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SISTEMAS DE BOMBEOCaracterstica s y DimensionamientoCharla dictada en la Universidad Catlica Andrs Bello. Junio.2004

Por: J. W. J. de Wekker V.

SIST EMAS DE BOM BEO DE TANQUE A TANQUE Este sistema consiste por ejemplo en un tanque elevado en la azotea del edificio; con una altura que per mita la presin de agua establecida segn las nor mas sobre la pieza mas desfavorable.

Desde el tanque elevado se hace descender una tuber a vertical de la cual surgir para cada piso, una ramificacin a los apartamentos correspondientes al mis mo, dndose de esta for ma el suministro por gravedad. Este sistema requiere del estudio de las presiones de cada piso, asegurndose con este que las mis mas no sobrepasen los valores adecuados. En la parte inferior de la edificacin existe un tanque, el cual puede ser superficial, semi subterrneo o subterrneo y en el que se almacenar el agua que llega del abastecimiento pblico. Desde este tanque un nmero de bombas establecido (casi s iempre una o dos), conectadas en paralelo impulsarn el agua al tanque elevado.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A. [email protected]

CONSIDERACIONES GENERAL ES PARA EL CALCUL O El clculo del sistema de bombeo de tanque a tanque requiere de dos pasos previos, del clculo de la dotac in diaria (y caudal de bombeo) y de la carga dinmica total de bombeo. Sin embargo se hace necesar io la coordinacin de algunos parmetros, los cuales se explican en los prrafos siguientes: Cuando fuere necesario emplear una combinacin de tanque bajo, bomba de elevacin y estanque elevado, debido a presin insuficiente en el acueducto pblico, y/o a interrupciones de servicio frecuentes, el volumen utilizable del estanque bajo no ser menor de las dos terceras (2/3) partes de la dotacin diaria y el volumen utilizable del estanque elevado no ser menor de la tercera (1/3) parte de dicha dotacin. La tuber a de aduccin desde el abastecimiento pblico hasta los estanques de almacenamiento, deber calcularse para suministrar el consumo total diar io de la edificacin en un tiempo no mayor de cuatr o (4) horas, teniendo como base la presin de suministro, dimetro y recorrido de la aduccin. La tuber a de bombeo entre un estanque bajo y el elevado deber ser independiente de la tuber a de distribuc in, calculndose el dimetro para que pueda llenar el estanque elevado en un mximo de dos (2) hor as, previendo en esta que la velocidad est comprendida entre 0.60 y 3.00 m/seg. Los dimetros de la tuber a de impuls in de las bombas se deter minarn en funcin del gasto de bombeo, pudiendo seleccionarse conforme a la siguiente tabla

Puede estimarse el dimetro de la tuber a de succin, igual al dimetro inmediatamente superior al de la tuber a de impulsin, indicada en la tabla anter ior. En la tubera de impulsin e inmediatamente despus de la bomba, debern instalarse una vlvula de retencin y una llave de compuerta.

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En el caso de que la tuber a de succin no trabaje bajo carga (succin negativa), deber instalarse una vlvula de pie en su extremo, para prevenir el descebado de las bombas. La capacidad del sistema de bombeo deber ser diseado de maner a tal, que per mita el llenar el estanque elevado en un tiempo no mayor de dos (2) horas. Siendo la A ltura Dinmica Total de bombeo A DT la resultante de la sumatoria de: 1. Diferencia de cotas entre el sitio de colocacin de la vlvula de pie y la cota superior del agua en el tanque elevado. 2. Las fricciones ocurridas en la succin de la bomba, descarga de la mis ma y montante hasta el tanque elevado. 3. Pr esin residual a la descarga del tanque elevado (2.00 a 4.00 m.). Nota: La seleccin de los equipos de bombeo deber hacerse en base a las curvas caractersticas de los mis mos y de acuerdo a las condiciones del sistema de distribucin. DIM ENSIONAMIENT O DE LAS BOM BAS Y MOT ORES La potencia de la bomba podr calcularse por la fr mula siguiente: Q (lps)* H ( metros) CV = ------------------------75 * (n%/100) en donde: CV = Potencia de la bomba en cab allos de vapor (para caballos de fuerza usar una constante de 76 en lugar de 75). Capacidad de la bomba. Carga total de la bomba. Rendimiento de la bomba, que a los efectos del clculo terico se estima en 60%.

Q = ADT = n =

Los motores elctricos que accionan las bombas debern tener un margen de seguridad que las per mita cierta tolerancia a la sobrecarga y deber preverse los siguientes mr genes:: 50% apr ox. para 30% apr ox. para 20% apr ox. para 15% apr ox. para 10% apr ox. para potencia potencia potencia potencia potencia de de de de de la bomba hasta unos 2 HP. la bomba hasta unos 2 a 5 HP. la bomba hasta unos 5 a 10 HP. la bomba hasta unos 10 a 20 HP. la bomba superior a 20 HP.

Estos mrgenes son meramente tericos e indicativos y pueden ser variados segn la curva de funcionamiento de la bomba o segn las caracter sticas espec ficas del motor aplicado.

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SIST EMAS HIDRONEUMTICOS PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENT O Los sistemas hidroneumticos se basan en el pr incipio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presin.

El sistema, el cual se representa en el Dibujo anter ior, funciona como se explica a continuacin: El agua que es suministrada desde el acueducto pblico u otra fuente (acometida), es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a travs de un sistema de bombas, ser impulsada a un recipiente a presin (de dimensiones y caractersticas calculadas en funcin de la red), y que contiene volmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, al compr imirse el aire aumenta la pres in, cuando se llega a un nivel de agua y pres in deter minados, se produce la seal de parada de la bomba y el tan-

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que queda en la capacidad de abastecer la red, cuando los niveles de presin bajan, a los mnimos preestablecidos, se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente. COMPONENT ES DEL SIST EMA HIDRONEUM ATICO El Sistema Hidroneumtico deber estar construido y dotado de los componentes que se indican a continuacin: 1. Un tanque de presin, el cual consta entre otr os de un or ificio de entrada y otro de salida para el agua ( en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de air e en la red de distribucin) y uno para la inyeccin de aire en caso de faltar el mis mo. 2. Un nmero de bombas acorde con las exigenc ias de la red (una o dos para viviendas unifamiliares y dos o ms para edificaciones mayores). 3. Interruptor elctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar el agua en el estanque bajo (Proteccin contra marcha en seco). 4. Llaves de purga en las tuber as de drenaje. 5. Vlvula de retencin en cada una de las tuber as de descarga de las bombas al tanque Hidroneumtico. 6. Conexiones flexibles para absorber las vibraciones. 7. Llaves de paso entr e la bomba y el equipo hidroneumtico; entre ste y el sistema de distribucin. 8. Manmetro. CICLOS DE BOM BEO Se denomina ciclos de bombeo al nmero de arranques de una bomba en una hora. Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del nmero de arranques del motor en la bomba. Si el tanque es demas iado pequeo, la demanda de distribucin normal extraer el agua til del tanque rpidamente y los arranques de las bombas sern demasiado frecuentes. Un ciclo muy frecuente causa un desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de potencia. 9. Vlvula de seguridad. 10. Dispositivo para control automtico de la relacin aire/agua. 11. Interruptores de presin para arranque a presin mnima y parada a presin mxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor. 12. Indicador exterior de los niveles en el tanque de presin, par a la indicacin visual de la relacin aire-agua. 13. Tablero de potencia y control de los motores. 14. Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumtico, con su correspondiente llave de paso. 15. Compresor u otro mecanis mo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumtico. 16. Filtro para aire, en el compresor o equipo de inyeccin. Nota: Para los equipos instalados en viviendas unifamiliar es y bifamiliares, los requerimientos sealados en los apartes 9, 10, 12, 16 podrn suprimirse.

