SISTEMAS DE BOMBEO Característica s y Dimensionamiento Por: J. W. J. de Wek k er V.
Charla dictada en la Universidad Católica A ndrés Bel lo lo.. Junio.2004
SIST EM A S DE BOM BEO DE TA NQUE A TA NQUE Est e siste ma co nsiste por e je mp lo e n u n ta nqu e e levad o e n la azotea de l e dif icio ; con una a l- tura que per mita la presió n de agua esta blecida seg ún las nor mas sobre la pieza mas desf a- vorable.
Desde el tan que elevado se h ace d escender una tu ber ía vertica l d e la cu al surgir para cada piso! una ra mif icación a los apart a me ntos correspon dientes al mis mo! d nd ose de esta f or ma el su ministro ministr o por gr ave dad. dad. Est e sis te ma re quiere de l estud io de las presiones de cad a piso! pis o! asegurn asegurn dose con este q ue las mis mas n o sobrep asen los valores ad ecuados. En la part e inf erior d e la ed if icación e"iste un ta nqu e! el cual pu ede ser sup erf icial! se mi su bb- terrneo o subterr neo neo # en el que se al macenar el agu a que llega de l ab astecimien to p ú- blico. Desd e este tan que un nú mero d e b o mb as estab lecido $casi s ie mpre u na o dos% ! co nec- tadas e n para le lo imp ulsar uls ar n e l ag ua a l t anq anq ue e levad o. Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo HOBA, C. A.
ing eni eri a@g rupoh ob a.co m
CONSI DERACI ONES GENERAL ES PA RA EL CALC UL O El c lcul o d el siste ma d e b o mb eo de tanq ue a t anq ue re quiere d e d os pasos previos! previos ! de l c l- culo de la dotac ión d iaria $# caudal de b o mb eo% # de la carga din mica tot al de b o mb eo. eo. &in e mbarg mbarg o se h ace necesar io la co ordin ació n de algun os par metros! los cua les se e"p lica n en los prraf os sigu ien tes' •
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(uand
o f uere necesario e mp le ar una co mb inación de ta nqu e bajo! bo mba de elevació n # estanque eleva do! d eb ido a presió n insuf icie nte en e l acued ucto pú blico! #)o a int e- rrupciones de servicio f recuentes! e l volu men ut ilizab le de l estanq ue ba jo no ser me- nor de las dos terceras $*) +% part es de la d otación diaria # e l vo lu men utiliza ble d el es- tanqu e e levad o no ser me nor d e la tercera $,) +% part e de dich dic h a do tació n.
a tu ber ía de aducció n d esde e l abasteci miento pú blico blic o h asta los l os estan es tan ques de a lma- cena mient o! deber ca lcularse lculars e para su ministrar el consu mo t ota l diar io de la ed if ica- ción en un t ie mpo no ma#or de cuatr c uatr o $% $ % horas! tenie ndo co mo base la presión de sumin istro! d i metro # recorrido d e la ad ucción. a tu ber ía de bo mbe o e ntre un estanq ue bajo # e l eleva do deb er ser ind epe ndient e d e la tub er ía de d istribuc ión! ca lcul ndose e l di me tro para qu e pue da llen ar el estan que elevad o e n u n m"imo d e d os $*% hor as! previ end o en en esta es ta qu e la ve locid ad es t/ co m- prend ida entre 0.10 # +.00 m)seg . os d i metros d e la tuber ía d e impuls ión de las bo mbas se d eter minar n en f unción de l gasto d e bo mbe o! p udiend o seleccionarse co nf orme a la sigu ient e ta bla
2ued
e estimarse e l d i metro de la tu ber ía de succión! ig ua l a l di metro in me diata ment e superior superior a l d e la tu ber ía de i mp ulsión! ind icad a en la tab la anter ior. ior.
En la tub ería de imp ulsión e in med iata men te desp u/s de la bo mba ! deb ern instalarse una v lvula de re tención # u na llave de co mpu erta.
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CONSI DERACI ONES GENERAL ES PA RA EL CALC UL O El c lcul o d el siste ma d e b o mb eo de tanq ue a t anq ue re quiere d e d os pasos previos! previos ! de l c l- culo de la dotac ión d iaria $# caudal de b o mb eo% # de la carga din mica tot al de b o mb eo. eo. &in e mbarg mbarg o se h ace necesar io la co ordin ació n de algun os par metros! los cua les se e"p lica n en los prraf os sigu ien tes' •
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o f uere necesario e mp le ar una co mb inación de ta nqu e bajo! bo mba de elevació n # estanque eleva do! d eb ido a presió n insuf icie nte en e l acued ucto pú blico! #)o a int e- rrupciones de servicio f recuentes! e l volu men ut ilizab le de l estanq ue ba jo no ser me- nor de las dos terceras $*) +% part es de la d otación diaria # e l vo lu men utiliza ble d el es- tanqu e e levad o no ser me nor d e la tercera $,) +% part e de dich dic h a do tació n.
a tu ber ía de aducció n d esde e l abasteci miento pú blico blic o h asta los l os estan es tan ques de a lma- cena mient o! deber ca lcularse lculars e para su ministrar el consu mo t ota l diar io de la ed if ica- ción en un t ie mpo no ma#or de cuatr c uatr o $% $ % horas! tenie ndo co mo base la presión de sumin istro! d i metro # recorrido d e la ad ucción. a tu ber ía de bo mbe o e ntre un estanq ue bajo # e l eleva do deb er ser ind epe ndient e d e la tub er ía de d istribuc ión! ca lcul ndose e l di me tro para qu e pue da llen ar el estan que elevad o e n u n m"imo d e d os $*% hor as! previ end o en en esta es ta qu e la ve locid ad es t/ co m- prend ida entre 0.10 # +.00 m)seg . os d i metros d e la tuber ía d e impuls ión de las bo mbas se d eter minar n en f unción de l gasto d e bo mbe o! p udiend o seleccionarse co nf orme a la sigu ient e ta bla
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e estimarse e l d i metro de la tu ber ía de succión! ig ua l a l di metro in me diata ment e superior superior a l d e la tu ber ía de i mp ulsión! ind icad a en la tab la anter ior. ior.
En la tub ería de imp ulsión e in med iata men te desp u/s de la bo mba ! deb ern instalarse una v lvula de re tención # u na llave de co mpu erta.
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En el caso de que la tuber ía de succión no traba je ba jo carga $succión nega tiva%! deb e- r insta larse u na v lvula de pie en su e"tre e" tre mo! p ara preve prev e nir el descebad o d e las bo mb as.
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a capacidad de l siste ma de bo mbeo deb er ser dise 3ado de maner a ta l! qu e per mit a el lle nar nar e l esta nqu e e levado en un t ie mpo no ma#or de dos $*% h oras. &ie
ndo la 4 ltura Din mica 5ota l d e bo mbe mbe o 4 D5 la resultant e de la su mat oria de' ,. Dif erencia de cotas e ntre el sit io de de co locación locaci ón de la vlvu la de de pie # la cota su- perior d el agu a en el tan que elev ado. *. as f ricc iones ocurridas ocurr idas en la suc ción de la bo mba! desc arga d e la mis ma # mont ante hasta el t anq ue e leva do. +. 2r esión res id ual a la d escarga escar ga de l ta nqu nqu e e levad o $6*. 00 00 a .0 0 m.%.
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7ota' a selección de los equ ipos de bo mbe o deb er hacerse en base a las curvas ca- racterísticas de los mis mos # de acuerd o a las cond icio nes de l siste ma de d istrib ució n.
DIM ENSI ONAM I ENT O DE LAS L AS BOM BA S M OT ORES a po tenci tencia a de la bo mba podr c alcu larse por la f ór mu la sigu si gu ient e' 8 $lps%9 : $ metros% ( < ------------------------=> 9 $n?), $ n?), 00%
en do nde'
2ote nc ia d e la la bo bo mba e n ca! a""os #e $a%or $para caballos de f uerza usar una constante de = 1 en lu gar d e =>%. 8 < (apac i dad de la b o mba. mba. 4D5 < (arga t otal otal de de la bo mba. n < @end @end imie imient o de la la bo mba! mba! qu qu e a los los ef ef ecto ectos s de de l cl clcu cu lo t eórico órico se est estima ima e n 1 0?. (
<
os motores el/ctricos que accio nan las bo mbas de bern ten er u n marge n d e seg urid ad que las per mita cierta to lerancia a la so brecarga # d eber preverse los sigu ien tes mr genes'' •
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>0? apr o". para +0? apr o". para *0? apr o". para ,>? apr o". para ,0? apr o". para
pote ncia de la b o mba h asta u nos * :2. pote ncia de la b o mba h asta u nos * a > :2. pote ncia de la b o mba h asta u nos > a ,0 :2. pote ncia de la b o mba h asta u nos ,0 a * 0 :2. pote ncia ncia de la b o mba sup erior a *0 :2.
Est os mrge nes son mera ment e teóricos e indica tivos # puede n ser variados según la curv a de f uncion uncion a mient o de la bo mba o seg ún las caracter car acter ísticas ístic as espec íf icas de l motor aplicado .
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SIST EM A S &I DRONEUM 'TI COS PRI NCI PI O DE (UNCI ONAM I ENT O os siste mas h idron eu mticos se basan en e l pr incip io de co mpresibilidad o elast icid ad del aire cua ndo es so met id o a presión .
