SISTEMA DE BOMBEO EN VIVIENDAS UPLA-FIC-2015-I

INTRODUCCION

Este proyecto representa a nivel escala y menor proporcin un problema que desde siglos atrs viene afectando a la sociedad en general, pero a base de experimentos y mtodos lograron que este sistema de bombeo sea ms fcil de utilizarse, emplendolo de una mejor manera aplicndose en distribucin de flujo de agua en edificios y viviendas con ms de un piso repartiendo en todas las instalaciones de forma equitativa elevando la presin del flujo con una velocidad constante y hasta un punto ms alto, todo esto se llega a lograr por medio de loa caballos de fuerza de la bomba basndose a la vez respaldndose en las normas de instalaciones sanitarias para esto se necesita previos conocimientos en la materia indicada

MARCO TEORICODesde que han existido los edificios altos, ha sido necesario disear formas para distribuir agua en cada piso. El sistema ms comn, usado a fines del Siglo XIX y a principio del Siglo XX, consista en un tanque en la azotea del ltimo piso, en combinacin con un conjunto de bombas a velocidad fija, operada por un interruptor de nivel, localizado en el tanque. Cuando en el nivel en el tanque alcanza una altura predeterminada, las bombas arrancan para bombear agua al tanque, o apagan estas porque el tanque se encuentra lleno. El sistema de tanques en la azotea requera de calentar el agua en invierno para prevenir el congelamiento y durante el verano, el agua estaba caliente. Un problema inherente con el sistema de tanque era el ambiente de club vacacional que generaba a las palomas, lo cual creaba condiciones poco sanitarias. An se pueden ver algunos de estos tanques en muchos de los edificios ms viejos en las principales ciudades, aunque ya no estn en servicio. En la dcada de los cincuentas, los sistemas con tanques a presin neumtica (hidroneumticos) remplazaron mucho de los sistemas de tanque de azotea. Estos sistemas colocan el tanque hidroneumtico dentro del edificio, eliminando el problema de las palomas. El equipo de bombeo bombea agua al tanque, presurizado por un compresor de aire, que entrega agua a los pisos. La mayora de los sistemas trabajaban correctamente cuando reciban el mantenimiento adecuado, pero necesitaban de grandes reas dedicadas a la instalacin del equipo y eran caros de instalar. Adicionalmente, estos sistemas eran grandes consumidores de energa, dado que operaban a velocidad constante, a pesar de haber perodos de demanda baja, donde prcticamente no hay consumo de agua. ahora en la actualidad se han desarrollado distintos mtodos para poder distribuir el flujo de agua de manera eficiente y sin ninguna incomodidad de manera regular y constante este mtodo es llamado el mtodo de levantamiento artificial o el mtodo de bombeo donde el trabajo principal desarrollado por esta bomba es que se logre llevar el flujo de agua de un punto 0 a otro punto ms alto de forma regular y que se logre distribuir por todas las conexiones de la vivienda de forma equitativa y con el flujo o caudal que denomina segn el gasto mximo horario en relacin al gasto mximo diario segn la norma o.s.050para esto se necesitan calcular elementos para poder hallar en relacin de la frmula de Bernoulli la altura dinmica total para que en la reaccin con el caudal y la eficiencia poder hallar los caballos de fuerza necesario para poder trasladar sin problema alguno el flujo de agua por toda la vivienda.

OBJETIVOS

Explicar como uno de los sistemas de abastecimiento artificial contribuye a la distribucin del sistema de agua a una vivienda.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Explica el principio fundamental del sistema de levantamiento artificial hidrulico.

Determinar las facilidades del manejo operacional de este sistema.

Conocer Las partes de la bomba hidrulica.

Conocer cmo seleccionar la bomba hidrulica ms adecuada para un pozo.

Conocer ventajas y desventajas del bombeo hidrulico

NORMA TECNICA OS.40ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Esta Norma seala los requisitos mnimos que deben cumplir Los sistemas hidrulicos y electromecnicos de Bombeo de agua para consumo humano. Las estaciones de bombeo tienen como funcin trasladar el agua mediante el empleo de equipos de bombeo.

