República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Núcleo: Miranda Extensión: Ocumare del Tuy Cátedra: Instalaciones Sanitarias Sección: 8-01 Ing. Civil
SISTEMAS DE BOMBEO
Profesor (a):
Integrantes:
Lenny Pérez
Geiser Sifontes Reywill Piñango María Marín Alfreybelis Cabello Yennifer Díaz Jhonaikel García
Ocumare del Tuy; Septiembre de 2017
INTRODUCCIÓN
Las bombas e instalaciones de bombeo son componentes esenciales y vulnerables en casi todos los sistemas de agua. El diseño, operación y mantenimiento inadecuados de los sistemas de bombeo pueden representar riesgos sanitarios graves, incluida la pérdida completa del suministro de agua. Para evaluar la seguridad, suficiencia y confiabilidad del sistema de agua, el inspector debe incluir a las bombas e instalaciones de bombeo como parte integral de la inspección sanitaria. Existen diversos tipos de bombas y aplicaciones en los sistemas de agua. Las bombas que se utilizan para transportar agua a través del sistema están dentro de la categoría de ‘desplazamiento variable’ o «centrifugas». Otras aplicaciones usan bombas de desplazamiento positivo, como en la dosificación de sustancias químicas, remoción de lodos, muestreo y compresión de aire. Durante la inspección sanitaria, el inspector debe ser capaz de identificar el tipo de bomba para evaluar su uso adecuado. Cada categoría de bomba tiene sus propias características de operación y una serie de aplicaciones. Existen muchos tipos de bombas en cada categoría…
SISTEMAS DE BOMBEO
Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos. En un sistema típico, además de las tuberías que enlazan los puntos de origen y destino, son necesarios otros elementos. Algunos de ellos proporcionan la energía necesaria para el transporte: bombas, lugares de almacenamiento y depósitos. Otros son elementos de regulación y control: válvulas y equipos de medida.
Existen diversos tipos de bombas y aplicaciones en los sistemas de agua. Las bombas de desplazamiento variable se usan para grandes volúmenes donde se requiere una tasa de caudal constante (para transportar agua a través de los sistemas de tratamiento y distribución). La tasa de descarga de esas bombas varía de acuerdo con la carga (a medida que aumenta la elevación o carga, disminuye la producción de la bomba). Estas bombas no son autocebantes; por ello, dependen de la carga de succión positiva o de un sello hermético en la entrada de la bomba si el nivel del agua que se va a bombear está por debajo del impulsor de la bomba. El tipo de bomba de desplazamiento variable más común es la centrifuga. Las bombas centrifugas tienen un impulsor giratorio montado en un eje conectado a la fuente de energía. El impulsor giratorio aumenta la velocidad del agua y
la descarga a una tubería diseñada para disminuir el caudal de agua y convertir la velocidad en presión. Las bombas centrifugas equipadas con un sólo impulsor se denominan bombas de una sola etapa, mientras que las que tienen dos o más impulsores se llaman bombas de múltiples etapas. Estas últimas pueden bombear a mayores alturas de descarga, pero no aumentan el caudal. Hay diversos tipos de bombas centrífugas con múltiples aplicaciones en los sistemas de agua. Motobombas: generalmente son las bombas más potentes, provistas de motores de 4 tiempos, pero no son sumergibles. Su aplicación fundamental es en lugares donde no hay acceso a conexiones eléctricas y deseamos un trabajo rápido con una extensa autonomía de uso. Pueden extraer agua limpia o residual de estanques, arroyos, fuentes, toneles y cisternas de agua de lluvia, y sus usos recomendados son para riego tradicional o por aspersión de zonas verdes, huertas y jardines. También se usan como bombas para proporcionar un caudal uniforme en todo momento, o bien en trabajos pesados. Electrobombas para agua limpia (no potable): también denominadas bombas de uso doméstico, se emplean principalmente para riego tradicional o por aspersión de áreas verdes, huertas y jardines, extracción de agua de estanques, arroyos, manantiales o toneles/cisternas de agua de lluvia, suministro de agua de servicios y bombeo de agua dulce limpia, agua de lluvia o agua con ligero contenido de espuma. Electrobombas combinadas para agua limpia (no potable)/residual: son especialmente apropiadas para el vaciado rápido de tanques, zanjas de obra o sótanos inundados, y se pueden usar para aguas limpias y aguas sucias que contengan partículas de suciedad hasta un tamaño de entre 20 y 30 mm de diámetro. Electrobombas para agua residual: similares a las bombas combinadas, salvo que están especialmente diseñadas para aguas sucias con un tamaño de partícula de, según el fabricante, hasta unos 40 mm de diámetro. Bombas sumergibles: Son electrobombas y su aplicación principal es extraer agua de, por ejemplo, pozos, reservorios, fuentes o cisternas a profundidades que, dependiendo del modelo y fabricante, puede llegar hasta más de 30 metros. Están diseñadas con una carcasa especial que las protege de la oxidación y corrosión, y no dependen de la
presión del aire para impulsar el líquido, ya que al estar sumergidas pueden transportarlo a mayores distancias. Bombas para pozos profundos: También son electrobombas del tipo sumergible, con la diferencia que tienen mayor potencia y por ello están especialmente indicadas para pozos de hasta más de 60 metros de profundidad. Los sistemas hidroneumáticos: Se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión.
