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AO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIN

TEMA:Semana 09

CURSO:

ABASTECIMIENTO DE AGUA

CICLO:

VII

DOCENTE:

AO:

2015

ALUMNO:

Cierto Villaordua Abner Javier

HUANUCO PERU

INTRODUCCIN

Bien se sabe que la naturaleza se compone de tres tomos, dos de oxgeno que unidos entre si forman una molcula de agua, H2O.

Hace millones de aos cuando nuestro planeta era una bola de masa en fusin con cientos de volcanes activos, hicieron que estos gases con vapores de agua emergieran a la superficie en continuas erupciones, dando origen as a la atmsfera, despus la tierra se enfri, el vapor del agua se condenso y se precipito en forma de lluvia, nieve o granizo, as es como empez el ciclo hidrolgico del agua, dando origen a todos los seres vivos de la tierra.

El agua ha logrado acoplar a las grandes civilizaciones industriales, agrcolas y ganaderas instalndolas en las orillas de ros, lagos y arroyos abrindole camino por el ciclo de la vida.

Es as como el agua se convertido en un factor determinante en el progreso y desarrollo de la civilizacin del hombre....

INDICEINTRODUCCIN2INDICE3OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS41. LNEAS DE ABDUCCIN O IMPULSIN Sistema de abastecimiento de Agua5 Diseo de la Lnea de Impulsin6 Velocidad Media de Flujo6 Prdida de carga por friccin6 Perdida de carga Local7 Potencia de Impulsin8 Caudal de bombeo8 Altura dinmica8 Altura de Impulsin8 Altura de Abduccin82. BOMBASa. Clasificacin de Bombas10i. Bombas centrifugas horizontales10ii. Bombas sumergibles123. DISEO ESTACION DE BOMBEOa. Estaciones de Bombeo15i. Elementos15ii. Ubicacin de la estacin de bombeo16iii. Capacidad de la estacin de bombeo16iv. Carga dinmica 17b. Carga neta o succin positiva18c. Potencia del Equipo de Bombeo204. LINEAS DE CONDUCCIONa. Conduccin por gravedad21b. Conduccin por bombeo215. CRITERIOS PARA EL DISEO226. GRADIENTE DE PRESION E HIDRAULICO267. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES28

OBJETIVOS OBJETIVO GENERALQue es Lnea de impulsin. Bombas, Bombeo, Conduccin, Gradientes de presin e Hidrulico.

OBJETIVO ESPECIFICOClasificacin y tipos de Bombas, Lneas de conduccin, etc.

1. LINEAS DE ADUCCION O IMPULSINA) Sistema de abastecimiento de agua.Es el conjunto de tuberas, instalaciones y accesorios destinados a conducir las aguas requeridas bajo una poblacin determinada para satisfacer sus necesidades, desde su lugar de existencia natural o fuente hasta el hogar de los usuarios. El sistema de abastecimiento de agua se clasifica dependiendo del tipo de usuario, el sistema se clasificara en urbano o rural. Los sistemas de abastecimientos rurales suelen ser sencillos y no cuentan en su mayora con rede de distribucin sino que utilizan Piletas Publicas o llaves para uso comn en muchas oportunidades tienen como fuente las aguas subterrneas captadas mediante una bomba manual o hidrulica.Fuente: es el espacio natural desde el cual se derivan los caudales demandados por la poblacin a ser abastecida. Pueden ser superficial o subterrnea.

La lnea de impulsin de un sistema de bombeo se refiere a la tubera por la cual se conduce el lquido bombeado desde la bomba hasta el punto de descarga. Este elemento es importante en los sistemas de bombeo ya que determina las prdidas por friccin y perdidas menores.

B) Diseo de la Lnea de Impulsin Dimetro de Tubera: Un primer paso en la determinacin del diseo de la lnea de impulsin es la eleccin del dimetro de la tubera, para esto se utiliza una formula emprica conocida como la frmula de Bresse para bombeos discontinuos:D 0. 5 8 7 3 N0. 25 Qb

La cual est basada en los siguientes parmetros:

D: Dimetro interior aproximado (m).N: Nmero de horas de bombeo al da.Qb : Caudalde bombeo obtenidodelademanda horariaporpersona,del

anlisis poblacional y del nmero de horas de bombeo por da en (m3/s).

Velocidad Media de flujo: Establecido eldimetro de diseo, si esteno es comercialsedeterminala velocidad media del flujo en la tubera escogiendo para esto el dimetro inmediato superior comercial y utilizando la ecuacin de continuidad tenemos:V 4 Qb Dc2

Donde:

V: Velocidad media del agua a travs de la tubera (m/s).Dc: Dimetro interior comercial de la seccin transversal de la tubera (m).Qb: Caudal de bombeo igual al caudal de diseo (m3/s).