ESTACION DE BOMBEOLas estaciones debern planificarse en funcin del perodo de diseo. El caudal de los equipos deber satisfacer como mnimo la demanda mxima diaria de la zona de influencia del reservorio. En caso de bombeo discontinuo, dicho caudal deber incrementarse en funcin del nmero de horas de bombeo diario. La estacin de bombeo, podr contar o no con reservorio de succin. Cuando exista este, se deber permitir que la succin, se efectu preferentemente con carga positiva. El ingreso de agua se ubicar en el lado opuesto a la succin para evitar la incorporacin de aire a la lnea de impulsin y el nivel de sugerencia de la lnea de succin no debe permitir la formacin de vrtices. Cuando el nivel de ruido previsto supere los valores mximos permitidos y/o cause molestias al vecindario, deber contemplarse soluciones adecuadas. Cuando sea necesario, se deber considerar una ventilacin forzada de 10 renovaciones por hora, como mnimo. El diseo de la estacin deber considerar las facilidades necesarias para el montaje y/o retiro de los equipos. La estacin contar con servicios higinicos para uso del operador de ser necesario.

La seleccin de las bombas se har para su mxima eficiencia, debindose considerar: Caudales de bombeo (rgimen de bombeo). Altura dinmica total. Tipo de energa a utilizar. Tipo de bomba. Nmero de unidades. En toda estacin deber considerarse como mnimo una bomba de reserva, a excepcin del caso de pozos tubulares. Deber evitarse la cavitacin, para lo cual la diferencia entre el NPSH requerido y el disponible ser como mnimo 0,50 m. La tubera de succin deber ser como mnimo un dimetro comercial superior a la tubera de impulsin. De ser necesario la estacin deber contar con dispositivos de proteccin contra el golpe de ariete, previa evaluacin. Las vlvulas y accesorios ubicados en la sala de mquinas de la estacin, permitirn la fcil labor de operacin y mantenimiento. Se debe considerar como mnimo: Vlvula anticipadora de onda. Vlvulas de interrupcin. Vlvulas de retencin. Vlvula de control de bomba. Vlvulas de aire y vaco. Vlvula de alivio.

La estacin deber contar con dispositivos de con trol automtico para medir las condiciones de operacin. Como mnimo se considera:

Manmetros, vacumetros. Control de niveles mnimos y mximos a travs de trasmisores de presin. Alarma de alto y bajo nivel.

Medidor de caudal con indicador de gasto instantneo y totalizador de lectura directo. Tablero de control elctrico con sistema de automatizacin para arranque y parada de bombas, analizador de redes y banco de condensadores. Vlvula de control de llenado en el ingreso de agua al reservorio de succin.

NORMAS OS.50REDES DE DISTRIBUCIN DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Esta Norma fija los requisitos mnimos a los que deben sujetarse los diseos de redes de distribucin de agua para consumo humano en localidades mayores de 2000 habitantes. Los sistemas condominillos se podrn utilizar en cualquier localidad urbana o rural, siempre que se demuestre su conveniencia.

ELEMENTOS PARA DISEOCAUDAL DE DISEO La red de distribucin se calcular con la cifra que resulte mayor al comparar el gasto mximo horario con la suma del gasto mximo diario ms el gasto contra incendios para el caso de habilitaciones en que se considere demanda contra incendio.

ANLISIS HIDRULICO Las redes de distribucin se proyectarn, en principio, en circuito cerrado formando malla. Su dimensionamiento se realizar en base a clculos hidrulicos que aseguren caudal y presin adecuada en cualquier punto de la red. Para el anlisis hidrulico del sistema de distribucin, podr utilizarse el mtodo de Hardy Cross o cualquier otro equivalente

DIMETRO MNIMO El dimetro mnimo ser de 75 mm para uso de vivienda y de 150 mm de dimetro para uso industrial. En casos excepcionales, debidamente fundamentados, podr aceptarse tramos de tuberas de 50 mm de dimetro, con una longitud mxima de 100 m si son alimentados por un solo extremo de 200 m si son alimentados por los dos extremos, siempre que la tubera de alimentacin sea de dimetro mayor y dichos tramos se localicen en los lmites inferiores de las zonas de presin. En los casos de abastecimiento por piletas el dimetro mnimo ser de 25 mm.VELOCIDAD La velocidad mxima ser de 3 m/s. En casos justificados se aceptar una velocidad mxima de 5 m/s.

