Bombas Aguas Residuales

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  UNIVERSIDAD ESTATAL DE GUAYAQUIL    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS    INSTITUTO DE POSTGRADOS    Materia: 

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES AVANZADO      Tema:  

BO MBAS     Integrantes: 

Ingrid Zambrano Orta  Ing. Civil – Consultora – Maestrante de Ing. Sanitaria 

Guillermo Espín Alarcón  Ing. Civil – Ing. Geólogo – MsC. Manejo Recursos Naturales – Maestrante de Ing. Sanitaria. 

    Profesor: 

Ing. Nelson Olaya, Ms. C    2008

BOMBAS DE AGUAS RESIDUALES   

ÍNDICE    1.

INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................................3

1.1.

Antecedentes ..................................................................................................................................................3

1.2.

Objetivos .........................................................................................................................................................3

1.2.1.

Objetivos generales.........................................................................................................................................3

1.2.2.

Objetivos específicos.......................................................................................................................................3

1.3.

Metodología ....................................................................................................................................................3

2.

BOMBAS ..........................................................................................................................................................3

2.1.

Definición y enfoque. ......................................................................................................................................3

2.2.

Clasificación de bombas y su uso en sistemas de tuberías.‐ ...........................................................................4

2.2.1.

Embolo alternativo..........................................................................................................................................4

2.2.2.

Flujo rotativo ...................................................................................................................................................4

2.2.3.

Bomba rotodinámica.......................................................................................................................................5

2.2.4.

Bombas de diafragma......................................................................................................................................7

2.2.5.

Lóbulo rotativo ................................................................................................................................................7

2.2.6.

Bombas  de tornillo o cavidad progresiva .......................................................................................................8

2.2.7.

Bombas de pozo profundo ..............................................................................................................................8

2.2.8.

Bombas de paleta............................................................................................................................................8

2.3.

Hidráulica en bombas......................................................................................................................................9

2.3.1.

Razones, inconvenientes y elementos para el bombeo o elevación...............................................................9

2.3.2.

Análisis hidráulico..........................................................................................................................................11

2.3.3.

Costo de la tubería, costo de la bomba.........................................................................................................12

3.

PRESENTACION Y MANEJO DE LOS PROGRAMAS .........................................................................................12

4.

CONCLUSIONES .............................................................................................................................................12

5.

BIBLIOGRAFÍA. ...............................................................................................................................................13

 

Ing. G. Espín – Ing. I. Orta  

 

  Tratamientos Avanzados de Águas Residuales 

BOMBAS DE AGUAS RESIDUALES   

1. INTRODUCCIÓN    1.1. Antecedentes  Durante el desarrollo de la Maestría en Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Guayaquil, en el módulo de  Tratamiento  Avanzado  de  Aguas  y  Aguas  Residuales,  se  asignaron  temas  de  investigación  a  grupo  de  dos  estudiantes, motivo por el cual se desarrolla el presente trabajo sobre BOMBAS.    1.2. Objetivos     1.2.1. Objetivos generales  El presente trabajo de investigación tiene como objetivo el investigar, analizar y describir los diferentes tipos  de bombas empleadas para aguas residuales, y explicar de forma general su comportamiento desde el punto  de vista hidráulico.    1.2.2. Objetivos específicos  Los objetivos específicos del presente trabajo son:  • Investigar, analizar y describir los tipos de bombas empleados para las aguas residuales.  • Presentar un análisis general del comportamiento hidráulico de las bombas.  • Presentar conclusiones del tema.    1.3. Metodología  Para  el  presente  trabajo  se  aplicó  una  metodología  basada  en  la  revisión  bibliográfica  de  diversas  fuentes  y  textos guía, así como en el uso de programas en Excel, para el diseño de bombas.  La revisión se llevó a cabo  en una gran variedad de libros.  Una vez recopilada la información, se procedió a sintetizarla en el presente  trabajo  escrito,  el  cual  se  complementa  con  una  presentación  en  PowerPoint  para  su  presentación  a  los  compañeros de clase.    