Si la velocidad no se encuentra dentro de los rangos permitidos para lneas de impulsin que son definidos en la seccin de criterios y parmetros de diseo, el dimetro se cambia a uno en el cual se cumpla estas exigencias

Prdida de Carga en Tuberas: Las prdidas de carga que se presentan en las lneas de Impulsin se dividen bsicamente en dos tipos que se definen a continuacin.

Prdida de Carga Por Friccin: Obtenido la velocidad de flujo se procede al clculo de la prdida de carga por friccin en la lnea utilizando para esto la ecuacin de Hazen-Williams expresada como sigue:

Qb 0. 2 7 8 5 C D 2.63. S 0. 5 4

Q b 1. 8 5

S

2. 6 3

0. 2 7 8 5 C D

H f S L

Donde:Qb: Caudal de bombeo (m3/s).C: Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams.D: Dimetro interior comercial de la tubera seleccionada (m).S:Pendiente de la lnea de energa o gradiente Hidrulico (m/m).Hf:Prdida de carga por friccin (m)L: Longitud de tubera con dimetro cte. (m).

Estas ecuaciones que nos permiten determinar la velocidad media y la prdida de carga por friccin nos dan la posibilidad de identificar, para un dimetro determinado con una clase de tubera seleccionada, si estamos dentro de los intervalos establecidos segn los criterios y parmetros de diseo estandarizados para flujo en tuberas. Estos criterios estn relacionados a la velocidad del flujo y a la capacidad de carga que la tubera puede soportar incluyendo la sobrepresin que resulta de un fenmeno denominado golpe de ariete el cual est condicionado al tiempo de cierre de las vlvulas de control de flujo a la salida de la bomba por corte sbito de la energa.Lo anterior nos sirve como un instrumento de decisin para descartar o confirmar que el dimetro determinado para el caudal de bombeo sea el adecuado segn los criterios de diseo para las condiciones de trabajo optimas en la tubera evitando que se originen prdidas de carga superiores a las que se requeriran para la conduccin del flujo. Prdidas de Carga Local: Adems de la prdida de carga por friccin tambin se presenta en la lnea de impulsin prdidas de carga denominadas locales producto del paso de flujo a travs de los accesorios instalados en la lnea y/o al cambio de direccin y/o seccin en sus tramos.La determinacin de las prdidas locales son evaluadas, slo en el caso de ser necesarias por la cantidad de accesorios o velocidades altas en la lnea.Para esta evaluacin se utiliza el teorema de Borde-Belanger.V 2H l k 2 gDonde k depende del accesorio por donde transita el flujo (codos, vlvulas, entradas, salidas, reducciones, ts, yes, uniones, etc.)

Potencia de Impulsin: Establecidas las prdidas se procede a calcular la potencia necesaria para impulsar la columna de agua desde el pozo al reservorio. Para esto es necesario conocer ciertos parmetros como:

Caudal de bombeo (Qb).- Es aquel caudal requerido para abastecer al reservorio y que es producido por el pozo con un cierto descenso en el nivel de agua respecto del nivel esttico cuando se realiza la extraccin del acufero. A este nivel de descenso se le denomina nivel dinmico y se obtiene de las pruebas de bombeo que se realiza al pozo antes de la puesta en operacin.Altura Dinmica Total (HDT).- Representado por la diferencia del mximo nivel de las aguas en el sitio de llegada (nivel mximo de descarga al reservorio) y el nivel dinmico del pozo incluido las prdidas de carga totales (friccin y locales) desarrolladas durante la succin y descarga. Tambin se obtiene por la sumatoria de la altura de impulsin ms altura de succin.Altura de Impulsin.- Se obtiene por la diferencia de niveles entre la llegada de las aguas en el reservorio y el eje de la bomba ms las prdidas de carga (Friccin y locales) de dicho tramo.Altura de succin.- Se obtiene por la diferencia de niveles entre el eje de la bomba y el nivel mnimo del agua en la fuente (nivel dinmico del pozo) ms las prdidas de carga del tramo (friccin y locales).