El sist sis t e ma! el c ual se repres en ta e n e l Dibu jo a nter ior! f uncion uncion a co mo se e"p lica a cont inu a- ción' c ión' El agu a que es su min istrada desd e e l acued ucto p úb lico u otra f uen te $aco met ida%! es ret en i- da en un tan que de a lmacena mie nto; d e dond e! a trav/s de un siste ma de b o mb as! as! ser imi m- pulsad pulsad a a un r ecipiente ecipiente a presi ón $de dimensiones # características calculadas calc uladas en f unción de la re d%! d%! # q ue co ntie ne vo lú men es varia bles de agu a # a ire. (ua ndo el ag ua entra al recip ie n- te au me nta e l nivel d e agu a! al co mpr imirse el aire au me nta la pres ión! cua ndo se llega a un nivel de a gua # pres ión d eter min ados! se pro duce la se3 al d e para da d e la bo mba # e l ta n-
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que qued a e n la cap acida d d e ab astecer la red ! cuan do los n iveles de presió n b ajan! a l os mínimos pre estab lecid os! se ac cio na e l man do d e ence ndido de la b o mb a nu eva me nte.
COM PONENT ES DEL SIST EM A &I DRONEUM ATIC O El &iste ma :idrone u m tico de ber estar constru ido # dota do de los co mpo nen tes que se in- dican a cont inu ación ' ,. An tan que de presión ! e l c ua l consta entre otr os de u n or if icio de entra da # otro de salida para e l a gua $ en est e se debe ma nten er un se llo d e ag ua para evitar la e ntrad a de air e en la re d de distrib ución% # u no p ara la in#ecc ión de a ire en caso de f altar e l mis mo. *. An nú mero de b o mb as acorde con las e"igenc ias de la red $una o d os para viviend as un if a mili ares # d os o ms para ed if icacion es ma#ores%. +. Bn terrupt or el/ctrico para d eten er el f un- ciona mie nto de l sist e ma! en caso de f altar el agu a en el est anqu e ba jo $2ro tección contra marcha e n seco%. . laves de p urga e n las tub er ías de dre- naje . >. lvula de ret ención e n cad a un a de las tuber ías de descarga de las bo mbas al ta nqu e :idron eu mtico. 1. (one"iones f le"ib les para a bsorber las vibracion es. =. laves de paso entr e la b o mba # el equipo h idron eu mtico; e ntre /ste # el siste ma de d istrib ución . C. anó metro .
CICLOS BEO
DE
. lvula de seg urid ad. ,0. Disposit ivo para con trol a uto mt ico de la re lació n a ire)a gua. ,,. Bn terrupt ores de presión para arranq ue a presión mín ima # parad a a presión m"ima! arranq ue aditivo de la bo mba en turn o # contro l de l co mpresor. ,*. Bn dica dor e"t erior de los nive les e n e l tanqu e de presió n! par a la in dicación visual d e la re lació n a ireagu a. ,+. 5a blero d e pot encia # control d e los motores. ,. Disposit ivo de drena je d el t anq ue hidro neu mt ico! con su correspon- dien te llave de paso. ,>. (o mpresor u otro mecan is mo qu e re- pong a el aire p erdido e n el t anq ue hidro neu mt ico. ,1. Filtro para aire ! en el co mpresor o equipo de in#ección.
Nota : 2ara los equ ipos instalados en viviend as un if a miliar es # bif a mi- liares! los req uerimientos se3 ala- dos en los apart es ! ,0! ,*! ,1 podrn su primirse.
BOM
&e d eno mina ciclos de bo mbeo al nú mero d e arran ques d e un a bo mb a en una hora. (uand o se dime nsion a un tanq ue se debe considerar la f recuencia de l nú mero de arranqu es del mo tor en la bo mba . &i e l tanq ue es de mas iado p equ e3o! la de mand a de distrib ució n nor- mal e"traer el ag ua útil de l ta nqu e rp ida me nte # los arranqu es de las bo mbas ser n d e ma- siado f recuent es. An ciclo mu# f recuente ca usa un desg aste inn ecesario de la bo mba # un consu mo e"cesivo de pote ncia.
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2or convención se usa una f recuencia de a 1 ciclos p or hora! el cic lo d e cuatro $% arra n- ques)hora se usa p ara e l conf ort de l usuar io # se considera q ue co n mas d e seis $1% arra n- ques)hora pu ede ocurrir un so brecale nta miento de l motor! desg aste inn ecesario de las un i- dades d e bo mb eo! molestias a l usu ario # un e"cesiv o co nsu mo de energ ía e l/ctrica. El punt o e n qu e ocurre el nú mero m"imo de arranq ues! es cu and o e l caud al de de mand a de la red alcanza el >0? d e la ca pacidad d e la bo mba. En este pu nto el t ie mpo q ue f uncio nan las bo mb as igua la al t ie mpo en qu e estn dete nidas. &i la de ma nda es ma#or que e l >0?! el tie mpo de f unciona miento ser mas largo ; cua ndo la bo mb a se dete nga! la d e manda au me n- tada e"traer el ag ua útil del ta nqu e mas rp ida men te! pero la su ma de los dos periodos! se- r mas larga. Ana vez calcula do e l (au da l "imo 2r oba ble de ag ua correspon die nte a u na red d e distr i- bución ! as í co mo! los d i metros # pres ión mín imas requer idos por la red ! # to mada la dec i- sión de insta lar un s iste ma hidrone u mt ico! se d eben to mar en cue nta u n grupo de f actores los cuales se e"p licarn en la seccio nes sig uientes.
PRESI ONES DE OPERACI ON DEL SIST EM A &I DRONEUM ATIC O PRESI ON MI NIMA )P min* a presión mín ima de operac ión $ 2 min% de l cilindro en e l siste ma hidr oneu mt ico d eber ser tal que gara ntice en to do mo ment o! la presió n re quer ida $presió n residua l% e n la t o ma mas desf avorable # p odr ser d eter mina da por la f órmul a sig uie nte' 2min < h G
∑hf
G hr
dond e' h
<
∑hf
<
hr
<
4ltura g eo m/trica $o d if erencia de cotas% e ntre el nive l del ta nqu e subt errneo # e l nivel de la pieza ms d esf avorable. a su mator ia de tod as las p/rd id as $tant o en tuber ía recta co mo accesorios% qu e su- f re el f luido desd e la descar ga de l ta nque hasta la to ma ms desf avorable . 2r esión resid ual.
An estimad o bast ante precis o $p ara ed if icios d e ms de cua tro p isos % es el s igu ient e' •
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&e esta blece un a a ltura entre placas de * !=> ts $si no ha# o tro da to% (o mo p/rd id as $ ∑hf % se estima un ,0? de la altura de la ed if icación ms unos = ts d e p/rdidas en piso. (o mo pr esión residua l se estiman = ts! cuan do los H. (. so n con tan que # ,* ts cuando so n con Flu"ó metro.
(o mo eje mp lo t o me mos u n ed if icio de C pisos G 2.I. G 2. :. con p iezas d e ta nqu e' h ∑hf
hr
< < <
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,0 " *!= > < *!=> G = <
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PRESION MINIMA $ 2min%
<
-------------!+ ts ≈
1>
2&B
PRESI ON DI(ER ENCI AL M ' +IM A El art ícu lo n ú mer o *0> de la Jaceta Kf icia l .0 E"tra ordin ario! reco miend a que la pr esión dif erencia l! no se a inf erior a , metr os d e co lu mna de agu a $*0 2&B%. &in e mb argo! no f ija un limite m"imo que se p ued a ut ilizar! por lo q ue h a# que t ener e n cuent a qu e a l au ment ar el dif erencia l de presión! a u me nta la relac ión d e ef iciencia del cilindro consi derab le ment e # por lo tant o reduce e n ta ma 3o f ina l de l mis mo; pero a u me ntar de masia do e l dif erenci al pu ede ocasionar inconven ie ntes! pe que 3os! ta les co mo u n ma#or espesor d e la l min a de l tan que! elevan do as í su costo # obliga ndo a la utilizac ión de b o mb as de ma#or pot encia p ara vencer la presió n m"ima! o graves! ta les co mo f ugas en las p iezas sanitar ias # acorta miento d e su vida út il. a elección de la 2r esió n " ima se pref iere dejar al criterio de l pr o#ectista.
DIM ENSI ONAM I ENT O DE LAS BOM BA S M OT ORES a pr imer a consideración al seleccionar el ta ma3 o d e las bo mbas! es el h echo de que de ben ser capaces por si so las d e a bastecer la d e ma nda m" ima den tro de los rangos de pr esion es # caudales! e"istiend o sie mpre una bo mba adic ion al para a lter nancia con la $s% otra $s% # para cubrir entre tod as! por lo menos el ,0 ? de la de mand a m"ima prob ab le.
NUM ERO DE BOM BA S CA UDAL DE BOM BEO (o mo #a f ue menc iona do! solo es per mitido el uso de un a b o mba e n e l caso de vivie ndas unif a miliares; en cua lqu ier otro t ipo d e ed if i- caciones debe n se leccio narse d os o ms unid ades de b o mb eo 7K54'
&egú n la Jacet a Kf icial . 0 E"- traordin ario un hidrone u m tico deb e- r ten er solo d os bo mbas! los s iste- mas con tres o ms b o mb as estn considerad os co mo de L 2r esión (onstant eM! ms esto es ms un asunto de se mnt ica qu e t/cn ico.
