bombas y grupos de sobreelevaciÓn o · breve historia de las bombas a través de los siglos se...
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BOMBAS Y GRUPOS DE SOBREELEVACIÓN O GRUPOS DE PRESIÓN
BOMBAS
Las bombas son elementos mecánicos trascendentes en las instalaciones de agua, ya que se encuentran presentes en todos los episodios del transporte de agua, desde la captación hasta la evacuación.
Las bombas transforman la energía mecánica en energía hidráulica y se utilizan únicamente para fluidos no compresibles.
Cuando una bomba se aplica a fluidos compresibles se llama ¿………………..?
BREVE HISTORIA DE LAS BOMBAS
La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes en el siglo III A.C. y es llamada:
El Tornillo de Arquímedes
BREVE HISTORIA DE LAS BOMBAS
A través de los siglos se fueron modificando hasta llegar a las bombas de palanca basadas en los principios aspirante‐impelente. Estas bombas son bombas de desplazamiento positivo o volumétricas.
BREVE HISTORIA DE LAS BOMBAS
Aclaración:“LAS BOMBAS NO PROPORCIONAN PRESIÓN”
Las bombas proporcionan caudal, transportan un volumen de agua (m3 ó litro) en la unidad de tiempo (segundo).Cuando este caudal se introduce en una canalización y le obstruimos parcial o totalmente la salida, aparece la presión, pero, “como un fenómeno ocasionado por el propio circuito, no por la bomba”.La presión es consecuencia de la resistencia que oponemos al caudal.
TIPOS DE BOMBAS
Aunque existen muchos tipos de bombas, la división que vamos a hacer será atendiendo al principio de funcionamiento en el que se basan:
• Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas.• Bombas dinámicas centrífugas.
TIPOS DE BOMBASBombas desplazamiento positivo
En este tipo de bombas, en cada ciclo, el órgano propulsor genera un volumen dado o cilindrada, de ahí el nombre de “volumétricas”.
Estas bombas se utilizan en sectores de la industria muy variados, pero no para el trasiego de aguas.
TIPOS DE BOMBASBombas centrífugas
Estas bombas general el caudal por la velocidad que adquieren los fluidos al verse sometidos a la fuerza centrífuga que les infiere un impulsor (rodete) dentro de una carcasa.
TIPOS DE BOMBASBombas centrífugas
Las bombas centrífugas tienen un uso muy extenso en la industria del agua ya que son adecuadas para casi cualquier servicio.
TIPOS DE BOMBASBombas centrífugas
Las más comunes son las que están construidas con un solo rodete y abarcan capacidades hasta los 500 m3/h y alturas manométricas hasta los 100 m.
TIPOS DE BOMBASBombas centrífugas
Estas bombas se suelen montar horizontales, pero también pueden estar verticales y para alcanzar mayores alturas se fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en una misma bomba, alcanzándose de esta forma alturas de 1200 m.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS:• No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy
sencillos.• La impulsión eléctrica es muy sencilla.• El volumen entregado es constante y no se requiere elemento regulador.• Se adaptan a muchas circunstancias.• Cuestan cuatro veces menos que una bomba de émbolo equivalente.• El espacio requerido es la octava parte de una bomba de émbolo equivalente y el
peso mucho más bajo, por lo que la cimentación también lo es.• El mantenimiento es muy reducido con respecto a otro tipo de bombas.• Uno de los pocos inconvenientes de estas bombas es la necesidad del cebado
previo, es decir, estas bombas no son autoaspirantes.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
FUNCIONAMIENTO:Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles mediante la transformación de trabajo mecánico en hidráulico. Constan de:
1. Una tubería de aspiración. Esta tubería concluye en la brida de entrada.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
FUNCIONAMIENTO:
2. El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes que giran dentro de una carcasa circular. Los álabes del rodete someten a las partículas del líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, transformándose la velocidad en presión.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
FUNCIONAMIENTO:
3. La carcasa (voluta) está dispuesta en forma de caracol. En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una directriz de álabes que guía el líquido antes de introducirlo en la voluta.La voluta recoge el líquido a gran velocidad, cambia su dirección y lo encamina hacia la brida de impulsión.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
FUNCIONAMIENTO:
4. Una tubería de impulsión. Es la tubería de salida.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
ESTRUCTURA DE LAS BOMBAS:Las bombas cuyo cuerpo está separado del motor de accionamiento se llaman de rotor seco.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
ESTRUCTURA DE LAS BOMBAS:Las bombas donde el motor de accionamiento y el cuerpo de la bomba forman un solo conjunto compacto se les llama de rotor húmedo.A este grupo pertenecen los llamados circuladores o recirculadores. Reciben este nombre porque se utilizan como elementos de ayuda para la circulación de un fluido caloportador en circuitos cerrados de calefacción, energía solar térmica, etc.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
BOMBAS MÚLTIPLES:Actualmente se utilizan mucho las llamadas bombas multifase, multietapa o multicelulares, debido a su gran rendimiento y su relativo poco volumen.Consisten en colocar sucesivos rodetes en un mismo cuerpo de bomba (carcasa) de forma que el volumen de salida del primero se introduce en el de entrada del segundo y así sucesivamente.Al estar los rodetes en serie, la altura manométrica final será la consecuencia de sumar la de todos los rodetes, aunque el caudal será el del último rodete.Se utilizan en equipos de sobreelevación.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
MONTAJE DE BOMBAS:Es muy habitual en instalaciones hidrosanitarias de edificación, encontrarse con grupos de bombas conectadas en serie y/o paralelo, trabajando al mismo tiempo o simplemente como emergencia o ayuda.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
MONTAJE DE BOMBAS EN SERIE:• Las bombas trabajan las dos al mismo
tiempo.• Este montaje se utiliza en instalaciones
para alcanzar altas presiones.• La primera bomba da el caudal, mientras
que la segunda bomba otorga la presión a la instalación.
