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• Nicole Taboada

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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL INGENIERÍA CIVIL

“NORMA OS.040 ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO”

CURSO:

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

CICLO:

VIII

SEMESTRE ACADÉMICO: 2017 - I DOCENTE:

Ing.

ALUMNOS:

Bazalar Montoya, Jaqueline Roque Flores Efrain Sanchez Obregón Omar Morales Ramirez Delvis Diaz Cotrina Anthony Toledo Zapana Johnatan Jacha Valderrama Luciano Jacob Farro Oyola Oswaldo

HUACHO-PERÚ

DEDICATORIA 2017 Dedicado a nuestros padres que nos apoyan incondicionalmente en nuestra proceso de formación

Tabla de contenido INTRODUCCIÓN...................................................................................................................4 1.

DESCRIPCIÓN GENERAL..........................................................................................4

2.

REQUESITOS PARA DISEÑO....................................................................................4

3.

ELEMENOS DE UNA ESTACIÓN DE BOMBEO.....................................................4

4.

UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO........................................................4

5.

CAPACIDAD DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO.......................................................4

5.1.

PERIODO DE BOMBEO..........................................................................................4

5.2.

TIPO DE ABASTECIMIENTO..................................................................................4

6.

ALTURA DINÁMICA TOTAL.......................................................................................4

6.1.

CARGA DE SUCCIÓN.............................................................................................4

6.2.

CARGA DE IMPULSIÓN..........................................................................................4

7.

POTENCIA DEL EQUIPO DE BOMBEO...................................................................4

8.

NÚMERO DE UNIDADES DE BOMBEO..................................................................4

9.

TIPOS DE BOMBAS.....................................................................................................4

9.1.

BOMBAS CENTRÍFUGAS HORIZONTALES.......................................................4

9.2.

BOMBAS CENTRÍFUGAS VERTICALES.............................................................4

9.3.

BOMBAS SUMERGIBLES......................................................................................4

9.4.

MOTORES..................................................................................................................4

10.

VÁLVULAS Y ACCESORIOS..................................................................................4

10.1.

VALVULAS ANTICIPADORA DE ONDA...........................................................4

10.2.

VÁLVULAS DE INTERRUPCIÓN.......................................................................4

10.3.

VÁLVULAS DE RETENCIÓN..............................................................................4

10.4.

VÁLVULA DE CONTROL DE BOMBA..............................................................4

10.5.

VÁLVULA DE AIRE Y VACÍO..............................................................................4

10.6.

VÁLVULA DE ALIVIO...........................................................................................4

11.

DISPOSITIVOS DE CONTROL AUTOMÁTICO...................................................4

11.1.

MANÓMETRO.......................................................................................................4

11.2.

VACUÓMETROS...................................................................................................4

12.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS.................................................................................4

12.1.

NOCIONES DE HIDRÁULICA- DEFINICIONES..............................................4

12.2.

FÓRMULAS...........................................................................................................4

12.3.

ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD...................................................................4

12.4.

ECUACIÓN DE BERNOULLI..............................................................................4

12.5.

PÉRDIDAS DE CARGA.......................................................................................4

12.6.

LA FÓRMULA DE MANNING.............................................................................4

12.7.

PROBLEMAS........................................................................................................4

13. 13.1.

ANEXOS.....................................................................................................................4 PRECIOS................................................................................................................4

INTRODUCCIÓN

1. DESCRIPCIÓN GENERAL 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. 2. REQUESITOS PARA DISEÑO 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 para operar el sistema. 3. ELEMENOS DE UNA ESTACIÓN 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.

4. 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. 5. 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: 5.1. 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.

5.2. 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.

-5-

OPS/CEPIS/05.161 UNATSABAR

24 Qb = Q max .d N 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.

6. ALTURA DINÁMICA 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.

6.1. CARGA DE SUCCIÓN 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 + ∆ hs

Donde:

Hs

=

Altura de succión, esto es, altura del eje de la bomba sobre el nivel inferior del agua, m.

∆ hs

=

Pérdida de carga en las succión, m.

Debe considerarse que la carga de succión está limitada por la carga neta de succión positiva (NPSH), además, que debe existir un sumergimiento mínimo de la tubería de succión en el agua.

6.2. CARGA DE IMPULSIÓN 7. POTENCIA DEL EQUIPO DE BOMBEO 8. NÚMERO DE UNIDADES DE BOMBEO 9. TIPOS DE BOMBAS 9.1. BOMBAS CENTRÍFUGAS HORIZONTALES 9.2. BOMBAS CENTRÍFUGAS VERTICALES 9.3. BOMBAS SUMERGIBLES 9.4. MOTORES 10. VÁLVULAS Y ACCESORIOS 10.1. VALVULAS ANTICIPADORA DE ONDA La válvula anticipadora de onda es una válvula instalada fuera de la línea, de operación hidráulica y accionada por diafragma. La válvula se abre en reacción a la caída de presión generada por la súbita parada de la bomba. Mediante la preapertura de la válvula se disipa la onda de alta presión de retorno y así se elimina el golpe de ariete. La válvula se cierra con suavidad y herméticamente en cuanto lo permite la función de alivio, evitando la onda de cierre. Esta válvula sirve también para aliviar la presión excesiva en el sistema. Características y ventajas     