2. BOMBAS    El  invento  de  la  bomba  en  Inglaterra  a  mediados  del  siglo  XVI  impulsó  las  posibilidades  de  desarrollo  de  sistemas de suministro de agua. En Londres la primera obra de bombeo de aguas se finalizó en el año 1562. Se  bombeaba  agua  de  río  a  un  embalse  a  unos  37  m  por  encima  del  nivel  del  Támesis,  y  desde  el  embalse  se  distribuía a los edificios vecinos a través de tuberías, aprovechando la fuerza de la gravedad.    El  funcionamiento  en  si  de  la  bomba  será  el  de  un  convertidor  de  energía,  o  sea,  transformara  la  energía  mecánica  en  energía  cinética,  generando  presión  y  velocidad  en  el  fluido.    Existen  muchos  tipos  de  bombas  para  diferentes  aplicaciones.    Los  factores  más  importantes  que  permiten  escoger  un  sistema  de  bombeo  adecuado  son:  presión  última,  presión  de  proceso,  velocidad  de  bombeo,  tipo  de  fluidos  a  bombear  (la  eficiencia de cada bomba varía según el fluido).    2.1. Definición y enfoque.  “Son  maquinas  hidráulicas  cuyo  objetivo  es  convertir  la  energía  mecánica  de  rotación  en  energía  cinética  o   1 potencial del fluido dentro de un sistema” .     Bomba  es  un  dispositivo  empleado  para  elevar,  transferir  o  comprimir  líquidos  y  gases.  A  continuación  se  describen  tipos  de  bombas  para  agua  residuales.  En  todas  ellas  se  toman  medidas  para  evitar  la  cavitación  (formación de un vacío), que reduciría el flujo y dañaría la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para  2 gases y vapores suelen llamarse compresores .    Hay que distinguir dos particularidades, la que corresponde al ingeniero civil y al ingeniero mecánico. 

                                                                  1  Saldarriaga V. Juan G., Hidraulica de Tuberias, Ed. McGrawHill, Bogota, Colombia, 2003  2  Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993‐2002 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. 

Ing. G. Espín – Ing. I. Orta  

 

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BOMBAS DE AGUAS RESIDUALES   





 Al Ing. Civil le corresponde el diseño de sistemas de tuberías con una o más bombas roto dinámicas, los  Ing.  Hidráulicos,  se  encargan  de  la  selección  de  la  bomba  más  apropiada  para  el  sistema  particular  de  tuberías que se están diseñando.  El  análisis  y  diseño  de  la  bomba,  su  motor  y  su  rotor  los  cuales  forman  parte  del  diseño  de  maquinaria  hidráulica son parte del desarrollo de los ingenieros mecánicos3. 

  Entonces, para nuestro curso de maestría, es más relevante estudiar el efecto de una bomba sobre la línea de  gradiente hidráulico o sobre la línea de energía total en un flujo en tuberías; y tener sólo los conocimientos  básicos de la electromecánica de una bomba o sistema de bombas.    2.2. Clasificación de bombas y su uso en sistemas de tuberías.‐    Las bombas se clasifican en tres tipos principales:  ‐ De émbolo alternativo.   ‐ De émbolo rotativo.   ‐ Rotodinámicas.     Los  dos  primeros  operan  sobre  el  principio  de  desplazamiento  positivo,  es  decir,  que  bombean  una  determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo).  El  tercer  tipo  debe  su  nombre  a  un  elemento  rotativo,  llamado  rodete,  que  comunica  velocidad  al  líquido  y  genera presión. La carcaza exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo.    2.2.1. Embolo alternativo  En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo consiste en un pistón que tiene un movimiento de vaivén  dentro de un cilindro. Un adecuado juego de válvulas permite que el líquido sea aspirado en una embolada y  lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente. En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se  instalen recipientes de aire o un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo. Las bombas de émbolo  alternativo han sido separadas en la mayoría de los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas.   

Figura 1. Bomba de émbolo 

 

  2.2.2. Flujo rotativo  Las  bombas  de  émbolo  rotativo  generan  presión  por  medio  de  engranajes  o  rotores  muy  ajustados  que  impulsan periféricamente al líquido dentro de la carcaza cerrada.  El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este  tipo de bombas es eminentemente adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie3/s) y para líquidos  viscosos.  

