GUAS PARA EL DISEO DE ESTACIONES DE BOMBEODE AGUA POTABLE

Lima, 2005

OPS/CEPIS/05.161UNATSABARTabla de contenidoPgina1.Objetivo ............................................................................................................... 3

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

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

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

3.2. Ubicacin de la estacin de bombeo ........................................................... 4

3.3. Capacidad de la estacin de bombeo .......................................................... 4

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

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

3.4. Carga dinmica o altura manomtrica total ................................................ 6

3.4.1. Carga de succin ............................................................................. 6

3.4.2. Carga de impulsin ......................................................................... 8

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

3.6. Nmero de unidades de bombeo ............................................................... 12

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

3.7.1. Bombas centrfugas horizontales .................................................. 12

3.7.2. Bombas centrfugas verticales ...................................................... 14

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

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

3.8. Seleccin de bombas centrfugas .............................................................. 21

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

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

3.8.3. Curvas caractersticas de bombas centrfugas ............................... 23

3.8.4. Relaciones y caractersticas de ls bombas centrfugas ................ 23

3.8.5. Determinacin de la bomba .......................................................... 25

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

3.9.1. Condiciones y direccin del flujo ................................................. 27

3.9.2. Entrada de aire y vrtices .............................................................. 28

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

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

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

3.10.1. Tuberas y accesorios de succin .................................................. 34

3.10.2. Tuberas y accesorios de impulsin .............................................. 37

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

- 2 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARGuas para el diseo de estaciones de bombeo de agua potable1.ObjetivoEl presente documento tiene como objetivo fijar parmetros y establecer criterios, que sirvan como gua para disear estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones rurales hasta 2000 habitantes.

2.Requisitos previosPara disear una estacin de bombeo de agua potable, previamente se deben conocer los siguientes aspectos:

-Fuente de abastecimiento de agua: superficial (cisterna de agua) o subterrnea (pozo perforado).

-Lugar a donde se impulsar el agua: reservorio de almacenamiento o la red de distribucin.-Consumo de agua potable de la poblacin y sus variaciones.-Poblacin beneficiada por el proyecto: actual y futura.-Caractersticas geolgicas y tipo de suelo del rea de emplazamiento de la cmarade bombeo.

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

3.Estaciones de bombeoLas estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberas 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 distribucin.

3.1Elementos de las estaciones de bombeoLos componentes bsicos de una estacin de bombeo de agua potable son los siguientes:

-Caseta de bombeo.

-Cisterna de bombeo.-Equipo de bombeo.-Grupo generador de energa y fuerza motriz.-Tubera de succin.-Tubera de impulsin.-Vlvulas de regulacin y control.

-Equipos para cloracin.-Interruptores de mximo y mnimo nivel.-Tableros de proteccin y control elctrico.-Sistema de ventilacin, natural o mediante equipos.-rea para el personal de operacin.-Cerco de proteccin para la caseta de bombeo.

- 3 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARLa figura 1 muestra un esquema tpico de una caseta de bombeo empleado en el rea

rural, constituido por bombas centrifugas de eje horizontal. Sin embargo, esta configuracin puede variar de acuerdo a las condiciones particulares de cada proyecto.

3.2Ubicacin de la estacin de bombeoLa ubicacin de la estacin de bombeo debe ser seleccionada de tal manera que permita un funcionamiento seguro y continuo, para lo cual se tendr en cuenta los siguientes factores:

-Fcil acceso en las etapas de construccin, operacin y mantenimiento.

-Proteccin de la calidad del agua de fuentes contaminantes.-Proteccin de inundaciones, deslizamientos, huaycos y crecidas de ros.-Eficiencia hidrulica del sistema de impulsin o distribucin.-Disponibilidad de energa elctrica, de combustin u otro tipo.-Topografa del terreno.

-Caractersticas de los suelos.3.3Capacidad de la estacin de bombeoLa determinacin del caudal de bombeo debe realizarse sobre la base de la concepcin bsica del sistema de abastecimiento, de las etapas para la implementacin de

las obras y del rgimen de operacin previsto para la estacin de bombeo. Los factores a considerar son los siguientes:

3.3.1Periodo de bombeoEl nmero de horas de bombeo y el nmero de arranques en un da, depende del rendimiento de la fuente, el consumo de agua, la disponibilidad de energa y el costo de operacin.

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

de ocho horas diarias, que sern distribuidas en el horario ms ventajoso. En situaciones excepcionales se adoptar un periodo mayor, pero considerando un mximo de 12 horas.

- 4 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARFigura 1. Esquema tpico de una estacin de bombeo.3.3.2Tipo de abastecimientoSe deben considerar dos casos:

-Cuando el sistema de abastecimiento de agua incluye reservorio de almacenamiento posterior a la estacin de bombeo; la capacidad de la tubera de succin (si corresponde), equipo de bombeo y tubera de impulsin deben ser calculadas con base en el caudal mximo diario y el nmero de horas de bombeo.

- 5 -Donde:

Qb Q max .d 24N

OPS/CEPIS/05.161UNATSABARQb=Caudal de bombeo, l/s.

Qmax.d=Caudal mximo diario, l/s.

N=Nmero de horas de bombeo.

-Cuando el sistema de abastecimiento deagua no incluye reservorio de

almacenamiento posterior a la estacin de bombeo, la capacidad del sistema de bombeo debe ser calculada en base al caudal mximo horario y las prdidas en la red distribucin.

3.4Carga dinmica o altura manomtrica totalLa altura dinmica puede ser definida como el incremento total de la carga del flujo

a travs de la bomba. Es la suma de la carga de succin ms la carga de impulsin:

Hb Hs HiDonde:

Hb=Altura dinmica o altura de bombeo, m.

Hs=Carga de succin, m.

Hi=Carga de impulsin, m.

3.4.1Carga de succin (Hs)Viene dado por la diferencia de elevacin entre el eje de la bomba y el nivel mnimo del agua en la fuente o captacin, afectado por la perdida de carga en el lado de la succin.

Hs hs hsDonde:

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

nivel inferior del agua, m.

hs=Prdida de carga en las succin, m.

Debe considerarse que la carga de succin est limitada por la carga neta de succin

positiva (NPSH), adems, que debe existir un sumergimiento mnimo de la tubera de succin en el agua.

a) Carga neta de succin positiva (NPSH)Cuando el agua fluye a travs de la bomba, la presin en la entrada y en la tubera

de succin tiende a disminuir debido a las altas velocidades del flujo. Si la reduccin va

- 6 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARms all de la presin de vapor del agua, se producir la vaporizacin y se formarn

burbujas de vapor en el seno del lquido.

