

    Idealmente se debe colocar un tubo con longitud de 10 veces el dimetro, a la entrada de la bomba para prevenir la formacin de flujo en espiral.

    El tubo de succin debe ser de igual mayor dimetro al de la conexin de succin de la bomba.

    No utilice mallas rejillas a la entrada de la bomba porque se pueden tapar y reducir el flujo y la presin a la entrada del impulsor. Las rejillas y mallas deben ser colocadas un poco retiradas del tubo de succin.

    Use una campana de entrada a la lnea de la succin, si es posible. De lo contrario, use una entrada que presente prdidas mnimas.

    En resumen, mantenga las velocidades dentro de la lnea de succin tan bajas como sea posible, minimice los cambios de direccin y las prdidas, evite secciones elevadas en forma de sifn y dirija el flujo hacia la bomba evitando que sea flujo en espiral.

  • 48

    En general las turbinas y las bombas de hlice son utilizadas en situaciones en donde no se requieren de tubera de succin ellas son generalmente colocadas en pozetas de bombeo con las bombas sumergidas, de tal manera que no se necesita tubera de succin. Como resultado, estas bombas traen una campana de succin acoplada a la parte inferior de la bomba. Si estas bombas fueran instaladas en condiciones que requieren de la instalacin de una tubera de succin se debern seguir las mismas pautas de diseo presentadas para las bombas centrfugas.

    Ubicacin de la bomba

    La colocacin de la bomba con relacin al nivel del agua en la fuente (pozo, reservorio, canal, etc) a partir de la cual se bombea el agua, es crtica. Si la bomba est muy alta con relacin al nivel de la fuente de agua, la bomba puede cavitar, crendose cmaras de vapor de agua que estallan despus de pasar a travs del impulsor. Este proceso conocido como cavitacin puede destruir la bomba provocar un deterioro rpido, resultando adems en una baja eficiencia de operacin. Cuando la bomba est demasiado alta puede perder hasta la cebada.

    La altura de colocacin de la bomba con respecto al nivel del agua depende de la elevacin sobre el nivel del mar, propiedades del agua, prdidas por friccin en la lnea de succin y de la carga neta positiva requerida por la bomba.

    La carga neta positiva de succin, CNPS es la que provoca que el agua fluya a travs de la lnea de succin hacia la bomba. La CNPS requerida es la presin requerida en la entrada del impulsor para asegurar que el lquido no hervir, crendose por consiguiente cmaras de vapor que resultan en cavitacin. La CNPS est en funcin del diseo de la bomba. Este valor es suministrado por los fabricantes, y vara con los diferentes fabricantes de bombas, con la capacidad y con la velocidad de operacin de la bomba.

    La CPNS disponible representa la presin disponible para forzar el agua hacia el impulsor y est en funcin del sistema en el cual opera la bomba. La CPNS disponible determina que tan


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Sesin4 phpapp01

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Lagallinaquecruz 1 PDF 130313102553 Phpapp01

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Larousse gramatica-pdf-140611145313-phpapp01

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Experienciaexitosadeliciaschihuahua 121130131456-phpapp01-130218203746-phpapp01

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Ejemplodeunplandenegocios 090220030641-phpapp01-140317171025-phpapp01

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Presentationgeneral 13105775258558 Phpapp01 110713122344 Phpapp01

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Piojoscharla 110217115049-phpapp01

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Temoslinguapropiaetemosdereitosslideshare phpapp01

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