Equipos de bombeo, tipos de bombas y obras auxiliares

1. Equipos de bombeo para
aguas potables e
Instalaciones auxiliares

2. GGrruuppoo ## 88
• Reynaldo Ivander Peña Rodríguez.
• Braulio G. De Los Santos.
• Víctor José Sánchez.
• Jokaira Medina Lora.
• Weiry Castillo Feliz.

3. ¿Qué es un equipo de Bombeo?
Un equipo de bombeo es un transformador
de energía, mecánica que puede proceder
de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la
convierte en energía, que un fluido adquiere
en forma de presión, de posición y de
velocidad.

4. Generalidades
Un equipo de bombeo consiste de dos
elementos, una bomba y su accionador el
cual puede ser un motor eléctrico,' motor de
combustión interna, etc. El accionador
entrega energía mecánica y la bomba la
convierte en energía cinética que un fluido
adquiere en forma de presión, de posición y
de velocidad.

5. Bomba y su accionador

6. Generalidades
Como un ejemplo de esta adición de energía al fluido mencionaremos el uso de algunos
equipos de bombeo en los servicios específicos siguientes:
Un equipo de bombeo de pozo profundo se utiliza para cambiar la posición del agua que
se encuentra en el subsuelo para que salga a la superficie.
Un equipo de bombeo de transporte (Pipe-Iine) se utiliza para adicionar energía de
presión al fluido, que se utiliza para poder vencer las pérdidas de fricción que se tienen
en la conducción, esto se da en donde las elevaciones, así como los diámetros de
tubería y las velocidades del fluido son iguales.
En la mayoría de las aplicaciones de los equipos de bombeo en que se trabajan con
presiones y elevaciones iguales, generalmente estos adicionan energía de velocidad.

7. Clasificación y descripción
general de las bombas
Las bombas se clasifican con base en una gran cantidad de criterios,
que van desde sus aplicaciones, materiales de construcción, hasta su
configuración mecánica.
Un criterio básico que incluye una clasificación general, es el que se
basa en el principio por el cual se adiciona energía al fluido.
Bajo este criterio las bombas pueden dividirse en dos grandes grupos:
• Dinámicas
•Desplazamiento positivo.

8. Descripción y Clasificación
• Dinámicas: Bombas a las que se agrega energía continuamente,
para incrementar la velocidad del fluido dentro de la bomba a
valores mayores de los que existen en la succión, de manera que la
subsecuente reducción de velocidad dentro ó más allá de la bomba,
produce un incremento en la presión.
• De desplazamiento positivo: Bombas en las cuales se agrega
energía periódicamente mediante la aplicación de fuerza a uno o
más elementos móviles para desplazar un número deseado de
volúmenes de fluido, lo que resulta en un incremento directo en la
presión.

9. Clasificación
Bombas Dinamicas

10. Clasificación
Bombas de desplazamiento positivo

11. Clasificación según su
accionamiento
De acuerdo al tipo de accionamiento, las bombas de agua se dividen en:
Electrobombas: En su concepto más general, son las bombas que son
accionadas por un motor eléctrico, que aunque han sido llamadas como
sinónimos de las motobombas, éstas últimas se accionan por motores de
combustión interna.
Las electrobombas pueden además dividirse en sumergibles, centrífugas,
periféricas, verticales, autocebantes, y una diversidad más, dependiendo de
su forma de instalación, su manera más eficiente de trabajar, el mantenimiento
requerido, entre otras cuestiones.
Bombas neumáticas: Éstas son bombas de desplazamiento positivo, en
donde la energía de entrada es neumática, usualmente a partir de aire
comprimido. Ofrecen ventajas muy claras, puesto que no poseen cierres
mecánicos ni empaquetaduras, que son las principales causas de rotura de los
equipos de bombeo en condiciones severas o por trabajar en seco.