• Las bombas de alta presión necesitan un NPSH muy alto, por lo que necesitan trabajar en carga o con presión en la aspiración.
• Q1+2= Q1 = Q2 ; H1+2= H1+ H2
BOMBAS CENTRÍFUGAS
MONTAJE DE BOMBAS EN PARALELO:Las instalaciones en paralelo normalmente se hacen para poder tener grandes caudales con fiabilidad, si instalamos una bomba sola de gran caudal, en caso de avería toda la instalación queda parada, en cambio, si instalamos varias bombas menores, en caso de que alguna falle, la instalación puede seguir funcionando con menor caudal. Otra de las ventajas de estas instalaciones es que pueden reducir el consumo, con el consiguiente ahorro.Q1+2= Q1 + Q2 ; H1+2= H1 = H2
BOMBAS CENTRÍFUGAS
MONTAJE SEGÚN LA ASPIRACIÓN:
GRUPOS DE SOBREELEVACIÓNLos grupos de sobreelevación, también llamados grupos de presión, son los elementos encargados de proporcionar caudal de agua cuando la red no es capaz de hacerlo por sí misma.Estos grupos se instalarán (CTE HS 4 ‐.2.2.) siempre que en los puntos de consumo no exista una presión mínima de:a) 100 kPa para grifos comunes.b) 150 kPa para calentadores.La comunidad de Madrid, por ejemplo, exige colocar un grupo de presión en los edificios a partir de dos alturas, excepto en viviendas unifamiliares.
GRUPOS DE PRESIÓN (HS4‐3.2.1.5.)El sistema de sobreelevación debe diseñarse de tal manera que se pueda suministrar a zonas
del edificio alimentables con presión de red, sin necesidad de la puesta en marcha del grupo.
El grupo de presión debe ser de alguno de los dos tipos siguientes:1) Convencional, que contará con:
• Depósito auxiliar de alimentación, que evite la toma de agua directa por el equipo de bombeo.
• Equipo de bombeo, compuesto, como mínimo, de dos bombas de iguales prestaciones y funcionamiento alterno, montadas en paralelo.
• Depósitos de presión con membrana, conectados a dispositivos suficientes de valoración de los parámetros de presión de la instalación, para su puesta en marcha y parada automáticas.2) De accionamiento regulable, también llamados de caudal variable, que podrá prescindir del depósito auxiliar de alimentación y contará con un variador de frecuencia que accionará las bombas manteniendo constante la presión de salida, independientemente del caudal solicitado o disponible. Una de las bombas mantendrá la parte de caudal necesario para el mantenimiento de la presión adecuada.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS CONVENCIONALES)
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS CONVENCIONALES)
Los grupos de elevación de tipo convencional están constituidos por un depósito auxiliar de alimentación o aljibe donde se acumula agua en una cantidad proporcional al caudal simultáneo(1) máximo a suministrar y el tiempo de utilización, según la expresión:
(1) El caudal simultáneo máximo es el caudal que, en una hora punta de máximo consumo, se está utilizandosimultáneamente por todos los abonados de un edificio o suministro cualquiera.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS CONVENCIONALES)Este depósito es necesario ya que las bombas no pueden conectarse directamente
a las tuberías dé suministro porque cuando entran en funcionamiento producen una succión importante que expone a la red al fenómeno de los retornos de aguas utilizadas y además desestabiliza el abastecimiento a otros usuarios de la misma.