La altura de succin est condicionada por el valor de la presin baromtrica en el lugar de instalacin del equipo y de la presin que se origina en la entrada del impulsor el cual debe ser mayor a la presin de evaporacin del agua para que no se produzca el fenmeno de cavitacin, que causa en los alabes del impulsor impactos que pueden provocar su destruccin en las zonas donde ello ocurre.Las prdidas de carga por friccin y locales son fundamentales en la determinacin de la altura dinmica total para la obtencin de la potencia que se emplear en el equipo de bombeo. Potencia de consumo: La energa que requiere la bomba para su normal funcionamiento es conocida como Potencia de Consumo (Pc) y es calculada por la expresin:

P (HP) 100 Qb HDTc75 nb

Donde:HDT: Altura dinmica total (m).Qb: Caudal de bombeo (l/s)nb: Eficiencia de la bomba (%)

Potencia Instalada: El motor que se acopla a la bomba para su funcionamiento necesita una energa denominada potencia Instalada (Pi) y es calculada por la expresin:P (HP) 100 Qb HDT

i75 nc

Donde:

c : Eficiencia del sistema en conjunto bomba-motor (%).

cbm

Eficiencia de la bomba obtenida por la transformacin de la energa mecnica de rotacin en energa potencial de fluido y la eficiencia del motor obtenida de la transformacin de la energa elctrica en energa mecnica de rotacin componen la eficiencia del sistema de conjunto que describe el grado de aprovechamiento

2. BOMBASUnabomba hidrulicaes unamquinageneradora que transforma la energa (generalmenteenerga mecnica) con la que es accionada en energa del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede serlquidoo una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energadel fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn elprincipio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.Existe una ambigedad en la utilizacin del trminobomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a lasmquinas de fluidoque transfieren energa, obombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras mquinas como lo son loscompresores, cuyo campo de aplicacin es laneumticay no lahidrulica. Pero tambin es comn encontrar el trminobombapara referirse a mquinas quebombeanotro tipo de fluidos, as como lo son lasbombas de vacoo lasbombas de aire.En situaciones donde se requiere solo un equipo de bombeo, es recomendable instalar uno idntico de reserva, estableciendo un coeficiente de seguridad del 200%; pero si el tamao de los equipos resulta muy grande, es recomendable incrementar el nmero de ellos, estableciendo coeficientes de seguridad menores, pero mayores alternativas y menores costos de operacin. En tales casos puede admitirse hasta 150% como coeficiente de seguridad de los equipos.

CLASIFICACIN DE LAS BOMBAS:Las bombas ms frecuentemente usadas en el abastecimiento de agua son las bombas centrifugas, horizontales y verticales, y las bombas sumergibles. El proyectista de acuerdo a las caractersticas del proyecto, seleccionar el tipo de bomba ms adecuada a las necesidades del mismo.

1) Bombas centrifugas horizontales: Son equipos que tienen el eje de transmisin de la bomba en forma horizontal. Tienen la ventaja de poder ser instaladas en un lugar distinto de la fuente de abastecimiento, lo cual permite ubicarlas en lugares secos, protegidos de inundaciones, ventilados, de fcil acceso, etc.

Este tipo de bomba se debe emplear en cisternas, fuentes superficiales y embalses. Por su facilidad de operacin y mantenimiento es apropiado para el medio rural. Su bajo costo de operacin y mantenimiento es una ventaja adicional.

Se pueden clasificar, de acuerdo a la posicin del eje de la bomba con respecto al nivel del agua en la cisterna de bombeo, en bombas de succin positiva y bombas de succin negativa. Si la posicin del eje est sobre la superficie del agua, la succin es positiva y en la situacin inversa la succin es negativa (vase figura 4).

La mayor desventaja que presentan estas bombas es la limitacin en la carga de succin, ya que el valor mximo terico que alcanza es el de la presin atmosfrica del lugar (10,33 m. a la altura del mar), sin embargo, cuando la altura de succin es de 7 metros la bomba ya muestra deficiencias de funcionamiento. De acuerdo a las variantes constructivas, estos equipos se pueden clasificar en los siguientes: Bombas Monobloc: Son equipos sencillos que forman un conjunto compacto son su electromotor. Tienen una caja compacta integral, en los tamaos pequeos, y/o partida verticalmente en los de gran tamao. La succin es axial y la descarga tangencial. Los modelos pequeos tienen conexin de succin y descarga roscada y los modelos ms grandes, a bridas. Tienen dos impulsores cerrados que pueden trabajar en serie o en paralelo (vase figura 5). Este tipo de bombas es adecuado para pequeas instalaciones, cuya potencia no sea mayor a 10 HP. Bombas de Silla: Son equipos algo ms complicados porque tienen cuatro partes distintas:a) La carcasa de la bomba, sujeta en voladizo a un soporte especial o silla, que a su vez sirve de soporte al eje de la bomba.b) Un motor Elctricoc) Una base metlica comnd) Un acoplamiento elstico para los ejesEstas bombas tambin tienen dos impulsores, que pueden ser iguales o diferentes y trabajar en serie o en paralelo.