Estas burbujas son transportadas por l lquido hasta llegar a una regin de mayor presin, donde el vapor regresa al estado lquido de manera sbita, "aplastndose" bruscamente las burbujas. Este fenmeno se llama cavitacin.

La cavitacin se produce principalmente en los alabes del impulsor de la bomba, donde las fuerzas ejercidas por el lquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, erosionando su superficie y causando esfuerzos que pueden originar su destruccin. El fenmeno generalmente va acompaado de ruido y vibraciones, dando la impresin de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la mquina.

La cavitacin adems de producir daos fsicos y ruidos molestos, puede llegar a reducir de manera considerable el caudal y rendimiento de la bomba.

La carga neta de succin positiva es la diferencia entre la presin existente a la entrada de la bomba y la presin del vapor del lquido que se bombea. Esta diferencia es la necesaria para evitar la cavitacin. En el diseo de bombas destacan dos valores de NPSH,

el NPSH disponible y el NPSH requerido.

El NPSH requerido es funcin del diseo de fbrica de la bomba, su valor, determinado experimentalmente, es proporcionado por el fabricante. El NPSH requerido corresponde a la carga mnima que necesita la bomba para mantener un funcionamiento estable. Se basa en una elevacin de referencia, generalmente considerada como el eje del rodete.

El NPSH disponible es funcin del sistema de succin de la bomba, se calcula en metros de agua, mediante la siguiente frmula (vase figura 2):

NPSH disponible

H atm ( H vap hs H s )Donde:

NPSH disponible =Carga neta de succin positiva disponible, m.

Hatm=Presin atmosfrica, m (vase tabla 1).

Hvap=Presin de vapor, m (vase tabla 2).

hs=Altura esttica de succin, m.

Hs=Prdida de carga por friccin de accesorios y tubera, m.

Para evitar el riesgo de la cavitacin por presin de succin, se debe cumplir que:

NPHSdisponible NPHSrequerida- 7 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARPara el clculo del NPSH se debe fijar un nivel de referencia con respecto a la

bomba. En las bombas que trabajan horizontalmente (eje horizontal) el plano de referencia

se localiza a travs del centro del eje y en las bombas verticales (eje vertical) a travs del plano que atraviesa la parte mas inferior de los alabes del impulsor, en caso de tener mas de

un impulsor se considerara la ubicacin del inferior (vase figura 2).

Otras causas de cavitacin en bombas son las excesivas revoluciones del rotor. En este caso se debe verificar que la velocidad especfica de operacin no sobrepase la mxima dada por el fabricante.

Sumergencia mnima (H)La altura del agua entre el nivel mnimo y la unin de la rejilla, o la boca de entrada

a la tubera, debe ser igual o superior a los lmites siguientes (vase figura 3):

a) Para dar cumplimiento a requerimientos hidrulicos. Considerando la velocidad para el caudal de bombeo requerido:

v 2H 0.202 gb) Para impedir ingreso de aire, de acuerdo al dimetro de la tubera de succin (d):

H 2.5 d 0.10c) Se seleccionar el valor mayor.3.4.2Carga de impulsinEst dada por la diferencia de elevacin entre el nivel mximo de las aguas en el sitio de llegada y el eje de las bombas ms la prdida de carga del lado de la tubera de impulsin:

Hi hi hiDonde:

hi=Altura de impulsin, o sea, la altura del nivel superior en

relacin al eje de la bomba, m.

hi=Prdida de carga en la tubera de impulsin, m.

Reemplazando las ecuaciones de carga de succin y de carga de impulsin en la ecuacin de altura manomtrica total se tienen las siguientes relaciones:

- 8 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR-Bombeo con bombas de eje horizontal y de eje vertical:Hb hs hi hs hi-Bombeo son bombas sumergibles:Hb hi hiEl proyectista por seguridad podr incrementar la altura de prdida de carga en lastuberas, en funcin a la edad de las mismas, considerar la altura por carga de velocidad(v2/2g) y/o adoptar una altura de presin mnima de llegada.NPSH = Patm- (Hsg+ Hvap.)Figura 2. Esquema de la tubera de succin en un sistema de tubera con el fin deilustrar el NPHS.- 9 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARH V 0.202gH 2.5 D 0.10Figura 3. Sumergencia mnima para evitar ingreso de aire en la tubera de succin ydeficiencias en el funcionamiento de la bomba.Tabla 1. Disminucin de la presin atmosfrica.Altura sobre el nivel del marPresin atmosfrica (Pa) m ft m Pa

0010.3314.69

25082010.0314.26

50016409.7313.83

75026409.4313.41

100032809.1312.98

125041018.8312.55

150042918.5312.13

175057418.2511.73

200065618.0011.38

225073.817.7511.02

250082027.5710.68

275090227.2810.35

300098427.0510.02

3250106626.839.71

3500114836.629.42

3750123036.419.12

4000131236.208.82

4250139435.988.52

4500147645.788.22

- 10 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARTabla 2. Presin de vapor del agua.Temperatura

Peso especifico

Presin de vapor(P.V.P) CFKg/dm3 M. Abs. P.SI.Abs 0320.99980.0620.088

5411.0000.0890.127

10500.99960.1250.1781

5590.99900.1740.247

20680.99820.2380.338

25770.99700.3230.459

30860.99550.4320.614

35950.99390.5730.815

401040.99210.7521.070

451130.99000.9771.389

501220.98801.2581.789

551310.98571.6052.283

601400.98312.0312.889

701580.9773.1774.519

751670.97483.9315.591

801790.97184.8296.869

851850.96875.8948.383

901940.96537.14910.168

952030.96198.61912.259

1002120.958310.33214.696

3.5Potencia del equipo de bombeoEl clculo de la potencia de la bomba y del motor debe realizarse con la siguiente frmula:Donde:

Pb Qb Hb76 Pb=Potencia de la bomba y del motor (HP).

Qb=Caudal de bombeo (l/s).

Hb=Altura manomtrica total (m).