12. Clasificación según su
accionamiento
Bombas de accionamiento hidráulico: Se habla de una bomba
movida hidráulicamente por un grupo de presión de aceite con un
funcionamiento similar a la turbo bomba. Debido a esto, es una
máquina generadora capaz de transformar la energía mecánica en
energía hidráulica.
Cuando se aumenta la energía del fluido, es entonces cuando se
incrementa su presión, velocidad y altura. Los ejemplos más comunes
son las bombas de ariete o la noria.
Bombas manuales: Aunque cada vez es mayor la selección por las
bombas anteriores, aún hay ciertas situaciones en donde se opta por
las bombas manuales, en donde un proceso físico básico es el
iniciador del trabajo. Un ejemplo de estas bombas es la bomba de
balancín, uno de los medios más costeables e higiénicos de elevar
agua subterránea hasta la superficie.

13. Según su accionamiento
Electrobomba
sumergible
Bomba
Neumática
Bomba
Hidráulica
Bomba Manual

14. Otros tipos de bombas
Dentro de la clasificación de los tipos de bombas, las más
comúnmente utilizadas son las llamadas Centrífugas, Rotatorias y
Reciprocantes. Siendo las bombas centrífugas las que se usan
generalmente para el bombeo de agua potable.
Bombas Centrífugas: Si se tiene un cubo lleno de agua atado al
extremo de una cuerda, y se pone a girar, el agua contenida en el
cubo permanecerá ahí, pegándose al extremo del cubo con una fuerza
originada por la velocidad rotacional. Esa es la fuerza centrífuga, y es
la base del principio de operación de las bombas centrífugas.

15. Otros tipos de bombas
Imaginando un impulsor en reposo dentro del agua. Si dicho impulsor
se pone a girar, el agua saldrá impulsada por entre los álabes del
mismo. A medida que el agua es arrojada fuera de los álabes, más
agua llega al centro del impulsor, por ser ésta la zona de menor
presión; por ello es ahí donde generalmente se coloca la solución.
Al continuar girando el impulsor, más agua es expulsada y más agua
llega al centro del impulsor, manteniéndose así un flujo continuo, sin
variaciones de presión; estas son las características principales de las
bombas centrífugas. Si el impulsor se coloca dentro de un envolvente
o carcaza, el flujo es dirigido hacia donde es requerido, para lograr de
ésta manera el objetivo deseado

16. Otros tipos de bombas
Algunas de las características de estas bombas son las siguientes:
•Descarga de flujo continuo, sin pulsaciones.
•Puede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos,
etc.
•Altura de succión máxima del orden de 4.5 metros de columna de
agua.
•Rangos de presión de descarga hasta de 150 kg/cm2.
•Rangos de volúmenes a manejar hasta de 20,000 m3/hr.

17. Otros tipos de bombas
Las bombas rotatorias, en sus diferentes variedades, se consideran
de desplazamiento positivo, pues su principio de operación está
basado en un transporte directo de agua de un lugar a otro. Los
elementos rotatorios de la bomba crean una disminución de presión en
el lado de succión, permitiendo así que una fuerza externa (en
ocasiones la presión atmosférica) empuje al agua hacia el interior de
una cavidad; una vez llena ésta, los elementos rotatorios, en su propia
rotación, arrastran o llevan el agua que quedó atrapada en la
mencionada cavidad, formada por la parte rotatoria de la bomba y la
carcaza (estacionaria), siendo empujado hacia la descarga,
forzándose a salir. El agua así es prácticamente desplazada de la
entrada hacia la salida en un movimiento físico de traslación.

18. Otros tipos de bombas
Los tipos de bombas rotatorias más comunes son las llamadas de
engranes, tanto externos como internos, bombas de lóbulos y bombas
de tornillo. Algunas de las características de las bombas rotatorias son
las siguientes:
•Producen flujo continuo, sin pulsaciones.
•Su capacidad de succión es de 0.65 atmósferas (6.5 m de col. de
agua).
•Su capacidad de flujo es generalmente de bajo rango.
•Su rango de presión de descarga es medio, del orden de 20 kg/cm2
máximo.
Por sus características de operación, la capacidad de manejo de flujo
en una bomba rotatoria, está en función de su tamaño y velocidad de
rotación.

