Apendice Técnico ESPA
Contents
1. Se deben evitar los cambios bruscos de secci n entre la entrada y el pozo El cambio debe ser gradual con una conicidad de 45 debiendo ser en este caso la velocidad en el pozo inferior a 0 3 m seg No es reco mendable en especial el diseno a base de una tuber a de peque o tama o conectada directamente al pozo con bombas situadas cerca de la entrada En este caso la corriente debe efectuar grandes cambios de direc ci n para llegar a todas las bombas Tampoco es deseable centrar las bombas en el pozo ya que ello produce grandes zonas de torbellinos en la parte posterior 0 75D e I 8D Bes d pes El 2D E V lt 0 3 m s a ot lt lt lt _ 2 E A2 m s cmm en Bis 2a CS mel 1 13 2 4 e a amp L 30 6D 7D 10D 15D ve roca 0 0112 4 8 2 4 a 45 M nimo a 75 Recomendado 15 Equipos de presi n Dise o del Grupo de Presi n de acuerdo a las Normas B sicas del Nuevo C digo T cnico de la Edificaci n art 3 de la LOE aplicable en Espa a TIPOS DE VIVIENDAS CAUDALES SUMINISTROS A L S B L S c L S D L S E L S LAVADERO 1 0 2 1 0 2 1i 0 2 1 0 2 1 0 2 COCINA FREGADERO 1 0 2 1 0 2 1 0 2 1 0 2 1 0 2 LAVAVAJILLAS2. APENDICE TECNICO C lculo de a altura nanbmeirica T Q Palo Biggs bas adju irs Som p r enm ioo SN oup 19119 de BTEC Se quiepr slevar 450 Bi a s foum st URPoara Upa eo cota m s elevada SS m o ep el Winen bozo jose salio A colecarseiGomsu parte plana abajo alcito de von hu an nam e e Paa Bee ae Ta Gol FEN er onviene a a adir que las tuber as est n generalmente bien maf pe Q e cm a a E e ESPA ndice Equivalencias entre unidades factores de conversi n Conceptos b sicos Potencias y rendimientos Tuber as conceptos equivalencias y p rdidas de carga equivalente P rdidas de carga C lculo de la altura manom trica ANPA NPSH Dise o de la aspiraci n Equipos de presi n Relaciones fundamentales de las bombas centr fugas C lculo del volumen til de un pozo de bombeo Orificios y lanzas de agua Bombeo de l quidos viscosos Golpe de ariete Selecci n de cables de alimentaci n oo Y O 0 10 12 14 16 18 19 20 21 24 26 Equivalencias entre unidades factores de conversi n MEDIDAS DE PARA CONVERTIR EN MULTIPLICAR POR LONGITUD Pulgadas Mil metros 25 401 Pies metros 0 3048 SUPERFICIE Pulgada cm 6 4516 Pie m 0 0929 VOLUMEN Pulgada Litros 0 01638 Pie3 Litros 28 3205 Galones USA Litros 3 785 Galones IMP
3. 2 0 4 ae 0 3 iS 2 0 2 0 4 2 34 6 810 20 30 40 50 70 100 200 400 600 1000 2000 3000 300 Caudal m h Coeficientes correctores para otras tuber as PVC 0 6 Fibro cemento 0 80 Forjada muy usada 2 10 Hierro forjado 0 76 Cemento paredes lisas 0 80 Hierro con paredes rugosas 3 60 Acero sin soldadura 0 76 Gres 1 17 C lculo de la altura manom trica Ejemplo pr ctico Se quieren elevar 150 m3 h desde un pozo hasta un dep sito situado en una cota m s elevada Las condiciones de bombeo seg n el dise o adjunto son las siguientes SRR 2 164 E Pal ps ES By A KA SS Hi Ht Ha Altura geom trica de aspiraci n 3 metros Hi Altura geom trica de impulsi n 34 metros Ha Ht Altura geom trica total 37 metros La Longitud de la aspiraci n 8 metros Li Longitud de la impulsi n 240 metros Vp V lvula de pie 1 unidad Vr V lvula de retenci n 1 unidad Vc V lvula de compuerta 1 unidad Ce Cono difusor exc ntrico 1 unidad Cc Cono difusor conc ntrico 1 unidad C Curvas 3 unidades en aspiraci n 7 unidades en impulsi n Nivel m nimo Calculamos el di metro de las tuber as basados en la f rmula V DE y para velocidades de 1 8 y 2 5 m s resulta 354 xQ Da dues 17
4. siendo recomendable la aplicaci n exclusiva de la f rmula de Allievi ya que en estos casos la parada es muy r pida Advertimos que la altura manom trica que intervie ne en el c lculo de T ha de medirse inmediatamente aguas arriba de la bomba y por lo tanto ha de tener se en cuenta la profundidad del nivel del agua cuan do se eleva mediante bombas sumergidas en pozos L Allievi dedujo que el golpe de ariete es un fen meno oscilatorio que se propaga a lo largo de la tuber a con una velocidad 9 900 N48 Ki E Siendo a velocidad de propagaci n m s D di metro de la tuber a mm e espesor de la tuber a en mm 1 0 8 0 6 0 4 0 40 35 so 28 20 Hm El coeficiente C nos fue impuesto por la experiencia y es funci n de la pendiente Hm L C lculo de K1 1010 E Ki Donde E coeficiente de elasticidad de la tuber a kg m Valores pr cticos de K1 Acero 0 5 Fundici n 1 Cemento 5 Fibro cemento 5 5 Poli ster 6 6 P V C 33 3 Los tratados de hidr ulica recomiendan utilizar para el c lculo de la sobrepresi n las f rmulas siguientes Para L lt Y T impulsi n corta f rmula de Michaud AH LY B Para L gt T impulsi n larga f rmula de Allievi AH Er En toda impulsi n a n cuando se cumpla a T 2 L gt y deba aplicarse por tanto la f rmula de Allievi si se sigue la conducci n en el sentido circ
