Estaciones de BombeoLa necesidad de bombeo del agua viene dado por los condicionantes topogrficos y por las necesidades de transportar las aguas de un punto a otro, entre los que no existe la necesaria diferencia de NIVEL para que pueda realizarse el vertido por gravedad.

ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA POTABLE

Una vez que se ha decidido la necesidad de utilizar una estacin de bombeo, debe seleccionarse el lugar donde se va a ubicar y deben considerarse los siguientes factores:Accesibilidad (Instalacin y mantenimiento)Restricciones respecto a uso de suelo.El diseo de la estacin de bombeo debera ser multidisciplinario

Ing. CivilIng. ElctricoIng. Mecnico

Desventajas que presenta una estacin de bombeoInversin inicial.

Gasto de energa.

Gastos de mantenimiento y operacin

Riesgo de inundacin cuando no se dispone de cota suficiente para prever un aliviadero de seguridad.

Para el diseo de la estacin de Bombeo debemos considerar los siguientes aspectos:El equipo de bombeo

Los accesorios complementarios

Las edificaciones y las fundaciones

La estacin elevadora en su sentido ms general est formada por los siguientes elementos que debern definirse y justificarse en el estudio:

Cmara de toma reguladora de la aspiracin

Conductos de aspiracin.

Edificio destinado a proteger las bombas.

Bombas.

Impulsin.

Controles.

automatizacin

TIPOS DE ESTACIONES DE BOMBEO

La seleccin depende de varios factores:Capacidad-caudalTipo de bombasCostoConsideraciones ambientalesConsideraciones estticas

CLASIFICACION

TIPO DE CONSTRUCCION

1.Prefabricado con equipo de bombeo tipo paquete y sus controles.

2.Construidos segn requerimiento del propietario 3.Equipo de bombeo tipo paquete para ser instalado en registros o en estructuras bajo tierra.

LOCALIZACION DE LAS BOMBAS

1.Dentro de un crcamo hmedo

2.Dentro de un crcamo seco

3.Sobre la superficie de la tierra (Superficial)

4.Debajo de la superficie de la tierra (Enterrado)

LOCALIZACION DEL MOTOR Y EL ACOPLAMIENTO

1.Sobre la superficie dentro de una superestructura

2.Enterrada, dentro de un crcamo seco

3.Enterrado, dentro de un crcamo hmedo (Sumergibles)

LOCALIZACION DE MOTORES EN ESTACIONES DE BOMBEO SUPERFICIALES

1. En caseta de bombeo

2. A la intemperie

TIPOS DE BOMBAS USADAS EN ESTACIONES DE BOMBEO

1. Vertical

2. Sumergible

3. Centrfuga

Caractersticas de las bombasLas bombas sern del tipo comercial existente que mejor se acomode a las circunstancias particulares de la obra.

La eleccin y justificacin del tipo de bomba se har a partir de las curvas caractersticas de las misma, escogiendo en las condiciones normales de marcha y con el mejor rendimiento posible aquellas que proporcionen el caudal y la altura manomtrica exigibles.

Caudal de Bombeo El gasto a considerar debe ser el correspondiente al consumo mximo diario.

Cuando se toma en cuenta el tiempo de bombeo.

Qb = Qm(24/N)

Nmero de unidades Depende fundamentalmente del gasto de bombeo y de sus variaciones, debiendo, adems, suponerse un margen de seguridad, previendo equipos de reserva para atender situaciones de emergencia.

Altura Dinmica (TDH) Es la suma de la carga de succin ms la carga de impulsin.

VELOCIDAD ESPECFICA La velocidad especfica (Ns) es un ndice de diseo adimensional, que se utiliza para clasificar los impulsores (impeller) de las bombas as como su tipo y proporciones.

Se define como la velocidad, en revoluciones por minuto (rpm) para el cual operara un impulsor de geometra similar si fuera de un tamao tal que proporcione un galn por minuto contra un pi de carga.

Esta definicin tiene significado en el diseo de ingeniera y se utiliza para predecir ciertas caractersticas de la bomba.

La velocidad especfica determina la forma general o clase de impulsor, como se muestra en la figura.