19. Otros tipos de bombas
Bombas Reciprocantes: Como su nombre lo indica, producen el
bombeo de agua con base a un movimiento reciprocante de uno o
varios pistones, siendo por ello también bombas de desplazamiento
positivo.
La bomba reciprocante tiene la particularidad de producir un flujo
pulsante en función del movimiento de su(s) pistón(es). Su capacidad
máxima de succión recomendada es de 0.65 atmósferas (6.5 metros
de columna de agua) (aunque teóricamente pueden succionar a 1
atmósfera), y pueden construirse para trabajar a presiones hasta de
1,000 kg/cm2.

20. Otros tipos de bombas
Por sus características, su aplicación es amplia donde se
requieren altas presiones, o volúmenes controlados de
agua.
Las bombas reciprocantes no hacen succión en el agua a
manejarse.
Al avanzar el pistón se hace una reducción de presión en
la cámara de succión, requiriéndose de una fuerza externa
(generalmente la presión atmosférica) que empuja el agua
a la cámara.

21. Equipos de bombeo
Centrifugas Reciprocantes
Rotatorias

22. Potencia del equipo de
Bombeo
A fin de obtener un buen funcionamiento a la hora de instalar un
equipo de bombeo se debe de saber la potencia necesaria requerida
para el buen desenvolvimiento de este.
Para eso hay que determinar la potencia de la bomba y del motor la
cual se hace de la manera siguiente:

23. Numero de unidades de Bombeo
El numero de las unidades de bombeo depende del caudal de bombeo
y de sus variaciones, además, 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 idéntico de reserva, estableciendo un
coeficiente de seguridad del 200%; pero si el tamaño de los equipos
resulta muy grande, es recomendable incrementar el número de ellos,
estableciendo coeficientes de seguridad menores, pero mayores
alternativas y menores costos de operación.
En tales casos puede admitirse hasta 150% como coeficiente de
seguridad de los equipos.

24. Selección de equipos de
bombeos
La clave para hacer la selección correcta de la bomba radica en el
conocimiento del sistema donde ella trabajará. El ingeniero que
especifica una bomba puede hacer una selección errónea por no
haber investigado los requisitos totales del sistema. Dejar la
responsabilidad de la selección de la bomba al representante del
proveedor no es una buena decisión, en vista que le puede ser difícil o
imposible conocer los requisitos totales de la operación.
Por ello, previo a la elección de la bomba el ingeniero debe obtener los
siguientes datos del sistema:

25. Datos del sistema de equipos
Bomba
- Número de unidades.
- Tipo de bomba (sólo si existe una preferencia predeterminada).
- Servicio de horas por día y, si es continuo o intermitente.
Características del líquido:
a) Temperatura
Se debe indicar la temperatura de trabajo, así como posibles rangos de variación de
la misma.
b) Gravedad específica
Debe ser indicada para la temperatura de bombeo y es vital para una correcta
determinación de la potencia.
c) pH
Se debe indicar la acidez o alcalinidad del agua, por que permite elegir el material
adecuado de la bomba. Si existe análisis químico es preferible suministrarlo.

26. Datos del sistema de equipos
Condiciones de operación
a) Caudal
Debe ser especificado en litros por segundo. Es muy importante indicarlo en el
punto exacto de operación ya que permitirá seleccionar la bomba más eficiente.
b) Altura manométrica total
Se debe especificar en metros de acuerdo a lo calculado, o dar al fabricante todos
los datos en un croquis de la instalación, para su cálculo.
c) Condiciones de succión
Para bombas de eje horizontal se debe indicar la altura manométrica total y el NPHS
disponible. En los demás tipos de bomba, especificar todos los datos en un croquis
de la instalación.

