Guia Para El Diseño De Estaciones De Bombeo

GUÍAS PARA EL DISEÑO DE ESTACIONES DE BOMBEO

DE AGUA POTABLE

Lima, 2005

OPS/CEPIS/05.161

UNATSABAR

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Tabla de contenido

Página

1. Objetivo ............................................................................................................... 3

2. Requisitos previos ................................................................................................ 3

3. Estaciones de bombeo .......................................................................................... 3

3.1. Elementos de las estaciones de bombeo ..................................................... 3

3.2. Ubicación de la estación de bombeo ........................................................... 4

3.3. Capacidad de la estación de bombeo .......................................................... 4

3.3.1. Periodo de bombeo ......................................................................... 4

3.3.2. Tipo de abastecimiento ................................................................... 5

3.4. Carga dinámica o altura manométrica total ................................................ 6

3.4.1. Carga de succión ............................................................................. 6

3.4.2. Carga de impulsión ......................................................................... 8

3.5. Potencia del equipo de bombeo ................................................................ 11

3.6. Número de unidades de bombeo ............................................................... 12

3.7. Tipos de bombas ....................................................................................... 12

3.7.1. Bombas centrífugas horizontales .................................................. 12

3.7.2. Bombas centrífugas verticales ...................................................... 14

3.7.3. Bombas sumergibles ..................................................................... 15

3.7.4. Motores ......................................................................................... 17

3.8. Selección de bombas centrífugas .............................................................. 21

3.8.1. Datos requeridos para seleccionar bombas centrífugas ................ 21

3.8.2. Determinación de la curva del sistema ......................................... 23

3.8.3. Curvas características de bombas centrífugas ............................... 23

3.8.4. Relaciones y características de lãs bombas centrífugas ................ 23

3.8.5. Determinación de la bomba .......................................................... 25

3.9. Cisterna de bombeo .................................................................................. 26

3.9.1. Condiciones y dirección del flujo ................................................. 27

3.9.2. Entrada de aire y vórtices .............................................................. 28

3.9.3. Dimensiones de la cisterna ............................................................ 28

3.9.4. Preservación de la calidad del agua .............................................. 31

3.10. Caseta de bombeo ..................................................................................... 32

3.10.1. Tuberías y accesorios de succión .................................................. 34

3.10.2. Tuberías y accesorios de impulsión .............................................. 37

4. Referencias ......................................................................................................... 39

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Guías para el diseño de estaciones de bombeo de agua potable

1. Objetivo

El presente documento tiene como objetivo fijar parámetros y establecer criterios,

que sirvan como guía para diseñar estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones

rurales hasta 2000 habitantes.

2. Requisitos previos

Para diseñar una estación de bombeo de agua potable, previamente se deben

conocer los siguientes aspectos:

- Fuente de abastecimiento de agua: superficial (cisterna de agua) o subterránea (pozo

perforado).

- Lugar a donde se impulsará el agua: reservorio de almacenamiento o la red de distribución.

- Consumo de agua potable de la población y sus variaciones.

- Población beneficiada por el proyecto: actual y futura.

- Características geológicas y tipo de suelo del área de emplazamiento de la cámara

de bombeo.

- Nivel de conocimiento de la población de operara el sistema.

3. Estaciones de bombeo

Las estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberías y

accesorios, que toman el agua directa o indirectamente de la fuente de abastecimiento y la

impulsan a un reservorio de almacenamiento o directamente a la red de distribución.

3.1 Elementos de las estaciones de bombeo

Los componentes básicos de una estación de bombeo de agua potable son los

siguientes:

- Caseta de bombeo.

- Cisterna de bombeo.

- Equipo de bombeo.

- Grupo generador de energía y fuerza motriz.

- Tubería de succión.

- Tubería de impulsión.

- Válvulas de regulación y control.

- Equipos para cloración.

- Interruptores de máximo y mínimo nivel.

- Tableros de protección y control eléctrico.

- Sistema de ventilación, natural o mediante equipos.

- Área para el personal de operación.

- Cerco de protección para la caseta de bombeo.

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La figura 1 muestra un esquema típico de una caseta de bombeo empleado en el área

rural, constituido por bombas centrifugas de eje horizontal. Sin embargo, esta configuración

puede variar de acuerdo a las condiciones particulares de cada proyecto.

3.2 Ubicación de la estación de bombeo

La ubicación de la estación de bombeo debe ser seleccionada de tal manera que

permita un funcionamiento seguro y continuo, para lo cual se tendrá en cuenta los

siguientes factores:

- Fácil acceso en las etapas de construcción, operación y mantenimiento.

- Protección de la calidad del agua de fuentes contaminantes.

- Protección de inundaciones, deslizamientos, huaycos y crecidas de ríos.

- Eficiencia hidráulica del sistema de impulsión o distribución.

- Disponibilidad de energía eléctrica, de combustión u otro tipo.

- Topografía del terreno.

- Características de los suelos.

3.3 Capacidad de la estación de bombeo

La determinación del caudal de bombeo debe realizarse sobre la base de la

concepción básica del sistema de abastecimiento, de las etapas para la implementación de

las obras y del régimen de operación previsto para la estación de bombeo. Los factores a

considerar son los siguientes:

3.3.1 Periodo de bombeo

El número de horas de bombeo y el número de arranques en un día, depende del

rendimiento de la fuente, el consumo de agua, la disponibilidad de energía y el costo de

operación.

Por razones económicas y operativas, es conveniente adoptar un periodo de bombeo

de ocho horas diarias, que serán distribuidas en el horario más ventajoso. En situaciones

excepcionales se adoptará un periodo mayor, pero considerando un máximo de 12 horas.

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Figura 1. Esquema típico de una estación de bombeo.

3.3.2 Tipo de abastecimiento

Se deben considerar dos casos:

- Cuando el sistema de abastecimiento de agua incluye reservorio de almacenamiento

posterior a la estación de bombeo; la capacidad de la tubería de succión (si

corresponde), equipo de bombeo y tubería de impulsión deben ser calculadas con

base en el caudal máximo diario y el número de horas de bombeo.

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N

Qb = Qmax .d 24

Donde:

Qb = Caudal de bombeo, l/s.

Qmax.d = Caudal máximo diario, l/s.

N = Número de horas de bombeo.

- Cuando el sistema de abastecimiento de agua no incluye reservorio de

almacenamiento posterior a la estación de bombeo, la capacidad del sistema de

bombeo debe ser calculada en base al caudal máximo horario y las pérdidas en la

red distribución.

3.4 Carga dinámica o altura manométrica total

La altura dinámica puede ser definida como el incremento total de la carga del flujo

a través de la bomba. Es la suma de la carga de succión más la carga de impulsión:

Hb = Hs + Hi

Donde:

Hb = Altura dinámica o altura de bombeo, m.

Hs = Carga de succión, m.

Hi = Carga de impulsión, m.

3.4.1 Carga de succión (Hs)

Viene dado por la diferencia de elevación entre el eje de la bomba y el nivel mínimo

del agua en la fuente o captación, afectado por la perdida de carga en el lado de la succión.

Hs = hs + Δhs

Donde:

Hs = Altura de succión, esto es, altura del eje de la bomba sobre el

nivel inferior del agua, m.

Δhs = Pérdida de carga en las succión, m.

Debe considerarse que la carga de succión está limitada por la

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