Bombas de caja partida horizontal: En estos equipos que tienen el eje transmisin de la bomba en forma vertical sobre el cual se apoya un determinado nmero de impulsores que elevan el agua por etapas. Deben ubicarse directamente sobre el punto de captacin, por lo cual casi se limita su uso a pozos profundos. Estas bombas se construyen de dimetros pequeos, a fin de poder introducirlas en las perforaciones de los pozos, los cuales exigen dimetros pequeos por razones de costo.Una unidad de bombeo de un pozo consta seis partes principales, que son: a) la mquina motriz, b) el cabezal de transmisin,c) eje de transmisin, d) la columna o tubera de impulsin,e) la bomba, y f) la tubera de succinDe acuerdo al tipo de lubricacin del eje de transmisin de la bomba, pueden ser de dos tipos: lubricadas con el mismo lquido que se bombea y lubricadas con aceite.Los motores elctricos para montaje vertical y, sobretodo, los especiales llamados de eje hueco, son los ms utilizados para accionar este tipo de bombas.

La ventaja principal de estos equipos es su versatilidad y su capacidad para trabajar en un amplio rango de velocidades. Entre sus desventajas estn lo ruidosas que son y la estricta verticalidad que exige a los pozos para su instalacin.

Los costos de instalacin de este tipo de bombas son menores a los demandados por la instalacin de una bomba de eje horizontal; sin embargo, la operacin y mantenimiento exige cuidado especial y mayores costos. 2) Bombas Sumergibles: Son equipos que tienen la bomba y motor acoplados en forma compacta, de modo que ambos funcionan sumergidos en el punto de captacin; se emplean casi exclusivamente en pozos muy profundos, donde tienen ventajas frente al uso de bombas de eje vertical.Estas bombas tienen la desventaja de poseer eficiencia relativamente bajas, por lo cual, aun cuando su costo puede ser relativamente bajo, el costo de operacin es elevado por su alto consumo de energa.

Corte longitudinal de una bomba Monobloc para alta presin. (El impulsor tiene anillo posterior de sello)

Vista exterior de una bomba de silla montada en fbrica sobre base estructural

Bomba con caja partida horizontal destapadaNota: como el eje debe atravesar la caja de la bomba en dos sitios, estas bombas requieren doble juego de prensa estopas.Otra desventaja es que al estar el motor y la bomba sumergidos, no existe forma de llegar a ellos cuando estn instalados, en otras palabras la unidad no es susceptible de recibir mantenimiento sin paralizar el bombeo.

Los motores sumergibles estn concebidos con velocidades de operacin altas y son mquinas muy rgidas con respecto a la misma, no es factible hacer regulaciones durante la operacin para variar la velocidad

3. Guas para el diseo de estaciones de bombeo de agua potable

Objetivo

El objetivo es fijar parmetros y establecer criterios, que sirvan como gua para disear estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones rurales hasta 2000 habitantes.

Requisitos previos

Para disear una estacin de bombeo de agua potable, previamente se deben conocer los siguientes aspectos:

Fuente de abastecimiento de agua: superficial (cisterna de agua) o subterrnea (pozo perforado).

Lugar a donde se impulsar el agua: reservorio de almacenamiento o la red de distribucin.

Consumo de agua potable de la poblacin y sus variaciones.

Poblacin beneficiada por el proyecto: actual y futura. Caractersticas geolgicas y tipo de suelo del rea de emplazamiento de la cmara de bombeo.

Nivel de conocimiento de la poblacin de operar el sistema.

3. Estaciones de bombeo

Las estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberas y accesorios, que toman el agua directa o indirectamente de la fuente de abastecimiento y la impulsan a un reservorio de almacenamiento o directamente a la red de distribucin.

3.1 Elementos de las estaciones de bombeo

Los componentes bsicos de una estacin de bombeo de agua potable son los siguientes:

Caseta de bombeo.

Cisterna de bombeo. Equipo de bombeo. Grupo generador de energa y fuerza motriz. Tubera de succin. Tubera de impulsin. Vlvulas de regulacin y control.

Equipos para cloracin. Interruptores de mximo y mnimo nivel. Tableros de proteccin y control elctrico. Sistema de ventilacin, natural o mediante equipos. rea para el personal de operacin. Cerco de proteccin para la caseta de bombeo.

Un esquema tpico de una caseta de bombeo es empleado en el rea rural, constituido por bombas centrifugas de eje horizontal. Sin embargo, esta configuracin puede variar de acuerdo a las condiciones particulares de cada proyecto.

