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Seminario carcamos de bombeo
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Seminario carcamos de bombeo

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Trabajo hecho en la asignatura de Agua y saneamiento de la Maestria en Ingeniería Ambiental.

Trabajo hecho en la asignatura de Agua y saneamiento de la Maestria en Ingeniería Ambiental.


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  • 1.     Maestría en Ingeniería Ambiental MODULO: POTABILIZACION DE AGUA SEMINARIO POZOS HUMEDOS Autor: INTEGRANTES DE GRUPO Gerson Vanegas Ma. Laura Salinas R.Junio 18, 2011. Managua, Nicaragua.  1
  • 2.     INDICE DE CONTENIDO1.  PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO  1 2.  CONVENIENCIA DE SU APLICACIÓN (USOS)  2 3.  CRITERIOS DE DISEÑO  2 ESTACIONES DE POZOS HÚMEDOS  2 RECOMENDACIONES GENERALES DE DISEÑO DEL CARCAMO  3 4.  PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEÑO  4 5.  ANEXO  8   i
  • 3.     1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOLos pozos húmedos, mejor conocidos como Carcamos de Bombeo se puedendefinir de la siguiente manera:¨Es la estructura hidráulica complementaria que sirve como almacenamientoprovisional, para rebombear algún líquido de un nivel determinado a un nivelsuperior. Se emplea para el agua potable, agua tratada, drenaje sanitario ydrenaje pluvial¨.Puesto que el objetivo básico de un cárcamo es elevar el agua, estos secomponen por cámaras, bombas y equipos auxiliares.Los cárcamos de bombeo consisten básicamente de dos componentes, laestructura para interceptar y contener el agua donde se homogeniza la carga debombeo y se encuentran el equipo complementario, y otra que sirve paraproporcionar la energía necesaria para elevar el agua acumulada y que constituyeel equipo de bombeo.El diseño de los primeros y la selección de los segundos son básicos para elcorrecto funcionamiento de los cárcamos.Cabe señalar que, en principio, los cárcamos de bombeo deben ser concebidoscomo una excepción y no la regla, dado que dificultan la operación de los sistemasy los tornan más costosos en comparación con los sistemas que operan porgravedad. Sin embargo, se debe reconocer como indispensable para bombear elagua de tanques enterrados o sobre el suelo, así como servir de estaciones derelevo (booster) ubicados entre la línea de conducción, para vencer los tramoscontra pendiente o mover caudales en terrenos planos. En consecuencia, loscárcamos de bombeo, al igual que su tamaño y ubicación, deben atender acriterios tanto técnicos como económicos  1
  • 4.    2. CONVENIENCIA DE SU APLICACIÓN (USOS)Se usan para impulsar todo tipo de agua (consumo humano, residual, pluvial,industrial, etc.) cuando: La cota de área donde se capta el agua baja como para drenar por gravedad a colectores existentes en proyecto. Se requiere drenar zonas situadas fuera de la cuenca vertiente. El bombeo disminuya los costos para instalar el alcantarillado posterior para dar servicio a una zona determinada.3. CRITERIOS DE DISEÑOESTACIONES DE POZOS HÚMEDOSEn el diseño del pozo húmedo de una estación de bombeo, se deben tener encuenta las siguientes consideraciones: Deberá diseñarse con una capacidad mínima equivalente a 20 minutos de bombeo máximo. Sus dimensiones deben ser tales que facilite el acceso y colocación de los accesorios y eviten velocidades altas y turbulencia del agua. Se recomienda que la velocidad del agua en la tubería de succión esté entre 0.60 mt/seg. y 0.90 mt/seg. La sumergencia mínima de la parte superior de la coladera será de 1 mt, para lograr la sumergencia se hará una depresión en el tanque con la profundidad adecuada. La entrada del agua al pozo deberá ser por medio de compuertas o canales sumergidos para evitar turbulencia. Debe existir una distancia libre, entre la abertura inferior de la coladera y el fondo del pozo equivalente 0.5 el diámetro de la tubería de succión. Cuando el pozo sea de sección circular, la entrada del agua no debe ser tangencial para evitar su rotación. El pozo tendrá un área transversal mínima de 5 veces la sección del conducto de succión. Se deben proveer dispositivos de desagüe y limpieza del pozo.  2
  • 5.    Para bombas de eje horizontal:Se recomienda que cuando sea posible el eje de la bomba, esté por debajo delnivel mínimo del agua en el pozo.Fuente: INAA. Normas de Diseño de Sistemas de Abastecimiento yPotabilización del Agua. Nicaragua, 1989.RECOMENDACIONES GENERALES DE DISEÑO DEL CARCAMOLas características que debe reunir un correcto diseño de la cámara de aspiraciónse resumen a continuación: Flujo uniforme. Disipación de energía cinética de flujo de llegada lo mas lejos posible de la aspiración de las bombas. De no poder aumentar esta distancia se recomienda el uso de pantallas tranquilizadoras. Todos los elementos que puedan provocar obstrucciones en el flujo deben alejarse lo más posible de la toma. Guiar el fluido hacia la toma de la forma mas suave posble. En el caso de tener que realizar cambios de dirección, disponer los elementos necesrios para que estos se hagan de forma gradual. Evitar que existan zonas de estancamiento en la cámara de aspiración, en las que puedan producirse sedimentos. Dosponer de lso elementos necesarios para la retención de solidos. Mantener las velocidades por debajo de los valores máximos recomendadso a fin de evitar turbulencias y disminuir las perdids energéticas. Para el flujo de entrada a la cámara 0.6m/s, para el flujo de aproximación a la toma 0.3 m/s, para la entrada a la toma, formada generalmente por una boca abocinada, 1m/s y para la tubería de aspiración propiamente dicha 1´5 m/s. en caso de arrastre de sólidos, las velocidades mínimas pueden aumentar hasta 0.7 m/s.  3