27. Datos del sistema de equipos
Accionamiento
Se debe indicar claramente si es motor a gasolina, petróleo, eléctrico. En caso de
contar con el motor, indicar todas las especificaciones del mismo para seleccionar una
bomba que pueda trabajar con él.
Indicar la velocidad de operación, en caso contrario dejar que el fabricante lo
indique. En caso de contar con motor indicar la potencia continúa a determinada
velocidad.
Si el motor seleccionado es eléctrico, se debe indicar las características de la
corriente eléctrica disponible: voltaje, ciclos y fase.
Material requerido
Se debe indicar el material que se requiere para la carcasa, impulsor, bocina, prensa-estopa
y sello mecánico; caso contrario dejar que el fabricante indique lo más apropiado.
El criterio primario a considerar en esta elección es la característica del agua con la cual
tendrá contacto la bomba.

28. Datos del sistema de equipos
Los materiales comúnmente empleados son:
-El hierro, que tiene buena resistencia a la abrasión y a la
presión; es empleado para los cuerpos, bases e
impulsores de las bombas.
-El bronce, que tiene buena resistencia a la corrosión, pero
muy poca a la abrasión.
- El acero, que tiene buena resistencia a las temperaturas
y presione elevadas.

29. Datos del sistema de equipos
Posición o instalación de las bombas debe ser determinada la
siguiente información:
-Cómo será la instalación de la bomba:
horizontalmente o verticalmente.
-Si se requiere base común.
-Dimensiones de la bomba.
-Tipo de acoplamiento: flexible o cardán.
- Tipo de tablero de control.

30. Datos del sistema de equipos
Disposición vertical
y horizontal con
sus respectivas
bases
Acoplamiento
flexible
Acoplamiento
Acoplamiento Rígido

31. Líneas de conducción
Dentro de los equipos de bombeo hay un sistema
imprescindible del cual dependen estos se llaman
líneas de conducción, estos son el conjunto de:
tuberías, estaciones de bombeo y dispositivos de
control, que permiten el transporte del agua desde
una fuente de abastecimiento, hasta el sitio donde
será regulada y posteriormente distribuida.
Si existen dos o más fuentes de abastecimiento se
denominan redes de conducción.

32. Tipos de líneas de
conducción
Conducción por bombeo.
La conducción por bombeo se requiere cuando la fuente de
abastecimiento tiene una altura piezométrica menor a la requerida en
el punto de entrega, es decir se encuentra en un nivel inferior al del
tanque de regulación ó la red de distribución.
Conducción por gravedad.
La conducción por gravedad se requiere cuando la fuente de
abastecimiento tiene una altura piezométrica mayor a la requerida en
el punto de entrega, es decir se encuentra en un nivel superior al del
tanque de regulación ó la red de distribución.
Conducción mixta.
Es una combinación de conducción por bombeo en una primera parte
y una conducción por gravedad en una segunda parte.

33. Tanque de regulación
La regularización tiene por objeto lograr la transformación de un
régimen de aportaciones (de la conducción) que normalmente es
constante, en un régimen de consumos o demandas (de la red de
distribución) que siempre es variable. El tanque de regularización debe
de proporcionar un servicio eficiente bajo normas estrictas de higiene y
seguridad, procurando que su costo de inversión y mantenimiento sea
mínimo.
Adicionalmente a la capacidad de regulación se puede contar con un
volumen para alimentar la red de distribución en condiciones de
emergencia (incendios, desperfectos en la captación o en la
conducción). Este volumen adicional debe de justificarse en aspectos
técnicos y financieros, y se define como el volumen de
almacenamiento.

34. Tanque de regulación

35. Cisternas
Una cisterna es un depósito subterráneo que se utiliza
para recoger y guardar agua potable ya sea de lluvia,
procedente de un río o manantial o de la red de distribución
comunitaria. También se denomina cisterna a los
receptáculos usados para contener líquidos, generalmente
agua, y a los vehículos que los transportan (camión
cisterna, avión cisterna, o buque cisterna).
Es denominada tinaco a los contenedores flexibles en
algunos lugares como Republica Dominicana y su
capacidad va desde unos litros a miles de metros cúbicos.

