Construccion

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SISTEMAS DE BOMBEO

Característica s y Dimensionamiento

Por: J. W. J. de Wekker V.

Charla dictada en la Universidad Católica Andrés Bello.

Junio.2004

SISTEMAS DE BOMBEO DE TANQUE A TANQUE

Este sistema consiste por ejemplo en un tanque elevado en la azotea del edificio; con una altura

que permita la presión de agua establecida según las normas sobre la pieza mas desfavorable.

Desde el tanque elevado se hace descender una tuber ía vertical de la cual surgirá para cada

piso, una ramificación a los apartamentos correspondientes al mismo, dándose de esta forma

el suministro por gravedad. Este sistema requiere del estudio de las presiones de cada piso,

asegurándose con este que las mismas no sobrepasen los valores adecuados.

En la parte inferior de la edificación existe un tanque, el cual puede ser superficial, semi subterráneo

o subterráneo y en el que se almacenará el agua que llega del abastecimiento público.

Desde este tanque un número de bombas establecido (casi s iempre una o dos), conectadas

en paralelo impulsarán el agua al tanque elevado.

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CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL CALCULO

El cálculo del sistema de bombeo de tanque a tanque requiere de dos pasos previos, del cálculo

de la dotac ión diaria (y caudal de bombeo) y de la carga dinámica total de bombeo. Sin

embargo se hace necesar io la coordinación de algunos parámetros, los cuales se explican en

los párrafos siguientes:

• Cuando fuere necesario emplear una combinación de tanque bajo, bomba de elevación

y estanque elevado, debido a presión insuficiente en el acueducto público, y/o a interrupciones

de servicio frecuentes, el volumen utilizable del estanque bajo no será menor

de las dos terceras (2/3) partes de la dotación diaria y el volumen utilizable del estanque

elevado no será menor de la tercera (1/3) parte de dicha dotación.

• La tuber ía de aducción desde el abastecimiento público hasta los estanques de almacenamiento,

deberá calcularse para suministrar el consumo total diar io de la edificación

en un tiempo no mayor de cuatro (4) horas, teniendo como base la presión de

suministro, diámetro y recorrido de la aducción.

• La tuber ía de bombeo entre un estanque bajo y el elevado deberá ser independiente de

la tuber ía de distribuc ión, calculándose el diámetro para que pueda llenar el estanque

elevado en un máximo de dos (2) horas, previendo en esta que la velocidad esté comprendida

entre 0.60 y 3.00 m/seg.

• Los diámetros de la tubería de impuls ión de las bombas se determinarán en función del

gasto de bombeo, pudiendo seleccionarse conforme a la siguiente tabla

• Puede estimarse el diámetro de la tuber ía de succión, igual al diámetro inmediatamente

superior al de la tuber ía de impulsión, indicada en la tabla anter ior.

• En la tubería de impulsión e inmediatamente después de la bomba, deberán instalarse

una válvula de retención y una llave de compuerta.

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• En el caso de que la tubería de succión no trabaje bajo carga (succión negativa), deberá

instalarse una válvula de pie en su extremo, para prevenir el descebado de las

bombas.

• La capacidad del sistema de bombeo deberá ser diseñado de manera tal, que permita

el llenar el estanque elevado en un tiempo no mayor de dos (2) horas.

• Siendo la A ltura Dinámica Total de bombeo ADT la resultante de la sumatoria de:

1. Diferencia de cotas entre el sitio de colocación de la válvula de pie y la cota superior

del agua en el tanque elevado.

2. Las fricciones ocurridas en la succión de la bomba, descarga de la misma y

montante hasta el tanque elevado.

3. Presión residual a la descarga del tanque elevado (±2.00 a 4.00 m.).

• Nota: La selección de los equipos de bombeo deberá hacerse en base a las curvas características

de los mismos y de acuerdo a las condiciones del sistema de distribución.