5. 17 2 5 2 7 4 5 5 7 85 95 11 19 22 Cono difusor 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 b V lvula de pie 6 7 8 9 10 12 15 20 25 30 40 45 55 60 75 90 100 V lvula de retenci n 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 35 40 50 60 75 85 V Compuerta Abierta 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 1 1 db 2 2 2 2 5 3 35 4 5 V Compuerta 3 4 Abierta 2 2 2 2 2 2 4 4 6 8 8 8 10 12 14 16 20 V Compuerta 1 2 Abierta 15 15 15 15 15 15 30 30 45 60 60 60 75 90 105 120 150 Valores aproximados variables con la calidad de los accesorios Los fabricantes de v lvulas que nos facilitan el kv El coeficiente de caudal kv es el caudal de agua nos permiten determinar las p rdidas de carga es en m3 h que pasando a trav s de una v lvula de suma importancia utilizar v lvulas con un alto coe completamente abierta crea una p rdida de carga ficiente de caudal con el fin de reducir al m nimo las de 1 kg cm p rdidas de carga P rdidas de carga en tuber a de hierro fundido Diagrama para determinar la p rdida de carga y la velocidad del fluido en funci n del caudal y del di metro inte rior de la tuber a 100 amm X Y Voz P rdidas de carga m km E 40 Ley a Coeficiente de rozamiento B 30 Caudal en m s amp 41015 784 5 243 Log D 2 20 Di metro interior en mm 3 10 3 6 I S 4 S 3 5 2 g Sy G 2 o 0 6 3
6. Litros 4 5454 CAUDAL g p m USA m3 h 0 2271 g p m IMP m3 h 0 2727 PRESI N Libras pulgada Kg cm 0 0703 Bar kg cm 1 0197 Atm sferas Kg cm 1 033 Kilo Pascal metros c a 0 10197 Kilo Pascal Kg cm 0 010197 PESO Libras Kg 0 4536 Onzas Kg 0 02834 POTENCIA Caballos vapor CV Watios 736 Horse power HP Watios 746 Cv HP 0 98644 5x F 32 TEMPERATURA Farenheit Cent grados c Z MEDIDAS DE PARA CONVERTIR EN MULTIPLICAR POR LONGITUD Mil metros Pulgadas 0 0394 metros Pies 3 2808 SUPERFICIE cm Pulgada 0 155 m Pie 10 7639 VOLUMEN Litros Pulgada 61 024 Litros Pie3 0 03531 Litros Galones USA 0 2642 Litros Galones IMP 0 22 CAUDAL m3 h g p m USA 4 4033 m3 h g p m IMP 3 66703 PRESI N Kg cm Libras pulgada 14 2247 kg cm Bar 0 9806 Kg cm Atm sferas 0 968 metros c a Kilo Pascal 9 8067 Kg cm Kilo Pascal 98 005 PESO Kg Libras 2 2046 Kg Onzas 35 285 POTENCIA Watios Caballos vapor CV 0 00136 Watios Horse power HP 0 00134 HP CV 1 0139 9x C TEMPERATURA Centigrados Farenheit F 32 5 Conceptos b sicos CAUDAL Q Volumen de l quido elevado por la bomba en la unidad de tiempo es independiente del peso espec fico y variable al bombear l quidos de viscosidad superior a la del agua PRESI N ATMOSF RICA Pa Fuerza ejercida por la atm sfera por unidad de superficie PRESI N RELATIVA O EFECTIVA P Es la presi n medida con relaci n a la presi n atmosf rica Los man metros miden presio
7. pasta de papel fluidos con s lidos o fibras etc Ejemplo de utilizaci n e Conocidos el caudal y altura del fluido viscoso entrar en el gr fico y determinar los factores de correcci n Con estos datos determinamos los valores co rrespondientes para agua y seleccionamos la bomba Utilizando la curva caracter stica para agua apli car los factores de correcci n correspondientes para obtener los nuevos valores para el fluido viscoso Determinar una bomba para elevar 150 m h de un fluido viscoso a una altura de 28 5 mca Viscosidad 200 cSt peso espec fico 0 9 kg dm Para determinar el factor de correcci n de la altura se utiliza la curva 1 0 x Q fo 0 95 fH 0 91 fn 0 62 Con estos factores calculamos los valores para agua 150 Q Eo 158 m3 h 0 95 2 h Eu 31 3 mca 0 91 Partiendo de estos valores seleccionamos la bomba tipo FHF 80 160 con 173 mm de di metro a 2 900 rpm de la curva caracter stica con agua determinamos las valores de caudal altura y rendi miento Aplicando los distintos factores de correcci n obte nemos las nuevas condiciones de servicio para el fluido viscoso En el gr fico siguiente resumimos los c lculos 24 0 6 Q 0 8Q 10 4222 9 AGUA CAUDAL Q 95 126 158 190 ALTURA H 37 6 35 31 3 26 9 RENDIMIENTO TL 78 81 78 VISCOSIDAD CENTISTOKES 200 FACTORES E ove DE CORRECCION fH 0 955 0 925 0 91 0 88 fn 0 62 Qv 90 120 150 18
8. 0 Hv 35 9 32 4 28 5 23 7 nv 41 48 4 50 48 4 L QUIDO VISCOSO Peso espec fico kg dm 0 9 Potencia absorbida CV v cW Qv x Hv xy 24 5 26 77 26 5 29 3 270 x nv 22 FACTORES DE CORRECCI N seg n ejemplo m cu 08 0 6xQ 0 8 x 1 0 0 6 42x 1 N iQ o 08 mj 9 o MEO 5 fn E S pA D nc 0 2 2000 3000 Centistokes 200 1004 607 Za Altura en metros E i 20 30 40 60 80 100 150 200 300 Caudal en m h 1 400 600 1000 2000 FACTORES DE CORRECCI N y c CX MIR DATO D ede COD Ice de ep Ie een zer ET E T T 6 Y LO v2 15 18 21 24 Caudal en m h 2 4 w A al Conversi n de viscosidades Dentro de la calibraci n de los viscos metros los siguientes factores dan una conversi n aproximada entre vis cosidades SSU CENTISTOKES x 4 62 SSU REDWOOD 1 NORMAL x 1 095 SSU REDWOOD 2 ALMIRANTAZGO x 10 87 SSU SAYBOLT FUROL x 10 SSU GRADOS ENGLER x 34 5 SSU SEGUNDOS PARLIN COPA N 15 x 98 2 SSU SEGUNDOS PARLIN COPA N 20 x 187 0 SSU SEGUNDO FORD COPA N 4 x 17 4 VISCOSIDAD CINEM TICA CENTIPOISES VISCOSIDAD DIN