3.2 Ubicacin de la estacin de bombeo

La ubicacin de la estacin de bombeo debe ser seleccionada de tal manera que permita un funcionamiento seguro y continuo, para lo cual se tendr en cuenta los siguientes factores:

Fcil acceso en las etapas de construccin, operacin y mantenimiento.

Proteccin de la calidad del agua de fuentes contaminantes. Proteccin de inundaciones, deslizamientos, huaycos y crecidas de ros. Eficiencia hidrulica del sistema de impulsin o distribucin. Disponibilidad de energa elctrica, de combustin u otro tipo. Topografa del terreno.

Caractersticas de los suelos.

3.3 Capacidad de la estacin de bombeo

La determinacin del caudal de bombeo debe realizarse sobre la base de la concepcin bsica del sistema de abastecimiento, de las etapas para la implementacin de las obras y del rgimen de operacin previsto para la estacin de bombeo. Los factores a considerar son los siguientes:

3.3.1 Periodo de bombeo

El nmero de horas de bombeo y el nmero de arranques en un da, depende del rendimiento de la fuente, el consumo de agua, la disponibilidad de energa y el costo de operacin.

Por razones econmicas y operativas, es conveniente adoptar un periodo de bombeo de ocho horas diarias, que sern distribuidas en el horario ms ventajoso. En situaciones excepcionales se adoptar un periodo mayor, pero considerando un mximo de 12 horas.

3.3.2 Tipo de abastecimiento

Se deben considerar dos casos:

Cuando el sistema de abastecimiento de agua incluye reservorio de almacenamiento posterior a la estacin de bombeo; la capacidad de la tubera de succin (si corresponde), equipo de bombeo y tubera de impulsin deben ser calculadas con base en el caudal mximo diario y el nmero de horas de bombeo. UNATSABAR

Qb Q max .d24

Donde:N

Qb=Caudal de bombeo, l/s.

Qmax.d=Caudal mximo diario, l/s.

N = Nmero de horas de bombeo.

Cuando el sistema de abastecimiento de agua no incluye reservorio de almacenamiento posterior a la estacin de bombeo, la capacidad del sistema de bombeo debe ser calculada en base al caudal mximo horario y las prdidas en la red distribucin.

3.4 Carga dinmica o altura manomtrica total

La altura dinmica puede ser definida como el incremento total de la carga del flujo

a travs de la bomba. Es la suma de la carga de succin ms la carga de impulsin:

Hb Hs Hi

Donde:

Hb=Altura dinmica o altura de bombeo, m.

Hs=Carga de succin, m.

Hi=Carga de impulsin, m.

3.4.1 Carga de succin (Hs)

Viene dado por la diferencia de elevacin entre el eje de la bomba y el nivel mnimo del agua en la fuente o captacin, afectado por la perdida de carga en el lado de la succin.

Hs hs hs

Donde:

Hs=Altura de succin, esto es, altura del eje de la bomba sobre el

hsnivel inferior del agua, m.

=Prdida de carga en las succin, m.

Debe considerarse que la carga de succin est limitada por la carga neta de succin positiva (NPSH), adems, que debe existir un sumergimiento mnimo de la tubera de succin en el agua.

a) Carga neta de succin positiva (NPSH)

Cuando el agua fluye a travs de la bomba, la presin en la entrada y en la tubera de succin tiende a disminuir debido a las altas velocidades del flujo. Si la reduccin va ms all de la presin de vapor del agua, se producir la vaporizacin y se formarn burbujas de vapor en el seno del lquido.

Estas burbujas son transportadas por l lquido hasta llegar a una regin de mayor presin, donde el vapor regresa al estado lquido de manera sbita, "aplastndose" bruscamente las burbujas. Este fenmeno se llama cavitacin.

La cavitacin se produce principalmente en los alabes del impulsor de la bomba, donde las fuerzas ejercidas por el lquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, erosionando su superficie y causando esfuerzos que pueden originar su destruccin. El fenmeno generalmente va acompaado de ruido y vibraciones, dando la impresin de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la mquina.

La cavitacin adems de producir daos fsicos y ruidos molestos, puede llegar a reducir de manera considerable el caudal y rendimiento de la bomba.

La carga neta de succin positiva es la diferencia entre la presin existente a la entrada de la bomba y la presin del vapor del lquido que se bombea. Esta diferencia es la necesaria para evitar la cavitacin. En el diseo de bombas destacan dos valores de NPSH, el NPSH disponible y el NPSH requerido.

El NPSH requerido es funcin del diseo de fbrica de la bomba, su valor, determinado experimentalmente, es proporcionado por el fabricante. El NPSH requerido corresponde a la carga mnima que necesita la bomba para mantener un funcionamiento estable. Se basa en una elevacin de referencia, generalmente considerada como el eje del rodete.