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Por convencin se usa una frecuencia de 4 a 6 ciclos por hora, el cic lo de cuatro (4) arranques/hora se usa para el confort del usuar io y se considera que con mas de seis (6) arranques/hora puede ocurrir un sobrecalentamiento del motor, desgaste innecesario de las unidades de bombeo, molestias al usuario y un excesivo consumo de energa elctrica. El punto en que ocurre el nmero mximo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que estn detenidas. Si la demanda es mayor que el 50%, el tiempo de funcionamiento ser mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraer el agua til del tanque mas rpidamente, pero la suma de los dos periodos, ser mas larga. Una vez calculado el Caudal Mximo Pr obable de agua correspondiente a una red de distr ibucin, as como, los dimetros y pres in mnimas requer idos por la red, y tomada la dec isin de instalar un s istema hidroneumtico, se deben tomar en cuenta un grupo de factores los cuales se explicarn en la secciones siguientes. PRESIONES DE OPERACION DEL SIST EMA HIDRONEUM ATICO PRESION MINIMA (Pmin) La presin mnima de operac in ( Pmin) del cilindro en el sistema hidr oneumtico deber ser tal que garantice en todo momento, la presin requer ida (presin residual) en la toma mas desfavorable y podr ser deter minada por la frmula siguiente: Pmin = h + hf + hr donde: hhf

= =

hr =

Altura geomtrica (o diferencia de cotas) entre el nivel del tanque subterrneo y el nivel de la pieza ms desfavorable. La sumator ia de todas las prdidas (tanto en tuber a recta como accesorios) que sufre el fluido desde la descarga del tanque hasta la toma ms desfavorable. Pr esin residual.

Un estimado bastante preciso (para edificios de ms de cuatro pisos) es el s iguiente: Se establece una altura entre placas de 2,75 Mts (si no hay otro dato) Como prdidas ( hf ) se estima un 10% de la altura de la edificacin ms unos 7 Mts de prdidas en piso. Como pr esin residual se estiman 7 Mts, cuando los W.C. son con tanque y 12 Mts cuando son con Fluxmetro. Como ejemplo tomemos un edificio de 8 pisos + P.B. + P.H. con piezas de tanque: hhf

hr

= = =

10 x 2,75 = 2,75 + 7 =

27,5 Mts 9,75 Mts 7,00 Mts

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PRESION MINIMA ( Pmin)

=

-------------44,3 Mts

65

PSI

PRESION DIFERENCIAL Y MXIMA El artculo nmer o 205 de la Gaceta Oficial 4.044 Extraordinario, recomienda que la pr esin diferencial, no sea inferior a 14 metros de columna de agua (20 PSI). Sin embargo, no fija un limite mximo que se pueda utilizar, por lo que hay que tener en cuenta que al aumentar el diferencial de presin, aumenta la relac in de eficiencia del cilindro considerablemente y por lo tanto reduce en tamao final del mis mo; pero aumentar demasiado el diferencial puede ocasionar inconvenientes, pequeos, tales como un mayor espesor de la lmina del tanque, elevando as su costo y obligando a la utilizac in de bombas de mayor potencia para vencer la presin mxima, o graves, tales como fugas en las piezas sanitar ias y acortamiento de su vida til. La eleccin de la Pr esin Mx ima se prefiere dejar al criterio del pr oyectista. DIM ENSIONAMIENT O DE LAS BOM BAS Y MOT ORES La pr imer a consideracin al seleccionar el tamao de las bombas, es el hecho de que deben ser capaces por si solas de abastecer la demanda mx ima dentro de los rangos de pr esiones y caudales, existiendo siempre una bomba adic ional para alter nancia con la (s) otra (s) y para cubrir entre todas, por lo menos el 140 % de la demanda mxima probable. NUM ERO DE BOM BAS Y CAUDAL DE BOMBEO Como ya fue menc ionado, solo es per mitido el uso de una bomba en el caso de viviendas unifamiliares; en cualquier otro tipo de edificaciones deben seleccionarse dos o ms unidades de bombeo NOTA: Segn la Gaceta Oficial 4.044 Extraordinario un hidroneumtico deber tener solo dos bombas, los s istemas con tres o ms bombas estn considerados como de Pr esin Constante, ms esto es ms un asunto de semntica que tcnico.N de bombas

Ya que se debe dejar una unidad de bombeo de reserva para la alternanc ia y para confrontar caudales de demanda super-pico, se deber usar el siguiente criterio: La suma total de los caudales de las unidades de bombeo utilizados no ser nunca menor del 140 % del caudal mximo probable calculado en la red. La tabla siguiente presenta el criter io anterior mente expuesto.

% de Qmx

Total Q de bombeo

2 3 4

100 50 35

200 150 140

Nota) Ms de cuatro unidades de bombeo no se justifican en los hidroneumticos de edificios, ms podran considerarse dependiendo de la proyeccin hor izontal y/o vertical de la edificacin POT ENCIA REQUERIDA POR LA BOM BA Y EL M OTORWekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A. [email protected]

La potencia de la bomba para un sistema hidroneumtico podr calcularse por la mis ma frmula indicada en la pgina 3 de los presentes apuntes:CV = Q (lps)* H (metro s) ------------------------75 * (n%/100)

Las bombas deben seleccionarse para trabajar contra una carga por lo menos igual a la presin mxima en el tanque hidroneumtico. Esto est indicado en Gaceta para garantizar que las unidades de bombeo seleccionadas alcancen la presin mx ima requerida por el sistema hidroneumtico; pero de tenerse a mano curvas caractersticas de las unidades de bombeo, la seleccin podr hacerse por medio de ellas. La potencia del motor elctr ico que accione la bomba ser calculada segn las mis mas consideraciones utilizadas en el clculo de los sistemas de tanque a tanque. DIM ENSIONAMIENT O DEL TANQUE A PRESION El dimensionamiento del tanque a presin, se efecta tomando como parmetros de clculo el caudal de bombeo ( Qb), el caudal de demanda ( Qd), los ciclos por hora ( U), y las pr esiones de operacin, el procedimiento resumidamente es as : Tc representa el tiempo transcurrido entr e dos arranques consecutivos de las bombas, y se expresa como s igue:Tc = 1 hora --------U Dado que U = 6 por definicin

Por lo tanto para caudales en lts/seg y tiempos en segundos:Tc = 3600 --------6 = 600 seg.