El sistema, el cual se representa en el Dibujo anterior, funciona como se explica a continuación: El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente (acometida), es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones y características calculadas en función de la red), y que contiene volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, al comprimirse el aire aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados, se produce la señal de parada de la bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red, cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos, se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.
MANEJO DE ÁBACOS Y TABLAS
Existen ábacos y tablas, al igual que en las conducciones hidráulicas, nos dan las longitudes equivalentes en metros de tubería recta para los distintos obstáculos o elementos singulares de la conducción, a partir de Q y V, y además nos dan el valor de la pérdida de carga lineal, la cual nos será necesaria para calcular la pérdidas de presión admisible en la conducción. También de la fórmula de Flamant, mediante los cuales de una manera mecánica se obtienen las pérdidas de presión unitaria, j, que se buscan con una aproximación suficiente. Existen ábacos característicos para cada tipo de tubería; debido a la rugosidad del material.
Ábaco universal de las conducciones de agua fría: Este ábaco es de utilización directa, solamente necesitamos entrar con el valor del caudal en l/s y siguiendo la vertical hasta llegar a un diámetro comercial (en acero galvanizado y cobre no existen todos los diámetros indicados en el ábaco), teniendo en cuenta que la velocidad en la que se encuentra ese punto de intersección es la adecuada. Por último, se obtendrá, la pérdida de carga unitaria en mca/m, cuantificada en el margen izquierdo. Esto supone grandes simplificaciones ya que aunque las condiciones del agua (temperatura, media, viscosidad, etc.) son variables lo cierto es que se ha podido comprobar empíricamente su utilidad en numerosas ocasiones con tuberías rugosas.
En el caso de que las tuberías sean lisas resulta adecuado utilizar un diámetro inmediatamente inferior al obtenido en dicho ábaco. Para un correcto dimensionamiento de la instalación se debe de tener en cuentas las pérdidas de cargas unitarias obtenidas en los diferentes tramos que estén dentro de los siguientes rangos: •
Conducciones enterradas: 0.10 a a 0.35 mcda/m
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Conducciones al exterior, para locales de poco uso 0.07 a 0.20 cda/m
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Conducciones en las viviendas 0.02 a 0.15 mcda/m
TRAZADO DE LA RED Y EL MONTANTE
Trazado de la red de agua: En la construcción de las edificaciones uno de los aspectos más importantes es el diseño de la red de instalaciones sanitarias debido a que debe satisfacer las necesidades básicas del ser humano como lo son el agua potable para la preparación de alimentos, el aseo personal y la limpieza del hogar, eliminado de desechos orgánicos, entre otros. El diseño de la red sanitaria, que comprende el cálculo de la perdida de carga disponible, la perdida de carga por tramo considerando los accesorios, el cálculo de las presiones de salida tiene como requisitos, conocer la presión de la red pública, la presión mínima de salida, las velocidades máximas permisibles por cada tubería y las diferentes alturas, entre otros. Considerando estos datos se lograra un correcto dimensionamiento de tuberías y accesorios de la vivienda. Inicialmente para la instalación de agua en una vivienda emprende con una llave general de paso o válvula, debe instalarse a distancia del usuario para poder interrumpir el suministro de agua en caso de escape o desperfecto, así como los contadores necesarios en la red. Estos contadores instalados en las tuberías son para medir la cantidad de agua que circula y que lleva incorporada una pequeña esfera en la que puedes comprobar el caudal consumido El montante: Las montantes (o columnas montantes) son las tuberías encargadas de subir el agua a los distintos pisos. En cada piso arrancarán las derivaciones de cada uno de los usuarios, si hay más de uno. En ese punto, debe de haber un contador de agua por