                                                                   Saldarriaga V. Juan G., Hidraulica de Tuberias, Ed. McGrawHill, Bogota, Colombia, 2003 

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Figura 2. Bomba de émbolo rotativo 

 

  2.2.3. Bomba rotodinámica  La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy  extendido.  Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes y regadíos.  Por  la forma de sus rotores, las bombas roto dinámicas se clasifican en:  ‐ Bombas Centrifugas (flujo gradual‐radial)  ‐ Bombas de flujo axial  ‐ Bombas de flujo mixto    En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados  y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor  (flujo  axial).  En  ese  caso,  el  rotor  actúa  como  una  hélice.  La  transición  de  un  tipo  de  condiciones  a  otro  es  4 gradual,  y  cuando  las  condiciones  son  intermedias  se  habla  de  flujo  mixto .    Las  características  de  estas  bombas se resumen en la siguiente tabla:    Tabla 1. Características de bombas roto dinámicas    PRESIÓN  CAUDAL  Centrifugas (radiales)  relativamente alta  bajo  Flujo mixto  intermedio  intermedio  Flujo axial  baja  alto    El  parámetro  velocidad  específica  (Ns),  es  lo  más  explicito  para  reconocer  este  tipo  de  bombas  y  se  puede  expresar así:   

 

 

 

Ns =

NQ 0.5   H 0.75

Q, Caudal en galones americanos por minutos GPM;     H, cabeza total de la bomba en pies  N,  velocidad rotacional en revoluciones por minuto, rpm    Tabla 2. Velocidad específica (Ns) para cada tipo de bomba  TIPO DE BOMBAS  RANGO DE Ns    Centrifuga (radial)  500   a  2 000  Flujo mixto  2 000  a  7 000  Flujo axial  7 000  a  15 000      Limites  de  los  rangos  no  constituyen  límites  fijos  son  una  guía;  por  un  lado  una  alta  velocidad  de  rotación  implica problemas de desgaste en los cojinetes de ejes y problemas de cavitación y transientes hidráulicos; por  otro lado una velocidad alta produce una velocidad especifica alta, Ns menores de 2000, y un aumento en la  eficiencia.                                                                    4  Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993‐2002 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. 

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  2.2.3.1. Bomba centrífuga o de flujo radial  Las  bombas  centrífugas  tienen  un  rotor  de  paletas  giratorio  sumergido  en  el  líquido.  El  líquido  entra  en  la  bomba  cerca del  eje  del  rotor,  y  las  paletas  lo  arrastran  hacia  sus  extremos  a  alta  presión.  El  rotor  también  proporciona  al  líquido  una  velocidad  relativamente  alta  que  puede  transformarse  en  presión  en  una  parte  estacionaria de la bomba, conocida como difusor.     En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor  pueden  contener  aletas  de  guía  para  reducir  poco  a  poco  la  velocidad  del  líquido.  En  las  bombas  de  baja  presión,  el  difusor  suele  ser  un  canal  en  espiral  cuya  superficie  transversal  aumenta  de  forma  gradual  para  reducir la velocidad.     El  rotor  debe  ser  cebado  antes  de  empezar  a  funcionar,  es  decir,  debe  estar  rodeado  de  líquido  cuando  se  arranca la bomba.     Por lo general, las bombas centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la  presión.     Las aplicaciones de esta bomba son de óptimo rendimiento en plantas de acido, agua de cola, aguas marinas, y  en  general  en  lugares  con  gran  concentración  de  corrosivos.  Además  tiene  una  muy  buena  aplicación  en  la  industria alimenticia dado que no contamina los productos.     

 

Figura 3. Bomba centrífuga 

 

Figura 4. Bomba centrífuga para caudales grandes 

    2.2.3.2. Bomba de flujo axial  Este tipo de bomba es muy adecuado cuando hay que elevar un gran caudal a pequeña altura.  Por esto, sus  principales campos de empleo son los regadíos, el drenaje de terrenos y la manipulación de aguas residuales.     El rendimiento de esta bomba es comparable al de la centrífuga. Por su mayor velocidad relativa permite que  la unidad motriz y la de bombeo sean más pequeñas y por tanto más baratas.    La  altura  máxima  de  funcionamiento  oscila  entre  30  y  40  pies.  Sin  embargo,  es  posible  conseguir  mayores  cotas mediante 2 ó 3 escalonamientos, pero este procedimiento raramente resulta económico. Para grandes  bombas  se  adopta  generalmente  el  montaje  vertical,  el  rodete  es  de  tipo  abierto,  sin  tapas,  y  su  forma  es  análoga a la de una hélice naval.     El agua entra axialmente y los álabes le imprimen una componente rotacional, con lo que el camino por cada  partícula es una hélice circular.  La cota se genera por la acción impulsora o de elevación de los álabes, sin que  intervenga el efecto centrífugo.       Es preferible adoptar en la que el rodete permanezca siempre sumergido, ya que así la bomba estará siempre  cebada y lista para comenzar a funcionar. 