9. 0 0 0752 0 9921 130 2 7544 0 9348 50 0 1258 0 9880 135 3 192 0 9305 60 0 2031 0 9831 140 3 685 0 9260 70 0 3177 0 9777 145 4 237 0 9216 75 0 3931 0 9748 150 4 854 0 9169 80 0 4829 0 9718 155 5 540 0 9121 82 0 5234 0 9705 112 1 5618 0 9495 160 6 302 0 9073 84 0 5667 0 9693 114 1 6684 0 9479 165 7 146 0 9023 86 0 6129 0 9680 116 1 7809 0 9464 170 8 076 0 8973 88 0 6623 0 9667 118 1 8995 0 9448 175 9 101 0 8920 90 0 7149 0 9653 120 2 0245 0 9431 180 10 225 0 8869 Ty m c l Ty kg cm2 x 10 y Ty m c a Ty kg cm x 10 Efecto de la Presi n atmosf rica con la altitud Se puede determinar con la f rmula siguiente Pa m 10 33 Altitud m 900 13 Dise o de la aspiraci n Un correcto dimensionado y dise o de las tuber as de aspiraci n influyen en el buen funcionamiento de la bomba Las velocidades en una tuber a de aspiraci n se recomienda que sean limitadas a 1 8 m s si el caudal es uni forme En un colector desde el cual aspiren dos o m s bombas el flujo principal no se recomienda que tenga una velocidad mayor de 0 9 m s Las conexiones laterales con un ngulo de 30 45 con respecto al flujo de la l nea principal la velocidad recomendada puede aumentarse a 1 5 m s 0620 9 m s DA E n E o Al eo E Ze RECOMENDABLE ACEPTABLE Cuando el di metro de la boca de aspiraci n de la bomba es inferior al di metro de la tuber a de aspiraci n es necesario i
10. 1 0 2 1 0 2 t 0 2 OFFICE GRIFO al 0 15 1 0 15 LAVADERO GRIFO 1 0 2 1i 0 2 1 0 2 1 0 2 WC 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 2 BA O LAVABO 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 2 COMPLETO BANO 1 0 3 1 0 3 2 0 6 BID 1 0 1 1 0 1 2 0 2 nine WC 1 0 1 al 0 1 1 0 1 DE ASEO LAVABO 1 0 1 1 0 1 1 0 1 DUCHA 1 0 2 1 0 2 1 0 2 TOTAL APARATOS L S 4 0 6 6 1 8 1 4 12 1 95 16 2 55 NOTA En instalaciones con fl xores se requiere otro tipo de estudio NOTA Se debe dise ar de tal forma que el grupo no se ponga en marcha en caso que la red sea suficiente Ser n equipos dobles para fun cionamiento alterno con bombas montadas en pararelo de iguales prestaciones Se deben acompa ar de dep sitos de presi n con mem brana conectados a dispositivos suficientes de valoraci n de la presi n de la instalaci n para su parada y puesta en marcha autom tica 1 Caudal a bombear seg n tipo y n mero de viviendas N MERO VIVIENDA TIPO DE A B c D E VIVIENDAS Caudal total de la s bomba s en m3 h 0 10 1 5 2 1 3 3 6 4 5 11 20 2 4 3 6 5 1 6 7 5 21 30 3 6 4 5 6 6 8 4 10 8 31 50 5 4 9 10 8 13 2 16 8 51 75 9 13 2 15 17 19 2 76 100 12 16 2 17 4 19 2 101 150 15 18 19 2 NOTA El n mero de bombas a instalar en un grupo convencional excluyendo las de reserva depender del caudal total del grupo Se colocar n 2 bombas hasta un caudal de 10 l s 36 m3 h 3 bombas hasta 30 l s 108 m3 h y 4 bombas para caudales superiores a 30 l s 2 C
11. 2 mm de di metro la m s pr xima comercial 200 mm 354 xQ E Di Ta 146 mm de di metro la m s pr xima comercial 150 mm Una vez fijados los di metros de las tuber as en hierro fundido podemos determinar las p rdidas de carga seg n las tablas Aspiraci n tuber a de 200 mm de di metro para 150 m3 h aproximadamente 1 Impulsi n tuber a de 150 mm de di metro para 150 m3 h aproximadamente 4 10 Altura manom trica de aspiraci n Altura geom trica 3 metros Longitud equivalente Longitud de la tuber a 8 metros V lvula de pie Equivalente 30 metros Curvas de 90 3x3 9 metros Cono difusor 5 metros Total 52 metros P rdidas de carga 52 metros x 1 0 52 metros Altura manom trica total de aspiraci n 3 52 metros Altura manom trica de impulsi n Altura geom trica 34 metros Longitud equivalente Longitud de la tuber a 240 metros Cono difusor 5 metros V lvula de retenci n 20 metros V lvula de compuerta 1 5 metros Curva de 90 7x2 14 metros Total 280 5 metros P rdidas de carga 280 5 metros x 4 11 22 metros Altura manom trica total de impulsi n 45 22 metros ALTURA ASPIRACI N IMPULSI N MANOM TRICA ALTURA GEOM TRICA ALTURA GEOM TRICA TOTAL P RDIDAS DE CARGA P RDIDAS DE CARGA Por lo tanto Altura manom trica 3 52 45 22 48 74 Margen de seguridad 5 2 44 Total 51 18 metros Cat logo FHF FHN Es apropiada la electrobomba tipo FHF 80 200 con impulsor de 209 mm d
12. 354 xQ caudales son proporcionales a la quinta potencia de D2 D2 los di metros de las tuber as Q2 D5 Siendo Q2 De V velocidad en m s q caudal en I m D di metro en mm Q caudal en m3 h P rdidas de carga equivalente Partiendo de esta ltima ecuaci n se establece la tabla adjunta que relaciona las equivalencias entre tuber as de diferentes di metros pulg 1 2 3 4 1 11 4 11 2 2 21 2 3 4 5 6 pulg mm 13 H9 25 32 38 50 64 io 100 125 150 1 25 3 7 1 8 11 4 32 7 3 6 2 1 11 2 38 11 5 3 2 9 1 5 1 2 50 20 10 5 5 2 7 1 9 1 21 2 64 31 16 8 4 3 2 9 1 6 1 3 75 54 27 15 7 5 21 1 7 1 4 100 107 53 29 15 10 5 3 3 4 1 5 125 188 93 51 26 17 9 6 3 5 1 8 1 6 150 297 147 80 40 28 15 9 5 5 2 8 1 6 1 7 175 428 212 116 58 40 21 14 8 42 3 1 4 8 200 590 292 160 80 55 29 19 10 9 5 5 3 1 2 OBSERVACIONES El rea de la tuber a de mayor di metro es menor que el rea total de las tuber as de menor di metro La velocidad de circulaci n del l quido en la tuber a de mayor di metro es mayor que la velocidad en las tuber as de menor di metro 8 P rdidas de carga P rdidas de carga en accesorios Longitud equivalente de tuber a recta en metros Di metro del tubo 250 2522 2202 OOM 56555 2205 21007 51257 11502 2005 2502 5002 5505 72007 2500715005 7700 Curva 90 0 2 0 3 0 4 0 5 0 7 di 1 2 1 8 2 3 5 5 6 7 8 14 16 Codo 90 0 3 0 4 0 6 0 7 0 9 1 3