=Eficiencia del sistema de bombeo, =motor bomba

Debe consultarse al proveedor o fabricante, sobre las curvas caractersticas de cadabomba y motor para conocer sus capacidades y rendimientos reales.La bomba seleccionada debe impulsar el volumen de agua para la altura dinmica deseada, con una eficiencia () mayor a 70%- 11 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR3.6Nmero de unidades de bombeoDepende del caudal de bombeo y de sus variaciones, adems, de la necesidad de contar de equipos de reserva para atender situaciones de emergencia.En situaciones donde se requiere solo un equipo de bombeo, es recomendable instalar uno idntico de reserva, estableciendo un coeficiente de seguridad del 200%; perosi el tamao de los equipos resulta muy grande, es recomendable incrementar el nmero de ellos, estableciendo coeficientes de seguridad menores, pero mayores alternativas y menores costos de operacin. En tales casos puede admitirse hasta 150% como coeficientede seguridad de los equipos.3.7Tipos de bombasLas bombas ms frecuentemente usadas en el abastecimiento de agua son las bombas centrifugas, horizontales y verticales, y las bombas sumergibles. El proyectista de acuerdo a las caractersticas del proyecto, seleccionar el tipo de bomba ms adecuada a las necesidades del mismo.3.7.1Bombas centrifugas horizontalesSon equipos que tienen el eje de transmisin de la bomba en forma horizontal. Tienen la ventaja de poder ser instaladas en un lugar distinto de la fuente de abastecimiento,lo cual permite ubicarlas en lugares secos, protegidos de inundaciones, ventilados, de fcil acceso, etc.Este tipo de bomba se debe emplear en cisternas, fuentes superficiales y embalses. Por su facilidad de operacin y mantenimiento es apropiado para el medio rural. Su bajo costo de operacin y mantenimiento es una ventaja adicional.Se pueden clasificar, de acuerdo a la posicin del eje de la bomba con respecto al nivel del agua en la cisterna de bombeo, en bombas de succin positiva y bombas de succin negativa. Si la posicin del eje est sobre la superficie del agua, la succin es positiva y en la situacin inversa la succin es negativa (vase figura 4).La mayor desventaja que presentan estas bombas es la limitacin en la carga de succin, ya que el valor mximo terico que alcanza es el de la presin atmosfrica del lugar (10,33 m. a la altura del mar), sin embargo, cuando la altura de succin es de 7 metrosla bomba ya muestra deficiencias de funcionamiento.De acuerdo a las variantes constructivas, estos equipos se pueden clasificar en los siguientes:Bombas MonoblocSon equipos sencillos que forman un conjunto compacto son su electromotor. Tienen una caja compacta integral, en los tamaos pequeos, y/o partida verticalmente en- 12 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARlos de gran tamao. La succin es axial y la descarga tangencial. Los modelos pequeostienen conexin de succin y descarga roscada y los modelos ms grandes, a bridas. Tienen dos impulsores cerrados que pueden trabajar en serie o en paralelo (vase figura 5). Este tipo de bombas es adecuado para pequeas instalaciones, cuya potencia no sea mayor a 10 HP.Bombas de sillaSon equipos algo ms complicados por que tienen cuatro partes distintas:a) La carcasa de la bomba, sujeta en voladizo a un soporte especial o silla, que a su vez sirve de soporte al eje de la bomba.b) Un motor elctrico.c) Una base metlica comn.d) Un acoplamiento elstico para los ejes.Estas bombas tambin tienen dos impulsores, que pueden ser iguales o diferentes y trabajar en serie o en paralelo (vase figura 6).Figura 4. Bombas centrifugas de eje horizontal.- 13 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARBombas de caja partida horizontalEn estos equipos la caja de la bomba est dividida en dos partes segn un plano horizontal que pasa por el eje de la misma. Generalmente son construidas de tamao grande. Pueden tener dos o ms impulsores, pero por lo general tienen solo uno de gran tamao y de doble entrada, lo que obliga a bifurcar tanto la conexin de la succin como la descarga (vase figura 7). Este tipo de bombas es adecuado para emplearlas en medias y grandes casetas de bombeo.3.7.2Bombas centrifugas verticalesSon equipos que tienen el eje transmisin de la bomba en forma vertical sobre el cual se apoya un determinado nmero de impulsores que elevan el agua por etapas. Deben ubicarse directamente sobre el punto de captacin, por lo cual casi se limita su uso a pozos profundos.Estas bombas se construyen de dimetros pequeos, a fin de poder introducirlas enlas perforaciones de los pozos, los cuales exigen dimetros pequeos por razones de costo.Una unidad de bombeo de un pozo consta seis partes principales, que son: a) la mquina motriz, b) el cabezal de transmisin, c) eje de transmisin, d) la columna o tuberade impulsin, e) la bomba, y f) la tubera de succin (vase figura 8).De acuerdo al tipo de lubricacin del eje de transmisin de la bomba, pueden ser de dos tipos: lubricadas con el mismo lquido que se bombea y lubricadas con aceite.- 14 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARLos motores elctricos para montaje vertical y, sobretodo, los especiales llamadosde eje hueco, son los ms utilizados para accionar este tipo de bombas.La ventaja principal de estos equipos es su versatilidad y su capacidad para trabajaren un amplio rango de velocidades. Entre sus desventajas estn lo ruidosas que son y la estricta verticalidad que exige a los pozos para su instalacin.Los costos de instalacin de este tipo de bombas son menores a los demandados porla instalacin de una bomba de eje horizontal; sin embargo, la operacin y mantenimiento exige cuidado especial y mayores costos.3.7.3Bombas sumergiblesSon equipos que tienen la bomba y motor acoplados en forma compacta, de modo que ambos funcionan sumergidos en el punto de captacin; se emplean casi exclusivamenteen pozos muy profundos, donde tienen ventajas frente al uso de bombas de eje vertical.Estas bombas tienen la desventaja de poseer eficiencia relativamente bajas, por lo cual, aun cuando su costo puede ser relativamente bajo, el costo de operacin es elevado por su alto consumo de energa (vase figura 9).Figura 5. Corte longitudinal de una bomba Monobloc para alta presin.(El impulsor tiene anillo posterior de sello)- 15 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARFigura 6. Vista exterior de una bomba de silla montada en fbricasobre base estructural.Figura 7. Bomba con caja partida horizontal destapada.Nota: como el eje debe atravesar la caja de la bomba en dos sitios, estas bombas requieren doble juego de prensa estopas.- 16 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAROtra desventaja es que al estar el motor y la bomba sumergidos, no existe forma dellegar a ellos cuando estn instalados, en otras palabras la unidad no es susceptible de recibir mantenimiento sin paralizar el bombeo.Los motores sumergibles estn concebidos con velocidades de operacin altas y son mquinas muy rgidas con respecto a la misma, no es factible hacer regulaciones durante la operacin para variar la velocidad.3.7.4MotoresLos motores para bombas se clasifica en dos grupos principales: de combustin y elctricos.Motores elctricosEstos motores utilizan la corriente elctrica como fuente exterior de energa. Los ms empleados en abastecimiento de agua son los de velocidad constante o los que tienen velocidad prcticamente constante. Es decir, se puede considerar nicamente los dos tipos siguientes:a) Motor sncrono de velocidad rigurosamente constante, dependiente del nmero de polos y al ciclaje o frecuencia de la lnea de alimentacin.b) Motor de induccin, es decir, asincrono con velocidad dependiente al valor de la carga.Los motores sincrnicos pueden resultar ms econmicos para accionamientos de gran potencia y baja velocidad. En todo caso, la eficiencia del motor sincrnico es ligeramente mayor que el motor de induccin. Las desventajas de estos motores estn en que requieren una operacin ms cuidadosa y no soportan bien las cadas de tensin.Los motores de induccin con rotor bobinado, particularmente los de tipo de rotoren jaula o cortocircuito, ya sea comn o de alto par de arranque, constituyen en la actualidad las mquinas motrices ms empleadas en la industria. La ventaja de estos motores est en su simplicidad, fiabilidad y economa.Los motores elctricos por su principio sencillo y construccin robusta, no exigen grandes requisitos de mantenimiento, evitando costosas interrupciones en el servicio que prestan y los gastos consiguientes de reparacin, si se tiene el cuidado de emplearlas correctamente, sobretodo en lo que se refiere las siguientes caractersticas de placa: potencia, corriente, tensin, frecuencia, velocidad, nmero de fases, temperatura, lubricacin y condicin del medio ambiente donde opera.- 17 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARFigura 8. Bombas centrifugas de eje vertical.- 18 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARFigura 9. Bombas sumergibles.- 19 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAREste tipo de motores es de menor costo comparado con los motores de combustin.Son de ms sencilla construccin, fciles de utilizar para mover las bombas centrifugas, ysu costo de mantenimiento es prcticamente despreciable.La velocidad de los motores sincrnicos depende de la corriente (ciclaje y frecuencia) y del nmero de pares de polos. En los motores de induccin el fenmeno de deslizamiento disminuye la velocidad aproximadamente en 2 - 6%. Los valores ms de la velocidad de giro de los motores elctricos se muestran en la tabla 3.Tabla 3. Velocidad de giro de motores elctricos.Polos

