Equipos de bombeo y obras auxiliares.

Equipos de bombeo para aguas potables e

Instalaciones auxiliares

Grupo # 8Grupo # 8• Reynaldo Ivander Peña Rodríguez.

• Braulio G. De Los Santos.

• Víctor José Sánchez.

• Jokaira Medina Lora.

• Weiry Castillo Feliz.

¿Qué es un equipo de Bombeo?

Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.

Generalidades

Un equipo de bombeo consiste de dos elementos, una bomba y su accionador el cual puede ser un motor eléctrico,' motor de combustión interna, etc. El accionador entrega energía mecánica y la bomba la convierte en energía cinética que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.

Bomba y su accionador

Generalidades

Como un ejemplo de esta adición de energía al fluido mencionaremos el uso de algunos

equipos de bombeo en los servicios específicos siguientes:

Un equipo de bombeo de pozo profundo se utiliza para cambiar la posición del agua que

se encuentra en el subsuelo para que salga a la superficie.

Un equipo de bombeo de transporte (Pipe-Iine) se utiliza para adicionar energía de

presión al fluido, que se utiliza para poder vencer las pérdidas de fricción que se tienen

en la conducción, esto se da en donde las elevaciones, así como los diámetros de

tubería y las velocidades del fluido son iguales.

En la mayoría de las aplicaciones de los equipos de bombeo en que se trabajan con

presiones y elevaciones iguales, generalmente estos adicionan energía de velocidad.

Clasificación y descripción general de las bombas

Las bombas se clasifican con base en una gran cantidad de criterios, que van desde sus aplicaciones, materiales de construcción, hasta su configuración mecánica.

Un criterio básico que incluye una clasificación general, es el que se basa en el principio por el cual se adiciona energía al fluido.

Bajo este criterio las bombas pueden dividirse en dos grandes grupos:

• Dinámicas

•Desplazamiento positivo.

Descripción y Clasificación

• Dinámicas: Bombas a las que se agrega energía continuamente, para incrementar la velocidad del fluido dentro de la bomba a valores mayores de los que existen en la succión, de manera que la subsecuente reducción de velocidad dentro ó más allá de la bomba, produce un incremento en la presión.

• De desplazamiento positivo: Bombas en las cuales se agrega energía periódicamente mediante la aplicación de fuerza a uno o más elementos móviles para desplazar un número deseado de volúmenes de fluido, lo que resulta en un incremento directo en la presión.

Clasificación

Bombas Dinamicas

Clasificación

Bombas de desplazamiento positivo

Clasificación según su accionamiento

De acuerdo al tipo de accionamiento, las bombas de agua se dividen en:

Electrobombas: En su concepto más general, son las bombas que son accionadas por un motor eléctrico, que aunque han sido llamadas como sinónimos de las motobombas, éstas últimas se accionan por motores de combustión interna.

Las electrobombas pueden además dividirse en sumergibles, centrífugas, periféricas, verticales, autocebantes, y una diversidad más, dependiendo de su forma de instalación, su manera más eficiente de trabajar, el mantenimiento requerido, entre otras cuestiones.

Bombas neumáticas: Éstas son bombas de desplazamiento positivo, en donde la energía de entrada es neumática, usualmente a partir de aire comprimido. Ofrecen ventajas muy claras, puesto que no poseen cierres mecánicos ni empaquetaduras, que son las principales causas de rotura de los equipos de bombeo en condiciones severas o por trabajar en seco.

Clasificación según su accionamiento

Bombas de accionamiento hidráulico: Se habla de una bomba movida hidráulicamente por un grupo de presión de aceite con un funcionamiento similar a la turbo bomba. Debido a esto, es una máquina generadora capaz de transformar la energía mecánica en energía hidráulica.

Cuando se aumenta la energía del fluido, es entonces cuando se incrementa su presión, velocidad y altura. Los ejemplos más comunes son las bombas de ariete o la noria.

Bombas manuales: Aunque cada vez es mayor la selección por las bombas anteriores, aún hay ciertas situaciones en donde se opta por las bombas manuales, en donde un proceso físico básico es el iniciador del trabajo. Un ejemplo de estas bombas es la bomba de balancín, uno de los medios más costeables e higiénicos de elevar agua subterránea hasta la superficie.

Según su accionamiento

Electrobomba sumergible

Bomba Neumática

Bomba Hidráulica

Bomba Manual

Otros tipos de bombas

Dentro de la clasificación de los tipos de bombas, las más comúnmente utilizadas son las llamadas Centrífugas, Rotatorias y Reciprocantes. Siendo las bombas centrífugas las que se usan generalmente para el bombeo de agua potable.