Na que se d ebe de jar u na un idad de bo mb eo de reserva para la alt ernanc ia # para con- f rontar caudales de de mand a superpico! se deber usar e l sigu ie nte crit erio' a su ma tota l de los ca uda les de las un ida- des de bo mb eo utiliza dos no ser nunca me- nor de l , 0 ? d el ca uda l m"imo pro bab le calcula do en la re d. a t abla si guiente pre- senta e l criter io a nterior me nte e"puesto.
N, #e !o m!as
- #e Qm./
Tota" Q #e !o m!eo
* +
,00 >0 +>
*00 ,>0 ,0
7ota% s de cu atro u nid ades de b o mb eo n o se justif ican en los h idron eu mticos de ed if icios! ms po drían co nsiderarse dep end ien do d e la pro#ecció n hor i- zontal #) o vertica l de la ed if icación
POT ENCI A REQUERI DA POR LA BOM BA EL M OTOR
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a pote ncia d e la bo mba para un siste ma h idron eu mtico p odr calcu larse por la mis ma f ór- mul a indica da e n la p gina + de los prese ntes a punt es' 8 $l ps%9 : $metro s% ( < ------------------------=> 9 $n?),00%
as bo mb as deben seleccionarse para tra bajar contra una carga por lo menos ig ual a la pre- sión m"ima en el tan que hidrone u mt ico. Est o est ind icado en Jaceta p ara g arant izar q ue las unidad es de b o mb eo se leccio nad as a l- cancen la presión m" ima re querida por e l siste ma hidro neu mt ico; pero d e tenerse a mano curvas características de las un id ades de b o mbeo! la selección po dr hacerse por med io de ellas. a pote ncia de l mo tor el/ctr ico que acc io ne la b o mb a ser calcula da segú n las mis mas con- sideracio nes ut ilizadas en e l c lculo de los siste mas de tan que a ta nqu e.
DIM ENSI ONAM I ENT O DEL TA NQUE A PRESI ON El d imensio na mie nto de l ta nqu e a presió n! se ef ectúa to man do co mo par metros de c lculo el cau da l de bo mbe o $ 8 b%! e l cau dal de de man da $ 8 d%! los ciclos por hora $ A%! # las pr esion es de op eració n! e l proce di mie nto resu mida mente es as í' 5c represe nta el tie mpo transcurrido entr e dos arranqu es consecutivos de las bo mbas! # se e"presa co mo s igu e' 5c
<
, hora --------A
Dado que A < 1 por defini ci ón
2or lo ta nto p ara cau dales en lts)seg # t ie mpos e n segu ndos' 5c
<
+100 --------1
<
100 seg.
2ero t a mb i/n ' 5c
<
tll G t va
dond e'
tll < 5ie mp o de llen ado de l tan que tva 5ie mpo de vaciado de l tan que 2or d ef inición! el mo ment o e n qu e ocurr en ms c iclos e n u na hora es cu and o e l cau dal de de ma nda $ 8 d% es igu al a la mita d de l cau dal de bo mbeo $8 b%! por lo ta nto' e% 5 ll <
u ----------8b - 8 d
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$ol umen uti li zabl
ing eni eri a@g rupoh ob a.co m
2ero si
5 ll
<
8d < O 8 b u ----------8b - O8b
<
u ------ < O8b
*u ----8b
2or otro la do'
5 va
<
u ------ < 8d
5c
<
tll G tva
<
u -----8b
5c
u ------ < O8b
*u ----8b
por consi gui ente
entonces'
Despejand o u ' u
5 c " 8b -----------
<
<
100 " 8b -----------
0 1 2 345 6 Q!
<
,>08b
$en litros par a u < 1 # 8b < P ts)sP%
2or otro la do! procede mos a l clcu lo del porcent aje de l vo lu men ú til $ -0 1 % que re presenta la relació n entre e l volu men ut ilizab le # el volu men to tal d el ta nqu e # se podr calcular a trav/s de la sig uie nte ecuació n' 2ma" - 2min ?u
< 0 " -------------2 ma"
dond e' 2m" < 2min <
Es la presió n m" ima de l siste ma Es la presió n mínima d el s iste ma
7ota ' 5anto la 2 m" co mo la 2 min ser n da dos co mo %resiones
a!so"1tas . (lcu lo d el vo lu men del tan que $ 0 t%. 0t < Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a
u 4555 / Q! ----------------< 7777777777777777 itros% $? u ) ,00%
$en l
-01
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CALC ULO DEL COM PRESOR &ie ndo la f unción d el co mpresor la de re e m- plazar el aire qu e se pierde por absorción de l agua # por p osib les f ugas! su ta ma 3o es ge- neralment e pe que 3o. De be vencer u na pre- sión superior a la m" ima d el siste ma! # su capacida d no pasa de p ocos pies cúbicos de aire por min uto. En ef ecto! e l agu a tiene u na capacida d de diso lver a ,> Q( # a ,!1 1 psi $,0!+ m de colu mn a de ag ua% * ,!*C d mR de aire por cad a me tro cúbico $ , mR % d e agu a! suponiend o q ue esta agu a n o tuv iera ningu- na materia en soluc ión. 4h ora b ien! la capa- cidad de soluc ión de l a gua est #a e n p arte agota da por e l cloro de des inf ección; por lo tanto e l co mpresor necesario para repon er el aire absorb id o por e l agu a deb e ser mu# pe- que3 o. do nde ' A < 7ú mero de c iclos p or hora. b.- Det er minació n d el volu me n út il de l t anq ue $ u%. Es e l volu men ut ilizab le de l volu men tot al de l tanqu e # re present a la ca ntidad de a gua a sumin istrar entre la presión m"ima # la pre- sión mínima.
u < 5c 9 8 b os datos q ue su min istra la e"periencia! son resu mid os en dif erentes tab las # reglas! por eje mplo según la f ir ma PEERLES PUMP DI0I7 SION! co mpresores con capacidad d e , a * pies cúb icos por minuto $*C. +,= c mR a >1.1+ c mR por minuto% p or cada ,.0 00 ga lo- nes $ +.=C> ts% de capacidad t otal de l tan- que! han s ido encontra dos sat isf actorios para muchas instalacion es. os compresores deb en estar accion ados por interrup tores de nive l # de presión! para asegurar el ma nte nimie nto de las proporcio- nes deb id as de a gua # aire. En los t anq ues d e cap acida d! igu ales o ma- #ores a +*0 galones.! es pref erible usar para la recarga d el a ire un co mpresor de l tipo convencion al! de capac ida d # presión ade- cuada para el siste ma! movidos p or u n motor el/ctrico mand ado por un sis te ma de contro l! el cua l n or ma lme nte f unciona me dia nte un siste ma de co mbin ació n entre pres ió n # nivel de a gua! de ma nera que se p ueda contro lar el tra bajo de l co mpresor.
LOS SI ST EM AS &I DRONEUM ATIC OS DE USO DOM ESTIC O os siste mas h idro neu mt icos con tan ques de + *0 Jalo nes o menos # en ed if icaciones con +0 piezas servidas o me nos se d eno mi- nan hidrone u mticos de q uin tas o de uso do m/st ico! s u met odo log ía de d imensi ona- mie nto dif iere de l os lla mados hidrone u mti- cos tempora les! sobre tod o en las estimacio- nes de los cauda les pico de l a de ma nda #a que ningu no de los otros m/to dos de clcu lo parecen d ar result ados coh erent es.
con respecto a dich o estud io! se reco mien da la solicit ud d el inf or me t itu la do C ALCULO DE SISTE MAS &IDRONEUMATICOS DE USO DO MES7 TICO! cu#os autores son los estu dia ntes an- tes menc iona dos% en el clcu lo p ara sis te- mas hidrone u mticos d e uso do m/stico $vi- vienda u nif a miliares% la estimació n de la de- mand a se har de acuerdo a la f ór mula presentada a cont in uació n' 8d < 0! C+ 9 7 p
&egú n un a tesis d e pre-grad o realiz ad a por los estud ian tes Dos @a mos J. @o berto # Jó mez J. (a milo de la An iversida d SI MON B OLI0 AR! $si Ad . d esea ma#or inf or mación Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a
$p m%
dond e' 8d < (auda l d e d e ma nda en litros por minu- to. - 7p < 7ú mero d e piezas o ap aratos sa- nitar ios servidos.
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Est a f órmu la line al a barca un rango e ntre cinco $>% hasta treinta $+ 0% piezas con b as- tante e"actitud! p uesto qu e las viviend as uni- f amiliares con ms d e tre inta piezas son ca- sos atípicos.
2ara este tip o d e sist e ma es per mitido el uso de una s o la un ida d de b o mb eo # cargadores de air e en lug ar de co mpresor para la recar- ga de l a ire. En re lación a las presiones de o peración en los hidr oneu mt icos do m/sticos se usa la si- guie nte estimació n de presio nes'
N8mero #e %isos
P mínima )PSI*
P m./ima )PSI*
C9D9 T9 )M ts*
, * +
*0 *> +0 +>
0 > >0 >>
+0 ++ += 0
SISTEMAS DE PRESION CONST ANT E GENERAL DES
I
DA
&on aq ue llos siste mas de bo mbeo e n dond e se sumin istra agu a a una red de consu mo! me- dian te u nidades de b o mb eo q ue tra ba jan directa me nte con tra un a red cerra da. os siste mas de b o mbeo a presión const ante se clasif ican en dos grup os princ ipa les! a sa- ber' •
•
&iste ma d e b o mb eo contr a red cerrad a a ve locidad f ija. &iste ma d e b o mb eo contr a red cerrad a a ve locidad var
iab le. 4 continu ación s e e"p lican a mbos sis te mas.
