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
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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 Subida de las aguas residuales de un punto bajo al colector o Transporte de aguas residuales En entrada de estación depuradora Entre tramos de alcantarillas, colectores o emisario 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 Las bombas a utilizar dependerán, dentro de las ofrecidas por el mercado, del caudal y altura manométrica proporcionada. Velocidades específicas para cada tipo de bomba Ns: 0 ‐ 40 r.p.m. Bomba de émbolo Ns: 40 ‐ 140 r.p.m. Bomba centrífuga lenta Ns: 140 ‐ 300 r.p.m. Bomba centrífuga rápida Ns: 300 ‐ 600 r.p.m. Bomba helicoidal Ns: 600 ‐ 1.500 r.p.m. Bomba turbo‐hélice 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 Caudal a elevar y tiempo de funcionamiento de las bombas Caudal a elevar en función del volumen diario de agua a elevar y el tiempo de funcionamiento del grupo Tomar un tiempo de funcionamiento de seguridad de 20 horas Diámetro del conducto de impulsión Considerar previamente los gastos de amortización de la conducción y de las bombas, además de la explotación y mantenimiento 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 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 Caudales mínimo, medio, punta y máximo de lluvia o Alturas Altura geométrica Pérdidas de carga producidas en las conducciones o Características de las aguas Tipos de bombas según características de las aguas Aguas industriales ligeramente cargadas: centrífugas monocelulares y centrífugas de turbina helicoidal Aguas cargadas de partículas sólidas: rodete de canal y rodetes y bridas de desgaste en fundición, bronce y acero al cromo‐níquel Aguas cargadas de partículas sólidas y líquidos viscosos: tornillo de Arquímedes y bombas volumétricas de tornillo excéntrico Corrosión Por picado debido a cloruros y halógenos Cloruros Baja tensión Bacteriana por presencia en aire, agua y hierro o Vida media de una bomba Buena: vida útil superior a 12 años (valores relativamente altos de pH y bajos de Índice de saturación de LANGELIER
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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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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
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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.
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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.
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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 Subida de las aguas residuales de un punto bajo al colector o Transporte de aguas residuales En entrada de estación depuradora Entre tramos de alcantarillas, colectores o emisario 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 Las bombas a utilizar dependerán, dentro de las ofrecidas por el mercado, del caudal y altura manométrica proporcionada. Velocidades específicas para cada tipo de bomba Ns: 0 ‐ 40 r.p.m. Bomba de émbolo Ns: 40 ‐ 140 r.p.m. Bomba centrífuga lenta Ns: 140 ‐ 300 r.p.m. Bomba centrífuga rápida Ns: 300 ‐ 600 r.p.m. Bomba helicoidal Ns: 600 ‐ 1.500 r.p.m. Bomba turbo‐hélice 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 Caudal a elevar y tiempo de funcionamiento de las bombas Caudal a elevar en función del volumen diario de agua a elevar y el tiempo de funcionamiento del grupo Tomar un tiempo de funcionamiento de seguridad de 20 horas Diámetro del conducto de impulsión Considerar previamente los gastos de amortización de la conducción y de las bombas, además de la explotación y mantenimiento 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 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 Caudales mínimo, medio, punta y máximo de lluvia o Alturas Altura geométrica Pérdidas de carga producidas en las conducciones o Características de las aguas Tipos de bombas según características de las aguas Aguas industriales ligeramente cargadas: centrífugas monocelulares y centrífugas de turbina helicoidal Aguas cargadas de partículas sólidas: rodete de canal y rodetes y bridas de desgaste en fundición, bronce y acero al cromo‐níquel Aguas cargadas de partículas sólidas y líquidos viscosos: tornillo de Arquímedes y bombas volumétricas de tornillo excéntrico Corrosión Por picado debido a cloruros y halógenos Cloruros Baja tensión Bacteriana por presencia en aire, agua y hierro o Vida media de una bomba Buena: vida útil superior a 12 años (valores relativamente altos de pH y bajos de Índice de saturación de LANGELIER
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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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