Motor sincronoMotor de induccin50 ciclos60 ciclos50 ciclos60 ciclos

13000360028003450

21500180014501750

3100012009601150

4750900720870

5600720580690

6500600480580

7428514410495

Motores de combustin internaLa potencia es desarrollada al quemar el combustible dentro de los cilindros del motor. Se pueden emplear los motores diesel o de encendido por bujas, alimentados por gas natural o propano. En algunos casos se han instalado motores a gasolina, pero su uso noes recomendable por los problemas derivados del almacenamiento del combustible.Estos equipos tienen una velocidad de giro menor que los motores elctricos, generalmente se encuentran entre 1700 a 2400 rpm.El empleo de estos motores es recomendable para el accionamiento de bombas en lugares muy apartados en donde no se dispone de suministro elctrico o este es muy poco fiable.Podra extenderse su uso en estaciones gran capacidad, como fuente de energa de reserva para el accionamiento de las bombas y de los controles elctricos crticos en caso de fallo del suministro de energa.- 20 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR3.8Seleccin de bombas centrifugas3.8.1Datos requeridos para seleccionar bombas centrifugasLa clave para hacer la seleccin correcta de la bomba radica en el conocimiento del sistema donde ella trabajar. El ingeniero que especifica una bomba puede hacer una seleccin errnea por no haber investigado los requisitos totales del sistema. Dejar la responsabilidad de la seleccin de la bomba al representante del proveedor no es una buena decisin, en vista que le puede ser difcil o imposible conocer los requisitos totales de la operacin.Por ello, previo a la eleccin de la bomba el ingeniero debe obtener los siguientes datos del sistema:Bomba-Nmero de unidades.-Tipo de bomba (slo si existe una preferencia predeterminada).-Servicio de horas por da y, si es continuo o intermitente.Caractersticas del lquido:a) TemperaturaSe debe indicar la temperatura de trabajo, as como posibles rangos de variacin dela misma.b) Gravedad especficaDebe ser indicada para la temperatura de bombeo y es vital para una correcta determinacin de la potencia.c) pHSe debe indicar la acidez o alcalinidad del agua, por que permite elegir el material adecuado de la bomba. Si existe anlisis qumico es preferible suministrarlo.Condiciones de operacin a) CaudalDebe ser especificado en litros por segundo. Es muy importante indicarlo en elpunto exacto de operacin ya que permitir seleccionar la bomba ms eficiente.- 21 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARb) Altura manomtrica totalSe debe especificar en metros de acuerdo a lo calculado, o dar al fabricante todos los datos en un croquis de la instalacin, para su clculo.c) Condiciones de succinPara bombas de eje horizontal se debe indicar la altura manomtrica total y el NPHSdisponible. En los dems tipos de bomba, especificar todos los datos en un croquis de la instalacin.AccionamientoSe debe indicar claramente si es motor a gasolina, petrleo, elctrico. En caso de contar con el motor, indicar todas las especificaciones del mismo para seleccionar una bomba que pueda trabajar con l.Indicar la velocidad de operacin, en caso contrario dejar que el fabricante lo indique. En caso de contar con motor indicar la potencia contina a determinada velocidad.Si el motor seleccionado es elctrico, se debe indicar las caractersticas de la corriente elctrica disponible: voltaje, ciclos y fase.Material requeridoSe debe indicar el material que se requiere para la carcasa, impulsor, bocina, prensa- estopa y sello mecnico; caso contrario dejar que el fabricante indique lo ms apropiado. El criterio primario a considerar en esta eleccin es la caracterstica del agua con la cual tendr contacto la bomba.Los materiales comnmente empleados son:-El hierro, que tiene buena resistencia a la abrasin y a la presin; es empleado para los cuerpos, bases e impulsores de las bombas.-El bronce, que tiene buena resistencia a la corrosin, pero muy poca a la abrasin.-El acero, que tiene buena resistencia a las temperaturas y presione elevadas.Posicin o instalacin de las bombasDebe ser determinada la siguiente informacin:-Cmo ser la instalacin de la bomba: horizontalmente o verticalmente.-Si se requiere base comn.-Dimensiones de la bomba.-Tipo de acoplamiento: flexible o cardn.-Tipo de tablero de control.- 22 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARRequerimientos especialesSe debe comprometer al proveedor del equipo a lo siguiente:-Entregar curvas certificadas.-Presenciar prueba de operacin.-Presenciar prueba hidrulica.-Servicio de puesta en marcha.-Copia lista de partes.-Copia plano de conjunto.3.8.2Determinacin de la curva del sistemaCon la informacin obtenida en la etapa de levantamiento de datos se elaborar la curva caracterstica del sistema, la cual representar la altura de la carga total que deben vencer las bombas funcionando a los diversos caudales del proyecto. La curva del sistemaes la representacin grfica de la suma de la altura esttica, las prdidas por friccin y las prdidas singulares del sistema con respecto al caudal.3.8.3Curvas caractersticas de bombas centrfugasLas caractersticas de funcionamiento de una bomba centrfuga se representa mediante una serie de curvas en un grfico de coordenada caudal - altura (Q-H); caudal presin (Q-P) y caudal - eficiencia (Q-). A cualquier punto Qx le corresponde un valor enlas coordenadas Hx, Px y x (vase figura 10).Cada curva corresponde a una determinada velocidad de rotacin y un dimetro de impulsor.La curva caracterstica representa el comportamiento de la bomba bajo diferentes condiciones de trabajo, las cuales son definidas por la altura total del sistema contra el cual est trabajando, es decir, por el punto de interseccin de las curvas de la bomba y del sistema.3.8.4Relaciones y caractersticas de las bombas centrifugasEstas relaciones se utilizan en los siguientes casos:-Para obtener la curva caracterstica de la bomba que tiene una velocidad de rotacin diferente, de aquella para la cual se conoce su curva caracterstica.-Predecir la nueva curva caracterstica de una bomba, si fue reducido el dimetro del rotor.- 23 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARLas relaciones que se emplean son las siguientes:Q1D1 1 Q 22H 2