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  2.2.3.3. Bomba de flujo mixto  La bomba de flujo mixto ocupa una posición intermedia entre la centrífuga y la de flujo axial.  El flujo es en  parte radial y en parte axial, siendo la forma del rodete acorde con ello.  La trayectoria de una partícula de  fluido es una hélice cónica. La cota que se consigue puede ser hasta de 80 pies por rodete, teniendo la ventaja  sobre la bomba axial de que la potencia que ha de suministrar el motor es casi constante aunque se produzcan  variaciones considerables de cota.  La recuperación de la cota de presión se consigue mediante un difusor, un  caracol o una combinación de ambos.    2.2.4. Bombas de diafragma  En la bomba de simple diafragma, este es flexible, va sujeto a una cámara poco profunda y se mueve por un  mecanismo unido a su centro.     Con  el  mando  hidráulica  del  diafragma,  mediante  impulsos  de  presión  iniciados  en  una  cámara  de  fluidos  conectada a un lado del diafragma, se consigue el mismo funcionamiento. Por tanto, los tipos principales de  bombas de diafragma son:    1.‐ De mando mecánico.   2.‐ De mando hidráulica.   En las últimas, la citada presión pulsatoria deriva normalmente de una bomba de pistón, con lo que se pueden  designar como bombas de pistón diafragma.   

 

Figura 5. Bombas de diafragma  2.2.5. Lóbulo rotativo 

Figura 6. Bomba de lóbulos 

 

 

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  2.2.6. Bombas  de tornillo o cavidad progresiva  Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de desplazamiento positivo, en el cual el flujo  a través de los elementos de bombeo es verdaderamente axial.     Consta de un rotor que gira dentro de un estator con lo cual se forman cavidades en el sentido de descarga  para mover la pasta aguada. Estas bombas pueden incluir trituradores.    El líquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de uno o más rotores y se desplaza axialmente a medida  que giran engranados.     La aplicación de las bombas de tornillo cubren una gama de mercados diferentes, tales como en la armada, en  la marina y en el servicio de aceites combustibles, carga marítima, quemadores industriales de aceite, servicio  de  lubricación  de  aceite,  procesos  químicos,  industria  de  petróleo  y  del  aceite  crudo,  hidráulica de potencia  para la armada y las máquinas ‐ herramientas y muchos otros.    La bomba de tornillo puede manejar líquidos en una gama de viscosidad como la melaza hasta la gasolina, así  como los líquidos sintéticos en una gama de presiones de 50 a 5.000 lb/pulg2 y los flujos hasta de 5.000 gpm.  Debido a la relativamente baja inercia de sus partes en rotación, las bombas de tornillo son capaces de operar  a mayores velocidades que otras bombas rotatorias o alternativas de desplazamiento comparable.     Como  cualquier  otra  bomba,  hay  ciertas  ventajas  y  desventajas  en  las  características  de  diseño  de  tornillo.  Estos deben de reconocerse al seleccionar la mejor bomba para una aplicación particular.  Entre algunas ventajas de este tipo tenemos:  1. Amplia gama de flujos y presiones.   2. Amplia gama de líquidos y viscosidad.   3. Posibilidad de altas velocidades, permitiendo la libertad de seleccionar la unidad motriz.   4. Bajas velocidades internas.   5. Baja vibración mecánica, flujo libre de pulsaciones y operaciones suaves.   6. Diseño sólido y compacto, fácil de instalar y mantener.   7. Alta tolerancia a la contaminación en comparación con otras bombas rotatorias.       Entre algunas desventajas de este tipo tenemos:   1. Costo relativamente alto debido a las cerradas tolerancias y claros de operación.   2. Características de comportamiento sensibles a los cambios de viscosidad.   3. La capacidad para las altas presiones requiere de una gran longitud de los elementos de bombeo.     2.2.7. Bombas de pozo profundo  Cada vez se utilizan mas de las bombas para gran profundidad, en lugar de las autocebado, de desplazamiento  positivo  para  vaciado  de  fondos  y  aplicaciones  análogas,  cuando  la  bomba  puede  funcionar  sumergida  o  cuando  la  interrupción  de  la  descarga  es  temporal  y  ocurre  solamente  cuando  las  perturbaciones  del  nivel  inferior del líquido son de importancia. Las principales ventajas a este tipo de bombas son:  1.‐ Funcionamiento más fácilmente regulable.  2.‐ Gran capacidad y rendimiento y además, a grandes velocidades.  3.‐ Tolerancia ante los contaminantes en el fluido.  4.‐Sumamente compacta, tanto en servicio vertical como en horizontal.  5.‐ Funcionamiento silencioso.  6.‐ Amplio campo de elección de un motor apropiado.  7.‐ Facilidad de drenaje automático o de desmontarla (vertical) para inspección o mantenimiento.     La  primera  de  estas  ventajas  puede  ser  fundamental  cuando  el  fluido  es  peligroso.  La  instalación  de  una  bomba  para  gran  profundidad  no  deja  de  presentar  problemas.    Notablemente  por  el  hecho  de  que  suele  suspender de una cubierta superior. A veces requiere una fijación rígida que la abrace e impida la flexión del  tramo vertical colgante, bajo solicitaciones de vaivén.     2.2.8. Bombas de paleta   Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrán ser: 

