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EJEMPLO SISTEMA DE BOMBEO PARA SISTEMA INDIRECTO DE AGUA
SISTEMA DE BOMBEO PARA SISTEMA INDIRECTO DE AGUA
En un edificio de departamentos ubicado en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia, el consumo diario de agua es de 14,000 litros. Se requiere determinar los parámetros necesarios para el diseño del sistema de bombeo que garantizará el suministro adecuado de agua al edificio. Calcule la altura manométrica total, el caudal de bombeo necesario, y seleccione el diámetro adecuado para la tubería de impulsión y succión, considerando las características del edificio y los requerimientos de presión y flujo.
Esquema de Instalacion de bombeo
CAUDAL DE BOMBEO
El caudal de bombeo en los sistemas indirectos que cuentan con un tanque cisterna y un tanque elevado se calculará tomando en cuenta el número de horas de bombeo por día y el consumo diario (CD).
Para los periodos o turnos de bombeo, tomando en cuenta el tipo de edificación, se recomienda los siguientes periodos y número de horas de bombeo por día:
- Departamentos y hoteles: tres periodos de 1.5 horas (total 4,5 horas)
- Hospitales: tres periodos de 2 horas (total 6,0 horas)
- Industrias: dos periodos de 2 horas (4 horas)
DETERMINAR EL DIÁMETRO MÍNIMO DE IMPULSIÓN CONSIDERANDO LA VELOCIDAD RECOMENDADA 1.8 M/S
Adopto un diámetro mayor al diámetro mínimo y verifico su velocidad (Se debe utilizar el diámetro interior para el cálculo).
DETERMINAR LA ALTURA DE SUCCIÓN Y LA ALTURA DE IMPULSIÓN
DETERMINAR LA RUTA MAS DESFAVORABLE PARA ANALIZAR
Antes de proceder al cálculo de la altura manométrica, es fundamental analizar la situación más desfavorable que podría enfrentar el sistema de bombeo. Por ejemplo, en este caso, el sistema consta de dos bombas, de las cuales una es de reserva. Esto significa que, en algún momento, el sistema podría estar operando solo con una bomba activa, mientras la otra permanece en espera o en mantenimiento. Además, el tanque de almacenamiento cuenta con dos compartimientos, de los cuales uno puede estar en proceso de limpieza. Este análisis nos ayuda a determinar las condiciones críticas de operación y asegurar que el sistema esté diseñado para funcionar eficientemente incluso en los escenarios más desafiantes.
DETERMINAR LA LONGITUD EQUIVALENTE DE LOS ACCESORIOS
La longitud equivalente es un concepto utilizado en la hidráulica para simplificar el cálculo de pérdidas de carga en sistemas de tuberías que contienen accesorios como codos, válvulas, tees, y otros componentes. Cada uno de estos accesorios introduce una resistencia adicional al flujo del fluido, lo que genera pérdidas de energía o “pérdidas de carga”. En lugar de calcular las pérdidas de carga de cada accesorio de manera individual y compleja, se utiliza la longitud equivalente para expresar estas pérdidas como si fueran causadas por una sección recta de tubería.
Accesorios del sistema de Bombeo del ejemplo
LE SUCCION
LE IMPULSION
DETERMINAR LA LONGITUD TOTAL DE TUBERÍA EN LA SUCCIÓN Y EN LA IMPULSIÓN
Lts = Lreal + Les = (1.53 + 0.32 + 0.71 + 0.18 + 0.07 ) + 29.5 = 32.31 m
Lti = Lreal + Lei = (0.11 + 0.06 + 0.10 + 0.11 + 0.11 + 0.71 + 30 + 2.39 + 1.33 + 0.73 + 0.19 + 0.68 + 0.25) + 49.4 = 86.17 m
Ltotal = Lts + Lti = 32.31 + 86.17 = 118.48 m
DETERMINAR LA PERDIDA DE CARGA EN TUBERÍA
Método de Hazen-Williams:
L : Longitud de la tubería (m)
D : Diámetro de tubería (m)
Q : Caudal conducido (m3/s)
c : Coeficiente fricción
Valores de C para Hazen William
- Hierro fundido dúctil: 130 – 140
- Hierro fundido asbesto cemento: 140 – 150
- Hierro fundido con revestimiento de cemento: 140 – 150
- Acero comercial: 120 – 130
- Acero soldado y galvanizado: 100 – 120
- Acero inoxidable: 130 – 140
- Concreto: 110 – 140
- PVC: 140 – 150
- Polietileno de alta densidad (HDPE): 140 – 150
Método de Flamant:
L : Longitud de la tubería (m)
D : Diámetro de tubería (m)
Q : Caudal conducido (m3/s)
c : Coeficiente fricción
Valores de C:
Acero: 0.00018
Cobre: 0.00012
Hierro Galvanizado (HG): 0.00023
PVC: 0.0001
Para este ejercicio aplicaremos la ecuación de Flamant :
ALTURA MANOMETRICA
La altura manométrica o altura dinámica total es un concepto fundamental en el diseño y operación de sistemas de bombeo. Representa la energía total que una bomba debe proporcionar para mover un fluido desde un punto de succión hasta un punto de descarga. Esta energía incluye tanto la elevación del fluido como la superación de las resistencias causadas por fricción y otros factores en el sistema
Hm : Altura manométrica (m.c.a)
Hi : Altura impulsión (m)
Hs : Altura succión (m)
Hf : Perdida por fricción (m)
Ps : Presión de salida (m)
Determinamos la altura manométrica del ejemplo:
CONCLUSIONES
En la selección de una bomba, la determinación precisa del diámetro de impulsión y succión, junto con los valores de la altura manométrica y el caudal, es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de bombeo. Estos parámetros permiten seleccionar una bomba que no solo se ajuste a las necesidades hidráulicas del proyecto, sino que también opere de manera eficiente, minimizando las pérdidas de energía y reduciendo costos operativos. Además, una elección adecuada evita problemas como cavitación, desgaste prematuro de componentes y fallas mecánicas, asegurando así la durabilidad y fiabilidad del sistema.