13. A MANOM TRICA TOTAL Hm Es la altura total presi n diferencial que ha de vencer la bom ba Responde a la ecuaci n Hm Ht Po 22 p P3 Y P1 Presi n en el dep sito de impulsi n Po Presi n en el dep sito de aspiraci n Si se realiza el bombeo entre dep sitos abiertos con la misma presi n presi n ambiental como sucede NORMALMENTE el valor P1 P2 O Es conveniente calcular por separado la altura manom trica de aspiraci n para comprobar que la bomba es capaz de aspirar sin dificultades Instalaci n en aspiraci n i nivel l quido dep sito impulsi n Hg nivel superior l quido a aspirar Hg Hi Ha Potencias y rendimientos P1 POTENCIA ABSORBIDA DE LA RED Consumo de potencia o Potencia activa Motores monof sicos TER U l cos 1000 Motores trifasicos Kw V3 U I coso 1000 P2 POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR La mayor potencia suministrada por el motor Motores monof sicos U COS nm 1000 Kw Motores trif sicos Kw V3 U l cosg mm 1000 V ESPA P3 POTENCIA ABSORBIDA POR EL EJE DE BOMBA Para determinadas condiciones de servicio Kw Hr gys Qo HY 367 nn 270 nn Siendo U Tensi n de servicio en V Corriente en el estator en Amp cos q Factor de rendimiento Nm Rendimiento motor Q Caudal m3 h H Altura manom trica en metros columna de l quido nn Rendimiento hidr ulico en 96 y Pes
14. E de aplicaci n en Espa a antes del grupo de presi n en la aspiraci n debe incluirse un dep sito de RESERVA O ROTURA DE CARGA de la siguiente capacidad y que se calcula seg n los requisitos de la norma UNE 100 030 2 005 V Q x t x 60 Donde V Volumen I Q Caudal I s t Tiempo 15 20 minutos Grupos de presi n de accionamiento regulable Podr n prescindir del dep sito auxiliar de alimenta ci n Deber n incluir un dispositivo que provoque el cierre de la aspiraci n y la parada de la bomba en caso de depresi n en la tuber a de alimentaci n Ejemplo de c lculo de un grupo de presi n Caudal 1 Calculamos el caudal instalado y el n mero de suministros por vivienda utilizando la tabla si guiente SUMINISTRO CAUDAL SUMINISTRO CAUDAL L S L S FREGADERO 0 2 LAVABO 0 1 OFFICE 0 15 WC CON DEP SITO 0 1 LAVADORA AUTOM TICA 0 2 BID 0 1 LAVAVAJILLAS 0 2 BA ERA 0 3 FREGADERO HOTEL 0 3 DUCHA 0 2 VERTEDEROS 0 2 URINARIO GRIFO 0 05 FL XORES 1 25 2 URINARIO AUTOM TICO 0 1 2 El coeficiente de simultaneidad de una vivienda se puede determinar a partir de la f rmula 1 n 1 n N mero de suministros por vivienda A 3 El caudal econ mico instalado de una vivienda ser Caudal econ mico K x Caudal instalado 4 Calculamos el coeficiente de simultaneidad para todas las viviendas mediante la f rmula 19 N 10 N 1 N N m
15. MICA CENTISTOKES PESO ESPECIFICO CENTISTOKES SSU x 0 21645 LAS VISCOSIDADES Y PESOS ESPECIFICOS SE VEN AFECTADOS CONSIDERABLEMENTE POR EFECTO DE LA TEMPERATURA 23 Golpe de ariete Se entiende por golpe de ariete a las sobrepresio nes que se producen en las tuber as ante cualquier modificaci n de la velocidad de circulaci n del flui do que por ellas discurre apertura o cierre de una v lvula arranque o parada de una bomba etc y como resultado de la modificaci n de la energ a cin tica del fluido en movimiento En el caso de paro de la bomba el golpe de ariete se manifiesta primero con una depresi n seguida de una sobrepresi n El tiempo de parada T es el tiempo transcurrido entre el corte de energ a apertura o cierre de v l vula y el instante en que se anula la velocidad de circulaci n del l quido La f rmula de Mendiluce nos permite calcular con estimada aproximaci n el tiem po de parada IA o JL oW 8 Hm T Cr Siendo L Longitud de la conducci n m V Velocidad del l quido m s g Velocidad de la gravedad m s Hm Altura manom trica mca 2 00 ES SO 1 28 0 500 1000 1500 2000 L El coeficiente K representa principalmente el efecto de la inercia del grupo moto bomba y sus valores var an con la longitud de la impulsi n 24 Para pendientes superiores al 50 debe tomarse gran precauci n en el c lculo del golpe de ariete
16. ci n con el di metro del impulsor Suponemos fija la velocidad Al variar el di metro del rodete var an proporcionalmente la velocidad tangencial y con ella el caudal altura y potencia de acuerdo con las expresiones siguientes Caudal Qi Q Sy D D 2 Altura manom trica H H D D 3 E D Potencia absorbida Estas relaciones se pueden aplicar si se hacen s lo cambios menores en el di metro del impulsor dis minuci n hasta un 15 20 del m ximo di metro y de los alabes S lo es posible para impulsores radiales y para algunos de flujo mixto En las bombas con difusor se mecanizan tan s lo los alabes hasta el nuevo di metro En todos los casos se ha supuesto que el rendi miento sea constante no obstante para las bom bas de baja velocidad espec fica la disminuci n del rendimiento es peque a pero para las bombas con velocidades espec ficas mayores se producen dis minuciones notables del rendimiento No es posible reducir el di metro de los impulsores de canal lateral Se recomienda reducir gradualmente el di metro del impulsor y probar la bomba para determinar si se han conseguido los efectos deseados C lculo del volumen til de un pozo de bombeo El caso m s desfavorable para el c lculo se obtiene cuando el caudal de llegada es igual a la mitad del caudal de la bomba El volumen de agua m nimo en el pozo depende de la frecuencia de arranques por hora del motor y del caudal de la bomba en