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• Bomba de paletas deslizantes.  • Bomba pesada de paleta deslizante  • Bombas de paletas oscilantes  • Bombas de paletas rodantes  • Bomba de leva y paleta  • Bomba de paleta flexible    2.2.8.1. De paletas deslizantes  Son  de  gran  velocidad  de  capacidades  pequeñas  o  moderadas  y  sirven  para  fluidos  poco  viscosos.  Con  un  número variante de paletas montadas en un rotor ranurado.   La mayoría de las bombas de paletas deslizantes  son de una cámara.  Aunque raramente se emplean las siguientes denominaciones, según la forma de la caja  se subdividen en:  • Bombas de simple cámara  • Bombas de doble cámara  • Bombas de triple cámara    2.2.8.2. Bomba pesada de paleta deslizante  Con una sola paleta que abarca todo el diámetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos  muy viscosos.     2.2.8.3. Bombas de paletas oscilantes  Sus paletas se articulan en el rotor. Es otro tipo pesado de bomba de paleta.     2.2.8.4. Bombas de paletas rodantes  También con ranuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en el lugar de  paletas, se trata de un modelo patentado.     2.2.8.5. Bomba de leva y paleta  Con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaja  en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y los  anillos  que  ejercen  el  efecto  de  una  leva  que  inicia  el  movimiento  de  la  paleta  deslizante.  Así  se  elimina  el  rascado  de  las  superficies.  Se  trata  de  una  forma  patentada  que  se  emplea  principalmente  como  bomba  de  vacío.     2.2.8.6. Bomba de paleta flexible  Paletas flexibles que abrazan un rotor de elastómero de forma esencial giratorio dentro de una caja cilíndrica.  En  dicha  caja  va  un  bloque  en  media  luna  que  procura  un  paso  excéntrico  para  el  barrido  de  las  paletas  flexibles de rotor.    2.3. Hidráulica en bombas    2.3.1. Razones, inconvenientes y elementos para el bombeo o elevación  • Necesidades  o Condiciones topográficas   ƒ Subida de las aguas residuales de un punto bajo al colector  o Transporte de aguas residuales   ƒ En entrada de estación depuradora   ƒ Entre tramos de alcantarillas, colectores o emisario   ƒ En desagüe de estación depuradora hacia el cauce receptor  • Inconvenientes  o Gasto de energía  o Coste de primera instalación  o Riesgo de inundación si no se dispone de cota suficiente para prever un aliviadero de seguridad  • Elementos de estación de elevación  o Cámara de toma reguladora de la aspiración  o Conductos de aspiración  o Edificio destinado a proteger las bombas 