Bombas Centrífugas: Si se tiene un cubo lleno de agua atado al extremo de una cuerda, y se pone a girar, el agua contenida en el cubo permanecerá ahí, pegándose al extremo del cubo con una fuerza originada por la velocidad rotacional. Esa es la fuerza centrífuga, y es la base del principio de operación de las bombas centrífugas.


Imaginando un impulsor en reposo dentro del agua. Si dicho impulsor se pone a girar, el agua saldrá impulsada por entre los álabes del mismo. A medida que el agua es arrojada fuera de los álabes, más agua llega al centro del impulsor, por ser ésta la zona de menor presión; por ello es ahí donde generalmente se coloca la solución.

Al continuar girando el impulsor, más agua es expulsada y más agua llega al centro del impulsor, manteniéndose así un flujo continuo, sin variaciones de presión; estas son las características principales de las bombas centrífugas. Si el impulsor se coloca dentro de un envolvente o carcaza, el flujo es dirigido hacia donde es requerido, para lograr de ésta manera el objetivo deseado


Algunas de las características de estas bombas son las siguientes: •Descarga de flujo continuo, sin pulsaciones.

•Puede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos, etc.

•Altura de succión máxima del orden de 4.5 metros de columna de agua.

•Rangos de presión de descarga hasta de 150 kg/cm2.

•Rangos de volúmenes a manejar hasta de 20,000 m3/hr.


Las bombas rotatorias, en sus diferentes variedades, se consideran de desplazamiento positivo, pues su principio de operación está basado en un transporte directo de agua de un lugar a otro. Los elementos rotatorios de la bomba crean una disminución de presión en el lado de succión, permitiendo así que una fuerza externa (en ocasiones la presión atmosférica) empuje al agua hacia el interior de una cavidad; una vez llena ésta, los elementos rotatorios, en su propia rotación, arrastran o llevan el agua que quedó atrapada en la mencionada cavidad, formada por la parte rotatoria de la bomba y la carcaza (estacionaria), siendo empujado hacia la descarga, forzándose a salir. El agua así es prácticamente desplazada de la entrada hacia la salida en un movimiento físico de traslación.


Los tipos de bombas rotatorias más comunes son las llamadas de engranes, tanto externos como internos, bombas de lóbulos y bombas de tornillo. Algunas de las características de las bombas rotatorias son las siguientes:•Producen flujo continuo, sin pulsaciones.•Su capacidad de succión es de 0.65 atmósferas (6.5 m de col. de agua).•Su capacidad de flujo es generalmente de bajo rango.•Su rango de presión de descarga es medio, del orden de 20 kg/cm2 máximo.

Por sus características de operación, la capacidad de manejo de flujo en una bomba rotatoria, está en función de su tamaño y velocidad de rotación.


Bombas Reciprocantes: Como su nombre lo indica, producen el bombeo de agua con base a un movimiento reciprocante de uno o varios pistones, siendo por ello también bombas de desplazamiento positivo.

La bomba reciprocante tiene la particularidad de producir un flujo pulsante en función del movimiento de su(s) pistón(es). Su capacidad máxima de succión recomendada es de 0.65 atmósferas (6.5 metros de columna de agua) (aunque teóricamente pueden succionar a 1 atmósfera), y pueden construirse para trabajar a presiones hasta de 1,000 kg/cm2.


Por sus características, su aplicación es amplia donde se requieren altas presiones, o volúmenes controlados de agua.

Las bombas reciprocantes no hacen succión en el agua a manejarse.

Al avanzar el pistón se hace una reducción de presión en la cámara de succión, requiriéndose de una fuerza externa (generalmente la presión atmosférica) que empuja el agua a la cámara.

Equipos de bombeo

Centrifugas Reciprocantes

Rotatorias

Potencia del equipo de Bombeo

A fin de obtener un buen funcionamiento a la hora de instalar un equipo de bombeo se debe de saber la potencia necesaria requerida para el buen desenvolvimiento de este.

Para eso hay que determinar la potencia de la bomba y del motor la cual se hace de la manera siguiente:

Numero de unidades de Bombeo

El numero de las unidades de bombeo depende del caudal de bombeo y de sus variaciones, además, de la necesidad de contar de equipos de reserva para atender situaciones de emergencia.

En situaciones donde se requiere solo un equipo de bombeo, es recomendable instalar uno idéntico de reserva, estableciendo un coeficiente de seguridad del 200%; pero si el tamaño de los equipos resulta muy grande, es recomendable incrementar el número de ellos, estableciendo coeficientes de seguridad menores, pero mayores alternativas y menores costos de operación.

En tales casos puede admitirse hasta 150% como coeficiente de seguridad de los equipos.