Sustituye a los tanques de aire Alivio de la onda de presión, apertura segura Mínimo mantenimiento o Economía de espacio Menos inversiones y gastos de mantenimiento Especialmente económica para altas presiones nominales

o Impulsada por la presión en la línea  Operación independiente.  No se requiere motor.

o

 Cierre hermético y a prueba de goteo de larga duración.  Accionamiento hidráulico ajustable. Cámara doble  Cierre moderado (sin golpes de ariete).  Diafragma protegido.  Mantenimiento sencillo en línea.  Cavidad libre de obstáculos – Absoluta confiabilidad.  Disco de cierre balanceado – Alta capacidad de caudal.

OPERACIÓN 1. Percibe la caída de presión inicial y se abre. Esta respuesta inmediata permite que la presión que queda en la línea abra rápidamente la válvula principal. 2. el piloto se abriría inmediatamente para abrir a un más la válvula principal. Cuando la presión en el sistema se estabiliza en el nivel de presión estática, los dos pilotos se cierran y la válvula principal empieza a cerrarse. Si la presión en la línea sube durante el cierre de la válvula principal, el piloto de alta presión HP detiene brevemente el proceso para evitar que la presión siga elevándose. El cierre manual. 3. limita al caudal de alivio para evitar la separación de la columna y conservar la presión de cierre. 4. sirve para seleccionar la fuente de operación y percepción.

10.2.

VÁLVULAS DE INTERRUPCIÓN

Las válvulas nos proporcionan una solución a las necesidades medioambientales de las válvulas de interrupción todo / nada. El diseño de las Válvulas de Interrupción de sellado asegura la eliminación total de fugas por el vástago, cumpliendo la más estricta de las legislaciones mundiales sobre emisiones. Esta capacidad es vital para mantener la planta segura, ahorrar energía y conseguir un ambiente más limpio. Garantizamos emisión cero.

Ventajas para el usuario

• Elimina pérdidas por fugas - respeto con el medio ambiente y eficiencia energética. • Fácil de manejar. • Larga vida útil.

10.3.

VÁLVULAS DE RETENCIÓN

Las válvulas de retención están diseñadas para entregar años de funcionamiento sin problemas sin realizar mantenimiento cuando se instalan correctamente y en una aplicación de bombeo seleccionada adecuadamente con respecto al flujo y las presiones máximas del sistema. El cuerpo de la válvula de retención está construido para soportar las presiones nominales y el flujo del sistema indicados y, además, para soportar el peso de la bomba sumergible, las tuberías y el agua en la tubería ascendente. Además, las válvulas están diseñadas exclusivamente para absorber algunos golpes hidráulicos de agua asociados con el bombeo de agua de pozo cuando se siguen las instrucciones de instalación de la válvula de retención a continuación.







Velocidades de flujo de la tubería: Flujo alto: Cuando seleccione una válvula de retención sumergible, asegúrese de que sea del tamaño adecuado para que fluya normalmente, que no exceda los 10 pies por segundo. Las velocidades de flujo más altas aumentan las pérdidas de fricción, los golpes hidráulicos y la posibilidad de golpes de ariete destructivos, lo cual puede provocar una falla grave del sistema. Es importante considerar todas las características hidráulicas del sistema en el cálculo, y no solo el ajuste de pozo de la bomba cuando seleccione el tipo y modelo de la válvula. Instale la válvula de retención de manera vertical, con la flecha apuntando hacia arriba en dirección del flujo de líquido.

10.4.

VÁLVULA DE CONTROL DE BOMBA

La Válvula de Control de Bomba es operada por piloto, diseñada para instalarse en la descarga de los equipos de bombeo para eliminar los transitorios en la línea causados por el arranque y paro de la bomba. La bomba arranca contra una válvula cerrada. Cuando la bomba es encendida, el control solenoide es energizado y la válvula empieza a abrir lentamente, incrementando gradualmente la presión en la línea para llegar al máximo en el cabezal de descarga. Cuando la señal de apagado llegue a la bomba, el control solenoide es des energizado y la válvula empieza a cerrar lentamente, reduciendo gradualmente el flujo mientras la bomba continua encendida. Cuando la Válvula se cierra, un interruptor de límite, que sirve de enlace eléctrico entre la válvula y la bomba, libera el arrancador de la bomba y la detiene. Aplicaciones Típicas Instale la válvula como se muestra en aplicaciones de bombeo múltiples. Debe utilizar tubería flexible para las conexiones eléctricas hacia el control solenoide y el interruptor de límite. Se recomienda instalar una Válvula Anticipadora de golpe de ariete para protección contra fallos de energía.