Pero tambin:Tc = tll + tva

donde:

tll = Tiempo de llenado del tanque tva Tiempo de vaciado del tanque Por definicin, el momento en que ocurren ms ciclos en una hora es cuando el caudal de demanda ( Qd) es igual a la mitad del caudal de bombeo (Qb), por lo tanto:T ll = Vu ----------Qb - Qd (Volumen utilizable)

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Pero siT ll =

Qd = QbVu ----------Qb - Qb = Vu ------ = Qb 2Vu ----Qb

Por otro lado:T va = Vu ------ = Qd Vu ------ = Qb 2Vu ----Qb por consiguiente si:

Tc

=

tll + tva4V u -----Qb

entonces:

Tc

=

Despejando V u :Vu = T c x Qb -----------4 = 600 x Qb -----------4 = 150Qb

V u = 150 * Qb

(en litros par a u = 6 y Qb = \Lts/s\)

Por otro lado, procedemos al clculo del porcentaje del volumen til ( %V u ) que representa la relacin entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque y se podr calcular a travs de la siguiente ecuacin:%V u = 90 x P max - P min --------------P max

donde: Pmx = Pmin = Es la presin mx ima del sistema Es la presin mnima del s istema

Nota : Tanto la Pmx como la Pmin sern dados como presiones absolutas. Clculo del volumen del tanque (V t).Vt = Vu ----------------= (%V u / 100) 5000 x Qb ---------------%V u (en litros)

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CALCULO DEL COMPRESOR Siendo la funcin del compresor la de reemplazar el aire que se pierde por absorcin del agua y por posibles fugas, su tamao es generalmente pequeo. Debe vencer una presin superior a la mx ima del sistema, y su capacidad no pasa de pocos pies cbicos de aire por minuto. En efecto, el agua tiene una capacidad de disolver a 15 C y a 14,696 psi (10,34m de columna de agua) 21,28 dm de aire por cada metro cbico ( 1 m ) de agua, suponiendo que esta agua no tuv iera ninguna materia en soluc in. Ahora bien, la capacidad de soluc in del agua est ya en parte agotada por el cloro de des infeccin; por lo tanto el compresor necesario para reponer el aire absorbido por el agua debe ser muy pequeo. donde: U = Nmero de c iclos por hora. b.- Deter minacin del volumen til del tanque (V u). Es el volumen utilizable del volumen total del tanque y representa la cantidad de agua a suministrar entre la presin mxima y la presin mnima. V u = Tc * Qb Los datos que suministra la experiencia, son resumidos en diferentes tablas y reglas, por ejemplo segn la fir ma PEERLES PUMP DIVISION, compresores con capacidad de 1 a 2 pies cbicos por minuto (28.317 c m a 56.634 c m por minuto) por cada 1.000 galones ( 3.785 Lts) de capacidad total del tanque, han s ido encontrados satisfactorios para muchas instalaciones. Los compresores deben estar accionados por interruptores de nivel y de presin, para asegurar el mantenimiento de las proporciones debidas de agua y aire. En los tanques de capacidad, iguales o mayores a 320 galones., es preferible usar para la recarga del aire un compresor del tipo convencional, de capac idad y presin adecuada para el sistema, movidos por un motor elctrico mandado por un sistema de control, el cual nor malmente funciona mediante un sistema de combinacin entre presin y nivel de agua, de manera que se pueda controlar el trabajo del compresor.

LOS SIST EMAS HIDRONEUMATICOS DE USO DOM ESTICO Los sistemas hidroneumticos con tanques de 320 Galones o menos y en edificaciones con 30 piezas servidas o menos se denominan hidroneumticos de quintas o de uso domstico, su metodologa de dimensionamiento difiere de los llamados hidroneumticos temporales, sobre todo en las estimaciones de los caudales pico de la demanda ya que ninguno de los otros mtodos de clculo parecen dar resultados coherentes. Segn una tesis de pre-grado realizada por los estudiantes Dos Ramos G. Roberto y Gmez G. Camilo de la Universidad SI MON BOLIV AR , (si Ud. desea mayor infor macinWekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

con respecto a dicho estudio, se recomienda la solicitud del infor me titulado C ALCULO DESISTE MAS HIDRONEUMATICOS DE USO DO MESTICO, cuyos autores son los estudiantes an-

tes menc ionados) en el clculo para sistemas hidroneumticos de uso domstico (vivienda unifamiliares) la estimacin de la demanda se har de acuerdo a la fr mula presentada a continuacin: Qd = 0,83 * Np (Lpm) donde: Qd = Caudal de demanda en litros por minuto. - Np = Nmero de piezas o aparatos sanitar ios [email protected]

Esta frmula lineal abarca un rango entre cinco (5) hasta treinta (30) piezas con bastante exactitud, puesto que las viviendas unifamiliares con ms de treinta piezas son casos atpicos. Para este tipo de sistema es per mitido el uso de una sola unidad de bombeo y cargadores de air e en lugar de compresor para la recarga del aire. En relacin a las presiones de operacin en los hidr oneumticos domsticos se usa la siguiente estimacin de presiones:

Nmero de pisos

P mnima (PSI)

P mxima (PSI)

C.D. T. (M ts)

1 2 3 4

20 25 30 35

40 45 50 55

30 33 37 40

SISTEMAS DE PRESION CONSTANTEGENERAL IDADES Son aquellos sistemas de bombeo en donde se suministra agua a una red de consumo, mediante unidades de bombeo que trabajan directamente contra una red cerrada. Los sistemas de bombeo a presin constante se clasifican en dos grupos princ ipales, a saber: Sistema de bombeo contr a red cerrada a velocidad fija. Sistema de bombeo contr a red cerrada a velocidad var iable.

A continuacin se explican ambos sistemas. SIST EMA DE BOM BEO CONT RA RED CERRADA A V EL OCIDAD FIJASon aquellos sistema s en donde dos o ms bombas trabajan en paralelo a una velocidad invariable para cubrir demandas de consumo instantneo de la red servida. Un nombre mas apropiado para estos sistema s sera el de SISTEMAS DE BOMBEO CONTINUO A VELO CIDAD FIJ A.

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A pesar de lo anteriormente expuesto, estos sistemas se convierten en SISTEMAS DE PRESION CONS TANTE con el uso de vlvulas reguladoras, que son usadas cuando en la red se requiere en verdad, una presin uniforme. En estos si stemas el funcionamiento aditivo de las bombas se efecta mediante los diferentes mtodos de registrar la demanda en la red; lo cual sirve adems para clasificarlos. CON SENSO R DE P RESION (TANKLESS) En esto s sistema s el funcionamiento aditivo de las unidades de bombeo se accionan por seales recibidas de senso res de presin colocados en la red servida que encienden y apagan las bombas. CON SENSO R DI FERENCIAL DE PRESIO N Esto s tipos de sistemas incorporan una placa de orificio, tubo venturi, inserto corto o cualquier otro mecanismo medidor de caudal que acciona un preso stato diferencial para lograr un funcionamiento aditivo de las bombas. CON MEDIDO RES DE CAUDAL HIDRO DINAMICOS (V 2/2g) Son sistema s que incorporan rotmetros, tubos pitops o cualquier otro medidor hidromecnico de velocidad. En ellos, determinada la velocidad se calcula el caudal por seccin/velocidad; a este grupo especfico pertenece el PACOMONI TOR. CON MEDI DORES DE CAUDAL ELE CTRO MAGNTICO Son sistema s que registran el caudal por medio de la induccin de un campo, producido por la velocidad de la masa de agua pasante, el medidor crea una re sistencia que es regist rada por un transductor que da las seales de encendido y apagado de las bombas.

SIST EMAS DE BOM BEO CONT RA RED CERRADA A V EL OCIDAD VARIABL E Son aquellos sistemas en los cuales la unidad de bombeo var a su velocidad de funcionamiento en razn al caudal de demanda de la red, mediante el cambio de velocidad en el impulsor de la bomba que se logra de diferentes formas, las cuales sirven a su vez para clasificarlos en:VARIADORES DE VELOCIDAD POR MEDIO DE MOTORES DE INDUCCION

El motor es el denominado Tipo Escobillas y en l se usa un sensor de presin y/o caudal con un transductor que hace que el voltaje vare en los secundarios y por ende var e la velocidad de funcionamiento.VARIADORES DE VELOCIDAD POR MEDIO DE RECTIFICADORES DE SILICON

En este caso se usan motores nor males en jaula de ardilla y un sensor electrnico de presin y/o caudal, que por inter medio de un transductor hace que el circuito rectificador de S.R.C. vare el ciclo de la onda de C.A., variando por ende la veloc idad de motor.