17. cm Va2 2g Altura din mica correspondiente a la veloci dad de entrada del l quido en la bomba en m seg Hz Presi n m nima necesaria en la zona inmedia tamente anterior a los labes del rodete en m Ejemplo pr ctico El NPSH obtenido de la curva correspondiente del Se toma en consideraci n la misma bomba selec cat logo t cnico de ESPA de la bomba FHF 80 cionada en el ejemplo pr ctico de c lculo de la altu 200 209 2900 rpm tiene un valor de 3 85 m ra manom trica p g 8 Se desea trabajar con agua a 60 C y a una altura sobre el nivel del mar de Ha Pea lt 10 Pa y 10 Ty y NPSHn 600 m SEES UE eH les Cees calculados de altura 3 0 46 9 66 0 9831 2 031 0 9831 3 85 manom trica de aspiraci n se obtiene 3 46 lt 3 91 TES BO AG Ty 0 2031 kg cm En conclusi n la bomba trabajar sin problemas en y 0 9831 kg dm la instalaci n aunque los valores son ajustados Pa 10 33 600 900 9 66 mca La tensi n de vapor depende de la temperatura del l quido y de la situaci n sobre el nivel del mar por lo que se requiere la tabla siguiente para un correcto c lculo Tensi n del vapor y peso especifico del agua seg n temperaturas t Tv Y t Tv Y t Tv Y AG Kg cm Kg dm C Kg cm Kg dm AG Kg cm Kg dm 0 0 0062 0 9998 122 2 1561 0 9414 10 0 0125 0 9996 124 2 2947 0 9398 20 0 0238 0 9982 126 2 4404 0 9381 30 0 0432 0 9955 128 2 5935 0 9365 4
18. e di metro capaz de elevar 150 m3 h a52 5 metros OBSERVACI N En el supuesto que la bomba trabajara a tan s lo 49 metros el NPSH requerido es de 4 3 metros por lo tanto la bomba seleccionada es capaz de aspirar aproxidamente 5 5 metros y en nuestro caso al tener que aspirar tan s lo 3 52 metros tenemos un amplio mar gen de seguridad 11 ANPA NPSH Para que una bomba funcione correctamente ha de cumplirse la condici n que el NPSH disponible sea mayor al NPSH requerido Como medida preventiva y de seguridad se reco mienda a adir 0 5 m al valor de NPSH requerido quedando NPSHp NPSHr 0 5 m Cuando la bomba opera con una aspiraci n excesiva se desarrolla una presi n de succi n baja en la entrada de la misma la presi n disminuye hasta que puede crearse un vac o y el l quido se convierte en vapor Esta formaci n de burbujas que colapsa en la entrada del impulsor conduce al proceso de cavitaci n que genera graves consecuencias en las partes mec nicas de la m quina Los males comu nes derivados de la cavitaci n son picaduras vibra ciones y ruidos Una cavitaci n severa viene general mente acompa ada por un ruido excesivo y da os a la bomba una cavitaci n moderada no puede produ cir m s que una peque a reducci n del caudal altu ra rendimiento y un desgaste prematuro El NPSH Net Positive Suction Head o altura neta positiva de aspiraci n ANPA es la diferencia entre la presi n del l quido
19. ero total de Viviendas 5 El caudal total para abastecer a todas las vivien das queda determinado por Caudal total L S N mero de viviendas x Caudal econ mico x Ky Dep sitos Volumen del dep sito Qm Pp 1 3N Pp Pa Va k Donde k 0 33 para calderines de membrana k 0 45 para calderines galvanizados con compresor k 1 para calderines galvanizados con injector y kW N Dor 30 22 2 2 IP cs 8 25 a lt p 20 20 20 P2 100 15 Volumen til Pp Pa Pp 1 Vu 0 8 Va x Siendo Va Volumen del dep sito en m3 Vu Volumen til del dep sito en m3 Qm Caudal medio Qa Qp 2 en m3 h Qa Caudal a la presi n de arranque en m3 h Qp Caudal a la presi n de parada en m h Pp Presi n de parada en kg cm Pa Presi n de arranque en kg cm2 N Frecuencia de arranques hora La precarga de aire en el dep sito influye en el volumen del dep sito y en el til El control de la velocidad proporciona ahorro ener g tico reduce el espacio evita desgastes prema turos y golpes de ariete El c lculo de un equipo de presi n requiere un deta llado estudio cuando se trata de calcular las necesi dades de agua en Urbanizaciones Colegios Cuarteles Hospitales Riegos Establecimientos comerciales Mercados Piscinas p blicas Plantas industriales Depuradoras Hoteles Edificios de oficinas 17 Relaciones fundamentales de las bombas centr fugas Variac