PRESIONES La presin esttica no ser mayor de 50 m en cualquier punto de la red. En condiciones de demanda mxima horaria, la presin dinmica no ser menor de 10 m.Ubicacin En las calles de 20 m de ancho o menos, se proyectar una lnea a un lado de la calzada y de ser posible en el lado de mayor altura, a menos que se justifique la instalacin de 2 lneas paralelas. En las calles y avenidas de ms de 20 m de ancho se proyectar una lnea a cada lado de la calzada. La distancia mnima entre los planos verticales tangentes ms prximos de una tubera de agua para consumo humano y una tubera de aguas residuales, instaladas paralelamente, ser de 2 m, medido horizontalmente. La distancia entre el lmite de propiedad y el plano vertical tangente ms prximo al tubo no ser menor de 0,80 m.VLVULAS La red de distribucin estar provista de vlvulas de interrupcin que permitan aislar sectores de redes no mayores de 500 m de longitud. Se proyectarn vlvulas de interrupcin en todas las derivaciones para ampliaciones. Las vlvulas debern ubicarse, en principio, a 4 m de la esquina o su proyeccin entre los lmites de la calzada y la vereda. Las vlvulas utilizadas tipo reductoras de presin, aire y otras, debern ser instaladas en cmaras adecuadas, seguras y con elementos que permitan su fcil operacin y mantenimiento. Toda vlvula de interrupcin deber ser instalada en un alojamiento para su aislamiento, proteccin y operacin. Deber evitarse los puntos muertos en la red, de no ser posible, en aquellos de cotas ms bajas de la red de distribucin, se deber considerar un sistema de purga. CONEXIN PREDIALDiseo Debern proyectarse conexiones prediales simples o mltiples de tal manera que cada unidad de uso cuente con un elemento de medicin y control. Elementos de la conexin Deber considerarse: Elemento de medicin y control: Caja de medicin Elemento de conduccin: Tuberas Elemento de empalmeEl elemento de medicin y control se ubicar a una distancia entre 0,30 m a 0,80 m del lmite de propiedad izquierdo o derecho, en rea pblica o comn de fcil y permanente acceso a la entidad prestadora de servicio.

TIPOS DE SISTEMA DE BOMBEO1. Sistema de abastecimiento directo.

2. Sistema de abastecimiento indirecto con tanque elevado.

3. Sistema de abastecimiento indirecto con cisterna, equipo de bombeo y tanque elevado.

SISTEMA DE BOMBEO O ELEVACION DE AGUA POTABLE

El sistema de abastecimiento determina la forma en la cual llega el agua a los aparatos sanitarios de nuestra vivienda (lavaderos, lavatorios, inodoros, duchas, etc.)Los sistemas de abastecimiento pueden ser ms o menos complejos dependiendo de la presin del agua y del tipo de vivienda.Las instalaciones de agua en la vivienda deben ser diseadas y construidas de modo que preserven y garanticen la calidad y la cantidad de agua y presin de servicio en todos los puntos de distribucin.

ELEMENTOSTUBERA Conducto cerrado de seccin transversal circular de rea constante. En el presente proyecto se utilizaran tubos, codos y uniones de pulgada de pvc estos son conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin, la presencia de una vlvula.

RADIO HIDRULICOPara conductos de seccin transversal no circular (rectangular, ovalada, etc.), se utiliza el concepto de radio hidrulico. El radio hidrulico (rh) es la divisin entre el rea neta de la seccin transversal de un flujo (A) y el permetro mojado (PM). El permetro mojado se define como la suma de la longitud de la seccin del ducto que realmente est en contacto con el fluido.

COEFICIENTE HAZEN-WILLIANS La frmula de Hazen-Williams, tambin denominada ecuacin de Hazen-Williams, se utiliza particularmente para determinar la velocidad del agua en tuberas circulares llenas o conductos cerrados es decir, que trabajan a presin. Su formulacin en funcin del radio hidrulico es:

En funcin del dimetro:

Donde: Rh = Radio hidrulico = rea de flujo / Permetro hmedo = Di / 4 V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s]. Q = Caudal flujo volumtrico en [m/s]. C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo. 90 para tubos de acero soldado. 100 para tubos de hierro fundido. 140 para tubos de PVC. 128 para tubos de fibrocemento. 150 para tubos de polietileno de alta densidad. Di = Dimetro interior en [m]. (Nota: Di/4 = Radio hidrulico de una tubera trabajando a seccin llena) S = [[Pendiente - Prdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m].

ALTURA TOTAL DINAMICASe conoce como Carga Total Dinmica (CDT o CTD, para tu caso). Especficamente es la carga energtica (o de presin, segn con quien hables) que debe vencer el equipo de bombeo para llevar el agua desde donde tienes la succin (el punto de toma de lquido) hasta la descarga (el sitio donde sal el agua).