Selección de equipos de bombeos

La clave para hacer la selección correcta de la bomba radica en el conocimiento del sistema donde ella trabajará. El ingeniero que especifica una bomba puede hacer una selección errónea por no haber investigado los requisitos totales del sistema. Dejar la responsabilidad de la selección de la bomba al representante del proveedor no es una buena decisión, en vista que le puede ser difícil o imposible conocer los requisitos totales de la operación.

Por ello, previo a la elección de la bomba el ingeniero debe obtener los siguientes datos del sistema:

Datos del sistema de equipos

Bomba

- Número de unidades.

- Tipo de bomba (sólo si existe una preferencia predeterminada).

- Servicio de horas por día y, si es continuo o intermitente.

Características del líquido:

a) Temperatura

Se debe indicar la temperatura de trabajo, así como posibles rangos de variación de

la misma.

b) Gravedad específica

Debe ser indicada para la temperatura de bombeo y es vital para una correcta

determinación de la potencia.

c) pH

Se debe indicar la acidez o alcalinidad del agua, por que permite elegir el material

adecuado de la bomba. Si existe análisis químico es preferible suministrarlo.

Datos del sistema de equiposCondiciones de operación

a) Caudal

Debe ser especificado en litros por segundo. Es muy importante indicarlo en el

punto exacto de operación ya que permitirá seleccionar la bomba más eficiente.

b) Altura manométrica total

Se debe especificar en metros de acuerdo a lo calculado, o dar al fabricante todos

los datos en un croquis de la instalación, para su cálculo.

c) Condiciones de succión

Para bombas de eje horizontal se debe indicar la altura manométrica total y el NPHS

disponible. En los demás tipos de bomba, especificar todos los datos en un croquis

de la instalación.


Accionamiento

Se debe indicar claramente si es motor a gasolina, petróleo, eléctrico. En caso de

contar con el motor, indicar todas las especificaciones del mismo para seleccionar una

bomba que pueda trabajar con él.

Indicar la velocidad de operación, en caso contrario dejar que el fabricante lo

indique. En caso de contar con motor indicar la potencia continúa a determinada velocidad.

Si el motor seleccionado es eléctrico, se debe indicar las características de la

corriente eléctrica disponible: voltaje, ciclos y fase.

Material requerido

Se debe indicar el material que se requiere para la carcasa, impulsor, bocina, prensa-estopa y sello mecánico; caso contrario dejar que el fabricante indique lo más apropiado. El criterio primario a considerar en esta elección es la característica del agua con la cual tendrá contacto la bomba.


Los materiales comúnmente empleados son:

-El hierro, que tiene buena resistencia a la abrasión y a la presión; es empleado para los cuerpos, bases e impulsores de las bombas.

-El bronce, que tiene buena resistencia a la corrosión, pero muy poca a la abrasión.

- El acero, que tiene buena resistencia a las temperaturas y presione elevadas.


Posición o instalación de las bombas debe ser determinada la siguiente información:

-Cómo será la instalación de la bomba:

horizontalmente o verticalmente.

-Si se requiere base común.

-Dimensiones de la bomba.

-Tipo de acoplamiento: flexible o cardán.

- Tipo de tablero de control.


Disposición vertical y horizontal con sus respectivas

bases

Acoplamiento flexible

Acoplamiento

Acoplamiento Rígido

Líneas de conducción

Dentro de los equipos de bombeo hay un sistema imprescindible del cual dependen estos se llaman líneas de conducción, estos son el conjunto de: tuberías, estaciones de bombeo y dispositivos de control, que permiten el transporte del agua desde una fuente de abastecimiento, hasta el sitio donde será regulada y posteriormente distribuida.

Si existen dos o más fuentes de abastecimiento se denominan redes de conducción.

Tipos de líneas de conducción

Conducción por bombeo.

La conducción por bombeo se requiere cuando la fuente de abastecimiento tiene una altura piezométrica menor a la requerida en el punto de entrega, es decir se encuentra en un nivel inferior al del tanque de regulación ó la red de distribución.

Conducción por gravedad.

La conducción por gravedad se requiere cuando la fuente de abastecimiento tiene una altura piezométrica mayor a la requerida en el punto de entrega, es decir se encuentra en un nivel superior al del tanque de regulación ó la red de distribución.

Conducción mixta.

Es una combinación de conducción por bombeo en una primera parte y una conducción por gravedad en una segunda parte.

Tanque de regulación

La regularización tiene por objeto lograr la transformación de un régimen de aportaciones (de la conducción) que normalmente es constante, en un régimen de consumos o demandas (de la red de distribución) que siempre es variable. El tanque de regularización debe de proporcionar un servicio eficiente bajo normas estrictas de higiene y seguridad, procurando que su costo de inversión y mantenimiento sea mínimo.