D 2

D 2 1 1 H 2 2

D 2 P 3

D 3 1 1 P 2 2

D 2 Donde:Q1, Q2 y Q3=caudales

D1 y D2=dimetros del rodete.

1 y 2=velocidades de rotacin.

H1 y H2=alturas

P1 y P2=potencias absorbidas.

La confiabilidad de estas relaciones es limitada a variaciones de ms o menos 20%respecto a las caractersticas originales, especialmente por lo que se refiere a la relacin de potencia; puesto que en ellas se supone que el rendimiento se mantiene constante, condicin esta que no se verifica en la prctica (vase figura 11).Figura 10. Curvas caractersticas de la bomba centrifuga.- 24 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARQ2=n2/n1 x Q1H1H2=(n2/n1) 2 x H1H2H3Q1Q2Q3Figura 11. Determinacin de caractersticas de la bomba para una velocidad derotacin distinta al original (n2).3.8.5Determinacin de la bombaEn este apartado se describir el procedimiento para la seleccin de bombas centrifugas de eje horizontal, ya que son las ms apropiadas para pequeas instalaciones como las existentes en el medio rural.Punto de operacin del sistemaEn primer lugar, se debe recurrir al catlogo de curvas caractersticas de bombas proporcionado por el fabricante. Enseguida, buscamos la bomba ms adecuada a las condiciones de caudal de bombeo y altura dinmica total de nuestro sistema. Finalmente, trazamos sobre las curvas de la bomba seleccionada, la curva del sistema y determinamossu punto de operacin. De preferencia la bomba deber tener una velocidad de rotacin de3600 rpm. La seleccin debe realizarse tratando de obtener la mxima eficiencia del sistema de bombeo (vase figura 12).En el diagrama de las curvas de la bomba, tambin estn dibujadas las curvas para determinar la eficiencia, la potencia y el NPHS requerido por la bomba. Se debe compararel NPSH disponible del sistema con el NPSH requerido por la bomba. El disponible debe ser mayor que el requerido.- 25 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARDimetro impulsorNo siempre la curva suministrada por el fabricante est construida para las caractersticas deseadas, de forma que se hace necesario modificarlas y lograr la seleccin del equipo mas apropiado, tcnica y econmicamente.Por ejemplo, si el punto de operacin de la bomba cae entre dos impulsores, se debe emplear las leyes de afinidad para determinar el dimetro exacto del impulsor de la bomba seleccionada.Seleccin del motorAnteriormente se determin la potencia consumida por la bomba. Si el motor fuera elctrico se podra colocar uno de estas mismas caractersticas siempre y cuando se tenga la seguridad de lo siguiente:-Se va a trabajar al nivel del mar.-Que se va a arrancar contra vlvula descarga cerrada.-El clculo de la altura manomtrica sea confiable.Como estas condiciones raramente se cumplen, se recomienda usar un factor de servicio de 1.15 al motor, siempre y cuando se cuente con vlvula, en caso contrario habra que calcular sobre la potencia mxima absorbida por la bomba.Si la bomba fuera a trabajar con un motor a petrleo a una elevacin diferente a la del mar, habr que tener en cuenta la recomendacin del fabricante del motor, sobre prdidas de potencia por elevacin. Generalmente como promedio se puede considerar una prdida.Matriz del 1% en cada 100 metros de elevacin (cada fabricante especifica en sus hojas tcnicas).3.9Cisterna de bombeoSon cmaras de forma circular, cuadrada o rectangular (vista de planta) que tienenla funcin de almacenar el agua, previa a su bombeo.Esta cmara, desde donde parte la tubera que conduce el agua hacia la bomba debe poseer dimensiones mnimas para facilitar el asentamiento de las piezas, evitar grandes velocidades y agitacin de las aguas, y permitir el acceso para labores de mantenimiento.

A veces, no existe propiamente una divisin estructural con las caractersticas de una cisterna, pues la toma de agua es hecha directamente de un ro, represa un reservorio de agua muy amplio.- 26 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAREn el diseo de la cisterna de bombeo deben tenerse en cuenta las siguientesconsideraciones:3.9.1Condiciones y direccin del flujoLa distribucin de flujo y las lneas de corriente en las cisternas de bombeo, ejercen gran influencia sobre el trabajo de las bombas. Por tanto, es recomendable evitar los siguientes aspectos geomtricos que pueden conducir a un mal diseo:-Flujo irregular, rgimen turbulento y cambios bruscos en la direccin del flujo.-Paredes contiguas y rotacin del flujo.-Pozos rpidamente divergentes.-Pendientes pronunciadas.-Distribucin asimtrica de flujo en el pozo.-Entrada de agua al pozo por debajo del nivel de la tubera de succin.Son medidas aconsejables la adopcin de velocidades moderadas (inferiores a0,90 m/s), la cuidadosa adopcin de dimensiones, la introduccin de cortinas o paredes guas. La figura 13 muestra los cuidados tomados en instalaciones bien realizadas.Figura 12. Curva caracterstica de bomba centrifuga de eje horizontal.- 27 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR3.9.2Entrada de aire y vrticesLa entrada de aire en la tubera de succin puede ser causada por:-Piezas y uniones que filtran.