cada usuario para medir el consumo realizado y poder facturarlo. Por esta razón, las montantes deben discurrir por un lugar de uso común del edificio (hueco de escalera), para leer el consumo sin necesidad de entrar en la vivienda. Además debe de haber una llave de paso, también accesible desde el exterior, para cortar el suministro en caso de haber una fuga en una vivienda vacía. Tramo de presión: El problema que se presenta en este componente de la instalación es la presión de alimentación. Efectivamente, conforme el agua sube, pierde presión (unos 100 kPa por cada 10 metros de alturanota de modo que si se quiere que el agua llegue al piso más alto con suficiente presión, debe de haber en el extremo inferior una presión
suficiente. Pero también hay que evitar que en los pisos bajos haya un exceso de presión. Eso quiere decir que, cuando los edificios son altos, habrá que establecer unos tramos en las montantes, tramos de presión, en cuya parte superior debe de haber la presión mínima necesaria y en la inferior la máxima. Teóricamente, el tramo sería de unos 40 m de altura, pero si en la parte inferior de este tramo hubiera los 500 kPa mencionados, cuando el consumo es grande, a lo largo del tramo habrá pérdidas de presión debido al rozamiento, luego no se obtendrá el mínimo necesario en la parte superior.nota. Se estima que la altura conveniente para un tramo de presión es de unos 22...24 m. Esto significa que habrá que dividir el edificio en tramos en altura y disponer tantas montantes como tramos de presión haya. El primer tramo llegará hasta la altura conveniente (no más de 22...24 m), el segundo hará el mismo recorrido que el primero, pero sin derivaciones hasta el piso inmediatamente superior al último alimentado por el primer tramo y así sucesivamente. Cada uno de los tramos de presión ha de ser tratado como una instalación independiente. En la entrada de la red al edificio se dispondrá un distribuidor para los tramos necesarios y desde allí, como se ha dicho, serán independientes, tanto los distribuidores como las columnas. Además, habrá que ajustar la presión de cada tramo a la necesaria para su funcionamiento, lo que se logra mediante grupos de presión, válvulas de reducción de presión o sencillamente con la presión de la red urbana, según los casos. En el arranque de cada columna debe haber una llave de paso, un grifo de vaciado y, es conveniente (algunas normativas lo hacen obligatorio), un dispositivo de retención. En hoteles y hospitales es muy conveniente que las montantes (así como las bajantes de la instalación de saneamiento) vayan por un patinillo que pueda ser registrable desde los pasillos, de este modo, cuando sea necesario hacer reparaciones, no hará falta obra de albañilería, ruidosa y sucia. Por supuesto, también es buena práctica hacerlo en otro tipo de edificios.
CONCLUSIÓN
El fin de una instalación de suministro de agua es aportar y distribuir el agua a los puntos de consumo dentro de los edificios. Otra función es alimentar el sistema de calentamiento de agua para usos sanitarios. A partir del punto donde se prepara el agua caliente, hay también una red paralela y de características semejantes a la de agua fría, para la distribución de agua caliente. También se encarga de llevar el agua a las instalaciones que lo requieran: calefacción, refrigeración, protección contra incendios, etc., así como a los grifos de riego de los jardines. Consiste en una red de conductos que acomete a la red de suministro urbano de aguas y la distribuye mediante conducciones. Es posible que no le demos demasiada importancia a la manera en que llega el agua que usamos diariamente en nuestro hogar. Aún las ciudades pequeñas suelen contar con una red de suministro domiciliario, por lo que lo único que necesitamos saber es cómo abrir la canilla para obtener el preciado elemento. Sin embargo, si nos desplazamos más allá de una ciudad, la situación seguramente será diferente. El suministro de agua es ahora independiente de nuestro vecino, porque cada hogar cuenta con su propio pozo y sistema mecánico para extraer el agua. En el corazón de cada sistema extractor hay una bomba, y este es tan solo un ejemplo simple del amplísimo universo de las bombas de agua