20. i n con la velocidad Cuando cambia la velocidad con di metro de rode te constante var an simult neamente el caudal presi n y potencia seg n las leyes de semejanza o leyes de afinidad de acuerdo con las expresiones siguientes El caudal que eleva una bomba aumenta o dismi nuye proporcionalmente al aumento o disminuci n de la velocidad La altura manom trica aumenta o disminuye con el cuadrado de la velocidad 2 Hi H n La potencia absorbida crece o disminuye con el cubo de la velocidad 3 P P 2 n El NPSH es proporcional al cuadrado de la variaci n de velocidad 2 NPSH NPSH 6 n Estas relaciones no se cumplen exactamente si la relaci n de velocidad es mayor que 2 Tampoco se cumplen si las condiciones de aspira ci n no son adecuadas La variaci n de velocidad es el medio m s eficaz para variar las caracter sticas de una bomba sujeta a condiciones de funcionamiento variables En aquellos casos en que se desee aumentar la velocidad en una bomba es aconsejable consultar previamente con el fabricante ya que el aumento de la velocidad puede estar limitado por los motivos siguientes 18 Resistencia mec nica del eje y rodamientos ya que la potencia aumenta Resistencia a la presi n del cuerpo de bomba ya que igualmente aumenta la presi n Modificaci n del poder de aspiraci n de la bomba ya que el mismo no se mantiene propor cionalmente al aumento del caudal Varia
21. i n de la gravedad 9 81 m s K Coeficiente de salida 0 62 En el caso particular de lanzas de agua con boqui llas c nicas pulidas considerando un coeficiente de descarga de 0 97 para determinar los caudales a chorro lleno en funci n de las presiones utilizamos la f rmula ORIFICIOS mm 2250 2000 Em 1500 EA E Ez 1000 30 Be gS E 700 25 SS 500 m pes E c 20 17 Edita o 400 4 A E mw 3005 lt G 16 Es B 250 a Bez EA 200 c E i 12 E Es SE ef 10 ker IL a ET 7 LA 2 3 4 56 7 8 joe We Ws Presi n en kg cm2 20 Q K S V2gH El gasto pr ctico si el orificio es circular es aproxi madamente el 62 del te rico Para K 0 62 tenemos la f rmula simplificada Q m3 h S cm x VH m c a Q I min 0 64D2 mm A H kg cm Los alcances est n obtenidos para una inclinaci n de 30 y viento en calma ORIFICIOS mm 50 40 L I gt 30 wend He 30 TADA AA E 25 71 4 F eae eee eee eee al 18 1 ie e Ber 16 14 dec m kA al 17 10 3 A 3 7 8 6 2 5 4 S 6 7 8 10 12 15 Presi n en kg cm2 Bombeo de l quidos viscosos Las curvas caracter sticas de las bombas est n basadas en agua que tienen una viscosidad cine m tica de 1 cS
22. lculo de la presi n Presi n de arranque Altura geom trica P rdidas de carga totales de la instalaci n Presi n requeri da en el punto m s desfavorable Presi n de parada Presi n de arranque 15 a 30 metros PRESI N M NIMA DE ARRANQUE Se obtiene a a diendo 15 metros a la altura geom trica desde el nivel m nimo del agua o base de las bombas hasta el techo de la planta m s alta que se tenga que ali mentar m s las p rdidas de carga 16 Pp Ha Hg Pc Pr Donde Pp Presi n m nima de arranque Ha Altura aspira ci n Hg Altura geom trica Pe Perdida carga P Presi n residual NOTA Las p rdidas de carga deben fijarse sobre un 10 15 de la altura geom trica PRESI N M XIMA DE PARADA La presi n de pa rada ser entre 15 y 30 metros superior a la pre si n de arranque La presi n m xima en el punto de consumo no puede superar los 5 Kg cm 3 Capacidad del dep sito seg n el tipo y n mero de viviendas DEP SITO VIVIENDA TIPO o A B c D E ACUMULADOR COEFICIENTE CON INYECTORES 40 50 60 70 80 DE MEMBRANA CON COMPRESOR 15 18 20 23 26 El volumen del dep sito ser igual o superior al que resulta de multiplicar el coeficiente por el n mero de viviendas No se recomienda instalar inyectores para presiones de trabajo superiores a 8 kg cm 4 Dep sito de rotura de presi n Atendiendo a C digo T cnico de la Edificaci n art de la LO
23. n Para determinar el cable de alimentaci n debemos tener en cuenta los siguientes factores e a intensidad m xima admisible para conductos de cobre con aislamiento de EPDM seg n el reglamento para Baja Tensi n e M xima ca da de tensi n la cual no debe supe rar el 3 del valor de la tensi n nominal e cos o 0 85 e Temperatura Ambiente 40 C Para el c lculo utilizamos las siguientes f rmulas Corriente Monof sica S 2 L I1I coso C AU Corriente Trif sica Arranque directo S N3 L 1 cos p C AU Corriente Trif sica Arranque estrella tri ngulo S 2 L I1I cosop V3 C AU Siendo S Secci n del cable en mm Intensidad Nominal del motor en Amp L Longitud del cable en metros cos q Factor de potencia a plena carga AU Ca da de tensi n de la l nea en 3 Ejemplo para 230 V 6 9 V para 400 V 12 V C Conductividad el ctrica 56 m mm para Cu y 34 m mm para Al ARRANQUE DIRECTO Autotransformador Resistencias estat ricas Arrancador est tico Variador de velocidad 85mm Tensi n 380 V Ca da de tensi n 3 cos q 0 85 Temp Amb 40 C Intensidad Nominal del motor Amperios B B 3 E o 100 200 300 400 Longitud de cable en metros 26 M xima intensidad Admisible para un Cable TRIPOLAR o TETRAPOLAR Tipo HO7RNF o similar seg n R B T Secci n mm 1 5 2 5 4 6 10 da 25 In Max Amp 17 25 34 43 60 80 105 SSece