A medida que la velocidad especfica crece, la relacin del dimetro exterior del impulsor D2 respecto al dimetro de la entrada del mismo decrece. La relacin es igual a 1.0 para un impulsor de flujo axial.

Los impulsores de flujo radial desarrollan carga principalmente a travs de la fuerza centrfuga. Las bombas de velocidades especficas grandes desarrollan carga pate por fuerza centrfuga y parte por fuerza axial.

Una velocidad especfica alta indica un diseo de bomba con generacin de carga ms bien por carga axial y menos por fuerza centrfuga.

Un flujo axial o bomba de propela con una velocidad especfica de 10,000 o mayor, genera su carga exclusivamente a travs de fuerzas axiales.

Los impulsores de tipo radial se disean para bajo caudal y carga alta mientras que los impulsores de flujo axial se disean para caudal alto y cargas pequeas.

Las velocidades especficas de los tipos de bomba estarn comprendidos en los siguiente lmites:

0< n 40 r.p.m. Bomba de embolo.40

n1= velocidad especfica r.p.m.

n = velocidad, r.p.m.

Q = caudal, m3/s, en el punto de mximo rendimiento.

H = altura, m, es el punto de mximo rendimiento.

CARGA NETA DE SUCCION POSITIVA(NET POSITIVE SUCTION HEAD, NPSH)El Instituto de Hidrulica define NPSH como la carga de succin total en pies (absoluta), determinada en el punto de succin (referido al nivel medio del mar) menos la presin de vapor absoluta del lquido.Dicho de otra manera, es el anlisis de las condiciones de energa en la succin de la bomba para determinar si el lquido se vaporizar en el punto de menor presin de la bomba.

La presin de vapor es una caracterstica nica de cada fluido y se incrementa cuando se aumenta la temperatura.

Cuando la presin de vapor del fluido alcanza la presin del medio que lo circunda, el fluido comienza a vaporizarse o a hervir. La temperatura a la que se alcanza esta vaporizacin ocurre decrece si disminuye tambin la presin en el entorno.

Un lquido aumenta en gran medida su volumen cuando se vaporiza. Un pi cbico de agua a temperatura ambiente se convierte en 1700 pes cbicos de vapor a la misma temperatura.

Es obvio, segn lo expresado que si queremos bombear un fluido efectivamente debemos mantenerlo en forma lquida.

El NPSH es simplemente una medida de la carga presente en la succin para prevenir la vaporizacin excesiva en el punto de menor presin de la bomba.

El NPSH es una funcin del diseo de la bomba. Cuando el lquido pasa de la succin al ojo del impulsor, la velocidad se incrementa y la presin disminuye. Existe tambin prdida de presin debida a la turbulencia que se produce cuando el lquido choca con el impulsor. La fuerza centrfuga del impulsor incrementa la velocidad pero decrece la presin.

El NPSH requerido es la carga positiva en pies (absoluto) que se requiere en el punto de succin para contrarrestar esta cada de presin en la bomba y mantener la mayor parte del lquido por debajo de su presin de vapor para limitar la prdida de carga (energa) debida al bloqueo de las burbujas producidas por la cavitacin a un 3%.

El criterio de la cada de presin de un 3% para la NPSH requerida se utiliza a nivel mundial y se basa en la incertidumbre para la determinacin del punto exacto de caida de presin.

El NPSH requerido vara con la velocidad y la capacidad de cada bomba en particular.Las curvas caractersticas de las bombas que proporcionan los fabricantes de bombas proveen informacin sobre el NPSH.

El NPSH disponible es una funcin del sistema en que operar la bomba. Es el exceso de presin en el lquido en pies (absoluto) comparado con la presin de vapor cuando el lquido llega a la succin

CAVITACION Es un trmino usado para describir el fenmeno que ocurre en una bomba cuando no existe suficiente NPSH disponible.

La presin del lquido se reduce a un valor igual o por debajo de su presin de vapor y comienzan a formarse pequeas burbujas. Cuando esas burbujas comienzan a moverse a travs del impulsor a un rea de mayor presin, colapsan rpidamente.

El colapso o implosin es tan rpido que puede ser odo como si usted estuviera bombeando grava.