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VARIADORES DE VELOCIDAD POR MEDIO DE MOTO-VARIADORES MECANICOS

VARIADORES DE VELOCIDAD POR MEDIO DE MOTO-VARIADORES HIDRULICOS

La velocidad de la bomba es regulada por un moto-variador que consta de un motor estndar acoplado a una caja variadora de velocidad, integrada por un juego de correas en " V " que corre sobre poleas de dimetro variable, accionndose el conjunto por un mecanis mo electromecnico que recibe una seal de un sensor de presin y/o caudal.VARIADORES DE VELOCIDAD POR MEDIO DE MOTO-VARIADORES ELECTRICOS

Este consta generalmente, de un motor de tipo jaula de ardilla, que acciona un acoplamiento hidrulico, en donde un mecanis mo hidrulico mecnico r egula la velocidad de salida, (accionamiento de la bomba) en forma proporcional a la presin de la red, por medio de la cantidad de fluido que suministra el acople hidrulico. Los mecanis mos utilizados par a registrar presin y/o caudal en este tipo de sistema son similares a los especificados para los sistemas a velocidad constante. En el caso de sistemas con mas de una bomba, el funcionamiento aditivo se efecta teniendo cuidado en bloquear la unidad en turno de funcionamiento a su velocidad mx ima y varindola en la bomba que entra en servicio auxiliar, tambin se logra arrancando adicionalmente una bomba a velocidad fija y bajando al mnimo la velocidad en el variador.

En este tipo de sistemas se usa un variador electromagntico que consta generalmente de un motor de tipo jaula de ardilla, que mueve un electroimn que es excitado por una corriente secundaria de una intensidad proporcional a la presin y/o caudal registrados en la red que arrastra o no, a mayor o menor veloc idad el lado accionado, donde generalmente se encuentra la unidad de bombeo.

En la prctica, los sistemas de velocidad variable se justifican solo en redes con amplios rangos de fluctuacin de caudal y valores de friccin altos, ya que como en las bombas centr fugas la presin de descarga es razn cuadrtica a la velocidad de funcionamiento, es muy poca, (5% o menos), la variacin de velocidad y el posible ahorro de consumo elctrico se diluyen en las prdidas de rendimiento de los mecanis mos variadores de veloc idad, salvo en el caso de los rectificadores de silicn que parecen ser los mas confiables y modernos en la actualidad; su aplicacin solo esta limitada por los altos costos de adquis icin de sus componentes, auque ya este tipo de variador es ampliamente usado en la industria, y cada da ms se hacen ms asequibles.

SISTEMA DE BOMBEO TANKLESSComo ya menc ionamos, en estos sistemas el funcionamiento aditivo de las unidades de bombeo se accionan por seales recibidas de sensores de presin colocados en la red servida que enc ienden y apagan las bombas. DIM ENSIONAMIENT O Para el dimensionamiento del sistema TA NKLESS se sigue (con algunas variaciones) pasos similares a los utilizados para el clculo del sistema hidr oneumtico.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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A continuacin se presenta el procedimiento de clculo: DET ERMINACIN DEL CAUDAL MAXIMO En la deter minacin del caudal mximo probable de bombeo se puede usar cualquiera de los mtodos usuales, ms para s istemas de pres in continua se r ecomienda el uso de las Unidades de Gasto ( UG) indicadas en las nor mas para el dimensionamiento de tuber as pero aplicando la siguiente fr mula , emprica que produce resultados acortes a otro mtodos: Qb = 0,081 * UG 0,672 Esta forma de clculo da resultados muy precisos en sistemas de presin constante de cualquier tipo. DET ERMINACION DEL CAUDAL MINIMO En todos los casos el caudal mnimo de demanda de una red, depende del tamao y uso al cual se destina la mis ma; el consumo mnimo, en muchos casos deter minar la vialidad o no del uso de bombas piloto que contribuirn a dis minuir ms el consumo elctr ico en este tipo de equipos. Algunos estimados de consumo mnimo de redes se dan en la s iguiente tabla: USO DEL EDIFICIO EDIFICA CIONES RESIDENCIALES, A CUEDUCTOS DE URBANIZA CIONES O DE CONJUNTOS RESIDENCIALES HOTELES, CLUBES HOSPITALES EDIFICA CIONES DE OFICINA S ESCUELA S CENTROS COMERCIALES FABRICA S, 1 Turno segn turno y agua para ser- 2 Turnos 3 Turnos vicios sanitarios PORCENT AJE DEL Qb ESTIMADO PARA Qpiloto 0,15 0,30 0,35 0,10 0,15 0,15 0,20 0,25 0,35

Los valores de caudal mnimo as obtenidos, son tan solo indicativos, ya que el criterio final del pr oyectista ser el que prevalezca en estos casos; el caudal mnimo por razones prcticas no deber ser nunca menor a 1,75 Lts/s o menor al equivalente al 10% del Qmx. DET ERMINACIN DEL NM ERO DE BOM BAS Y CAUDAL DE BOM BEO El nmero de bombas en un Sistema a presin continua es un asunto de criter io del proyectista, ser razn del caudal mximo requerido por la red, el uso de la edificacin y la corriente elctrica disponible.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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En un sistema de presin continua las unidades de bombeo se dividen en princ ipales y pilotos, y el sistema consta de unidades segn lo prevea el proyecto. L a tabla a continuacin podr dar una idea de los diferentes arreglos de bombas: Bom bas Piloto N 0 1o2 0 1o2 0 1o2 Bbs. Servicio N 2 2 3 3 4 4 % de Qpiloto del Q m xim o 10 35 10 35 10 35 % de Q servicio del Q m xim o 50 50 35 35 25 25

Nota) Salvo en el caso de caudales sumamente gr andes no se justifica el uso de s istemas de presin continua con ms de cuatro bombas de servicio, el uso de dos bombas piloto, queda tambin a criterio del pr oyectista. DET ERMINACION DE LAS PRESIONES DE OPERACION Y CARGA DINAMICA T OTAL ( HDT ) EN LA RED Las presiones en la red se calcularn segn los pasos y consideraciones explicadas en la pgina 6 de este manual. La HDT de bombeo ser el resultado de sumar a la Pres in de operacin las carga correspondiente a las succiones y las prdidas en la estacin reguladora de pr esin (de ex istir esta) POT ENCIA DE LAS BOMBAS Y MOT ORES La potencia de la bomba para un sistema hidroneumtico podr calcularse por la mis ma frmula indicada en la pgina 3 de los presentes apuntes:CV = Q (lps)* H (metro s) ------------------------75 * (n%/100)

CONSIDERACIONES IMPORTANT ES En todo caso, la potencia del motor debe ser el resultado del clculo efectuado en el rendimiento real indicado en la curva seleccionada y siempre debe garantizar que no exista sobrecar ga en el mis mo cuando la unidad trabaja contra el 85 % de la carga de diseo.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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Las unidades de bombeo deben ser seleccionadas en for ma tal que la presin de cierre no est nunca por encima de los 15 metros de la HDT. mxima de diseo en equipos de hasta 100 PSI de presin de trabajo y de 20 Mts en equipos de 101 o ms PSI, esto para evitar sobre-presiones indeseables en la red. En caso de que los valores resultantes de las pres iones de cierre de las bombas superen estos limites, se debe prever una estacin conformada por una o ms vlvulas reguladoras de presin o una vlvula de alivio con rec irculacin al suministro. DIM ENSIONAMIENT O DE LA T UBERIA: Las tuberas sern seleccionadas con dimetros tales que la velocidad del caudal mx imo probable en ellas se encuentre comprendida entre 1 y 3 m/seg.