SIST EM A DE BOM BEO C ONT RA RED C ERRA DA A 0 EL OCI DA D (IA &on aquell os si stema s en donde dos o ms bombas trabaj an en paral el o a una vel oci dad i nvariable para cubri r dema ndas de consumo i nstantneo de l a red servi da. An nom bre mas apropi ado para es- tos si stema s sería el de SISTEMAS DE BOMBEO CON TIN UO A 0ELO CID AD (I A.
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4 pe sar de l o anterio rme nte e"pue sto! esto s si stem as se convi erte n en SISTEMAS DE PRESION CONS TAN TE con el uso de vl vulas regul adoras! que son usadas cuando en la red se requi ere en verdad! una presi ón uni forme. En estos si stemas el funci onamiento adi ti vo de l as bombas se efectúa mediante l os di ferentes m/todos de regi strar l a demanda en l a red; l o cual si rve ade m s para cl asi fi - carl os.
CON !NO " #! $ "!%ON &'A N( )! *
&on si stema s que i ncorpo ran rotmetros! tubos pi tops o cual quier otro medidor hi En esto s si stema s el funci onami ento adi ti vo dromecni co de vel ocidad. En ell os! de l as uni dades de bomb eo se acci onan por dete rminad a l a vel ocidad se cal cula el caudal se3a l es reci bi das de senso res de presi ón col por secci ón)vel oci dad; a este grupo específi ocados en l a red servi da que encienden # co pertenece el PACOMONI TOR. apagan l as bombas.
CON !NO " #% *!"!N C%A ) #! $"!%O N Esto s ti pos de si stemas i ncorporan una pl aca de ori fi ci o! tubo venturi! i nserto corto o cual qui er otro mecani smo medi dor de caudal que acci ona un preso stato di ferenci al para l ograr un funci ona- mi ento adi ti vo de l as bombas.
CON +!#% #O"! #! C AU #A ) !)! C'"O - +A1N'%C O &on si stema s que regi stran el caudal por medi o de l a i nducci ón de un camp o! p roduci do por l a vel ocidad de la m asa de agua pasan te! el medi - dor crea una re si stenci a que es regi st rada por un transductor que da l as se3al es d e encendi do # apagado de l as bombas.
CON +!#%#O "! #! CA U# A) ,%# "O 2 #%NA - +%CO &V 2/
SIST EM A S DE BOM BEO C ONT RA RED C ERRA DA A 0 EL OCI DA D 0A RIA BL E &on aq uellos siste mas en los cuales la un ida d de bo mbeo var ía su velocid ad de f uncion a- mie nto en razón al caud al d e de mand a de la re d! me dia nte e l ca mb io de ve locid ad en e l im- pulsor de la bo mb a que se logra de d if erentes f ormas! las cuales sirven a su vez para clasif i- carlos en' VA"%A#O"! #! V!)OC%#A# $O" +!#%O #! El motor es e l de no min ado 5ipo Esco +O'O"! #! %N#UCC%ON billas # en /l se usa un sensor de presión #)o cauda l con un transduct or qu e hace qu e e l vo lta je varíe en los secun darios # por e nde v ar íe la velocid ad d e f uncion a mient o. VA"%A#O"! #! V!)OC%#A# $O" +!#%O #! "!C'%*%CA#O"! #! %)%CON
En este caso se usan mot ores nor ma les en jau la d e ard illa # un se nsor electrónico de presión #)o cau dal! que p or inter med io d e un transductor hace qu e el circuit o rectif icador de &. @. (. varíe el ciclo d e la on da de (.4.! variand o por ende la veloc ida d de mot or.
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VA"%A#O"! #! V!)OC%#A# $O" +!#%O #! VA"%A#O"! #! V!)OC%#A# $O" +!#%O #! +O'O-VA"%A#O"! +!CAN%CO +O'O-VA"%A#O"! ,%#"3U)%CO
a ve locid ad de la bo mba es reg ulada por un moto-vari ador q ue const a de un motor es- tndar acoplado a u na ca ja variadora de ve- locid ad! int egrad a p or un ju ego de correas en S S que corre sobre poleas de di metro va- riable! accion nd ose el conjunt o por un me- canis mo e lectro mecn ico qu e recibe una se- 3al de u n sensor d e presión #)o ca uda l.
Est e c onsta gen eralment e! de un motor de tipo jau la de ard illa! q ue acc ion a un acop la- mie nto h idru lico! e n don de un mecan is mo hidr ulico mecnico r egu la la ve loci dad de salid a! $accion a mient o de la b o mb a% en f or- ma pro porcion al a la presi ón d e la red! por med io de la ca ntidad de f luid o q ue su ministra el aco ple hidru lico.
VA"%A#O"! #! V!)OC%#A# $O" +!#%O #! os mecan is mos ut ilizados par a +O'O-VA"%A#O"! !)!C'"%CO registrar presión #)o cauda l en este tipo de En est e t ipo de sist e mas se usa u n siste ma son similares a los especif icados variador electro magn /tico que co nsta ge para los siste mas a ve locidad co nstant e. neralmen te de un motor de t ip o ja ula En e l caso de siste mas con mas d e u na de ard illa! q ue mueve un e lectro im n bo mba! el f un- ciona mie nto a dit ivo se ef que es e"cita do por una corriente secund ectúa ten ien do cui- dado en blo que ar la aria de u na int ensid ad proporcio nal a la un ida d en turno de f un- ciona mie nto a su presió n #)o cau dal re gistra- dos en la re d velocidad m" ima # varin- dola en la bo que arras tra o no! a ma#or o menor veloc mba q ue en tra en s ervici o au"i- liar! ta ida d e l lad o acciona do! don de genera mbi/n se logra arrancan do ad icion allmente se e ncuentra la u nid ad de bo ment e un a bo mba a ve locid ad f ija # ba jan do al mínimo la ve locidad en e l vari ador. mb eo.
En la prctica! los siste mas de velocida d variable se just if ican so lo en re des con a mplios ra n- gos de f luctuación de ca uda l # va lores de f ricción altos! #a que co mo e n las b o mb as centr íf u- gas la presión de d escarga es razó n cua drtica a la ve locidad de f unciona miento ! es mu# p o- ca! $>? o men os%! la variación d e velocid ad # el posib le ah orro de consu mo el/ctric o se dilu- #en en las p/rdidas de re ndimient o de los mecan is mos variadores d e veloc idad ! salvo e n el caso de los rectif icad ores de silicón que parece n ser los mas conf iab les # modern os en la ac- tualida d; su ap licación so lo est a limita da p or los altos costos de ad quis ición de sus co mp o- nentes! au que #a este tipo de variad or es a mp lia me nte usad o e n la ind ustria! # c ada d ía ms se hacen ms aseq uibles.
%'!+A #! BO+B!O 'AN()! (o mo #a menc ion a mos! en estos siste mas el f unciona mie nto ad itivo d e las unidad es de bo mb eo se accion an por se3 ales recib idas de se nsores de presión co locad os en la red s ervi- da qu e enc ien den # a pag an las bo mb as.
DIM ENSI ONAM I ENT O 2ara el d imensiona mie nto d el siste ma 54 7T E&& se sigue $con a lgu nas variacio nes% pasos similares a los ut ilizad os para el c lculo de l siste ma hidr oneu mt ico. Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo HOBA, C. A.
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4 continu ación se presen ta e l proce dimie nto de c lculo '
DET ERM I NA CI ;N DEL CA UDAL M A+IM O En la deter min ació n de l ca uda l m"imo pro bab le de bo mbeo se p ued e usar cu alq uiera d e los m/to dos usua les! ms para s iste mas de pres ión co ntinua se r eco miend a e l uso d e las An i- dades de Jasto $ AJ% i nd icadas en las nor mas para el d imensio na mie nto de tu ber ías pero aplicand o la sig uie nte f ór mu la ! e mp írica q ue produce resu lta dos acortes a otro m/t odos'
Q! 2 5<5= 3 6 UG 5<>?@ Est a f orma de clcu lo da resu ltad os mu# precisos en sistemas de presión consta nte de cua l- quier tip o.
DET ERM I NA CI ON DEL CA UDAL M I NIM O En tod os los casos el caud al mínimo d e de mand a de u na red! depe nde del t a ma 3o # uso al cual se destina la mis ma; el consu mo mín imo ! en muchos casos deter minar la via lidad o no del uso d e bo mbas pilot o que co ntrib uir n a dis min uir ms e l consu mo el/ctr ico en este t ipo de eq uipos. 4lg unos est ima dos de consu mo mínimo d e red es se dan en la s igu ient e ta bla'
USO DEL EDI (ICI O EDBFB(4 (BK7E& @E&BD E7(B4 E&! 4 (AEDA(5K& DE A@I4- 7BU4 (BK7E& K DE (K7VA7- 5K& @E&BD E7(B4 :K5E E&! ( AIE& :K&2B54 E& EDBFB(4 (BK7E& DE KFB(B74 & E&(AE4 & (E75@K& (KE@(B4 E& F4I@B(4 &! según t urno # , 5urno agua para ser- * 5urnos vicios sanit a+ 5urnos rios
PORC ENT A E DEL Q! ESTIM A DO PA RA Q %i"oto 0!,> 0!+0 0!+> 0!,0 0!,> 0!,> 0!*0 0!*> 0!+>
os valores d e cauda l mínimo as í obte nidos! son ta n solo in dicat ivos! #a qu e el criterio f inal del pr o#ectista ser e l q ue preva lezca en estos casos; el ca uda l mínimo p or razones prct i- cas no de ber ser n unca menor a ,! => ts)s o me nor a l eq uiva len te a l , 0? de l 8m".