El NPSH disponible es funcin del sistema de succin de la bomba, se calcula en metros de agua, mediante la siguiente frmula (vase figura 2):

NPSH disponible H atm (H vap hs H s )

Donde:

NPSH disponible = Carga neta de succin positiva disponible, m.

Hatm= Presin atmosfrica, m (vase tabla 1).Hvap= Presin de vapor, m (vase tabla 2).hs= Altura esttica de succin, m. Hs= Prdida de carga por friccin de accesorios y tubera, m.

Para evitar el riesgo de la cavitacin por presin de succin, se debe cumplir que:

NPHSdisponible NPHSrequerida

Para el clculo del NPSH se debe fijar un nivel de referencia con respecto a la bomba. En las bombas que trabajan horizontalmente (eje horizontal) el plano de referencia se localiza a travs del centro del eje y en las bombas verticales (eje vertical) a travs del plano que atraviesa la parte mas inferior de los alabes del impulsor, en caso de tener mas de un impulsor se considerara la ubicacin del inferior (vase figura 2).

Otras causas de cavitacin en bombas son las excesivas revoluciones del rotor. En este caso se debe verificar que la velocidad especfica de operacin no sobrepase la mxima dada por el fabricante.

Sumergencia mnima ( H)

La altura del agua entre el nivel mnimo y la unin de la rejilla, o la boca de entrada a la tubera, debe ser igual o superior a los lmites siguientes (vase figura 3):

a) Para dar cumplimiento a requerimientos hidrulicos. Considerando la velocidad para el caudal de bombeo requerido: v2 H 2g 0.20

b) Para impedir ingreso de aire, de acuerdo al dimetro de la tubera de succin (d):

H 2.5 d 0.10

c) Se seleccionar el valor mayor.

3.4.2 Carga de impulsin

Est dada por la diferencia de elevacin entre el nivel mximo de las aguas en el

sitio de llegada y el eje de las bombas ms la prdida de carga del lado de la tubera de impulsin:

Hi hi hi

Donde:

hi=Altura de impulsin, o sea, la altura del nivel superior en

relacin al eje de la bomba, m.

hi=Prdida de carga en la tubera de impulsin, m.

Reemplazando las ecuaciones de carga de succin y de carga de impulsin en la ecuacin de altura manomtrica total se tienen las siguientes relaciones: Bombeo con bombas de eje horizontal y de eje vertical:

Hb hs hi hs hi

Bombeo son bombas sumergibles:

Hb hi hi

El proyectista por seguridad podr incrementar la altura de prdida de carga en las tuberas, en funcin a la edad de las mismas, considerar la altura por carga de velocidad (v2/2g) y/o adoptar una altura de presin mnima de llegada.

3.5 Potencia del equipo de bombeo

El clculo de la potencia de la bomba y del motor debe realizarse con la siguiente frmula:Pb Qb Hb76

Donde:

Pb=Potencia de la bomba y del motor (HP).

Qb=Caudal de bombeo (l/s).

Hb=Altura manomtrica total (m).

= Eficiencia del sistema de bombeo, = motor bomba

Debe consultarse al proveedor o fabricante, sobre las curvas caractersticas de cada bomba y motor para conocer sus capacidades y rendimientos reales.

La bomba seleccionada debe impulsar el volumen de agua para la altura dinmica deseada, con una eficiencia ( ) mayor a 70%

4. LINEAS DE CONDUCCION

Lnea de conduccin es una estructura que transporta el agua desde la captacin hasta la planta de tratamiento.La mecnica de los fluidos describe el comportamiento del agua, en sus diversas condiciones estticas y dinmicas. Condiciones inherentes tales como: Caudal de diseo, velocidades permisibles, presin, clase y calidad de tubera.En el diseo de una lnea de conduccin, se hace un anlisis de cada uno de sus tramos, siguiendo criterios de orden lgico y razonable, para llegar a resultados que sean satisfactorios.