La Tabla anter ior puede servir de gua para la seleccin de los dimetros de tuber a de siministro a edificaciones: DIM ENSIONAMIENT O DE LA VALVULA DE SOBREPRESION Cuando las unidades de bombeo piloto o de servicio seleccionadas tienen una presin de cierre superior a las mnimas preestablecidas o se requiere una presin estable, se hace necesario retor nar al tanque el caudal excedente con el fin de mantener la presin en la red dentro de los lmites per misibles. Esto se logra por medio de una vlvula de alivio y una tuber a de retorno al tanque. Esta se dimensionarn segn la Tabla N 7 siguiente y gr aduar para que abra a la mxima presin admitida por la red. CAUDAL A RECIRCULAR lts/seg Hasta 1,00 1,01 - 1,25 1,26 - 2,25 2,26 - 5,00 5,01 - 10,0Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

DIM ET RO DE LA TUBERA DE RECIRCULACIN 1 1 1 2 2

DIM ET RO DE LA VLVULA DE ALIVIO 1 1 1

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El caudal de retorno al tanque de almacenamiento ser igual al producido por la unidad en tur no de servicio o piloto, a la mx ima presin admitida por la r ed. Se debe acotar que la recirculacin al tanque se usa solo cuando hay presin excesiva en la red y no se estn utilizando estac iones reguladoras de presin en la red. ENFRIAMIENTO DE L A CARCASA Las unidades de bombeo piloto o aquellas que estn en turno de servicio con caudales de consumo de la red cercanos a cero, sufren recalentamiento en la carcasa que podran ser perjudiciales para estas. Por eso se hace necesar io rec ircular al tanque una pequea cantidad de agua que s irva para el enfriamiento de la carcasa. Por lo tanto se prever una rec irculacin de for ma tal que se garantice el retor no al tanque de apr oximadamente 1 GPM (3,785 lts/min) por cada HP ( CV) aplicado a la unidad de bombeo. Esto se logra en varias formas: Si la presin de c ierre de la bomba piloto lo per mite, se colocar una vlvula de alivio graduada en for ma tal que per mita la recirculacin al tanque, del caudal antes mencionado. Si las curvas de las bombas son muy planas y no per miten el accionamiento de una vlvula de alivio, pueden usarse sensores de temperatura (ter mostatos) que comanden una vlvula de solenoide que per mita la recirculacin al tanque del caudal antes mencionado. Si la construccin de la bomba es tal que no per mite la colocacin de ter mostatos y/o su funciona- miento de forma eficiente, se colocar una recirculacin constante y se regular por dos llaves tipo globo. Esta ltima solucin es la mas prctica y recomendable en la mayora de los casos. A continuacin se ofrecen datos aproximados para la seleccin del caudal de enfriamiento.POTENCI A DEL MO TOR HP C AUD AL DE ENFRIAMIEN TO 3 M /Hora DIME TRO DE TUBER A PLG.

5,00 7,50 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 40,0 50,0Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

1135 1700 2270 3410 4545 5680 6815 9085 11360

1 1 1 1 1

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En aquellos sistemas donde se ha establecido recirculacin al tanque por vlvula de sobre-presin (alivio) no se requiere el uso del circuito de enfriamiento, ya que la mis ma rec irculacin servir del enfriamiento de las carcasas. DET ERMINACION DE LAS PRESIONES DE OPERACION DE LAS BOMBAS La curva de funcionamiento del sistema debe garantizar que los puntos de transferencia de las unidades de bombeo (pt1 y pt2) queden por debajo de la pres in de apagado ( Presin Techo) de la mis ma, dicho punto debe calcularse utilizando la s iguiente fr mula: ` Q2 = Q1 * ( P 2 / P1) En donde : Q2 = Q1 = P1 = P2 = Es el caudal desconocido a ser entregado por la bomba en turno de servicio N 2. Es el caudal entregado por la bomba en turno de servicio N 1 en la interseccin de su curva con el lmite mnimo de presin del sistema. Lmite mnimo de presin del sistema (pres in piso). Lmite mximo de presin del s istema (presin techo).

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El clculo de la presin techo, se efectuar por tanteo; empezando con un estimado de Q2 y luego estimndolo de nuevo con los P2 resultantes hasta un lmite de equilibr io. El clculo del lmite mnimo de presin (presin piso) del sistema es igual que en los equipos hidroneumticos, pero el limite mx imo del mis mo est sujeto a clculo segn la curva caracterstica de la unidad a utilizar y siempre es deseable que el diferencial de presin no sea nunca superior a 20 PSI (14 m. de columna de agua); s i el diferencial resultante, dado las caractersticas de la curva a utilizarse, resulta superior a este valor, hay que prever un juego de vlvulas reguladoras de presin a la descarga general del equipo, teniendo especial cuidado en incluir el clculo del limite mnimo de la cada de presin a travs de las reguladoras. Se deben tener siempr e en cons iderac in que la curva de comportamiento de la red servir de referencia para la seleccin de las bombas. Debido a que los sistemas de bombeo se ven sometidos a variaciones de pres iones bruscas, las cuales ellos deben estar en la capacidad de controlar, debe preverse la recirculac in al tanque de abastecimiento as como r etardos en el encendido y apagado de las bombas aditivas. En el saldo se usarn los mis mos criterios que los mencionado para el P AC OMONITOR , tenindose en cuenta que: Si la presin de cierre de las unidades de bombeo es mayor de 10 PSI (7 m de columna de agua) en el valor del limite mximo del sistema se usar una vlvula de alivio que per mita la recirculac in del caudal antes mencionado, dicho vlvula debe tener incorporado un controlador de caudal de rec irculacin dentro de los lmites previstos. Si la presin de cierre de las unidades de bombeo es menor de 10 PSI (7 m de columna de agua) del valor del lmite mximo de presin del sistema. Se recomienda la utilizacin de una vlvula solenoide accionada por ter mostato que medir la temper atura de las carcasas de las bombas, abriendo las vlvulas solenoide cada vez que la temper atura de la unidad de bombeo alcance 55 C y cerrando la mis ma al valor de 35 C. SIST EMAS DE BOM BEO Y A PRESION CONSTANT E DE TIPOS NO T RADICIONAL ES GENERAL IDADES En razn del uso que se la dar a la red, y con la certeza de que existirn variaciones muy amplias no solo en los mnimos y mx imos de demanda diaria, sino tambin al uso casi exclusivo per idico, la instalacin de un sistema hidroneumtico r esulta adems de impractico extremadamente costoso, debido al gran volumen, que por las caracter sticas de la red, r esulta de ste. El uso de un sistema de presin constante TANKLESS o P ACO MONITOR con un numero determinado de bombas llega a ser una solucin mas viable, sin embargo persisten los largos periodos de consumo mnimo que no justifican el hecho de una bomba trabajando en for ma

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continua, lo cual representa un gasto innecesario de energa elctrica a la vez que de acortamiento en la v ida til de la bomba.