-La formacin de vrtices.-La introduccin y liberacin de aire (aire enrarecido, aire emulsionado y aire disuelto), por una configuracin inadecuada de la entrada de agua a la cisterna y dela tubera de succin de la bomba (vase figura 14).Las condiciones que favorecen la formacin de vrtices son:-Sumergimiento muy pequeo de la tubera de succin.-Altas velocidades de flujo en la succin.-Mala distribucin del flujo.

La entrada de aire a travs de vrtices interfiere con el funcionamiento de las bombas, con las condiciones de cebaje, con el ruido y con el caudal de bombeo.Para evitar vrtices se debe tener una profundidad mnima y reducir la velocidad de entrada en la boca de succin. Valores hasta 0,90 m/s son aceptables. Se recomienda tambin instalar una ampliacin en forma de campana.3.9.3Dimensiones de la cisternaLas especificaciones siguientes son referentes a la posicin y disposicin de las bombas de eje vertical; sien embargo, tambin pueden ser aplicadas para las bombas de eje horizontal.

En el clculo del volumen de las cmaras de bombeo se presentan dos casos:-Cisterna de bombeo con almacenamiento, que se debe emplear cuando el rendimiento de la fuente no sea suficiente para suministrar el caudal de bombeo.-Cisterna de bombeo sin almacenamiento, que se debe emplear cuando la fuente de provisin de agua tenga una capacidad mayor o igual al caudal de bombeo.Cisterna de bombeo con almacenamientoEl volumen de la cisterna de bombeo con almacenamiento debe ser calculado realizando un balance o diagrama de masas, considerando el caudal mnimo de la fuente de agua y el caudal de bombeo.- 28 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR1.5 D

4.5 D

0.60 - 0.90 m/sD0.75 D0.75 D

B = 2.5 DN.A min

1.5 - 2 DPLANO DEL ROTOR

2BC > 10D40.5 - 0.75 DFigura 13. Dimensiones mnimas recomendadas y disposicin de lascisternas de bombeo.Defectos msComunes.SolucionesPosiblesFigura 14. Defectos ms comunes en las cisternas que originan ingresode aire en la tubera de succin.- 29 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARLa sumergencia mnima ser fijada mayor a 1,5D (D es el dimetro de la tubera desuccin), a partir del plano del rotor en el caso de las bombas verticales del tipo axial; mayor a 2D, a partir de la superficie inferior de la boca de entrada en el caso de bombas centrfugas con aspiracin; y, no menor a 0,50 m en el caso de bombas pequeas.La holgura comprendida entre el fondo del pozo y la seccin de entrada de la canalizacin de succin ser fijada en un valor comprendido entre 0,5D y 0.75 D (vase figura 13).Cisterna de bombeo sin almacenamientoEn este caso el volumen de la cisterna debe ser calculado considerando un tiempode retencin entre 3 a 5 minutos, para el caudal mximo diario. Deben considerarse adems las siguientes recomendaciones (vase figura 15).a) El rea mnima de una cisterna individual (aislada) debe ser 12,5 veces el rea de la seccin de entrada de la tubera. El rea de la seccin de flujo en la parte inicial dela cisterna, debe ser por lo menos 10 veces el rea de la seccin de entrada en la tubera de succin.b) La disposicin de la tubera de succin debe ser como lo explicado en el tem 3.9.3.c) En las cisternas con deflectores la distancia entre el eje de la canalizacin y las paredes adyacentes ser fijada como mnimo en 1,5Dd) En las cmaras sin deflectores, la distancia entre el eje de la canalizacin y las paredes adyacentes laterales ser como mnimo de 1,5D, y la distancia entre el ejede la canalizacin y la pared de fondo ser del orden de 1,1D a 1,2D.e) Cuando las bombas sean dispuestas ortogonalmente a la direccin de la corriente lquida, los cantos de las paredes que limitan cada bomba formarn ngulos de 45 con relacin a cada una de las paredes y los catetos sern fijados en 0,5D para las cmaras con deflectores y en 0,75 para las cmaras sin deflectores.f) Las cortinas que separan una bomba de otra, en un conjunto de bombas dispuestas ortogonalmente a la corriente lquida, tendrn una dimensin mayor a 3D en la direccin de la corriente, a partir del eje de la canalizacin.g) La forma de los bordes de ataque de las cortinas y de los deflectores ser redondeada, permitindose la forma circular para las cortinas y la forma ovoidal para los deflectores.h) El escurrimiento en la entrada de la cmara ser regular, sin dislocamientos y zonasde velocidades elevadas. La velocidad de aproximacin del agua a la seccin de entrada en la cmara de succin no exceder de 0,6 m/s.- 30 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARi)Sin perjuicio de las formas y dimensiones establecidas anteriormente, la cmara desuccin debe contar con:-Holguras necesarias para el montaje y desmontaje de los equipos e instalaciones complementarias y circulacin del personal de operacin y mantenimiento.-Disponibilidad de espacio fsico, cuando fuera el caso, para la instalacin de las bombas sumergibles.j)No deben ser admitidas las formas y los arreglos indicados en la figura 16.

