DEFINICIÓN DE SISTEMAS DE BOMBEO
Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos.
PROBLEMAS DE DISEÑO Y OPERACIÓN
La especificación básica que debe satisfacer un sistema de bombeo es el transporte de un caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. Además, suele ser necesario que el fluido llegue al lugar de destino con una cierta presión, y que el sistema permita un rango de variación tanto del caudal como de la presión.
El diseño de un sistema de bombeo consiste en el cálculo y/o selección de las tuberías, bombas, etc., que permitan cumplir las especificaciones de la forma más económica posible.
De todas formas, aunque el dinero suele ser una parte muy importante al final de un diseño. Para que esté correctamente realizado es necesario contemplar otros aspectos como la seguridad, fiabilidad, facilidad de mantenimiento, impacto ambiental y otros factores humanos.
En cuanto a la operación de un sistema de bombeo, hay que tener en cuenta los sistemas de regulación y control que permitan obtener el caudal y la presión deseados.
Para iniciar su instalación determine
· El área en donde quedara el equipo
· El diámetro de la tubería a la que se conectara
· El tipo de voltaje disponible
· El abastecimiento de agua (municipal, pozo, nacimiento, etc.)
Conectando el equipo
Existen varias maneras de hacerlo, sin embargo es bueno que el instalador pueda crear su propio estilo, ordenando el proceso de acuerdo a las especiales condiciones del lugar, para quien se inicia, la siguiente guía es útil.
· Iniciar por el lado de la succión
· Continuar por la descarga
· Hacer la conexión para el llenado de la cisterna y su by pase.
· Dejar par el final la instalación eléctrica, considerando que resulta más fácil hacer las conexiones de los controles, con los componentes ya fijado.
Algo que parece insignificante, pero que no debemos descuidar, es la calidad de nuestro trabajo, por los que es muy importante que nos esforcemos por hacer estéticamente toda la instalación, lo que incluye tanto los componentes, como la totalidad del alambrado y que trabajemos en limpio. La apariencia de nuestra instalación, dice mucho del profesionalismo de nuestras empresas y puede ser causa de fracaso o éxito.
COMPONENTES UTILIZADOS EN UN SISTEMA DE BOMBEO
Para realizar la instalación, debemos familiarizarnos con los elementos hidráulicos y eléctricos que comprenden el sistema.
Componentes hidráulicos necesarios
Bomba centrifuga y/o sumergible
Es el elemento que produce el caudal de agua y presión requerida para el sistema diseñado y se compone de las siguientes partes: motor, carcasa o voluta, eje, impulsadores, difusores y del resto de componentes propios de un motor.
Un número de bombas acorde con las exigencias de la red (una o dos para viviendas unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).
Tanque de presión
Este elemento tiene como función especifica, regular el ciclo de arranque y parada de la bomba en forma automática esto es posible gracias a la acumulación de agua a presión, que a la vez ha sido producida por la bomba misma y que nos será entregada en el momento que la demandemos sin que necesariamente el sistema este en marcha.
Un tanque de presión, el cual consta entre otros de un orificio de entrada y de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución) y uno para la inyección de aire en caso de faltar el mismo.
Para que el tanque trabaje adecuadamente, es necesario que la carga de aire este de acuerdo al rango de presión al que funcionara el sistema. Ejemplo: Si se desea que el equipo de bombeo arranque a 20 psi, entonces debe de cargar el tanque con 18 libras de aire. Debe entenderse que siempre la carga de aire será de 2 libras por debajo del punto de arranque. Al margen de lo anterior, se recomienda inspeccionar la carga de aire al menos cada 6 meses, para evitar que por perdida de presión de la carga, la membrana y/o diafragma se rompa.
3. Válvula de pie
Esta válvula sirve para contener la columna de agua en el tubo de succión, lo que permite que no se vaciara la carcasa y evita que tengamos que estar cebando la bomba, cada vez que el sistema se vaya a poner en marcha.
Esta válvula no debe dejar de instalarse siempre que la succión de la bomba ser negativa. Esto significa en este caso que la bomba se encuentra instalada por encima del nivel del agua que haya en la cisterna.
4. Válvula de cheque y/o retención
En un sistema hidroneumático, se utilizan dos válvulas de queche: una que se instala en la salida o descarga de la bomba y la otra en el tubo de entrada, de la red municipal o fuente disponible, a la red domiciliar.