DET ERM I NA CI ;N DEL NM ERO DE BOM BA S CA UDAL DE BOM BEO El nú mero d e bo mbas en un &iste ma a presió n continua es un asu nto de criter io de l pro#ec- tista! ser razón d el cauda l m"imo re querido por la red ! e l uso de la ed if icación # la corri ente el/ctrica disp onible .
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En un siste ma d e presió n continua las un idad es de bo mbe o se dividen e n princ ipa les # pilo- tos! # el sist e ma co nsta d e un id ades seg ún lo preve a e l pro#ec to . a ta bla a con tin uación p odr d ar un a idea de los d if erentes arr eg los d e bo mbas'
Bom !as Pi"oto N,
B!s 9 Se r$icio
0 ,o* 0 ,o* 0 ,o*
* * + +
- #e Q%i"oto #e " - #e Q ser$icio Q m ./im o #e " Q m ./im o ,0 W+ > ,0 W+ > ,0 W+ >
>0 >0 +> +> *> *>
7ota% &alvo en el caso de cau da les su ma me nte gr andes no se justif ica e l uso de s iste mas #e %resin contin1a con ms d e cuatro bo mbas de servicio! el uso de dos bo mbas p iloto! qued a ta mbi/n a criterio de l pr o#ectista.
DET ERM I NA CI ON DE LA S PRESI ONES DE OPERAC ION CA RGA DI NAM ICA T OTAL ) &DT * EN LA RED as presiones en la red se calcularn seg ún los pasos # consideracio nes e"plica das en la pgina 1 de este man ual. a :D5 d e b o mb eo ser el resu lta do d e su mar a la 2res ión de o peraci ón las carga corres- pond ien te a las succio nes # las p /rdidas en la estación reg uladora de pr esión $de e" istir esta%
POT ENCI A DE LAS BOM BA S M OT ORES a pote ncia d e la bo mba para un siste ma h idron eu mtico p odr calcu larse por la mis ma f ór- mul a indica da e n la p gina + de los prese ntes a punt es' 8 $l ps%9 : $metro s% ( < ------------------------=> 9 $n?),00%
CONSI DERACI ONES IM PORTA NT ES •
En todo caso! la po tencia del motor deb e ser el result ado de l c lculo ef ectuado en e l rendimiento re al ind icado en la curva selecciona da # sie mpre d ebe garant izar qu e no e"ista sobrecar ga en el mis mo cuan do la un ida d tra ba ja co ntra el C> ? de la carga de dise3o .
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as un ida des d e bo mbeo de ben ser selecciona das e n f or ma tal q ue la presió n d e cierre no est nunca p or encima de los ,> metros de la :D5. m"ima de d ise3 o en equ ip os de h asta , 00 2&B d e presión de trab ajo # d e * 0 ts en eq uip os de ,0 , o ms 2&B! es- to para evitar so bre-presio nes indese ables en la re d. En caso de qu e los va lores resu ltan tes d e las pres ion es de cierre de las bo mbas su per- en estos limi tes! se deb e prever una estació n conf ormada p or una o ms vlvu las re- gula doras d e presión o una vlvu la d e a livio con rec irculación a l su min istro.
DIM ENSI ONAM I ENT O DE LA T UBERIA : as tub erías sern se leccion adas con di me tros ta les qu e la velocida d de l cau da l m" imo probab le en e llas se encu entre co mpren dida e ntre , # + m)s e g.
a 5a bla anter ior pue de servir de gu ía para la selecció n de los di metros de tuber ía de simi- nistro a edif icaciones'
DIM ENSI ONAM I ENT O DE LA 0AL0ULA DE SOBREPRESI ON (uand o las un ida des de bo mbe o pilot o o de servicio selecciona das tie nen u na presión de cierre superior a las mín imas preestab lecid as o se requiere un a presión esta ble ! se hace ne- cesario retor nar a l t anq ue el ca uda l e"ced ent e con el f in d e mant ener la presió n e n la re d d e- ntro d e los límites per misib les. Esto se logra por me dio de u na v lvula d e a livio # un a tu ber ía de retorn o al tan que. Esta se d imensionar n segú n la 5ab la 7Q = siguiente # gr aduar para que a bra a la m"ima presión ad mit ida por la re d.
CA UDAL A RECI RC ULA R :asta ,!0, ,!*1 *!*1 >!0, Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo HOBA, C. A.
,! 00 ,!* > *!* > >!0 0 ,0! 0
DI 'M ET RO DE LA TUBER A DE
DI 'M ET RO DE LA 0'L0ULA
,L ,X L ,O L *L *O L
OL YL ,L ,X L ,OL
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El cau dal de ret orno a l tan que de a lmace na mie nto ser igua l a l prod ucid o por la u nid ad en tur no d e servicio o p ilo to! a la m" ima presió n a d mitid a p or la r ed. &e de be acot ar que la recirculación al t anqu e se usa solo cuand o ha# presión e"cesiva en la red # no se est/n ut ilizan do estac iones re guladoras d e presión en la red.
EN(RIAM I ENTO DE L A CA RC ASA as un ida des d e b o mb eo piloto o aqu ellas q ue est/n en turno de servicio co n cau dales de consu mo de la red cercanos a cero! suf ren rec alenta mien to en la carcasa que po drían ser perju diciales para est as. 2or eso se h ace necesar io rec ircular al tan que una pe que 3a ca ntidad de agu a q ue s irva para el e nf ria miento de la carcasa. 2or lo t anto se prever una rec irculación de f or ma t al que se garant ice el retor no al t anq ue de apr o"imada ment e , J2 $+! =C> lts) min% por cada :2 $ (% aplic ado a la un id ad d e bo mb eo. Est o se logra en varias f ormas' &i la presión de c ierre d e la bo mba pilot o lo p er mit e! se co locar una v lvula d e a livio gradua da en f or ma ta l que per mita la recircu lación al tan que! de l ca uda l antes me n- cionad o. &i las curv as de las bo mbas s on mu# pl anas # no per miten e l acc ion a mient o de un a vlvula de a livio! pue den usarse sensores de te mp eratura $ter most atos% que co ma n- den u na v lvula de so len oide q ue p er mita la recircu lació n a l ta nqu e de l cau dal ant es mencionad o. &i la co nstrucción d e la b o mb a es t al que no p er mite la co locació n d e ter mostatos #)o su f unciona- mient o de f orma ef icie nte! se colocar un a recirculación constant e # se regu- lar por dos llaves tip o glo bo. Est a últ ima so lució n es la mas prctica # reco me ndab le en la ma#oría de los casos. •
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4 continu ación se of recen dat os apro"ima dos para la selección d el ca uda l de enf ria mie nto. POTENCI A DEL MO TOR &P >!00 =!>0 ,0!0 ,>!0 *0!0 *>!0 +0!0 0!0 >0!0 Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a
C AUD AL DE EN(RIAMIEN TO ,,+> ,=00 **=0 +,0 >> >1C0 1C,> 0C> ,,+1 0
DI'ME TRO DE TUBER A PLG9 OL OL YL YL ,L ,X L ,X L ,O L ,O L
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En aqu ellos siste mas don de se ha esta blecido recirculación a l t anq ue por vlvula de sobre-presión $a livio% no se requ iere e l uso d el circu ito d e en- f riamient o! #a qu e la mis ma rec irculaci ón servir de l enf ria mien to de las carc asas.
DET ERM I NA CI ON DE LA S PRES I ONES DE OPERAC ION DE LAS BOM BA S a curva de f unciona miento de l siste ma d ebe garan tizar q ue los pu ntos d e transf erencia de las un ida des de bo mbe o $ %t3 # %t@ % que den por d eba jo de la pres ión de a pag ado $ 2resió n 5ech o% de la mis ma! d icho p unt o de be ca lculars e utiliza ndo la s igu ient e f ór mula' Z
Q@ 2 Q3 6 ) P @ P 3*
En d ond e ' 8* < 8, <
2, < 2* <
Es e l cauda l desconocid o a ser entregado p or la bo mba en turno de servicio 7Q *. Es el cau da l entre gad o por la b o mb a en turno de servicio 7Q , en la in tersección de su curva con el límite mínimo de presión de l sis- te ma. ímite mín imo de presió n de l siste ma $pres ión piso%. ímite m"imo d e presión d el s iste ma $presió n tech o%.