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o Bombas  o Impulsión   Algunas recomendaciones para las estaciones elevadoras  o Emplazar el edificio de bombas fuera de la zona de avenidas extraordinarias o debidamente protegido  o Disponer  de  una  rejilla  que  retenga  las  impurezas  gruesas  en  función  de  la  tubería  de  aspiración  y  capacidad de la bomba en la entrada a la cámara de toma  o Evitar  las  posibles  consecuencias  debidas a  las  vibraciones  de  las  máquinas  mediante  el  estudio  del  terreno, de la obra y los cimientos  Características generales de las bombas  o Tipos de bombas y velocidades características   ƒ Las  bombas  a  utilizar  dependerán,  dentro  de  las  ofrecidas  por  el  mercado,  del  caudal  y  altura  manométrica proporcionada.   ƒ Velocidades específicas para cada tipo de bomba   ƒ Ns: 0 ‐ 40 r.p.m.            Bomba de émbolo   ƒ Ns: 40 ‐ 140 r.p.m.        Bomba centrífuga lenta   ƒ Ns: 140 ‐ 300 r.p.m.      Bomba centrífuga rápida    ƒ Ns: 300 ‐ 600 r.p.m.      Bomba helicoidal   ƒ Ns: 600 ‐ 1.500 r.p.m.   Bomba turbo‐hélice   ƒ Si  Ns  es  mayor  que  1.500  r.p.m.,  se  necesitará  reducir  la  velocidad  de  la  bomba  prevista  y  dividir el caudal en dos o más bombas   ƒ Caudal a elevar y tiempo de funcionamiento de las bombas   ƒ Caudal  a  elevar  en  función  del  volumen  diario  de  agua  a  elevar  y  el  tiempo  de  funcionamiento del grupo   ƒ Tomar un tiempo de funcionamiento de seguridad de 20 horas   ƒ Diámetro del conducto de impulsión   ƒ Considerar previamente los gastos de amortización de la conducción y de las bombas,  además de la explotación y mantenimiento   ƒ Según la fórmula de BRESSE:  D = H * Q‐1/2   D = diámetro en m (las pérdidas de carga no deben superar el 10 % de la altura geométrica)  Q = gasto en m3/s  H = coeficiente cuyo valor más frecuente es 1.5   Datos De Partida para diseño  o Caudales  ƒ Curva diaria de evolución de vertidos para diseñar correctamente el grupo de bombas necesario y  así  poder  prever  el  numero  de  bombas  que  entrará  en  funcionamiento  para  cada  escalón  de  caudal  ƒ Caudales mínimo, medio, punta y máximo de lluvia  o Alturas  ƒ Altura geométrica  ƒ Pérdidas de carga producidas en las conducciones  o Características de las aguas  ƒ Tipos de bombas según características de las aguas   ƒ Aguas  industriales  ligeramente  cargadas:  centrífugas  monocelulares  y  centrífugas  de  turbina  helicoidal   ƒ Aguas cargadas de partículas sólidas: rodete de canal y rodetes y bridas de desgaste en fundición,  bronce y acero al cromo‐níquel   ƒ Aguas  cargadas  de  partículas  sólidas  y  líquidos  viscosos:  tornillo  de  Arquímedes   y  bombas  volumétricas de tornillo excéntrico   ƒ Corrosión    ƒ Por picado debido a cloruros y halógenos   ƒ Cloruros   ƒ Baja tensión   ƒ Bacteriana por presencia en aire, agua y hierro  o Vida media de una bomba  ƒ Buena:  vida  útil  superior  a  12  años  (valores  relativamente  altos  de  pH  y  bajos  de  Índice  de  saturación de LANGELIER  

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ƒ ƒ

Dudosa, posible corrosión: inspecciones frecuentes recomendadas  Peligrosa:  vida  útil  inferior  a  12  años  (valores  relativamente  bajos  de  pH  y  altos  de  Índice  de  saturación de LANGELIER  

  2.3.2. Análisis hidráulico    La  figura  muestra  las  líneas  de  energía  total  y  de  gradiente  hidráulico  para  un  sistema  de  bombeo,  el  cual  incluye  una bomba  única  y  una  tubería  simple  (diámetro y  rugosidad  absoluta  constantes).    La  bomba  debe  vencer la cabeza estática Ht, las perdidas menores y las pérdidas por fricción.    La cabeza total o manométrica (H=Hm) es la diferencia de presión entre las tuberías de succión y descarga, la  cual es registrada por manómetros.  Los diámetros de sección de la succión y descarga, deberían ser iguales,  aunque esto es ideal en muchos casos no sucede así.   