TIPOS DE SIST EM AS NO T RADICIONAL ES La gran variedad de configuraciones posibles que se pueden dar en estos tipos de sistemas est limitada nica y exclusivamente por la imaginacin del proyectista. En esta seccin expondremos tan solo unos cuantos de ellos con sus respectivas consideraciones de diseo. SIST EMAS COM BINADOS CON T ANQUE COM PENSADOR. Tanto en hidroneumticos tradicionales (domsticos y de edificios) como en sistemas combinados no tradicionales se estila la instalacin del tanque como un pulmn compensador para la red (a caballo o Jockey), tal como se muestra en la figura anterior, con esto se logran estas ventajas : 1) Hay menor perdida de aire por disolucin dentro del tanque de presin, por cons iguiente el compresor (o cargador) de aire trabaja ms espaciado. 2) En una instalacin tr adic ional, el tanque se llena a la rata de caudal que es capaz se suministrar la(s) bomba(s), pero la red recibe el agua del tanque de pres in (se vaca) en razn del diferencial de presin existente aguas arriba y abajo de su orificio de descarga (P1 - P2) esto hace que en caso de demandas pico pueda ex istir un abatimiento considerable de la presin en la red. 3) En la instalac in como compensador el tanque de presin se llena a una rata igual a Qb - Qd (Caudal de Bombeo menos Caudal de Demanda), lo que gar antiza que la red en todo momento recibir el caudal producido por la(s) [email protected]

Lo expuesto en los prrafos anteriores debe llevar al proyectista a pensar en la posibilidad de instalacin de sistemas no tr adic ionales como lo son los ( SISTE MAS DE PRESION CONSTAN TE CON TANQU E CO MPENS ADOR ), los cuales adems de ofrecer un gran ahorro de energa en los per odos de mnima demanda prolonga la vida til de las bombas. El SIS TE MAS DE PRE SION CONSTAN TE CON TAN QUE CO MPENS ADOR resulta de la combinacin de un s istema hidr oneumtico y un sistema de bombeo de velocidad fija contra la red cerrada ( TANKLES S o P AC OMONITOR ) de tres o ms bombas funcionando en paralelo.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

ba(s), es ms en caso de demandas super-pico, el tanque suministrar caudal adicional a la red en el instante prev io al arranque de la unidad en reserva y por consiguiente no ex istirn abatimientos de presin en la red

4) Se facilita el servicio al tanque de presin s in menoscabo del suministro de agua a la red, ya que durante relativamente largos per odos puede hacerse funcionar el sistema comp. TANKLESS.

HIDRONEUMTICOS DE T RES U CUAT RO BOM BAS Segn nuestras Nor mas Sanitar ias vigentes un hidroneumtico con ms de dos bombas debe ser considerado como Sistema de Presin Constante, y dimensionado como tal. An cuando esto es una apreciac in netamente semntica se recomienda el uso de esta ter minologa para la facilidad de per misera. Este tipo de arreglo (con tanque compensado u original) tiene la ventaja de lograr un equilibrio entre el bombeo y la demanda ms acorde con la realidad, esto representar a la larga un ahorro en el consumo de energa elctrica, se obtienen tanques de menor volumen y por lo tanto hay ahorro en los costos inic iales. Se deber proceder segn lo indicado para hidroneumtico, el nmero u caudal de las bombas segn lo indicado para P ACO MONITOR o TANKLE SS, teniendo el cuidado de calcular el tanque con el caudal de una bomba, ya que como indicamos el mximo nmero de arranques ocurre cuando la demanda es igual a la mitad del caudal de bombeo.

HIDRONEUMTICO CON TANQUE EN EL T ECHO El sistema hidroneumtico tradicional, o el de tres o cuatro bombas, puede configurarse para que el tanque de presin y sus accesorios se encuentr en sobre el techo de la edificacin, esto reduce enor memente el volumen del tanque de presin, ya que el mis mo es calculado para las presiones 20/40 PSI (piezas de tanque o 30/50 PSI para piezas con Fluxmetro). En este tipo de sistemas hay que considerar var ios puntos: Los montantes debes estar dimensionados para este tipo de sistema desde el proyecto, bien sea un montante nico (lo recomendado) donde el tanque trabaja como un compensador en el techo o con dos montantes (forma tradicional)

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La interconexin elctrica ( potencia y mando) entre la sala de bombas y el tanque y sus accesorios debe estar pr evista desde el proyecto. En el clculo del tanque debe cons iderarse una proteccin contra colapso por sub presin. La proteccin contr a rayos (para rayos) debe ser ptima y se debe ser acuciosamente cuidadoso con la puesta a tierra del sistema de bombeo.

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HIDRONEUMTICO CON TANQUE DE PRESION A ENT RADA REST RINGIDA

El sistema consta generalmente de un hidroneumtico con tanque compensador integrado por tres a cuatro bombas las cuales en conjunto manejan caudales relativamente altos, y podrn ser iguales o piloto o de servicio, todo en funcin de los resultados arrojados por los clculos de los caudales necesarios en la red. El tanque se disea par a un tiempo de llenado de aproximadamente 10 minutos, dicho tiempo no incluye el tiempo de vaciado del mis mo ya que tendr prioridad el tiempo de llenado (a caudal restringido), con un porcentaje del caudal de la pr imer a bomba, y para 6 arranques por hora de la mis ma, segn las nor mas oficiales vigentes. El caudal restringido para el llenado del tanque ser del 50 % del caudal de la unidad ms pequea (ya en este caso si se admite el uso de pilotos) o de un mnimo de 1.5 GPM * HP del motor en la bomba de mayor tamao. Al existir poca demanda las bombas en turno suplen la red a la vez que llenan el tanque a travs de una restriccin (o by-pass del llenado) y se pr enden y apagan por un presostato colocado en el tanque de presin, en este momento el sistema se comporta como un hidr oneumtico tradicional y como el tiempo de llenado del tanque esta tabulado (por la restriccin) a 10 minutos el hidroneumtico cumple con los 6 arranques por hora, si la demanda aumenta el PA COMONITOR, o presostatos colocados en la lnea toman el control con el fin de que funcione como un sistema de presin constante contra la red cerrada de dos o ms bombas funcionando en paralelo. La restriccin es un or ificio que puede estar colocado en un by pass en paralelo o en la clapeta de una sw ing check colocada en la entrada/salida del tanque.Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A. [email protected]

El orificio se estima con la siguiente fr mula:a C . 2 . g . P2 Q P1 V1 2 .g2

En donde: a= Q= C= P1= P2= V1 = g= rea del or ificio (en Mts 2) Caudal a pasar por el orificio (en Mts 3/Seg) Coeficiente de contraccin (= 0,60) Pr esin mnima absoluta (en Mts columna de agua) Pr esin mx ima absoluta (en Mts columna de agua) Velocidad en el tubo de entr ada del tanque ( Mts/seg) aceleracin de gravedad (9,81 Mts/Seg2)

Con el rea podemos deter minar el dimetro:

dDonde d viene expresado en mm

a .7854

2

. 1000

Como mencionamos anter ior mente, la combinacin de sistemas de bombeo de los llamados no tradic ionales tiene el lmite que le imprime la imaginacin del proyectista y depender del tamao y uso a que est destinada la red a servir.