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El clcu lo de la presió n techo! se ef ectuar por tant eo; e mpeza ndo con un est ima do de 8* # lueg o est im ndo lo de n uevo con los 2 * resu ltan tes hasta un límite de equ ilibr io. El c lculo de l límite mín imo de presió n $presió n p iso% de l siste ma es igu al que en los eq uipos hidro neu mt icos! pero e l limite m" imo de l mis mo est s uje to a clcu lo se gún la curv a carac- teríst ica de la un id ad a utilizar # sie mpre es deseab le qu e el d if erencial d e presión no sea nunca sup erior a * 0 2&B $, m. d e colu mna d e a gua%; s i e l d if erencia l resu ltan te! dad o las ca- racterísticas de la curva a utilizarse! resulta sup erior a este va lor! h a# qu e prever un ju ego de vlvulas regu lad oras de presió n a la descarga g enera l de l equ ipo ! teniend o especia l c uid ado en inclu ir el c lcu lo d el limit e mínimo de la ca íd a d e presión a trav/s de las reg ula doras. &e de ben tener sie mpr e en cons iderac ión q ue la curva de co mporta mient o de la red servir de ref erencia para la se lección de las b o mb as. Debido a q ue los siste mas de b o mbeo se ven so met id os a variacio nes d e pres iones bruscas! las cua les e llos deb en estar en la cap acida d d e contro lar! deb e preverse la recirculac ión al tanqu e d e a basteci miento as í co mo r etardos en el ence ndido # apa gad o d e las b o mb as ad it i- vas. En el sa ldo se usarn los mis mos criterios qu e los me ncio nado para e l P AC OMONITOR ! t e- ni/n dose en cue nta q ue' &i la presió n d e cierre de las u nid ades de b o mbeo es ma#or de ,0 2&B $= m de colu mn a de agu a% en e l valor d el limit e m"imo d el siste ma se usar u na vlvu la d e alivio que per mita l a recirculac ión del ca uda l an tes me ncion ado ! dich o vlvu la de be t ener incor- porado un co ntrolador d e cau dal de rec irculación d entro de los límites previstos. &i la presió n de cierr e de las un id ades d e bo mb eo es men or de ,0 2&B $= m de colu mn a de agu a% del valor del límite m"imo de presión de l siste ma. &e reco mie nda la ut iliza- ción de un a vlvula so leno id e acciona da por ter mostato qu e med ir la te mper atura de las carcasas de las bo mbas! a brie ndo las v lvulas soleno ide cada vez que la te mper a- tura de la un ida d de bo mbeo alca nce >> Q( # cerran do la mis ma a l valor de +> Q(. •
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SIST EM A S DE BOM BEO A P RESI ON C ONSTA NT E DE TI POS H NO T RA DICI ONAL ES GENERAL I DA DES En razón del uso qu e se la dar a la re d! # con la certeza de que e"istir n variaciones mu# a mp lias n o solo en los mín imos # m" imos d e de mand a d iaria ! sino t a mb i/ n al uso casi e"- clusivo per iód ico! la instalación de u n siste ma h idron eu mtico r esult a ad e ms d e impractico e"tre mad a me nte costoso ! de bido a l gra n volu men! q ue por las caracter ísticas d e la red! r e- sulta d e /ste. El uso de u n siste ma d e presió n constante TANJLESS o P ACO MONITOR con un nu mero det er- min ado de b o mb as lleg a a ser una solució n mas viable! sin e mbargo persist en los larg os pe- riodos de consu mo mínimo q ue no justif ican el h echo de u na b o mb a traba jan do en f or ma
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contin ua! lo cua l represen ta un gasto inn ecesario d e en erg ía e l/ctrica a la vez q ue d e acor- ta mient o en la v ida útil d e la bo mba .
TIPOS DE SIST EM AS NO T RA DICI ONAL ES a gran varie dad d e conf iguraciones posibles que se pue den d ar en estos tip os de siste mas est limitada ún ica # e"clusiva mente por la imag inación d el pro#ect ista. En esta secció n e"- pondre mos ta n solo un os cuant os de e llos con sus respect ivas consid eracion es de dise3 o.
SIST EM AS C OM BI NA DOS CON T A NQUE COM PENSA DOR . 5a nto e n h idron eu mticos tra diciona les $do- m/sticos # de e dif icios% co mo en sist e mas combinados L no tra diciona lesM se estila la instalació n de l tanq ue co mo un pu lmón co m- pensad or para la red $La caballo o Voc[e#M%! tal co mo se mu estra e n la f igura an terior! con esto se logran es tas venta jas '
,% :a# me nor perd ida de a ire por di- solució n d entro de l ta nqu e de pre- sión! por cons igu ient e el co mpre- sor $o cargad or% de a ire tra ba ja ms espaciado.
o e"p uesto en los p rraf os anteriores de be llevar al pro#ectista a pe nsar en la posib ilid ad de insta lación de sist e mas no tr adic iona les como lo son los $ SISTE MAS DE PRESION CONSTAN TE CON TANQU E CO MPENS ADOR %! los cuales ad e ms d e of recer un gran ah orro de energ ía e n los per íodos de mínima de man da prolo nga la vida útil d e las bo mbas. El SIS TE MAS DE PRE SION CONSTAN TE CON TAN QUE CO MPENS ADOR resulta de la co mbi- nación de un s iste ma hidr oneu mt ico # un siste ma d e bo mbe o de v e locid ad f ija co ntra la red cerrada TANJLES S P AC OMONITOR $ o % de tres o ms bo mbas f uncio nand o en para- lelo.
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*% En un a instalación tr adic iona l! e l tanqu e se llena a la rata d e cauda l que es capaz se su min istrar la$s% bo mb a$s%! pero la re d recibe e l agua de l tan que de pres ión $se va- cía% en razón d el d if erencia l de presión e"iste nte agu as arrib a # abajo de su orif icio d e descarga $2 , - 2*% esto hace que en caso de de ma ndas pico p ueda e" istir un abat imient o considerab le de la presión e n la red. +%
En la inst alac ión co mo co mpensa- dor el tan que d e presió n se lle na a una rata igu al a Q! 7 Q# $(a uda l de Io mbeo me nos (aud al de De- mand a%! lo q ue gar ant iza que la red en todo mo mento recibir e l caudal pro ducido por la$s% bo m-
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ba$s%! es ms en caso de de mandas super-p ico! el tan que su minis- trar caud al ad icion al a la re d e n e l instant e prev io al arranq ue d e la unid ad en reserva # p or consi- guie nte no e" istirn ab atimie ntos de presión e n la red
% &e f acilit a el servicio al ta nqu e de presión s in menoscab o de l su mi- nistro de a gua a la red! #a qu e du- rante relativa ment e larg os per ío- dos pue de h acerse f uncionar e l siste ma co mp. TANJLESS.
&I DRONEUM 'TIC OS DE T RES U C UAT RO BOM BA S &egú n nu estras 7or mas &an itar ias v ig entes un hidro neu mt ico con ms de dos bo mbas debe ser considerad o co mo &iste ma d e 2re- sión (o nstant e! # d ime nsio nado co mo tal. 4ún cuando est o es una apreciac ión n eta- ment e se mn tica se reco mien da el uso de esta ter min olog ía p ara la f acilidad de per mi- sería. Est e tip o de arreglo $con tan que co mpensa- do u orig ina l% tie ne la ven taja de lo grar un equilibrio e ntre el bo mbe o # la de man da ms acorde con la realid ad! esto represe ntar a la
larga u n ahorro en e l consu mo de energ ía el/ctrica! se obt ien en tan ques de me nor vo- lu men # por lo tant o ha# a horro e n los costos inic iales. &e d eber proceder seg ún lo ind icado para hidro neu mt ico! el n ú mero u cau dal d e las bo mb as según lo ind icad o para P ACO MONI7 TOR o TANJLE SS! ten ien do el cu ida do de calcular el ta nqu e con el cauda l de un a bo m- ba! #a que co mo in dica mos e l m"imo nú me- ro de arranq ues ocurre cuan do l a de man da es igu al a la mitad de l caud al de bo mbeo.
&I DRONEUM 'TIC O CON TA NQUE EN EL T EC &O El siste ma h idro neu mt ico tra diciona l! o el de tres o cuatro bo mbas! pu ede conf igurarse para que el tan que de presió n # sus accesorios se e ncuentr en so bre e l t echo de la ed if icación! es- to reduce enor me me nte e l volu men de l tanq ue de presión! #a que el mis mo es calculado p a- ra las presiones *0) 0 2&B $p iezas d e tan que o + 0)>0 2&B p ara p iezas con Flu"ó metro%. En este tipo d e siste mas ha# q ue co nsiderar var ios pu ntos' •
os mo ntan tes d ebes estar d ime nsio nados para este tip o d e siste ma desde e l pro#ecto ! bien se a un monta nte ún ico $lo reco men dad o% dond e el t anq ue traba ja co mo un co m- pensad or en el t echo o con d os mo ntant es $f orma trad icion al%
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a intercon e"ión e l/ctr ica $ pote ncia # ma ndo% entre la sala de bo mb as # el ta nque # sus accesorios deb e estar pr evista d esde e l pro#ect o. En e l clculo de l tan que d ebe cons iderarse un a protección contra co lapso p or sub pre- sión. a protección contr a ra#os $para ra#os% deb e ser ópt ima # se d ebe ser acuciosa ment e cuidad oso con la puesta a t ierra d el sist e ma de bo mbeo. •
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&I DRONEUM 'TIC O CON TA NQUE DE PRESI ON A ENT RA DA REST RI NGI DA
El siste ma consta ge nera lme nte d e un h idron eu mtico con t anqu e co mp ensador inte grado por tres a cua tro b o mb as las cua les en co nju nto ma ne jan caud ales relativa ment e a ltos! # p o- drn ser igua les o p ilo to o de servicio! tod o e n f unción de los resu lta dos arro jad os por los c l- culos de los cau dales necesarios en la re d. El ta nque se d ise3a par a un tie mp o de llena do de a pro"imada men te ,0 minu tos! dicho t ie m- po n o inclu#e e l t ie mpo de v aciad o d el mis mo #a q ue t endr priorid ad el ti e mp o d e llena do $a caudal restrin gido%! con u n p orcenta je de l cau dal de la pr imer a b o mb a! # para 1 arranqu es por hora de la mis ma! segú n las nor mas of icia les vige ntes. El ca uda l restrin gido p ara e l lle nad o de l t anq ue ser del >0 ? de l cau da l de la un ida d ms pequ e3a $#a e n este caso si se a d mite e l uso d e p ilo tos% o de un mínimo d e ,.> J2 9 :2 del mot or en la b o mba d e ma#or ta ma3o. 4l e"istir p oc a d e ma nda las bo mbas en turno suplen la re d a la vez que llen an e l t anqu e a trav/s de u na restricció n $o b#-pass del llen ado% # se pr end en # a paga n p or un presostato co- locado e n el t anqu e de presi ón! e n este mo ment o el siste ma se c o mp orta co mo u n hidr o- neu mtico trad icio na l # como el t ie mpo de llen ado de l tanq ue esta tab ula do $por la restric- ción% a ,0 min utos el h idron eu mtico cu mple con los 1 arranques por hora! si la d e ma nda au me nta e l 24 (KK7B5K@! o presostat os colocados e n la líne a to man e l contro l con e l f in de qu e f uncion e co mo un siste ma d e presión consta nte co ntra la red cerrad a de dos o ms bo mb as f unciona ndo en paralelo. a restricción es un or if icio qu e pue de estar colocado e n un b# pass en para le lo o e n la cl a- peta de u na s\ ing chec[ co locad a en la entra da)sa lid a d el t anq ue. Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo
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El orif icio se estima con la sigu ient e f ór mula' Q
a
2
C . 2 . . P@
P3
03 2.