El depósito mantiene un nivel máximo gobernado por algún sistema de regulación como una boya o una válvula pilotada por sonda de nivel.
A continuación, tienen un equipo de bombeo compuesto por dos bombas, como mínimo, como establece la norma.
Y por último un depósito de presión conectado, en paralelo, con el colector de salida de bombas con un dispositivo electromecánico de control de puesta en marcha y parada de las bombas utilizando la presión como señal de activación, llamado presostato.
El depósito de presión tiene el cometido de estabilizar la presión reinante en el circuito de salida, que es el que abastece a los abonados, para evitar arranques y paradas muy seguidas de las bombas con el consiguiente desgaste y deterioro.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS CONVENCIONALES)Este depósito es necesario ya que las bombas no pueden conectarse directamente
a las tuberías dé suministro porque cuando entran en funcionamiento producen una succión importante que expone a la red al fenómeno de los retornos de aguas utilizadas y además desestabiliza el abastecimiento a otros usuarios de la misma.
El depósito mantiene un nivel máximo gobernado por algún sistema de regulación como una boya o una válvula pilotada por sonda de nivel.
A continuación, tienen un equipo de bombeo compuesto por dos bombas, como mínimo, como establece la norma.
Y por último un depósito de presión conectado, en paralelo, con el colector de salida de bombas con un dispositivo electromecánico de control de puesta en marcha y parada de las bombas utilizando la presión como señal de activación. Normalmente este dispositivo está compuesto por dos presostatos, uno de máxima y otro de mínima.
El depósito de presión tiene el cometido de estabilizar la presión reinante en el circuito de salida, que es el que abastece a los abonados, para evitar arranques y paradas muy seguidas de las bombas con el consiguiente desgaste y deterioro.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS CONVENCIONALES)FUNCIONAMIENTO GRUPO CONVENCIONAL:El grupo siempre está instalado en by‐pas con el tubo de alimentación del edificio
porque siempre que haya presión de red debe prevalecer ésta para ahorrar energía.
Cuando el valor de la presión en la red disminuya hasta un valor mínimo establecido, será cuando un dispositivo instalado en el tubo de alimentación detecte esta situación y ponga las bombas en marcha.
Para evitar las fluctuaciones que se producirían en la red con el arranque y parada de las bombas, colocamos un depósito de membrana (vaso de expansión) con el que conseguiremos una presión constante en los puntos de consumo.
El sistema, además, está dotado de un dispositivo que pone el grupo en servicio diariamente (aunque haya suficiente presión en la red) para evitar que el agua del depósito se quede estancada.
En la comunidad de Madrid, está establecido que el grupo debe entrar en funcionamiento al menos dos veces cada 24 horas.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS REGULABLES)
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS REGULABLES)
FUNCIONAMIENTO GRUPO REGULABLE:
En estos grupos se puede prescindir del depósito auxiliar y a diferencia del anterior aquí se instala un variador de frecuencia (dispositivo electrónico que tiene la capacidad de proporcionar una corriente regulada a las bombas para hacerlas girar a velocidad variable) que recibe la señal de un transductor (detector de presión).
Cuando la presión del circuito de suministro fluctúa, este variador en consonancia con la señal de presión reinante recibida proporciona una corriente que determina la velocidad requerida para esa situación en las bombas, consiguiendo prácticamente restaurar el caudal que se está utilizando en cada momento y por tanto manteniendo la presión estable o armonizada continuamente. Es decir que mantienen la presión independientemente del caudal solicitado. También equipan un depósito de presión para obtener mayor estabilidad, pero de tamaño muy reducido en comparación con los grupos convencionales ya que aquí prácticamente no son necesarios.
GRUPOS DE PRESIÓN (GRUPOS REGULABLES)
VENTAJAS QUE HACEN ACONSEJABLE UN GRUPO DE PRESIÓN REGULABLE:• Se elimina el depósito de acumulación previo y se reduce considerablemente o se elimina el
depósito de presión posterior (vaso expansión).• Se suprimen los golpes de ariete.• El caudal bombeado es proporcional a la demanda de los usuarios.• Se mantiene una regularidad constante en la presión del agua, lo que incrementa la calidad del
suministro.• Se mejora el rendimiento global del equipo, reduciendo la posibilidad de averías y prolongando la
vida útil de cada uno de los componentes.• Se consigue un mayor ahorro de energía.