DIMENSIONAMIENTO DE LAS BOMBAS Y MOTORES

La potencia de la bomba podrá calcularse por la fórmula siguiente:

Q (lps)* H (metros)

CV = -------------------------

75 * (n%/100)

en donde:

CV = Potencia de la bomba en caballos de vapor (para caballos de fuerza usar una

constante de 76 en lugar de 75).

Q = Capacidad de la bomba.

ADT = Carga total de la bomba.

n = Rendimiento de la bomba, que a los efectos del cálculo teórico se estima en 60%.

Los motores eléctricos que accionan las bombas deberán tener un margen de seguridad que

las permita cierta tolerancia a la sobrecarga y deberá preverse los siguientes márgenes::

• 50% aprox. para potencia de la bomba hasta unos 2 HP.

• 30% aprox. para potencia de la bomba hasta unos 2 a 5 HP.

• 20% aprox. para potencia de la bomba hasta unos 5 a 10 HP.

• 15% aprox. para potencia de la bomba hasta unos 10 a 20 HP.

• 10% aprox. para potencia de la bomba superior a 20 HP.

Estos márgenes son meramente teóricos e indicativos y pueden ser variados según la curva

de funcionamiento de la bomba o según las caracter ísticas espec íficas del motor aplicado.

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SISTEMAS HIDRONEUMÁTICOS

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los sistemas hidroneumáticos se basan en el pr incipio de compresibilidad o elasticidad del

aire cuando es sometido a presión.

El sistema, el cual se representa en el Dibujo anter ior, funciona como se explica a continuación:

El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente (acometida), es retenida

en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada

a un recipiente a presión (de dimensiones y características calculadas en función de

la red), y que contiene volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente

aumenta el nivel de agua, al compr imirse el aire aumenta la pres ión, cuando se llega a un

nivel de agua y pres ión determinados, se produce la señal de parada de la bomba y el tanWekker

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que queda en la capacidad de abastecer la red, cuando los niveles de presión bajan, a los

mínimos preestablecidos, se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.

COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMATICO

El Sistema Hidroneumático deberá estar construido y dotado de los componentes que se indican

a continuación:

1. Un tanque de presión, el cual consta

entre otros de un or ificio de entrada y

otro de salida para el agua ( en este se

debe mantener un sello de agua para

evitar la entrada de aire en la red de

distribución) y uno para la inyección

de aire en caso de faltar el mismo.

2. Un número de bombas acorde con las

exigenc ias de la red (una o dos para

viviendas unifamiliares y dos o más

para edificaciones mayores).

3. Interruptor eléctrico para detener el funcionamiento

del sistema, en caso de

faltar el agua en el estanque bajo

(Protección contra marcha en seco).

4. Llaves de purga en las tuber ías de drenaje.

5. Válvula de retención en cada una de las

tuberías de descarga de las bombas

al tanque Hidroneumático.

6. Conexiones flexibles para absorber las

vibraciones.

7. Llaves de paso entre la bomba y el

equipo hidroneumático; entre éste y el

sistema de distribución.

8. Manómetro.

9. Válvula de seguridad.

10. Dispositivo para control automático de

la relación aire/agua.

11. Interruptores de presión para arranque

a presión mínima y parada a presión

máxima, arranque aditivo de la bomba

en turno y control del compresor.

12. Indicador exterior de los niveles en el

tanque de presión, par a la indicación

visual de la relación aire-agua.

13. Tablero de potencia y control de los

motores.

14. Dispositivo de drenaje del tanque

hidroneumático, con su correspondiente

llave de paso.

15. Compresor u otro mecanismo que reponga

el aire perdido en el tanque

hidroneumático.

16. Filtro para aire, en el compresor o

equipo de inyección.

Nota: Para los equipos instalados en

viviendas unifamiliares y bifamiliares,

los requerimientos señalados

en los apartes 9, 10, 12, 16

podrán suprimirse.

CICLOS DE BOMBEO

Se denomina ciclos de bombeo al número de arranques de una bomba en una hora.

Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del número de arranques

del motor en la bomba. Si el tanque es demas iado pequeño,

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