En d ond e' *
a < rea de l or if icio $en ts % 8 < (auda l a pasar p or el orif icio $en + ts )&eg% ( < (oef icient e d e contracc ió n $< 0!10% 2,< 2r esión mínima a bsolu ta $en ts colu mna d e ag ua% 2*< 2r esión m" ima abso luta $en ts colu mna de agu a% , < elocid ad e n e l tub o d e entr ada del tan que * $ ts)seg% g < aceleración d e grave dad $ !C, ts)&eg %
(on e l re a po de mos det er minar e l d i metro' 2
#
a
. 1000
.7854
Donde LdM vien e e"presa do e n mm (o mo menciona mos anter ior mente ! la co mbin ació n de siste mas de bo mbe o de los lla mad os no tradic ion ales tiene e l límit e que le imprime la ima ginació n de l pro#ectista # depe nder del ta ma 3o # uso a qu e est/ destinad a la red a servir .
SISTEMA DE E0ACU AC ION DE AGU AS SER 0ID AS DIMENSIONMIENTO DEL CAUDAL DE LAS BOMBAS BOMBAS
PARA
AGUAS
NEGRAS:
El sistema de ev acuación de aguas negras está constituid o por el conjun to de tuber ías y de ser necesario de bomba(s) y pozo de recolecc ión. La figura anex a muestra la v ista en planta y corte de un pozo de recolección. Es te sistema recoge las aguas usadas en la edi ficación y por lo tanto! los aportes de agua "ue circulan estarán casi en su total idad de finid os por los consumos de agua para fin es dom#sticos! comerciales! industriales! etc. Es bue no $acer notar "ue no toda el agua suplida v uelv e! en forma de agua usada! a las cloacas! y a "ue parte es des cargada fuera del sis tema de recolección. DETERMINACION DEL CAUDAL AFLUENTE Y ALTURA DINAMICA TOTAL DE BOMBEO
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%om&nmente! 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 manej o de las mismas deberán dimensionarse para un '* del caudal máx imo probable de agu as blancas+ si solo parte de las p iezas serv idas! o se desconoce el v alor del consumo de ag uas blancas se aplicará el , Método de Hunter- "ue se describe a continuación METODO DE HUNTER (NUMERO DE UNIDADES DE GASTOS) La gace ta o ficial indic a es te m# todo para el cálculo de la demanda máx ima probable! pa ra el cálculo de /icos 0áx imos en redes de aguas negras y dimensionamiento de las tuberías de la red. 1eg&n este m# todo! a cada pieza sanitar ia se le asigna! de acuerdo con su uso y tipo! un n&mero! el cual es llamado NUMERO DE UNIDADES DE GASTOS. La tabla del anex o muestra las unidades de gastos asigna das a piezas sanitarias tan to de uso p&blico como priv ado. El n&mero de unidad es de gastos "ue corresponde a cada pieza o artefacto sanitario no especificad o en la ta bla 23 4! se determinar á en función del di ámetro d el ori ficio de alimen tación correspondi ente! indicado tam bi#n en la tabla 23 4. PROCEDIM IENTO A SEGUIR EN ESTE METODO: •
•
•
Elabore o trab aje sobre un diagrama isom#trico de la tube ría de distri bución del sistema. /or cada tramo especifi"ue el n&mero y tipo de piezas a serv ir por el mismo! recuerde "ue cada ba5o indiv idual se toma como un conjunto! solo en los ba5os p&blicos en con teo de las piezas se $ará por separado. 0ultiplicar los to tales de piezas sanitari as de igu al tipo! por su corr espondien te n &mero de unidad
es •
•
de gastos! s eg&n la tabla 23 4 6otalice todos estos productos parciales. %on el n&mero total de u nidades de gastos "u e sirv e la red! se busc a la capacidad del sistema (l
ps) en la tabla 27 indicada en los 8nex os
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DIM ENSI ONAM I ENT O DE LA ALT URA DI N'M ICA TOT AL DE BOM BEO: El clcu lo de la 4 ltura Din mica 5o tal es mu# si mp le #a que en e l proced imient o! algunos de los t/r minos de la ecu ación de l 4 D5 se consideran c o mo nu los # otros se cance lan . 2or eje mplo' a altura de succión se consideró s ie mpre co mo pos itiva pu esto que la$s% bomba$s% nor ma lme nte es su mergible ; la presión resid ua l se anu la puest o q ue! el ag ua se descarga en la clo aca # se encu entra a pres ión at mosf /rica &ie ndo la 4 ltura Din mica 5ota l d e bo mbe o 4 D5 la resultant e de la su mat oria de' ,. Dif erencia de cot as entre el sit io d e colocación de b o mb a # la c ota superior del tanqu e o c loaca a do nde se bo mbe a. *. as f ricciones ocurridas en la descar ga de la mis ma! valvu ler ía ut ilizad a # mon- tante hasta el t anq ue e leva do. +. 2r esión res idua l a la descarga! 6 ,!00 a *!00 m.! sie mpre # cuando no e"ista una con trapresión con ocida en la lín ea d el acued ucto.
DIM ENSI ONAM I ENT O DEL POK O DE REC OL EC CI ON O POK O &UM EDO:
2ara e l d imensio na mie nto del pozo! bsica men te se cons iderar n dos par metros' •
•
5ie mpo d e de tención d e las agu as servidas e n e l pozo. Bn tervalo entr e dos arra nqu es sucesiv os del mot or de la bo mba.
TI EM PO DE DET ENCI ON Es reco me nda ble $según la Jaceta Kf icial v ige nte 7Q .0 e"tra ordin aria% co nsid erar un tie mpo li mite de , 0 # +0 minu tos $5%! por r azones de au to biode gradac ión of ensiva. En tal sentid o! es reco mend ab le que su capac ida d no e"c eda e l volu men eq uiva lent e a +0 minut os de gast o me dio prob ab le $ 8%! n i sea men or que el equ ivalent e a , 0 minu tos de l mis mo .
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El volu men a calcu lar ser un a porción co mprend ida e ntre el nive l mín imo # el m"imo de operación $%; q ued ando u n volu men del n ivel mínimo al f ondo co n suf icie nte alt ura para que la b o mb a su mergib le f uncione ef icient e mente. Kbserve la f igura a nterior. De los dos pu ntos ant eriores se de duce qu e el vo lu men d e det enció n! es f unción d el cau dal med io pro bab le # d el tie mp o de det enció n.
INT ER0AL O ENT RE L OS A RRA NQUES SUC ESI0 OS DEL M OT OR An intervalo d e t ie mpo e ntre los arra nques suces ivos de l motor de la bo mba pued e ser d e=,0 min. El vo lu men a co nsid erar! es el c orrespond ien te a la p orción de l pozo co mpren dido entre el nivel mínimo de operac ión # el n ivel m" imo de op eració n. Es reco menda ble q ue la dist ancia entre los dos n iveles supere los 0 .10 m. 4l igu al que para el c lc ulo de los s iste mas hidro neu mt icos el caud al del af luen te d eber s er pref erible men te la mita d de l cau da l de la bo mba. El volu me n f inal d el p ozo entre e l nive l mínimo de o peració n # el nive l m" imo d e oper ación ser calc ulado se gún la f ór mu la s igu ient e'
0 1 2 345 6 Q !
$en litros par a u < 1 # 8b < P ts)sP%
dond e' u < olu me n a evacuar d el h ú medo en lts! 8b < (apacidad de la bo mba e n mR) min. 4 este volumen deb erla a gregarse el v olu men de s u merg enc ía de la bo mba # del de c mara de aire prevista ! estos últimos valores de pend ern de l cubica je qu e se le d/ a la ta nqu illa de bo mb eo En est a f ór mula se co nsidera qu e la cap acida d d e la b o mb a $ 8b% es el dob le d el caud al de af luente $8a% que llen a e l p ozo hú med o! co n lo cual! se lo gra u n int ervalo mín imo entre dos arran ques sucesivos d e la bo mba .