Existen 2 maneras de transportar el agua: Gravedad y Bombeo:

a) Conduccin por Gravedad

La conduccin por gravedad puede realizarse de dos maneras: Por canales. Por conductos forzados (tuberas).Nos ocuparemos de la conduccin del agua por conductos forzados, que tiene las siguientes caractersticas esenciales: Evitan la contaminacin. Soluciona problemas de irregularidades en la topografa. Genera prdidas de carga

b) Conduccin por bombeo:

Las tuberas se definen como los ductos por los cuales pueden circular un lquido o bien un gas. Las tuberas empleadas en los sistemas de abastecimiento de agua son: Tubera de Fierro Tubera de asbesto-cemento(ac) Tubera de policloruro de vinlico (PVC)

5. CRITERIOS PARA EL DISEO5.1.CONDUCTO CERRADO POR GRAVEDAD A. Caudal: Se disea con el caudal mximo diario (Qmaxd) B. Velocidad: Se debe tener en cuenta el rango de velocidades:0.6 3 m/s. Concreto0.6 5 m/s. PVC, FG, Acero, Polietileno, etc.C. Material: Puede utilizarse PVC, FG, Acero, Polietileno, Asbesto. Cemento.D. Dimetro: Los dimetros mximos y mnimos, se determinan teniendo en cuenta lo siguiente:0.6 < V < 5 m/sg (PVC)Vmin = 0.6 m/sg, no produce sedimentacin.Vmax = 5 m/sg, no produce erosin.Nominal (calculado o terico)Comercial: 1, 11/2, 2, 3, 4, 6... 22 . E. Clase: La clase de la tubera se determina de acuerdo a las presiones mximas y mnimas originadas por el golpe de Ariete, que vendran a ser: 5, 7.5, 10, 15 Kg/cm2 Para determinar cuantos m.c.a. puede soportar la tubera se multiplica por 10 a la clase, por ejemplo: 5 Kg/cm2 x 1050 mca7.5 Kg/cm2 x 1075 mcaF. Relacin L/D:Nos determina si la tubera es larga o cortaL/D > 2000obviamos PC localesL/D < 2000consideramos PC locales.G. Prdidas de carga por friccin: Hazen Williams, Las prdidas de carga se calcula con la siguiente frmula:hf = 10,7*L*Q1,85 La gradiente es: sf =10,7*Q1,85(C1,85 * D4,87)(C1,85 * D4,87)El valor C (Coef. De Hazen):MATERIAL:CFF:100Concreto:110Acero:120 PVC, HDPE,AC:140 (150)H.Presin: Se debe tener las siguientes consideraciones >1mca, sobre la tubera, para evitar el fenmeno CAVITACIN >5mca, llegada al reservorio.5.2.CONDUCCION POR BOMBEO (IMPULSION) A. Caudal: Q diseo = Qm * 24 . ; Se utiliza K1 en un bombeo de 24 horas / da. N H.B.B. Velocidad:Se debe tener en cuenta el rango de velocidades: 0.6 2 m/seg.C. Dimetro: Los dimetros mximos y mnimos, se determinan en funcin del rango de velocidades y la ecuacin de la Continuidad. El dimetro de la tubera de impulsin, puede plantearse en aplicacin de la frmula de MARQUARD: D= K ()1/4 (Q) K=0.9-1.4 = N H.B. / 24; BRESSE, para 24 horas.La tubera de succin, tiene por lo general un dimetro superior al de impulsin, y la posicin de ella respecto del fondo del crcamo de bombeo y al tirante de agua, debe ser, 0.10 m y mayor a la posibilidad de ingreso de aire a dicha tubera, respectivamente.

D. Prdidas de Carga: La prdida por friccin debe calcularse por la ecuacin general (DARCY).

E.NPSH:

NPSHD > NPSHR ; El NPSHR es dado por el fabricante (2.5 4.0 m)Aplicando Bernoulli entre 1 y 2, despejando resulta:

NPSHD = PAL (PVAPOR + V22 + hS + PC1-2) (Presin negativa) 2g F. Bomba: Es una maquina transformadora de energa, recibe energa mecnica que puede proceder de un motor elctrico, trmico, etc. y la convierte en energa de posicin, por eso se determina maquina movida, puede ocurrir lo inverso, la maquina recibe energa del fluido y la transforma en energa mecnica a estas se les denomina maquina motora (turbina). Capacidad: Es el volumen del lquido bombeado en una unidad de tiempo y se expresa en litros / seg. El tiempo de trabajo de una bomba, diariamente, est referida en su catlogo, por lo general, es de hasta 18 horas. Potencia: Es el trabajo que se requiere efectuar, en la unidad de tiempo para elevar una cantidad de agua, a una determinada altura.P = P.e. * Q * Ht efectiva / ( 75 * n ) HP ; n = 0.50 - 0.80 (eficiencia).G. Golpe de ariete: Cuando la velocidad del agua se anula sbitamente, por inversin de la corriente en las bombas, o en la tubera, por el cierre de una vlvula, la energa dinmica del tubo, se convierte en energa de presin y se produce un choque en el tubo. Comenzando con el punto de cierre, la onda de sobrepresin retrocede a travs de la tubera con velocidad e intensidad constante, hasta que alcance a llegar al depsito, inmediatamente despus, se produce una inversin de la sobrepresin. Por esta causa se origina un reflejo dentro de la tubera que de nuevo produce un choque o martilleo, y el ciclo de presiones alta, normal y subnormal, se repite una y otra vez, aunque con menores oscilaciones, hasta que finalmente se amortigua por friccin. El fenmeno se nota por el ruido del choque y la presin puede llegar a ser tan alta que reviente la tubera.Celeridad (a) = 9900 / [ 48.3 + K (D/e)] 1/2 ; K = 10 6 ( kg/cm2 ) / E material.