SISTEMA DE EVACUACION DE AGUAS SERVIDASDIMENSIONMIENTO DEL CAUDAL DE LAS BOMBAS BOMBAS PARA AGUAS NEGRAS: El sistema de ev acuacin de aguas negras est constituido por el conjunto de tuberas y de ser necesario de bomba(s) y pozo de recoleccin. La figura anex a muestra la v ista en planta y corte de un pozo de recoleccin. Este sistema recoge las aguas usadas en la edificacin y por lo tanto, los aportes de agua que circulan estarn casi en su totalidad definidos por los consumos de agua para fines domsticos, comerciales, industriales, etc. Es bueno hacer notar que no toda el agua suplida v uelv e, en forma de agua usada, a las cloacas, y a que parte es descargada fuera del sistema de recoleccin. DETERMINACION DEL CAUDAL AFLUENTE Y ALTURA DINAMICA TOTAL DE BOMBEO

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Comnmente, y si todas las aguas serv idas deben ev acuarse por medio de bombas a la red de aguas negras, las unidades de bombeo para el manejo de las mismas debern dimensionarse para un 125% del caudal mx imo probable de aguas blancas; si solo parte de las piezas serv idas, o se desconoce el v alor del consumo de aguas blancas se aplicar el Mtodo de Hunter que se describe a continuacin: METODO DE HUNTER (NUMERO DE UNIDADES DE GASTOS) La gaceta oficial indica es te mtodo para el clculo de la demanda mx ima probable, para el clculo de Picos Mx im os en redes de aguas negras y dimensionamiento de las tuberas de la red. Segn este mtodo, a cada pieza sanitaria se le asigna, de acuerdo con su uso y tipo, un nmero, el cual es llamado NUMERO DE UNIDADES DE GASTOS. La tabla del anex o muestra las unidades de gastos asignadas a piezas sanitarias tanto de uso pblico como priv ado. El nmero de unidades de gastos que corresponde a cada pieza o artefacto sanitario no especificado en la tabla N 6, se determinar en funcin del dimetro del orificio de alimentacin correspondiente, indicado tambin en la tabla N 6. PROCEDIMIENTO A SEGUIR EN ESTE METODO:

Elabore o trabaje sobre un diagrama isomtrico de la tubera de distribucin del sistema. Por cada tramo especifique el nmero y tipo de piezas a serv ir por el mismo, recuerde que cada bao indiv idual se toma como un conjunto, solo en los baos pblicos en conteo de las piezas se har por separado. Multiplicar los totales de piezas sanitarias de igual tipo, por su correspondiente nmero de unidades de gastos, segn la tabla N 6 Totalice todos estos productos parciales. Con el nmero total de unidades de gastos que sirv e la red, se busca la capacidad del sistema (lps) en la tabla N 5 indicada en los Anex os

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DIM ENSIONAMIENT O DE LA ALT URA DINMICA TOT AL DE BOMBEO: El clculo de la Altura Dinmica Total es muy simple ya que en el procedimiento, algunos de los tr minos de la ecuacin del A DT se consideran como nulos y otros se cancelan. Por ejemplo: La altura de succin se consider siempre como pos itiva puesto que la(s) bomba(s) nor malmente es sumergible; la presin residual se anula puesto que, el agua se descarga en la cloaca y se encuentra a pres in atmosfrica Siendo la A ltura Dinmica Total de bombeo A DT la resultante de la sumatoria de: 1. Diferencia de cotas entre el sitio de colocacin de bomba y la cota superior del tanque o c loaca a donde se bombea. 2. Las fricciones ocurridas en la descarga de la mis ma, valvuler a utilizada y montante hasta el tanque elevado. 3. Pr esin res idual a la descarga, 1,00 a 2,00 m., siempre y cuando no exista una contrapresin conocida en la lnea del acueducto. DIM ENSIONAMIENT O DEL POZ O DE RECOL ECCION O POZ O HUM EDO:

Para el dimensionamiento del pozo, bsicamente se cons iderarn dos parmetros: Tiempo de detencin de las aguas servidas en el pozo. Intervalo entr e dos arranques sucesivos del motor de la bomba.

TIEMPO DE DET ENCION Es recomendable (segn la Gaceta Oficial v igente N 4.044 extraordinaria) considerar un tiempo limite de 10 y 30 minutos (T), por razones de auto biodegradac in ofensiva. En tal sentido, es recomendable que su capac idad no exceda el volumen equivalente a 30 minutos de gasto medio probable ( Q), ni sea menor que el equivalente a 10 minutos del mis mo.

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El volumen a calcular ser una porcin comprendida entre el nivel mnimo y el mximo de operacin (V); quedando un volumen del nivel mnimo al fondo con suficiente altura para que la bomba sumergible funcione eficientemente. Observe la figura anterior. De los dos puntos anteriores se deduce que el volumen de detencin, es funcin del caudal medio probable y del tiempo de detencin. INT ERVAL O ENT RE L OS ARRANQUES SUCESIV OS DEL MOT OR Un intervalo de tiempo entre los arranques suces ivos del motor de la bomba puede ser de 7 10 min. El volumen a considerar, es el correspondiente a la porcin del pozo comprendido entre el nivel mnimo de operac in y el nivel mx imo de operacin. Es recomendable que la distancia entre los dos niveles supere los 0.60 m. Al igual que para el clculo de los s istemas hidroneumticos el caudal del afluente deber ser preferiblemente la mitad del caudal de la bomba. El volumen final del pozo entre el nivel mnimo de operacin y el nivel mx imo de oper acin ser calculado segn la fr mula s iguiente: V u = 150 * Qb donde: V u = Volumen a evacuar del hmedo en lts, Qb = Capacidad de la bomba en m/min. A este volumen deberla agregarse el volumen de sumergenc a de la bomba y del de cmara de aire prevista, estos ltimos valores dependern del cubicaje que se le d a la tanquilla de bombeo En esta fr mula se considera que la capacidad de la bomba ( Qb) es el doble del caudal de afluente (Qa) que llena el pozo hmedo, con lo cual, se logra un intervalo mnimo entre dos arranques sucesivos de la bomba. POT ENCIA DE LAS BOMBAS: El calculo de la potencia de las bombas se har en funcin de la siguiente fr mula: Para el clculo de la potencia de la bomba, tenemos: HP = Qb ( lt/s ) * H ( metros ) ---------------------------------75 * n (%) / 100 (en litros par a u = 6 y Qb = \Lts/s\)

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SEL ECCIN DE L OS MOT ORES EL CT RICOS: Suele ocurrir que al calcular los datos de una instalac in de bombeo, no es pos ible pr ever con exactitud las prdidas de carga que se producirn, por lo que en general y por razones de seguridad se admiten para ellas valores calculados por exceso. Si luego resulta que la bomba ha de impulsar a presin inferior a la altura manomtrica calculada, la potencia absorbida ser ms elevada en casi todos los casos, ya que el caudal impulsado aumenta si la presin dis minuye. Con objeto de evitar sobrecargas a los motores, se fija su potencia nominal aadiendo a las potenc ias calculadas los mrgenes siguientes: 50% apr ox. para 30% apr ox. para 20% apr ox. para 15% apr ox. para 10% apr ox. para potencia potencia potencia potencia potencia de de de de de la bomba hasta unos 2 HP. la bomba hasta unos 2 a 5 HP. la bomba hasta unos 5 a 10 HP. la bomba hasta unos 10 a 20 HP. la bomba superior a 20 HP.