36. Tipos de Cisternas
• De concreto armado
• Prefabricadas
• Metálicas
• De plástico o flexibles (Tinacos)

37. Tipos de cisternas
Prefabricadas Metálicas Plásticas
De Hormigón armado

38. Tuberías
Una tubería o cañería es un conducto que cumple la función de
transportar agua potable ya sea por gravedad o por bombeo. Se suele
elaborar con materiales muy diversos dependiendo del uso al que se le
valla a dar.
Los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para la
conducción de agua son:
PRFV, cobre, PVC, polipropileno, polietileno (PEAD, acero y hierro
dúctil.

39. Tuberías
La elección del diámetro de las tuberías para un equipo de bombeo de
agua potable debe realizarse con el objetivo de limitar en lo posible las
pérdidas de carga originadas por el rozamiento del flujo de agua con
las paredes interiores de la tubería.
No obstante, debe llegarse a una solución de compromiso que haga
económicamente rentable la instalación, dado que a mayor diámetro
mayor es también el costo de la tubería.
Por otro lado, los diámetros de embocadura de las bridas en los
orificios de aspiración e impulsión de la bomba, sólo determinan el
diámetro mínimo que ha de tener las tuberías de la instalación,
pudiéndose emplear accesorios (conos difusores) que acoplen el
agarre a la bomba con el diámetro que finalmente resulte de la tubería.

40. Tuberías
El procedimiento de cálculo de una instalación de bombeo de agua
comienza por el cálculo de la altura manométrica (H) ganada por el
fluido y que debe ser proporcionada por la bomba, representando la
resistencia que debe vencer el fluido desde el lugar de aspiración
hasta la impulsión. Es conocida también como la presión que debe dar
la bomba.
La altura manométrica en hidráulica se mide en metros.
La altura geométrica (Hg) será la que resulte de sumar la altura de
aspiración (Ha) y la altura de impulsión (Hi): Hg = Ha + Hi
La altura de aspiración (Ha) es la altura geométrica medida desde el
nivel mínimo del agua hasta el eje de la bomba, mientras que la altura
de impulsión (Hi) es la altura geométrica medida desde el eje de la
bomba hasta el nivel máximo de elevación.

41. Tuberías

42. Tuberías
Representación de los diferentes alturas en un equipo de bombeo

43. Válvulas de bombeo
Una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación
entre dos partes de una máquina o sistema. En nuestro caso un
mecanismo capaz de regular el paso de agua potable de un punto a
otro dentro de un sistema be bombeo.
En equipos de bombeo existen varios tipos de válvulas las cuales son:
•Válvulas de Compuerta.
•Válvulas de retención o check

44. Válvulas
Válvulas de compuerta
Usadas para aislar la línea de impulsión de la bomba o la estación de
bombeo en casos de mantenimiento, estas válvulas deberán ser con
compuerta elastómerica con cierre estanco por compresión del mismo,
accionado por una volante a través de un vástago de acero inoxidable,
la estanqueidad entre el cuerpo y la tapa se logrará mediante una caja
estopera.
El diseño de la válvula será tal que permitirá desmontar y retirar el
obturador sin necesidad de separar el cuerpo de la línea. Asimismo,
deberá permitir sustituir los elementos que dan la estanqueidad al
vástago estando la línea en servicio, sin necesidad de desmontar la
válvula ni el obturador.
Generalmente son usadas en las estaciones de bombeo, para
diámetro de tuberías
menores o iguales a 6" (150 mm) y para presiones no mayores a 70
psi (50 m.).

45. Válvulas
Válvulas de retención o check
Previenen el retorno de flujo en las tuberías; siendo muy usadas en
los árboles de descarga de las estaciones de bombeo. Estas válvulas
reaccionan automáticamente a los cambios de dirección de flujo.
Serán de preferencia tipo swing con amortiguación hidráulica,
neumática ó mecánica en el cierre y apertura para evitar golpes de
ariete, según sean las condiciones de la operación.
Estas pueden ser de cierre rápido y de cierre lento. Las válvulas de
cierre lento se caracterizan por abrir lentamente y evitar la
sobrepresión al iniciar su operación, pueden estar equipadas con
control de velocidad para la apertura y cierre.

46. Válvulas

47. Válvulas