Adicionalmente a la capacidad de regulación se puede contar con un volumen para alimentar la red de distribución en condiciones de emergencia (incendios, desperfectos en la captación o en la conducción). Este volumen adicional debe de justificarse en aspectos técnicos y financieros, y se define como el volumen de almacenamiento.

Tanque de regulación

Cisternas

Una cisterna es un depósito subterráneo que se utiliza para recoger y guardar agua potable ya sea de lluvia, procedente de un río o manantial o de la red de distribución comunitaria. También se denomina cisterna a los receptáculos usados para contener líquidos, generalmente agua, y a los vehículos que los transportan (camión cisterna, avión cisterna, o buque cisterna).

Es denominada tinaco a los contenedores flexibles en algunos lugares como Republica Dominicana y su capacidad va desde unos litros a miles de metros cúbicos.

Tipos de Cisternas

• De concreto armado

• Prefabricadas

• Metálicas

• De plástico o flexibles (Tinacos)

Tipos de cisternas

Prefabricadas Metálicas Plásticas

De Hormigón armado

Tuberías

Una tubería o cañería es un conducto que cumple la función de transportar agua potable ya sea por gravedad o por bombeo. Se suele elaborar con materiales muy diversos dependiendo del uso al que se le valla a dar.

Los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para la conducción de agua son:

PRFV, cobre, PVC, polipropileno, polietileno (PEAD, acero y hierro dúctil.

Tuberías

La elección del diámetro de las tuberías para un equipo de bombeo de agua potable debe realizarse con el objetivo de limitar en lo posible las pérdidas de carga originadas por el rozamiento del flujo de agua con las paredes interiores de la tubería.

No obstante, debe llegarse a una solución de compromiso que haga económicamente rentable la instalación, dado que a mayor diámetro mayor es también el costo de la tubería.

Por otro lado, los diámetros de embocadura de las bridas en los orificios de aspiración e impulsión de la bomba, sólo determinan el diámetro mínimo que ha de tener las tuberías de la instalación, pudiéndose emplear accesorios (conos difusores) que acoplen el

agarre a la bomba con el diámetro que finalmente resulte de la tubería.

Tuberías

El procedimiento de cálculo de una instalación de bombeo de agua comienza por el cálculo de la altura manométrica (H) ganada por el fluido y que debe ser proporcionada por la bomba, representando la resistencia que debe vencer el fluido desde el lugar de aspiración hasta la impulsión. Es conocida también como la presión que debe dar la bomba.

La altura manométrica en hidráulica se mide en metros.La altura geométrica (Hg) será la que resulte de sumar la altura de aspiración (Ha) y la altura de impulsión (Hi): Hg = Ha + Hi

La altura de aspiración (Ha) es la altura geométrica medida desde el nivel mínimo del agua hasta el eje de la bomba, mientras que la altura de impulsión (Hi) es la altura geométrica medida desde el eje de la bomba hasta el nivel máximo de elevación.

Tuberías

Tuberías

Representación de los diferentes alturas en un equipo de bombeo

Válvulas de bombeo

Una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. En nuestro caso un mecanismo capaz de regular el paso de agua potable de un punto a otro dentro de un sistema be bombeo.

En equipos de bombeo existen varios tipos de válvulas las cuales son:

•Válvulas de Compuerta.

•Válvulas de retención o check

VálvulasVálvulas de compuerta

Usadas para aislar la línea de impulsión de la bomba o la estación de bombeo en casos de mantenimiento, estas válvulas deberán ser con compuerta elastómerica con cierre estanco por compresión del mismo, accionado por una volante a través de un vástago de acero inoxidable, la estanqueidad entre el cuerpo y la tapa se logrará mediante una caja

estopera.

El diseño de la válvula será tal que permitirá desmontar y retirar el obturador sin necesidad de separar el cuerpo de la línea. Asimismo, deberá permitir sustituir los elementos que dan la estanqueidad al vástago estando la línea en servicio, sin necesidad de desmontar la válvula ni el obturador.

Generalmente son usadas en las estaciones de bombeo, para diámetro de tuberías

menores o iguales a 6" (150 mm) y para presiones no mayores a 70 psi (50 m.).

Válvulas

Válvulas de retención o check

Previenen el retorno de flujo en las tuberías; siendo muy usadas en los árboles de descarga de las estaciones de bombeo. Estas válvulas reaccionan automáticamente a los cambios de dirección de flujo. Serán de preferencia tipo swing con amortiguación hidráulica, neumática ó mecánica en el cierre y apertura para evitar golpes de ariete, según sean las condiciones de la operación.

Estas pueden ser de cierre rápido y de cierre lento. Las válvulas de cierre lento se caracterizan por abrir lentamente y evitar la sobrepresión al iniciar su operación, pueden estar equipadas con control de velocidad para la apertura y cierre.

Válvulas

Equipos de bombeo y obras auxiliares.

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