En bombas con energa de succin alta, la cavitacin puede producir fatiga en el impulsor y daarse.

El ruido es la forma ms fcil de reconocer que existe cavitacin. Adems del dao en el impulsor, una cavitacin excesiva puede provocar reduccin en la capacidad debido al vapor presente en la bomba.

Tambin, puede haber prdida de energa o comportamiento inestable y por lo tanto, el consumo de energa es inestable tambin. Obviamente pueden daarse los rodamientos, sellos, etc.

La manera de prevenir los indeseables efectos de la cavitacin en bombas con bajas cargas de succin es asegurarse que el NPSH disponible en el sistema sea mayor que el NPSH requerido por la bomba.

Las bombas con carga se succin altas, requerirn un margen para el NPSH por encima del NPSH requerido. Los estndares del Instituto de Hidrulica (ANSI/HI9.6.1) sugieren utilizar de 1.2 a 2.5 veces el NPSH requerido.

La potencia absorbida por la mquina se calcular mediante la frmula:

Donde: P = c*W*Q*H 76

W = peso especfico del lquido ( Kg/dm)Q = caudal a elevar en 1/s.H = altura menomtrica en metros. = rendimiento en porcentaje.P = potencia absorbida, (H.P.).c = 1,25 coeficiente si se trata de aguas negras.c = 1,00 coeficiente en otros casos de impulsin de aguas.

Accesorios Complementarios Vlvulas Controles ElctricosSupresores de golpe de ArieteJuntas DresserVlvulas de RetencinManmetrosLneas de DescargaEtc.

Duracin de vida de una bomba.

La universidad de Queensland (Australia), ha propuesto tres ndices de corrosin que permiten determinar la duracin de la vida de una bomba, denominando:

Buena, cuando la vida til de los componentes supere los 12 aos.

Dudosa, posible corrosin. Se recomienda inspecciones frecuentes.

Peligrosa. La vida de los componentes ser inferior a 12 aos.

CONSIDERACIONES ESTETICAS Y DE SEGURIDAD

1. Estructura compatible con el entorno

2. Ventilacin adecuada para los trabajadores

3. Materiales a prueba de vandalismo

4. No daar la vista de vecinos

5. Drenaje superficial

6. Control de ruido, material acstico

7. Alumbrado exterior, consistente con el vecindario

8. Parqueo y accesos

Deben considerarse los siguientes factores:

*Toda la subestructura debe ser capaz de soportar la fuerza ascencional debida al agua en el subsuelo

*Para estaciones de bombeo en profundidades mayores a 9 metros, debe construirse un piso intermedio (mezanine) para incrementar la rigidez estructural y proporcionar apoyo a los ejes y tuberas. Esta rea adicional puede usarse como sitio de almacenamiento.

*Para las excavaciones, rellenos, bombeo para abatir el nivel fretico y fundaciones, se deben conducir estudios de Mecnica de Suelos.

*Todas las entradas y aberturas que no se puedan sellar deben estar por encima del nivel de inundacin

*Toda subestructura debe construirse de concreto reforzado, con recubrimiento mnimo de 7.5 centmetros, con juntas de construccin en vaciado por etapas (water stop)

*Para estaciones de bombeo prefabricadas puede aceptarse fibra de vidrio o metlicas.

*Los diseos deben contemplar medios prcticos para remover el equipo instalado, por ejemplo abertura para extraer cada bomba por separado o una abertura general para maniobrar. Monorriel o puente mvil motorizado o no, etc.

*Todas las entradas a la estacin, especficamente escaleras, deben contar con barandales y protecciones, escaleras (pie) antiderrapantes, etc. El material debe ser aluminio o acero inoxidable.

*Debido a que las estaciones de bombeo estn continuamente expuestas a ambientes corrosivos, deben ser equipados con dispositivos de ventilacin positiva. Las paredes interiores deben ser recubiertas con material especial, pintura epxica, cloruro de polivinilo, etc. El piso de las estaciones de bombeo deben tenr una pequea pendiente para que el agua sea conducida al crcamo.

*Debe considerarse un acceso al interior del crcamo para remover arena, basura, grasa, etc.