Tiempo (T), segn E. Mendiluce:T = (1 + K*L*V) / (g * H efect.) ; Donde: L y V, Tubera de impulsin.H efect, Altura de impulsin K, Coeficiente:K = 2.0..L< 500 mK = 1.5 500 < L< 1500 m K = 1.0 L > 1500 m.Longitud de trnsito de impulsin (Lt) = a * T / 2.Si L t > L iImpulsin Larga.MICHAUDSi L t < L iImpulsin CortaALLIEVIMICHAUD..s/p = 2 * L * V / (g * T)ALLIEVI..s/p = a * V / g. La presin total, est definida por la suma de la presin esttica ms la sobre presin.

6. GRADIENTE DE PRESION E HIDRALICOa) Gradiente de PresinQu es un gradiente de presin? Es como se denomina a ladiferencia de presin entre dos puntos. Por definicin no es negativa, dada que es la diferencia se realiza entre un valor y otro menor. Puede considerarse negativa en una curva de gradientes en el anlisis de evolucin. Pero este es otro tema.En principio digamos que la atmsfera, al ser un fluido y no encontrarse aislado de su entorno, no es una masa homognea y su forma varia. De esta manera la presin atmosfrica se distribuye de manera desigual por la superficie de nuestro planeta. Esa diferencia entre diferentes puntos de la superficie es el gradiente.Muchos grficos y datos se realizan a partir de una atmsfera estndar, es decir en condiciones ideales (temperatura, densidad del aire, presin a nivel del mar, aceleracin por gravedad, etc.). Eso puede producir algunas confusiones como el caso de los datos de Straler.Ac dejo esta imagen que es como sera en condiciones no estndar, es decir, una atmsfera irregular en volumen.La presin y cmo se mueve el aire: La presin influye directamente en la creacin del viento.El aire se desplaza de las zonas de alta presin a las de baja presin. Este desplazamiento de un volumen de aire da lugar al viento, que es el aire en movimiento.A mayor gradiente, mayor velocidad del viento. En un mapa del tiempo, si las lneas estn muy unidas, indica un fuerte gradiente, una mayor presin y por tanto el viento soplar ms fuerte en los lugares que quedan bajo ese gradiente. Es parecido a un mapa de montaa de un excursionista, las curvas de nivel muy juntas indican un fuerte desnivel del terreno.Pero la relacin grafica no debe confundirse. En una atmsfera estndar, el aumento de la temperatura en una determinada masa de aire provocara una menor densidad del aire, al calentarse parte de sus componentes y si bien la masa de aires tendra mayor volumen, su peso sera menor. b) Gradiente HidrulicoEs el que, de ser superado, hace que empiece a ebullir el material suelto donde se produce una filtracin y se produzca arrastre o sofocamiento.El agua subterrnea se mueve en la direccin en que decrece el potencial hidrulico total, de manera que si se mantienen constantes todos los dems factores, la cuanta del movimiento de aqulla en el seno de la zona saturada depende del gradiente hidrulico.El gradiente hidrulico (i) se define como la prdida de energa experimentada por unidad de longitud recorrida por el agua; es decir, representa la prdida o cambio de potencial hidrulico por unidad de longitud, medida en el sentido del flujo de agua.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En el diseo de la lnea se opta por optimizar el costo de los materiales,Ya sea por gravedad o bombeo.

El gradiente hidrulico es la perdida de energa o altura

En lo posible se tratar que la lnea de conduccin sea en longitud la menor posible, por cuestiones de orden econmico y racional

El terreno por donde atraviesa la tubera deber ofrecer las garantas necesarias en cuanto a su estabilidad

Vlvulas de aire, funciona al cargarse el agua dando una rpida salida al aire y permiten su ingreso en el caso de des-agotamiento. En general, son automticas.

Vlvulas ventosas, ubicadas en las partes altas de la lnea de conduccin, para evacuar aire de la tubera

Vlvulas reductoras de presin, cumplen la funcin de reducir la presin en el conducto forzado.