La válvula instalada en la salida del sistema, sirve para evitar que un exceso de presión cause daño al diafragma, cuando la bomba esta conectada a una red publica. La válvula de cheque no es necesaria, si la red privada es independiente de la red publica.
A la instalación de la otra válvula también se le conoce bajo el nombre de “by-pass” y tiene como función evitar la recirculación del agua que suministra la bomba, a la cisterna; a asimismo, también evita que el agua que esta siendo bombeada, regrese a la red de abastecimiento municipal y/o cualquier otra fuente de abastecimiento que nos diera el servicio.
5. Válvula de flote
Esta válvula se instala en el tanque de captación (cisterna) y tiene como objeto evitar el rebalse del la misma.
6. Válvula de espera o compuerta
Es un componente muy importante, ya que el mismo nos permite hacer pruebas en el sistema, así como detectar posibles fugas y/o recirculación hacia la cisterna, a través de la válvula de pie y nos permite desconectar de la red, en el caso de que el equipo requiera reparación o servicio.
7. Manómetro de presión
La instalación de este elemento es muy importante, pues permite establecer los rangos de presión a los que quedara graduado el sistema; por este medio también podemos verificar cargas (estática o dinámica).
Componentes eléctricos necesarios
Interruptor y/o switch de presión
Es este un control electromecánico el cual funciona detectando la presión en el sistema de bombeo, activando sus contactos eléctricos que abren el circuito de fluido eléctrico, hacia el motor, contactor y/o cualquier otro elemento que sirva para desconectar el rango de presión deseado.
2. Control de nivel (guarda nivel)
La función de este elemento es la de evitar que la bomba funcioné en seco, cuándo por alguna razón, la cisterna estuviera vacía. Tiene también como objeto evitar el rebalse del agua.
3. Contactor magnético
Su uso esta indicado para un circuito de fuerza, por lo que su aplicación en un sistema hidroneumático se recomienda a partir de 3 H.P. (en otro caso 2 o mas bombas) la mayoría de las veces se usa para proteger los contactos de algunos elementos eléctricos (platinos) cuya función esta relacionada únicamente con los circuitos de mando; esto significa que básicamente son circuitos de automatización.
El amperaje de consumo (potencia) del motor, no para por el circuito de mando.
4 Flipón, disyuntor y/o interruptor principal
Este elemento tiene como función desactivar automáticamente la energía que alimenta al sistema en el caso de sobre cargas o coto circuito.
También nos permite interrumpir la corriente, para realizar con seguridad, los trabajos de servicio y/o mantenimiento que fueran necesarios.
CICLOS DE BOMBEO
Se denomina ciclos de bombeo al número de arranques de una bomba en una hora.
Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del número de arranques del motor en la bomba. Si el tanque es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal extraerá el agua útil del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán demasiado frecuentes. Un ciclo muy frecuente causa un desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de potencia.
Por convención se usa una frecuencia de 4 a 6 ciclos por hora, el ciclo de cuatro (4) arranques/hora se usa para el confort del usuario y se considera que con mas de seis (6) arranques/hora puede ocurrir un sobrecalentamiento del motor, desgaste innecesario de las unidades de bombeo, molestias al usuario y un excesivo consumo de energía eléctrica.
El punto en que ocurre el número máximo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que están detenidas. Si la demanda es mayor que el 50%, el tiempo de funcionamiento será mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraerá el agua útil del tanque más rápidamente, pero la suma de los dos periodos, será mas larga.
PRESIONES DE OPERACION DEL SISTEMA HIDRONEUMATICO
CÁLCULO PRESION MINIMA (Pmin)
La presión mínima de operación (Pmin) del cilindro en el sistema hidroneumático deberá ser tal que garantice en todo momento, la presión requerida (presión residual) en la toma más desfavorable y podrá ser determinada por la fórmula siguiente:
Pmin = ht + Σhf + Ps
Donde:
ht = Altura geométrica (o diferencia de cotas) entre el nivel del tanque subterráneo y el nivel de la pieza más desfavorable.
Σhf = Perdida de carga 20% de longitud de tubería del aparato desfavorable. La sumatoria de todas las pérdidas (tanto en tubería recta como accesorios) que sufre el fluido desde la descarga del tanque hasta la toma más desfavorable.
Ps = Presión de servicio o residual (2 metros).
Observaciones:
Se establece una altura entre placas (pisos) de 2.75 Mts (si no hay otro dato)
1mts = 1.45Psi