PRESIONLa presin es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual acta, es decir, equivale a la fuerza que acta sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de rea A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presin P viene dada de la siguiente forma: ALTURAEs la distancia vertical del punto ms bajo hasta el punto final donde se requiere llevar el flujo de agua. PRDIDAS PRIMARIAS:Se producen cuando el fluido se pon en contacto con la superficie de la tubera. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo laminado) o de partculas de fluidos entre s (flujo turbulento). Estas prdidas se realizan solo en tramos de tuberas horizontal y de dimetro constante. PRDIDAS SECUNDARIAS:Se producen en transiciones de la tubera (estrechamiento o expansin) y en toda clase de accesorios (vlvulas, codos). En el clculo de las prdidas de carga en tuberas son importantes dos factores:Que la tubera sea lisa o rugosa. Que el fluido sea laminar o turbulento

ECUACION DE BERNOULLILa ecuacin de Bernoulli es aplicable a fluidos no viscosos, incompresibles en los que no existe aportacin de trabajo exterior, por ejemplo mediante una bomba, ni extraccin de trabajo exterior, por ejemplo mediante una turbina. De todas formas, a partir de la conservacin de laCantidad de movimientopara fluidos incompresibles se puede escribir una forma ms general que tiene en cuenta friccin y trabajo:Donde: es el peso especfico ( ). Este valor se asume constante a travs del recorrido al ser un fluido incompresible. trabajo externo que se le suministra (+) o extrae al fluido (-) por unidad de caudal msico a travs del recorrido del fluido. disipacin por friccin a travs del recorrido del fluido. Los subndices y indican si los valores estn dados para el comienzo o el final del volumen de control respectivamente. g = 9,81 m/s2.

POTENCIA DE BOMBAes donde se verifica con que fuerza debe actuar la bomba hidrulica para poder trabajar con mayor eficiencia.

HP (Q*Hadt)/75*nDonde:

Qflujo o caudal del agua en litros por segundo Hadt altura dinmica totaln eficiencia

DATOS REALES DE NUESTRO PROYECTO

CAUDAL

Q=80 LT/MIN = 0.00013 M/ SAREAA=1.267X10(-4)MVELOCIDAD v=??PRESIONESP1=??P3=??P2=??

CALCULANDO VELOCIDAD

CAUDAL = AREA X VELOCIDADQ= A X V V = Q/AV = 0. 000133 M3/S / 1.267X10(-4)MV = 10.5 M/s

CAUDAL = AREA X VELOCIDADQ= A X V V = Q/AV = 0. 000133 M3/S / 1.267X10(-4)MV = 10.5 M/s

CALCULANDO ALTURA DINAMICA TOTAL

HP= HP=0.5= HDT = 22.56 M

PRESIONES Z1 + P1 + V/2G + HDT = Z2 + P2 + V/2G + Hm 0 + 0 + 22.56 =0.15M + P2 + 0+ 0.32P2= 22.09MCA P2=P3 Z3 + P3+ V/2G = Z4 + P4 + V/2G + Hm 0+22.09MCA + 0 = 2*0.32+ 1.81 M + P4 P4= 19.64 MCA P4=P5Z5 + P5+ V/2G +Hm = Z6 + P6 + V/2G 0.32+0.249+19.64+0=P6 P6= 20.209

MATERIALESTUVO DE PVC DE 1/2

LLAVES DE PASO

CAOS O GRIFOS DE AGUA

TAPAS DE TUBERAS DE PVC

CODOS DE PVC

TEES

CINTA DE TEFLN

CEMENTO PARA PVC

LLAVE DE PIE

BOMBA HIDRAULICA

BALDE

BATEA

CONCLUSIONAl observar el funcionamiento de nuestro proyecto podemos concluir que este tipo de sistema mayormente son empleados e viviendas multifamiliares con una altura mayor a 10 metros , siendo un sistema costoso pues para el funcionamiento de bomba se deben aplicar sensores para el llenado del tanque elevado desde la cisterna reservorio pero por otro lado es un sistema con una eficacia de trabajo muy recomendable que facilita la distribucin de agua potable con la presin necesaria para un apto funcionamiento un punto aparte del funcionamiento del objetivo del proyecto deben tomarse en cuenta que el diseo del tanque elevado y la cisterna ser dado de acuerdo a la cantidad de habitantes ya que segn norma cada habitante debe contar con una dotacin proporcional , al igual que a potencia de la bomba debe elegirse de acuerdo a la altura de donde se distribuir siguiendo los parmetros de la norma tcnicas y bajo la supervisin de un ingeniero especialista.