3.9.4Preservacin de la calidad del aguaDebern tomarse precauciones especiales, en el bombeo de agua tratada, para queno haya contaminacin de la misma con la entrada de lquidos o materiales extraos a la cisterna. Es necesario que el pozo sea cubierto y que las aguas de escorrenta, de lavado de pisos o de la salpicadura de las bombas sean impedidas de entrar.1.5 d

1.5 d1.5 d

1.5 dCORTINA

PAREDDEFLECTORA

1.5 d

1.5 d1.5 d

0.5 d

1.5 d

0.75 d0.5 d

0.75 d> 3 d1.5 d

1.1d - 1.2 dPLANTAPOZO DE SUCCION CON DEFLECTOR

PLANTAPOZO DE SUCCION SIN DEFLECTORFigura 15. Disposiciones y dimensiones recomendadas para cisternas de bombeo.- 31 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARFigura 16. Formas incorrectas de disponer las bombas en las cisternas de bombeo.3.10Caseta de bombeoEl dimensionamiento de la caseta de bombeo debe ser adecuado para albergar el total de los equipos necesarios para la elevacin del agua. Cuando fuese necesario, la caseta albergar los dispositivos de maniobra y desinfeccin. Debe permitir facilidad de movimientos, mantenimiento, montaje, desmontaje, entrada y salida de los equipos.El dimensionamiento de la caseta depender del tipo de bomba que se emplee. Los casos ms comunes son:a) Cuando se emplean bombas estacionarias de eje horizontal y de eje vertical: estarn albergadas en la caseta de bombeo, junto con los motores, generadores, tableros, circuitos y vlvulas de accionamiento necesarias.b) Cuando se empleen bombas sumergibles: la caseta de bombeo servir para alojar los circuitos y tablero de control, eventualmente el generador y vlvulas de accionamiento de la lnea de impulsin.- 32 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARLas dimensiones de la sala de bombas deben permitir igualmente facilidad de

movimiento, mantenimiento, montaje, desmontaje, entrada y salida de los equipamientos y adems abrigar, cuando fuere el caso, los dispositivos de servicio para maniobra y movilizacin de las unidades instaladas. Se debe considerar:

a) El espacio libre para la circulacin en tomo a cada bomba, debe preverse de preferencia con un valor mayor a 1,50 m pero no menor a 1,0 m. En el caso de bombas de escurrimiento axial, la distancia mnima es de tres dimetros de la bomba.b) Todos los accesos a la sala de bombas deben situarse a un mnimo de 1,0 m por encima de nivel mximo del pozo de succin, si fuera el caso.c) Cuando la sobre elevacin del piso de la sala de bombas fuera menor que 1,0 m con relacin al nivel mximo de agua en el pozo de succin, el asentamiento de la misma debe ser hecho como para una instalacin sujeta a inundacin.d) En el caso que el piso de la sala de bombas se localizase por debajo del nivel mximo de agua en el pozo de succin, deben ser previstas bombas de drenaje.La superficie de la sala de bombas deber ser establecida tomando en cuenta el tamao del pozo de succin, y las dimensiones complementarias deben ser estudiadas a finde posibilitar una buena distribucin, minimizando la construccin civil.

La disposicin de los grupos moto-bombas, siendo stas del tipo horizontal, debe obedecer, tanto como sea posible, las disposiciones en zig-zag o en diagonal (vase figura 17).Figura 17. Disposicin de bombas centrfugas de eje horizontal en una cisterna de bombeo.- 33 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR3.10.1 Tubera y accesorios de succinLa tubera de succin debe ser la ms corta posible, evitndose al mximo, piezas especiales como curvas, codos, etc. La tubera de succin debe ser siempre ascendente hasta alcanzar la bomba. Se pueden admitir pequeos tramos perfectamente horizontales.

La altura mxima de succin ms las prdidas de carga, debe satisfacerlas especificaciones establecidas por el fabricante de las bombas. Tericamente, la altura de succin mxima sera de 10,33 m a nivel del mar (una atmsfera), sin embargo, en la prctica es muy raro alcanzar 7,50 m. Para la mayora de las bombas centrfugas la altura de succin debe ser inferior a 5 m. (Los fabricantes generalmente especifican, las condicionesde funcionamiento, para evitar la aparicin de fenmenos de cavitacin. Para cada tipo de bomba debe ser verificada la altura mxima de succin). En la tabla 4 se especifica las alturas mximas permisibles de succin en funcin de la presin atmosfrica:El dimetro de la entrada de la bomba no debe ser tomado como indicacin para el dimetro de la tubera de succin. Para la tubera se adoptan dimetros mayores con el objeto de reducir las prdidas de carga. El dimetro de la tubera de succin debe ser tal quela velocidad en su interior no supere los valores especificados en la tabla 5.La prdida de carga por friccin a lo largo de la tubera de succin puede calcularse mediante la frmula de Hanzen Wlliams:

V 0.355 D 0 .63 S

0 .54fDonde:V=Velocidad media, m/s.

D=Dimetro, m.

Sf=Prdida de carga unitaria, m/m.

C=Coeficiente que depende de la naturaleza de la paredes de los tubos

(material y estado).

tabla 6.

Los valores mas empleados del coeficiente de prdida de carga se muestran en laPara el clculo de las prdidas de carga localizadas en la tubera de succin oimpulsin se puede utilizar la siguiente ecuacin:

h K Vf2 g- 34 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARTabla 4. Alturas mximas de succin.Altitud(m)

PresinAtmosfrica

Lmite prctico desuccin (m H2O) (m)

010.337.60

30010.007.40

6009.647.10

9009.306.80

12008.966.50

15008.626.25

18008.276.00

21008.005.70

24007.755.50

27007.505.40

30007.245.20

Nota: La altura de succin admisible para un determinado tipo de bomba dependede otras condiciones y deber ser verificada en cada casoFuente: Manual de Hidrulica de Azevedo Netto.Tabla 5. Dimetro de la tubera de succin en funcina la velocidad.Dimetro

Velocidad (mm) (m/s)

500,75751,101001,301501,452001,602501,603001,70400 o mayor1,80Fuente: Manual de Hidrulica de Azevedo Netto.Donde:

hf=Prdida de carga, m.

K=Coeficiente de prdida de carga singular adimensional.

V=Velocidad media en la seccin, m/s.

g=Aceleracin de la gravedad, m/s2.

Para piezas o accesorios comunes, se utilizarn los coeficientes de prdida de carga

especificadas en la tabla 7:

El dimetro interno de la tubera de succin puede calcularse con la siguiente expresin:

d 1.1284QV- 35 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARDonde:

d=Dimetro interno de la tubera de succin, m.

Q=Caudal de bombeo, m3/s.

V=Velocidad media de succin, m/s.

Otros aspectos que deben tomarse en consideracin en el diseo y clculo de tubera

de succin son los siguientes:

-En la extremidad de la tubera de succin debe ser instalada una rejilla, con un rea libre de los orificios de la criba de 2 a 4 veces la seccin de la tubera de succin.

-En el caso de que no se disponga de otro medio de cebar la bomba, deber ser prevista la utilizacin de vlvula de pie en la extremidad de la tubera de succin.

-Cuando el dimetro de la tubera de succin es mayor que el de admisin de la bomba, la conexin debe realizarse por medio de una reduccin excntrica con su parte superior horizontal a fin e evitar la formacin de bolsas de aire.

