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DISEÑO DE ESTACION DE BOMBEO DE AGUAS RESIDUALES PROYECTOS SACROMONTE, MONTECASINO Y MONTE OLIVETTO DEL MACRO PROYECTO CONDOMINIO ABADIAS

DISEÑADOR: Ing. César Augusto Ardila Cárdenas M.P. 6820208668 STD.

Bucaramanga, 2014

CALCULO DE POZO DE BOMBEO 1. Generalidades Para el diseño y ejecución del presente diseño se tiene en cuenta los aspectos contemplados en la norma RAS 2000, principalmente el capítulo D.7 que establece los requisitos mínimos y las condiciones básicas que deben cumplir las estaciones de bombeo. La estación de bombeo se proyecta con bombas sumergibles automáticas, ya que este tipo de bombas ha experimentado una notable mejora al incorporar un sistema de fijación que permite su extracción sin afectar a la tubería de descarga. 2. Caudal de Diseño El caudal máximo a ser bombeado, determina la capacidad de la estación, en este diseño se toman los siguientes valores.

Dentro de la metodología de diseño, también son relevantes los caudales medios y mínimos, los cuales se asumen en forma aproximada como 50% del máximo para los medios, y 15% del máximo para los mínimos, obteniendo los siguientes resultados: CAUDAL MÁXIMO: 40 [lps] CAUDAL MEDIO: 20 [lps] CAUDAL MÍNIMO: 6 [lps]

2.1. Volumen del Pozo de Bombeo El tamaño del pozo o tanque de bombeo debe permitir una acumulación de flujo de agua, siendo tan grande como sea posible, para garantizar un número máximo de arranques por hora adecuado para las bombas, pero verificando que no existan tiempos de retención altos que originen generación de olores. El volumen se calculan con la siguiente formula:

Dónde: Vol: volumen del pozo [L]

Фmin: Frecuencia de arranque [seg] Q: caudal máximo [Lps] El número máximo de arranques se establece en 8, valor que permite un equilibrio entre el volumen requerido y el tiempo de retención, y a la vez está por debajo del valor máximo permitido recomendado de 10. 2.2. Dimensionamiento del Pozo Se proyecta de tipo cilíndrico, lo cual permite eficiencia hidráulica y estructural.

Diámetro= 2.20 [m] Altura= 2.15 [m] Volumen= 8.16 [m³]

Tiempo de Retención Según lo establecido por la norma RAS 2000, el tiempo de retención hidráulica máxima debe ser menor a 30 minutos, esto con el fin de evitar generación de malos olores y gases.

3. CÁLCULO DE LAS BOMBAS Las bombas serán de tipo sumergible inatascable, con equipos para operación automática, minimizando las labores de operación y mantenimiento a la simple revisión diaria para verificar el funcionamiento y para la remoción del material retenido en las rejillas de cribado. El sistema propuesto contempla dos bombas por pozo, cada una con una capacidad de bombeo igual al 100% del caudal máximo, es decir, existe una bomba de reserva, pero se deben instalar y programar para que trabajen alternadamente. La instrumentación para su operación incluye los controles automáticos para el funcionamiento secuencial de las bombas, los controles manuales para el mismo propósito y las alarmas de problemas de funcionamiento, todos estos instrumentos irán instalados en un panel de control.

Altura Dinámica Total de Bombeo

Perdidas Unitarias en la Impulsión: Para una bomba con el 100% del caudal de bombeo √ Donde: K = esta entre 0.7 y 1.6 para este estudio se toma como 1.2 Q=Caudal de bombeo en m³/s √

Perdidas Unitarias (J): Formula de Hazen Williams C_pvc=150

Perdidas Unitarias en la Succión

Potencia de la Bomba Usando dos (2) bombas c/u 100 % del caudal total

4. SELECCIÓN DE LA TUBERÍA (GOLPE DE ARIETE) Las variaciones rápidas de la velocidad en las tuberías de impulsión tienen su origen en los arranques, paradas y fallas de las bombas estas puedes dar lugar cambios importantes de presión. Estos cambios pueden ser positivos o negativos respecto al valor normal de presión y van acompañados de un ruido característico, como de un golpe.

Esta situación transitoria de la presión y la velocidad en las tuberías de impulsión y conductos a presión se conocen como golpe de ariete, se debe analizar en detalle con el fin de garantizar el tipo de tubería capaz de soportar dichas sobrepresiones. 4.1. Celeridad de la onda Formula de Allievi=

√ Donde: : Velocidad de la onda. Se le conoce como celeridad [m/s] : Coeficiente característico del material. Relación entre el módulo de elasticidad del agua y del material de la tubería. : Diámetro medio de la tubería [m] : Espesor de la pared de la tubería [m] Los valores usuales del coeficiente G están dados en la siguiente tabla.

La sobrepresión se puede calcular con la siguiente formula:

Donde: V= Velocidad del fluido en la tubería [m/s] G= aceleración de la gravedad [m/s²]

Para este proyecto el valor de la sobre presión H es de 33.54 [m.c.a.], esta presión se le debe sumar la presión estática en el fluido con el fin de obtener la presión máxima la cual es de 59.23 [m.c.a.], por lo que una tubería RDE 21 funciona bien, con un excelente factor de seguridad. En conclusión se recomienda que todas las tuberías y equipos, incluyendo las juntas, soportes y anclajes, sean capaces de soportar las presiones esperadas del golpe de ariete, así como las nominales del sistema. Las piezas especiales enterradas deben embeberse en concreto o reforzarse convenientemente para soportar las presiones previsibles. 5. ESTRUCTURAS ADICIONALES Con el objetivo de contar con estación de bombeo eficiente en cuanto a operación y funcionamiento, se han incluido los siguientes dispositivos complementarios: 5.1. Canales de Aproximación del Flujo Este canal permite la acumulación de arenas y sedimentos para su posterior evacuación, en este canal se puede visualizar el flujo y las condiciones de funcionamiento, ya que está cubierto con rejas metálicas removibles. 5.2. Rejillas de Cribado Se proyectan rejillas de cribado grueso y fino removibles, instaladas dentro del canal de aproximación. Son el Punto principal y casi único de mantenimiento que tiene la estación de bombeo, requieren una limpieza manual con periodicidad inicial diaria, posteriormente la experiencia del operador, con relación al tipo de flujo de llegada podrá definir diferentes rutinas de mantenimiento. 5.3. Fondo de Estación Prefabricado En el fondo del tanque de bombeo se instalara un fondo de estación prefabricado, el cual tendrá instalados los dispositivos para anclar las bombas, y tendrá como función principal evitar las zonas muertas de succión, garantizando la no acumulación de sedimentos dentro del pozo.

5.4. Válvula de Retrolavado Las bombas a instalar deberán venir preparadas para la instalación de la válvula de retrolavado, la cual cumple la función de arrastre de sedimentos y sólidos suspendidos en los tiempos de parada de las bombas, de forma tal que al iniciar un ciclo de bombeo la válvula recoge los lodos depositados en el fondo todo esto para evitar malos olores en la estación.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Para el correcto funcionamiento de la estación de bombeo se requiere de una rutina de operación y mantenimiento.

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Se debe realizar en forma complementaria al presente estudio, un diseño eléctrico detallado para suministrar energía a la estación de bombeo.

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Se recomienda contemplarla instalación de una planta eléctrica de emergencia-

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La construcción de la estación de bombeo y su correspondiente línea de impulsión permite el desarrollo integral urbanístico de los proyectos Sacromonte, Montecasino y Monte olivetto y a su vez del macro proyecto Condominio Abadías