24. nes positivas Los vacu metros miden presiones negativas PRESI N ABSOLUTA Pans Es la presi n por enci ma del cero absoluto vac o perfecto Pabs Pa Pr PRESI N DE VAPOR TENSI N DE VAPOR T Es la presi n a la que un l quido a determinada tem peratura se halla en equilibrio con su fase gaseosa vapor DENSIDAD es la masa de una sustancia por unidad de volumen PESO ESPEC FICO y Es el peso de una sustancia por unidad de volumen Peso espec fico Densidad x Gravedad INFLUENCIA DEL PESO ESPEC FICO Una bomba puede impulsar l quidos de distinto peso espec fico por ejemplo agua alcohol cido sulf rico etc a una misma altura afectando tan s lo a la presi n de descarga y potencia absorbida que se ver n modificadas en relaci n directa al peso espec fico Instalaci n en carga nivel l quido dep sito impulsi n nivel l quido dep sito aspiraci n Hg Hi Hg Hi Ha ALTURA DE ASPIRACI N Ha Es la altura geom trica medida desde el nivel m nimo del l quido al eje de la bomba ver dibujo adjunto ALTURA DE IMPULSI N H Es la altura geom tri ca medida desde el eje de la bomba al nivel m ximo de elevaci n ver dibujo adjunto ALTURA GEOM TRICA TOTAL H Ht Ha Hi P RDIDAS DE CARGA P Es la altura que se pier de por los rozamientos que ofrecen al paso del l qui do las tuber as v lvulas filtros curvas y otros accesorios ALTUR
25. nstalar un cono difusor exc ntrico con el lado recto en la parte superior de la tuber a se coloca con el lado recto hacia abajo cuando la fuente de suministro est por encima de la bomba Colector Cuando la bomba trabaja en carga los conos exc ntricos deben colocarse t en su parte plana abajo ES B 3 Al T al Formaci n de torbellinos en el dep sito de aspiraci n Frecuentemente hay que aspirar con una bomba desde un dep sito con la tuber a de aspiraci n sumergida una m nima distancia E a pS er m u m 14 Para evitar la formaci n de torbellinos es necesaria una sumergencia m nima dada por Sm V2 2g 0 1 Sm Sumergencia m nima m V Velocidad aspiraci n m s g Gravedad 9 8 m s Si la tuber a de suministro o retorno al pozo descarga sobre el nivel del l quido de forma radial existe el peligro de entrada de aire y generaci n de velocidades lo que perjudica al buen funcionamiento de la bomba Cuando no es posible conseguir la altura del l quido necesaria la instalaci n de tabiques separadores placas antiv rtice separaciones y velocidades apropiadas etc pueden solucionar una gran parte de estos problemas
26. o espec fico en kg dm3 Tuber as La elecci n de los di metros de las tuber as es una Equivalencia entre tuber as decisi n t cnico econ mica siendo aconsejable que Las equivalencias entre tuber as permiten obtener las p rdidas de carga no sean excesivamente ele datos sobre otros sistemas de tuber as vadas con el fin de evitar un gasto excesivo de m A energ a Di metro constante La p rdida de carga es direc El tama o de las bocas de aspiraci n e impulsi n tamente proporcional al cuadrado del caudal e i s E pe Pc Q de las bombas s lo nos indica el tamano m nimo de las tuber as El dimensionado debe hacerse de Pci Qi forma que las velocidades sean como maximo las T siguientes Caudal constante La p rdida de carga es inversa i mente proporcional a la quinta potencia del di me Tuber a de aspiraci n 1 8 m s tro de las tuber as Tuber a de impulsi n 2 5 m s Pe D45 La velocidad del flujo es importante para la econo Pc D gt mia y duraci n del sistema de impulsi n Caudal constante La velocidad de circulaci n es inversamente proporcional a la secci n de las tuber as e Velocidades inferiores a 0 5 m s originan nor malmente sedimentaciones e Velocidades superiores a 5 m s pueden originar V Si abrasiones Va T S Las velocidades del l quido en las tuber as se deter minan por las f rmulas siguientes P rdidas de carga constante Los cuadrados de los _ 21 22 x q sbie yo
27. referido al eje del impulsor y la presi n de vapor del l quido a la temperatura de bombeo Se consideran dos tipos de NPSH NPSH disponible es una particularidad de la insta laci n e independiente del tipo de bomba se deduce aplicando el principio de conservaci n de la energ a entre superficie libre del l quido y la aspiraci n 10 Pa H 10 Ty Ha Pea NPSHa NPSH requerido es una caracter stica de la bomba siendo un dato a facilitar por parte del fabricante y responde a la expresi n Va 28 NPSH Hz 12 Capacidad de aspiraci n de una bomba conocido el NPSH La expresi n fundamental que representa el correc to funcionamiento de aspiraci n de una bomba es la siguiente 10 Pa y Ha Poa Hz Va2 2g 10 Ty y 10 Pa y 10 Ty y Hz Ha Poa Va2 28 NPSHR Hz Va2 28 Hz NPSHR Va 28 10 Pa y 10 Ty y NPSHR Va 2g Ha Pea Va 28 Finalmente Ha Pca 10 Pa y 10 Tv y NPSHR Siendo Ha Altura geom trica de aspiraci n en metros Lleva signo positivo cuando el nivel del l quido est por debajo del eje de la bomba y negativo cuando est por encima Pa Presi n atmosf rica o presi n en el dep sito de aspiraci n en kg cm Pca P rdidas de carga en aspiraci n tuber as v l vulas curvas y accesorios etc en m Ty Tensi n de vapor del l quido a temperatura de bombeo en kg cm y Peso espec fico del l quido en kg