-En tuberas de succin verticales, las reducciones sern concntricas.

-La tubera de succin generalmente tiene un dimetro comercial inmediatamente superior al de la tubera de descarga.

-En una tubera de succin con presin positiva debe instalarse una vlvula de compuerta.-En una tubera de succin que no trabaje con presin positiva debe instalarse una vlvula de retencin en su extremo inferior para evitar el cebado.

-Siempre que las diversas bombas tuvieran sus tuberas de succin conectadas a una tubera nica (de mayor dimetro), las conexiones debern ser hechas por medio de

Y (uniones), evitndose el empleo de Tes.

-No deben ser instaladas curvas horizontales, codos o tes junto a la entrada de las bombas.

Tabla 6. Valores del coeficiente C deHazen-Williams.MaterialCAcero galvanizado125Acero soldado, tubos nuevos.130Acero soldado, tubos en uso.90Fierro fundido, nuevos130Fierro fundido, despus de 15 o 20 aos100Fierro fundido, gastados90PVC140Concreto, con buena terminacin130Concreto, con terminacin comn.120Fuente: Manual de Hidrulica, Azevedo Netto.- 36 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARTabla 7. Valores aproximados de K (prdidas decarga locales).Pieza o accesorioKCompuerta abierta1Codo 900.90Codo 450.40Curva de 900.40Curva de 450.20Curva de 22.300.10Rejilla0.75Boquillas2.75Vlvula de angula abierta5.00Vlvula de compuerta abierta0.20Vlvula tipo globo abierta10.0Salida de tubo1.00Entrada normal de tubo0.50Entrada de borda1.00Vlvula de pie1.75Vlvula de retencin2.50Ampliacin gradual0.30* Reduccin gradual0.15**Con base en la velocidad mayor (seccin menor)Fuente: Manual de hidrulica, Azevedo Netto3.10.2 Tuberas y accesorios de impulsinEl dimetro de la tubera de impulsin deber ser determinado en base a un anlisis tcnico econmico; tericamente puede asumir cualquier valor; sin embargo, existe un valor para el cual cumple los criterios mencionados.

El anlisis debe considerar que si el dimetro adoptado es grande, la prdida de carga en la tubera ser pequea y por tanto la potencia de la bomba ser reducida; consecuentemente el costo de la bomba ser reducido, pero el de la tubera de impulsin ser elevado. El anlisis inverso tambin es valedero, es decir, si adoptamos un dimetro pequeo, al final, el costo de la tubera de impulsin ser reducido y el de la bomba ser elevado.El clculo de la tubera de impulsin para sistemas que trabajan continuamente se puede calcular empleado la frmula de Bresse:

D KQDonde:

D=Dimetro econmico, m.

K=Coeficiente entre 0.9-4.0.

Q=Caudal de bombeo, m3/s.

- 37 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABARDe acuerdo a esta frmula la medicin de una lnea de impulsin se hace

bsicamente por imposiciones econmicas, por tanto, el valor del coeficiente K es consecuencia del precio de la energa elctrica, de los materiales y de las mquinas empleadas en las instalaciones, variando por esto con el tiempo y con la regin considerada.

Tratndose de instalaciones pequeas, como son las que existen en el rea rural, la frmula de Bresse puede llevar a un dimetro aceptable. Para el caso de grandes instalaciones, dar una primera aproximacin y es conveniente un anlisis econmico, en el cual sean investigados los dimetros ms prximos inferiores y superiores.

Para estaciones que no son operadas las 24 horas del da, el dimetro econmico viene dado por la siguiente expresin:

D 1.3 1 / 4QDonde:

Nmero de horas de bombeo24En el diseo y clculo de tuberas de impulsin, adems, se deben tomar en cuenta

los siguientes aspectos:

-Dotar al sistema de los dispositivos que aseguren los riesgos debido al fenmeno del golpe de ariete.-A la salida de la bomba debe proyectarse una vlvula de retencin y una de compuerta. Asimismo, debe considerarse la instalacin de uniones flexibles para mitigar los efectos de vibracin.

-En todo cambio de direccin debe considerarse elementos de anclaje y sujecin.

-El dimetro de las tuberas largas, debe ser calculado con velocidades relativamente bajas, generalmente entre 0,65 a 1,50 m/s.

-El dimetro de la tubera de impulsin, para distancias cortas, debe calcularse para velocidades mayores, que est entre 1,50 a 2,00 m/s.

La tubera de impulsin no debe ser diseada con cambios bruscos de direccin de flujo. Deben instalarse los dispositivos necesarios para evitar el contra flujo del agua, cuando la bomba deja de trabajar o en caso de que exista falla elctrica.

- 38 -OPS/CEPIS/05.161UNATSABAR4.Referencias-Manual de Hidrulica, J.M de Azevedo Netto y Acosta A. Guillermo. Sao Paulo,

1975. Ed. HARLA

-Abastecimiento de agua. Arocha R. Simn. Caracas 1980. Ediciones Vega s.r.l.

-Abastecimientos de agua y alcantarillado. Mijares R. Gustavo. 3era Edicin, Caracas 1980. Ediciones Vega s.r.l.

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Estaciones de Bombeo, Bombas y Motores utilizados en abastecimiento de agua, Ferreccio N. Antonio. Lima, 1985. CEPIS -Programa de Proteccin de la Salud Ambiental.

-Mdulos para capacitacin de personal de servicios de abastecimiento de agua en pases de desarrollo. GTZ, Cooperacin Tcnica Repblica Federal de Alemania. Lima, 1988. CEPIS.

-Manual de Instalacin, Operacin y Mantenimiento de bombas. HIDROSTAL. Lima, 2000.

-Bombas y estaciones elevatorias utilizadas en abastecimiento de agua. Yassuda R. Eduardo et al. Sao Paulo, 1966. Universidad de Sao Paulo.

-Manual de Operacin y Mantenimiento de sistemas de agua potable y letrinas en el medio rural. Ministerio de Salud, Direccin Ejecutiva de Salud Ambiental.

-Expedientes de proyectos de abastecimiento de agua. SEDAPAL, Lima 2005.-Nuevo reglamento de elaboracin de proyectos de agua potable y alcantarillado para habilitaciones urbanas de Lima y Callao. SEDAPAL, Lima, 1994.

-Normas de diseo para proyectos de abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales. Ministerio de Salud, DIGESA.

-Parmetros de diseo de infraestructura de agua y saneamiento para centros poblados rurales. PRONASAR, Lima 2004.

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