Bom bas para Aguas de Lluvia: SIST EMAS DE EVACUACION DE AGUAS DE LL UVIAWekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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La deter minacin del caudal posible afluente a un pozo de recepc in de aguas de lluvia es algo complicado debido a que este depende nica y exclus ivamente de factores naturales los cuales son sumamente diversos y aleatorios; por esta razn no se per mitir, de acuerdo, con las nor mas, el uso de un mis mo pozo o tanquilla para la recoleccin de aguas negras y de lluv ia, an cuando el sistema cloacal pblico sea unitario. Sin embargo ex isten proyecciones de la intensidad de lluvia en muchas localidades, las cuales se expresan como lneas de intens idad de lluvia constante, en el atlas pluviomtrico el cual se recomienda consultar. La capacidad de drenaje de los elementos del sistema de recoleccin y conduccin de aguas de lluvia, se calcular en funcin de la proyeccin horizontal de las reas drenadas; de la intensidad, frecuencia y duracin de las lluvias que ocurran en la respectiva localidad y de las caractersticas y especificaciones de las mis mas. Tomando detalladamente todos los factores anterior mente mencionados, se lograr deter minar con muy buena aproximacin, el caudal afluente en un pozo de recoleccin de aguas de lluv ia y se deber disponer de un sistema de bombeo completo para la conduccin y evacuacin de la mis ma. El clculo de dicho sistema se har siguiendo el mis mo procedimiento y consideraciones tomadas en el dimens ionamiento de los sistemas de agua servidas. La capac idad de las unidades de bombeo se calcular en funcin de la mxima intens idad de lluv ia registrada y del area a ser drenada por el sistema, de acuerdo a las frmulas antes indicadas. EJEMPL O DEL CALCUL O DEL SIST EMA DE BOM BEO PARA ACHIQUE DE AGUAS DE LL UVIA, SEGN A L O RECOM ENDADO POR LA NORMA SANITARIA VIGENT E, GACETA OFICIAL N 4.044 Datos suministrados por el c liente: Area a drenar: 1.500 m2

De los datos anteriores, se desarrollar nuestro clculo de acuerdo a lo suger ido en el cap tulo XXII: "De la recoleccin, conduccin y disposic in de las Aguas de luv ia", Artculo 469: Prrafo b.1. Las primeras 250 unidades de descarga se computarn como el equivalente a 60m2 del rea dr enada. Prrafo b.2. El exceso de unidades de descarga por encima de las 250, se calcularn a base de una unidad de descarga por cada 0,25m2 de rea de proyeccin hor izontal drenada equivalente. De lo anterior tenemos: 60 1.440 1.500Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

m2 m2 x m2

4

= = =

250 Unidades de descarga 5.760 Unidades de descarga 6.010 Unid ades de [email protected]

Del resultado anter ior, nos ubicaremos en la tabla 5, de la mencionada nor ma a fin de deter minar el gasto probable en litros por segundo en funcin del nmero de unidades de gasto; pero en vista de que esta tabla tiene una limitac in de hasta 3.900 unidades de descarga, desarrollaremos el clculo s iguiendo la frmula utilizada por la fir ma Paco Pump Co, la cual indicamos a continuacin: Qd Qd Qd = = = 0,081 0,081 28,05 x (UG) 0.672 x (6,410) 0.672 Lit/seg

Captulo XXX, Equipos del Sistema de Bombeo par a Aguas Servidas, Artculo 442 Las bombas para aguas servidas, debern cumplir los siguientes requisitos: Prrafo b. "De capacidad por lo menos igual al 125% del gasto mximo afluente a la tanquilla de bombeo"; con lo cual se obtiene el s iguiente resultado: Qd = 28,05 x 1,25 = 35,06 Lit/seg Sin embargo, esta fr mula est basada en unidades para el clculo de dotaciones de aguas blancas o sistemas de bombeo para aguas servidas; y no as para el tipo de sistema que se requiere. Por tal motivo hacemos la recomendacin de someter el clculo al estudio, revisin y aprobacin por parte de su ingeniero proyectista.

SISTEMAS DE BOMBEO PARA SERVICIO CONTRA INCENDIOGENERAL IDADES Toda edificacin bien diseada debe constar adems de su red de distr ibucin para aguas blancas, destinada ya sea al uso domstico, industrial, etc., de una red destinada a la extincin de incendios que se puedan suscitar en la mis ma. En el presente captulo se expondrn muchos de los puntos a ser considerados en el dimensionamiento del sistema de bombeo contra incendio, en particular los sistemas fijos de extincin con agua por medio de impulsin propio para edificios residenc iales segn nor mas COVENIN , ya que las nor mas para oficinas, centr os comerciales e industrias da a da se vuelcan ms a seguir nor mas internacionales del N.F.P.A.

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SIST EMA FIJO DE EXTINCION CON AGUA POR M EDIO DE IMPUL SION PROPIO

Como su nombre lo indica este sistema consta de un medio de impulsin totalmente independiente (bomba(s)) con su red de tuber a, vlvulas, bocas de agua y una r eserva per manente de agua, la cual puede ser: Un tanque bajo, un tanque elevado u oro reservorio para agua. CLASIFICACION DE L OS SIST EMAS El sistema fijo de extincin por agua por medio de impuls in propio se clasificar segn el dimetro de la vlvulas y las conexiones o bocas de agua para la instalacin de las mangueras, en: CLASES I y II.SISTEMA CLASE I

Es aquel que utiliza bocas de agua acopladas a vlvulas de dimetro igual a 1 " y conectadas a sus correspondientes mangueras de igual dimetro. SIST EM A CLASE II Este tipo de sistema se divide a su vez en dos clases, a saber CL ASE IIA Y IIB: SIST EM A CLASE II A Este sistema utiliza dos bocas de agua de dimetros diferentes, una de 1 " a la que se le conecta una manguera de igual dimetro, y otra boca de 2 " a la cual se le conecta tambin una manguera de igual dimetro, y la mis ma est destinada para el uso exclusivo de los bomberos y/o personal de seguridad. Para la mis ma se recomienda que exista en el sitio de ubicacin un acople reductor de 2 " a 1 .Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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SIST EM A CLASE II B Es aquel que utiliza una boca de agua de 2 " y a la cual se conecta una manguera de igual dimetro, ya sea en porta manguera arrollada en espiral. Cuando en una edificacin se encuentren varios tipos de ocupac in, se tomar n las exigencias de proteccin de la ocupacin de mayor riesgo, al menos que la actividad sea considerada como sector de incendio independiente, en cuyo caso el sistema se dimensionar de manera independiente para cada tipo. CAUDAL MINIMO DEL M EDIO DE IMPULSIN Para los sistemas c lasificados como Clase I, se dispondr de un medio de impulsin con una capacidad no menor de 6.5 lts/seg (100 GPM) por unidad de edificacin. Para sistemas considerados como Clase II, el caudal mnimo del medio de impulsin deber ser de 32 lts/seg (500 GPM) para cada unidad de edificacin y por cada adicional se le deber agregar a la capacidad del sistema 16 lts/seg (250 GPM). En aquellas edificaciones donde ex ista una sola boca de agua con manguera, el caudal mnimo deber ser, para el medio de impulsin, de 3,25 lts/seg (50 GPM). La capacidad del sistema que abastece a varias edificaciones tendr el doble del caudal requerido por la edificacin de mayor demanda. ALMACENAMIENT O DE AGUA El volumen de la reserva de agua, deber ser tal que garantice el caudal requerido por un tiempo no menor de 60 min, igualmente ser cuando se utilice una fuente comn. DET ERMINACION DE LAS PERDIDAS, PRESION MINIMA REQUERIDA Y DIAM ET ROS DE LAS T UBERIAS DE SUCCION Y DESCARGA DE LAS BOMBAS Las prdidas debidas a la friccin en la tuber a, cambio de direccin en vlvulas y conexiones, as como tambin el clculo de la Altura Dinmica Total se obtendrn segn lo explicado en el capitulo II, con la var iante de que la Pr esin Mnima Residual deber ser de 45.5 metros de columna de agua (65 PSI) en la boca de agua hidrulicamente mas desfavorable, con el caudal requerido. En los sitios de presin mayor de 70 metros de columna de agua (100 PSI) ( Sistemas Clase I y bocas de agua de 1 " de dimetro de los Sistemas Clase II) se debern instalar vlvulas reductoras de presin sobre el ramal correspondiente. Los dimetr os de las tuber a, debern estar basados en el diseo y clculo hidrulico de la presin y el caudal mnimo establecido.

Wekker & Asociados, C.A. Asesora tcnicamente a Grupo HOBA, C. A.

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