28. ront MIM S5 OOM ON 2955 EL204 el SON RSS In Max Amp 130 160 200 250 290 335 385 El incremento de la temperatura provocado por la corriente el ctrica no debe dar lugar a una tempera tura en el conductor superior a la admitida por el aislamiento es decir 90 C para temperaturas am bientes superiores a 40 C se utilizar n los siguien tes factores de correcci n Temperatura C 15 20 25 30 35 40 45 50 Factor de Correcci n 1 22 1 18 1 14 1 1 1 05 1 0 95 0 9 Los cables se ven igualmente afectados por otras causas cables expuestos directamente al sol fac tor 0 9 cables instalados dentro de un tubo al aire o empotrado factor 0 8 agrupaci n de varios cables etc ARRANQUE ESTRELLA TRI NGULO Tensi n 380 V Ca da de tensi n 3 cos q 0 85 Temp Amb 40 C Intensidad Nominal del motor Amperios o 100 200 300 Metros 400 Longitud de cable en metros a Espa Group voies OA ziii B BP SPURS e q 29 oe fT jii TES sl pip sips zd 6 SI TUJIS sje SO oedmed ti JOSH VAE A y gunos quem SET e sh t PA et ich Roi on se 921 E NO I5 hin oxs eeYotoubet 201 PNIS Y poqon s 90 ee eb je eebsbinu Hr MEE NA TTE Sy Sale di p a SEE gt oisds snslq ehisq ue 20 028 y eo Pre ge nal sl sb SILI SUPS osas ees et ns Sie 2 uoto diu is
29. servicio m s grande de manera que E A 4 N Siendo Vu Volumen til m3 Q Caudal de la bomba m3 h N Frecuencia de arranque arranques hora 100 kW N 0 5 15 5 20 13 20 100 11 100 400 10 El pozo de bombeo debe tener un tama o suficiente para el volumen til y para que las bombas funcio nen sin perturbaciones hidr ulicas en la aspiraci n ver p ginas 14 y 15 y considerando las diferencias de niveles paro marcha de las distintas unidades La frecuencia de arranque ser menor cuando dos o m s bombas trabajen alternativamente 100 50 50 40 40 30 30 E 20 20 Y Q 3 E ms m3 o 10 10 y 5 lt o Vv 5 gt S 5 Y 5 A 4 4 Ny 3 3 2 ths ty 2 2 1 1 a 2 3 4 5 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 I s 1000 r T It T A T T ae TE T T TT T Der T T T T T T Tcp T EAN T T 1 5 10 20 30 40 50 100 200 300 500 1000 m h 2000 3000 Caudal de una Bomba 19 Orificios y lanzas de agua La salida de agua por un orificio se deduce de la f r mula Caudal Q V S Velocidad V K V 2gH Siendo Q Caudal en m3 h V Velocidad en m s S Superficie del orificio m H Carga sobre el orificio en metros Acelerac
30. t aproximadamente Un aumento de la viscosidad tiene un marcado efecto siendo nece sario aplicar factores de correcci n sobre el caudal altura y rendimiento de la bomba sobre las condi ciones del fluido viscoso con el fin de hallar las caracter sticas equivalentes al agua e El caudal y la altura no tienen una disminuci n perceptible por debajo de 43 cSt e a potencia aumenta a partir de 4 3 cSt Cuando las p rdidas de carga en aspiraci n aumentan deben emplearse bombas con NPSH requerido bajo Generalmente los factores de correcci n obteni dos en los gr ficos son lo suficientemente exac tos para su aplicaci n Limitaci n de los gr ficos Usarlos s lo para bombas con impulsores abier tos o cerrados de tipo radial nunca con impulso res de flujo mixto o axial e En las bombas multietapa hay que utilizar para los c lculos la altura de un impulsor su exacti tud se ve afectada debido a las p rdidas adicio nales entre etapas En bombas que tengan impulsores de doble entrada deben utilizarse en los c lculos la mitad del caudal e Al bombear l quidos altamente viscosos se reco mienda estudiar los costos de funcionamiento para evaluar si otro tipo de bombas son m s eco n micas debido a la gran p rdida de rendimien to que se produce en las bombas centr fugas Los factores de correcci n solamente son v li dos para l quidos Newtonianos homog neos no son v lidos para l quidos gelatinosos
31. ulatorio del agua siempre existir un punto intermedio que cumplir a Longitud cr tica y a partir de este se tendr E LES 2 Le lt debiendo aplicar en esta zona la f rmula de Michaud La presi n m xima alcanzada por la impulsi n ser igual a la suma de la presi n est tica o altura geo m trica con la sobrepresi n m xima AH H max Hg AH La presi n m nima ser la diferencia entre la pre si n est tica o altura geom trica y sobrepresi n m nima AH H min Hg AH Tanto en impulsiones cortas como largas el golpe de ariete puede alcanzar un valor superior a la pre si n est tica y por consecuencia se produce una depresi n en la tuber a por debajo de la presi n atmosf rica con posible rotura de la vena l quida Conviene a adir que las tuber as est n generalmen te bien preparadas para resistir depresiones pr xi mas a 1 kg cm muy superiores a las que en la pr ctica puedan producirse Protecci n contra el golpe de ariete El golpe de ariete puede atenuarse o evitarse con sistemas concebidos al efecto tales como Volantes de inercia Chimeneas de equilibrio Dep sitos de aire Amortiguadores a vejiga V lvulas de seguridad Ventosas V lvulas de retenci n V lvulas de retenci n con by pass diferencial V lvulas de retenci n anti ariete Moderadamente mediante arrancadores est ticos o variadores de velocidad 25 Selecci n de cables de alimentaci
Download Pdf Manuals
Related Search