POT ENCI A DE LAS BOM BA S: El ca lculo de la pot encia de las b o mb as se har en f unció n d e la sigu ie nte f ór mu la' 2ara e l c lculo de la pote ncia de la b o mb a! t ene mos' 8b $ lt)s % 9 : $ metros % :2
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< ---------------------------------=> 9 n $?% ) ,00
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SEL ECCI ;N DE LOS M OTORES EL CT RIC OS: &ue le ocurrir q ue al calcu lar los d atos de una instalac ión de bo mbe o! no es pos ible pr ever con e"actitu d las p/rdidas de carg a qu e se prod ucirn! por lo que en g enera l # por razon es de segurid ad se ad mite n para e llas valores calcula dos por e"c eso. &i lueg o resulta q ue la bo mb a h a d e i mpulsar a presión inf erior a la a ltura mano m/trica calcu lad a! la pot encia a b- sorbida ser ms elevada en casi tod os los casos! #a que el caudal impu lsado a u me nta si la presión dis minu#e . (on ob jet o de evit ar sobrecargas a los motores! se f ija su pot encia no min al a 3ad ien do a l as potenc ias calcu lad as los mrge nes sig uie ntes' >0? apr o". para pote ncia +0? apr o". para pote ncia *0? apr o". para pote ncia ,>? apr o". para pote ncia ,0? apr o". para pote ncia
de la b o mba h asta u nos * :2. de la b o mba h asta u nos * a > :2. de la b o mba h asta u nos > a ,0 :2. de la b o mba h asta u nos ,0 a * 0 :2. de la b o mba sup erior a *0 :2.
Bom !as %ar a A1as #e L"1$ia: SIST EM A S DE E0A C UACI ON DE AGUAS DE LL U0IA Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo HOBA, C. A.
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a de ter minación del caud al posib le af luen te a un pozo de recepc ión de agu as de lluvia es algo co mp lica do d eb ido a qu e este dep end e ún ica # e"c lus iva me nte de f actores natura les los cua les son su ma mente diversos # ale atorios; por esta razó n no se per mitir! de acuerd o! con las nor mas! el uso de un mis mo pozo o tan quilla para la reco lec- ción de agu as ne gras # d e lluv ia! aún cuan do el siste ma cloaca l p úblico se a u nit ario . &in e m- bargo e" isten pro#ecciones de la int ensid ad d e lluvia en muchas localid ades! las cuales se e"presan co mo líneas d e intens idad de lluvia co nstante ! en el atlas pluvio m/trico el cu al se reco mie nda co nsult ar. a cap acida d d e dre naje d e los e le mentos de l siste ma de reco lecció n # cond ucción de agu as de lluvia! se calcular en f unción de la pro#ección h orizont al de las reas drenad as; de la in- tensid ad! f recuencia # duración de las lluvias qu e ocurran en la respect iva loca lidad # de las características # esp ecif icacion es de las mis mas. 5o man do det allad a me nte to dos los f actores anterior men te me ncion ados! se lograr det er mi- nar con mu# buen a apro"imació n! el caud al af lu ente e n un pozo de reco lección d e aguas de lluv ia # se deb er d ispo ner d e u n siste ma de bo mbeo c o mp let o p ara la co nducció n # evacu a- ción de la mis ma. El clcu lo de dich o siste ma se h ar siguiend o e l mis mo proce dimie nto # consideraci ones t o ma das en el dimens ion a mient o de los sis te mas d e ag ua servid as. a capac ida d de las unidad es de bo mbeo se calcu lar en f unció n d e la m"ima intens ida d de lluv ia registra da # del area a ser drena da por e l siste ma! d e acuerdo a las f órmu las antes in- dicadas.
E EM PL O DEL C ALC UL O DEL SI ST EM A DE BOM BEO PA RA AC &I QUE DE A GUA S DE LL U0IA< SEGN A L O REC OM ENDA DO POR LA NORM A SA NITA RIA 0I GENT E< GAC ETA O(ICIAL N 95 Datos su min istrados p or el c lie nte'
Are a a #re nar:
39455
m@
De los dat os anteriores! se desarrollar nuestro c lculo d e acuerdo a lo suger ido e n el ca% í7 t1"o ++II' S De la recolección! cond ucción # disposic ión d e las 4guas de luv iaS! Artíc1"o >'
P.rrao !939 as primeras *>0 u nidad es de descarga se co mp utarn co mo el equ ivale nte a 10 m*
del rea dr enad a.
P.rrao !9@9 El e"ceso de unid ades de descarga por encima de las *>0! se calcular n a ba- se de una un ida d d e descarg a por cada 0!* > m* de rea de pro#ecció n hor izont al drenad a eq uiva lent e. De lo ant erior t ene mos' 10 ,.0
39455
m* m*
< "
m@
<
*>0 Anid ades d e descarg a >.=10 Anid ades d e des c ar g a
2 >9535 cara
Uni# a#e s #e #es
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Del resu lta do anter ior! nos ub icare mos en la ta!"a 4< de la me ncion ada nor ma a f in d e d e- ter minar e l gast o prob ab le e n litros p or segun do e n f unció n de l n ú mero de un idad es de gasto; pero e n vist a d e q ue esta tab la tiene un a limitac ión de hast a + .00 u nid ades de descarga! desarrollare mos el c lculo s igu ien do la f órmula ut ilizada por la f ir ma 2aco 2u mp (o! la cual ind ica mos a cont inu ación ' 8d 8d
< <
0!0C, 0!0C,
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Lits e
0.1=*
$AJ% 0.1=* $1!,0%
Ca%ít1"o +++! L Equ ipos de l &ist e ma de Io mbeo par a 4 guas &ervidasM! Artíc1"o @ Las bo mb as para agu as servidas! d eber n cu mp lir los siguient es requ isitos'
P.rrao !9 SDe capacid ad por lo menos ig ual a l 3@4 - d el gasto m"imo af luent e a la tan qu i- lla de bo mbeoS; c on lo cua l se o btiene el s igu ien te resu ltad o'
Q# 2 @=< 54 / 3<@ 4 2 F4< 5> Lits e &in e mb argo! esta f ór mu la est basa da en u nidad es para el clcu lo d e dot acion es de agu as blancas o siste mas de bo mbe o para ag uas servidas; # no así para e l tipo de siste ma qu e se requiere. 2or tal motivo hace mos la reco mend ación de so meter el clcu lo al estu dio! revisión # aprobación p or part e de su in gen iero pro#ectista.
SISTEMAS DE BOM BEO PARA SER0ICIO CONT RA I NCENDI O GENERAL DES
I
DA
5o da edif icación bie n d ise3a da deb e const ar ad e ms de su red de distr ibución para agu as blancas! d estin ada #a sea a l uso d o m/st ico! in dustria l! etc.! de un a red dest ina da a la e"tin- ción d e incend ios qu e se p ued an suscitar en la mis ma . En el presen te cap ítu lo se e"pondr n muchos de los pun tos a ser considerados en el dime n- siona mie nto de l siste ma de bo mbeo contra incend io! e n particu lar los siste mas f ijos de e"tin- ción con a gua por me dio de imp ulsión pro pio para e dif icios resi denc iales según nor mas CO7 0ENIN ! #a qu e las nor mas p ara of icinas! centr os co merciales e ind ustrias d ía a d ía se vu elcan ms a seg uir n or mas intern acio nales de l N9(9P9A9
Wekker & Asociados, C.A. Asesora técnicamente a Grupo HOBA, C. A.
ing eni eri a@g rupoh ob a.co m
SIST EM A (I O DE E+TI NC ION C ON A GUA POR M EDI O DE IM PUL SION PROPI O
(o mo su no mbre lo in dica este siste ma consta de un me dio de imp ulsión tot alment e ind e- pend ien te $bo mba$s%% con su red de t uber ía! vlvu las! b ocas de agu a # una r eserva per ma- nente de a gua ! la cual pue de ser' An tan que bajo! u n tan que elevado u oro reservorio para agua.
CLASI (ICA CI ON DE L OS SI ST EM AS El siste ma f ijo d e e"t inción por agu a p or medio de impuls ión prop io se clasif icar seg ún el di metro de la v lvulas # las cone"iones o bocas d e a gua p ara la insta lación de las ma ngu e- ras! en' CLA SES I y II9
%'!+A C)A! % Es aq uel q ue utiliza bocas de ag ua acop ladas a v lvulas d e d i metro ig ua l a ,O S # conect a- das a sus correspond ie ntes mang ueras de ig ua l d i metro.
%' !+ A C)A! %% Est e t ipo de siste ma se divide a su vez en dos clases! a saber CL ASE IIA I I B'
%' !+ A C)A! %% A Est e siste ma ut iliza dos b ocas de a gua de d i metros d if erentes! u na de ,O S a la que se le conecta u na man guera de ig ual di metro! # o tra b oca de *O S a la cual se le con ecta ta mb i/n una mang uera d e igua l d i metro! # la mis ma est destinad a para el uso e"clusivo de l os bo mb eros #)o perso nal de se guridad. 2ara la mis ma se reco mien da que e"ista e n e l sit io d e u bicación u n acop le re ductor d e *O S a ,O L. Wekker & Asociados, C.A. Asesora
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