 

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Las  bombas  son  diseñadas  con  sus  respectivas  curvas,  las  cuales  sirven  para  tener  una  idea  de  su  modo  de  operación y la capacidad que pueden abastecer.  Las curvas principales son:  • Curva de la bomba es la curva obtenida del caudal (Q, en m3/s) versus la cabeza total (Hm, en metros),   • Curva del sistema bomba – tubería es obtenida utilizando la ecuación de conservación de la energía    Construidas  las  curvas  de  la  bomba  y  la  del  sistema  es  fácil  encontrar  el  punto  de  operación  (A)  de  esta,  el  punto de operación es el corte de las dos curvas.    Las curvas se elaboran para cada diámetro, obteniendo un conjunto de puntos (Q, Hm) para cada diámetro, lo  que facilita la determinación del diámetro de una bomba con un caudal de diseño que produzca una cabeza  igual a Hm.  Hm (m)

Curva del sistema Curva de la bomba A

HmR

QR

Q (l/s) 

    2.3.3. Costo de la tubería, costo de la bomba  Los  costos  de  la  tubería  incluyen  a  la  bomba  en  sí,  el  material  de  tubería,  accesorios  y  válvulas  (controles  y  cheques), las instalaciones (caseta de bombeo, transformadores en el caso de motores eléctricos, tanques de  combustibles  para  motores  a  diesel  o  gasolina)  y  los  costos  de  operación.    Los  costos  de  excavación,  si  el  sistema va enterrado, y de instalación, crecen exponencialmente con el diámetro de la tubería.     

3. PRESENTACION Y MANEJO DE LOS PROGRAMAS     Se  presentan  hojas  en  Excel,  que  permiten  calcular  las  dimensiones  de  las  bombas,  impresiones  de  estos  programas se encuentran anexas.     

4. CONCLUSIONES    • Existen en el mercado varios tipos y modelos de bombas, dependiendo de las características del agua y de  las cantidades a ser bombeadas, se determina la bomba más eficiente o idónea para cada caso.    • En un sistema de tratamiento de aguas residuales es muy importante el sistema de bombeo.    • En  la  actualidad  se  pueden  encontrar  diferentes  sistemas  de  procesamiento  de  datos  o  programas  elaborados en Excel para determinar la capacidad y características generales de los sistemas de bombeo.     • El  uso  de  modelos  informáticos  contribuye  enormemente  al  avance  de  la  ingeniería  hidráulica,  ya  que  se  facilitan las operaciones de cálculo y se reducen los márgenes de error de los mismos.    • Los costos de un sistema de bombeo se ven influenciados por la tecnología a emplear y por las condiciones  topográficas del área, lo que influye en los costos de construcción y reoperación del sistema.     

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5. BIBLIOGRAFÍA.    • WATER ENVIRONMENT FEDERATION®, Tratamiento de Aguas Residuales Guía para el alumno, WEF, United  States of  America, 1993.    • NUVOLARI, Ariovaldo ‐ Esgoto Sanitário – Coleta Transporte Tratamento e reuso agrícola – Editora Edgard  Blücher Ltda. 1ª edición.  2003.     • METCALF & EDDY, Ingeniería de Aguas Residuales, Volumen 1, Tercera Edición, Ed. Mc Graw Hill, Madrid –  España, 1995.     • METCALF & EDDY, Ingeniería de Aguas Residuales, Volumen 2, Tercera Edición, Ed. Mc Graw Hill, Madrid –  España, 1995.     • ROMERO  ROJAS,  JAIRO,  Tratamiento  de  Aguas  Residuales,  Teoría  y  Principios  de  Diseño,  Editorial  Colombiana, Bogotá – Colombia, 2005.    • SALDARRIAGA, JUAN.  Hidráulica de tuberías, Editorial Mc Graw Hill, Colombia, 1998         

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