7 Operación Es operada hidráulicamente y actuada por diafragma. Una válvula solenoide de tres vías controla la operación de la válvula. Las válvulas de control de flujo localizadas en el sistema de control piloto proveen la regulación tanto de la apertura como del cierre. El sistema de filtros asegura que la alimentación al control piloto sea limpia.

10.5.

VÁLVULA DE AIRE Y VACÍO

El control de aire y vacío es esencial para garantizar la seguridad, larga duración, eficiencia y buen desempeño de los sistemas de riego. Necesitamos permitir que el aire salga de las tuberías al inicio para evitar el golpe de ariete, durante la operación normal para evitar que el aire quede atrapado en algunas áreas y cuando se apaga el sistema, para que el aire entre a las tuberías y líneas laterales, impidiendo la formación de vacío. Hay varios tipos de válvulas y ventosas que permiten realizar estas funciones. Aplicación: Sacar el aire de las tuberías • Evitar el golpe de ariete: El aire debe escapar de las tuberías a la misma velocidad a la que entra el agua cuando se arranca el sistema, a fin de evitar el peligroso golpe de ariete. • Eliminar el aire disuelto o atrapado: Debemos permitir que escape el aire que se acumula durante la operación del sistema en puntos elevados, para evitar la formación de bolsas de aire que puedan restringir el flujo de agua y provocar el golpe de ariete. Permitir la entrada de aire a las tuberías • Evitar la formación de Vacío en las Tuberías: El aire debe volver a entrar a las tuberías principales y secundarias cuando se apaga el sistema para desaguar y evitar el colapso de las tuberías. • Evitar la formación de Vacío en las Líneas Laterales: Los goteros de las líneas laterales enterradas o sumergidas en agua pueden succionar agua sucia y/o tierra por medio del vacío que se genera cuando no se permite la entrada de aire a las líneas laterales, al apagar y drenar el sistema. La regla de 4-a-1 es el método más sencillo para seleccionar el tamaño correcto de las válvulas de aire/vacío. Esta regla especifica que la holgura del diámetro de la válvula de aire/vacío no debe ser menor de 1/4 del diámetro interno de la tubería. Por lo tanto, en una tubería de 8 pulgadas, la válvula de aire/vacío debe tener un diámetro con holgura de no menos de 2 pulgadas.  Los respiraderos (vacío) deben ser instalados aguas debajo de las válvulas de cierre.  Los respiraderos (vacío) deben ser instalados en o cerca de todos los puntos elevados de los múltiples (tanto del múltiple de entrada, como el de purga).  Los respiraderos (vacío) pueden ser dañados por el equipo de campo, por lo que algunos diseños consolidan en un solo lugar las válvulas de control y las válvulas de alivio para varios bloques.  Los respiraderos deben ser instalados de forma que no se transformen en fuentes de contaminación para el sistema de riego por goteo. La mayoría de los

respiraderos se abren cuando el sistema no está funcionando y puede entrar suciedad a las tuberías. 10.6.

VÁLVULA DE ALIVIO

Las válvulas de alivio de seguridad protegen calderas para calefacción por agua caliente y sistemas de calefacción hidrónicos. El diseño de alta capacidad se caracteriza por su construcción resistente a la corrosión. Terminaciones disponibles en latón, o en cromo satinado o pulido. Están diseñadas para aliviar la presión cuando un fluido supera un límite preestablecido (presión de tarado). Su misión es evitar la explosión del sistema protegido o el fallo de un equipo o tubería por un exceso de presión. Existen también las válvulas que alivian la presión de un fluido cuando la temperatura (y por lo tanto, la presión) supera un límite establecido Por el fabricante. Las válvulas de seguridad se pueden encontrar en instalaciones industriales, comerciales y domésticas. En general son obligatorias en las instalaciones en las que circulen o contengan fluidos sometidos, en algunos momentos, a presiones no admisibles. Entre los ejemplos más comunes y a la vista de todos están los calentadores de agua por acumulación. Las válvulas de seguridad o de alivio instaladas en los calentadores o en la línea del calentador están diseñadas para abrirse y liberar la presión, dejando salir el agua, en caso de que la presión supere cierto límite (de ordinario, unos 8. 10 bar) para evitar que revienten en caso de fallo del termostato, que podría llevar al agua a temperatura por encima de la ebullición y producir vapor. Enla industria también hay ejemplos como los compresores de aire o en los sistemas de reducción de presión para suministro de gas natural o de GLP.

11. DISPOSITIVOS DE CONTROL AUTOMÁTICO 11.1. MANÓMETRO 11.2. VACUÓMETROS 12. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 12.1. NOCIONES DE HIDRÁULICA- DEFINICIONES 12.2. FÓRMULAS 12.3. ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD 12.4. ECUACIÓN DE BERNOULLI 12.5. PÉRDIDAS DE CARGA 12.6. LA FÓRMULA DE MANNING 12.7. PROBLEMAS 13. ANEXOS 13.1. PRECIOS