  • 6.    4. PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEÑODiseño de las Cámaras de Succión.En los cárcamos prefabricados, la zona de ubicación debe adaptarse a ellos, loscárcamos convencionales tienen un diseño específico para cada situación.El cárcamo en si debe constar de: entradas y salidas para el personal, entradas ysalidas para los equipos, zonas de reparaciones en el sitio de bombas motores,iluminación, ventilación y suelos adecuados. Las paredes y pisos deberángarantizar su impermeabilidad.Las dimensiones recomendadas, extraídas de la bibliografía, son las siguientes:Boca de aspiración. La forma de esta boca debe ser abocinada, Figura 1 paraasegurar una entrada de flujo a la tubería de aspiración lo mas uniforme posible.Con esta disposición, las perdidas energéticas a la entrada se ven disminuidas.La forma abocinada de la boca de aspiración esta basada en un cuadrante deelipse de semiejes a y b. la relación D/Da entre el diámetro de la boca D y el de latubería de aspiración Da, esta usualmente en el rango 1.5 a 2. Llamando b al semi-eje mayor de la elipse y 2r al espesor de la conducción, se puede establecer queD= Da+2ª+2r Figura 1. Boca de entrada a la Tubería de AspiraciónSumergencia mínima. La sumergencia es la cota mínima de agua sobre la boca dentrada a la tubería de aspiración, necesaria para evitar la formación de vérticessuperficiales. Es uno de los parámetros, junto con la distancia de la boca deentrada de la tubería a la solera de la cámara, C, que define la profundidad deexcavación y el volumen muerto a considerar.Generalmente estos valores vienen dados por el fabricante de la bomba, serecomienda una sumergencia mínima de 1.5D y un valor de C cercano a 0.5D acomo se ilustra en Figura 2 a continuación.  4
  • 7.     Figura 2. Sumergencia de la Boca de AspiraciónInstalación para una sola bomba. En los que se refiere a la zona de aspiracióncabe distinguir dos casos: bomba sumergida o en aspiración, y bomba en carga.Para la bomba de bomba instalada en carga ver dimensiones recomendadas enFigura 3. Figura 3. Instalación de una Bomba en CargaEn la Figura 4 se presenta la toma de una bomba sumergida o en aspiraciónCuando el flujo en la cámara de aspiración es uniforme. Como ya se hacomentado anteriormente, la relación D/D oscila entre 1.5 y 2. El ancho de lacámara, de valor recomendado 2D, puede ser aumentado hasta 3D. En el caso deno disponer de condiciones de flujo uniforme será necesario instalar dispositivostranquilizadores y anti vórtice o aumentar la sumergencia.  5
  • 8.     Figura 4. Instalación de una Bomba Sumergida o en AspiraciónInstalación de varias bombas. La primera recomendación a realizar en el caso decámara de aspiración para varias bombas es que el flujo de entrada seaperpendicular a la línea de bombas. En caso de que no sea así habrá queaumentar la distancia entre la entrada a la cámara y la línea de bombas.La distribución en planta de la zona C (zona de aspiración) puede realizarse, enprincipio, de dos maneras: con zona de aspiración común y bombas en disposicióntransversal (Figura 5) o con cámaras de aspiración individualizadas por medio detabiques separadores entre las tomas de las diferentes bombas (Figura 6). Esteúltimo caso es el más aconsejable cuando se prevea un flujo poco uniforme. Figura 5. Cámaras de Aspiración con Varias Bombas en Disposición Transversal Figura 6. Cámaras de Aspiración Individuales para Varias Bombas.  6
  • 9.    En cuanto a la longitud de la zona de aspiración, esta se suele medir desde lasección donde se ubica el último obstáculo hasta la pared final de la cámara(aguas debajo de la boca de aspiración). Dependiendo de las características de lacámara y de la uniformidad del flujo se tiene unos a otros valores. Como mínimose aconseja de 4D para flujos de entrada en condiciones muy satisfactorias. Estevalor mínimo se puede incrementar hasta 10D o valores superiores en muchoscasos, dependiendo de la forma de entrada.Para la zona B (zona de transición), se recomienda que la solera tenga ligerapendiente inferior a 10º. Se deberá guiar el flujo de la manera más suave posible,evitando puntos donde puedan provocarse estancamientos. Para ello serecomienda dar una forma divergente a esta zona, con Angulo de aperturamáximo de cada una de las paredes paralelas de 20º.En el caso cámaras de aspiración individuales valen las recomendaciones hechaspor una sola bomba, la instalación de este tipo se presenta en la Figura 6 Laventaja que presenta es que las condiciones de aspiración no se ven afectadaspor el número de bombas en funcionamiento. La longitud de cada una de estascámaras individuales es función de la calidad de flujo de aproximación a la zonade aspiración; en cualquier caso se recomienda que no sea inferior a 4D. Laseparación entre ejes de las bocas de aspiración debe estar en el intervalo 2D a2.5D.En el Anexo se presenta una forma gráfica para el dimensionamiento del cárcamoen función del flujo de trabajo.  7
  • 10.    5. ANEXO  8
  • 11.     Figura 7. Dimensiones del Cárcamo con relación al flujo1                                                            1 MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTOCÁRCAMOS DE BOMBEO PARA ALCANTARILLADO, FUNCIONAL E HIDRAULICODiciembre de 2007www.cna.gob.mx   9
  • 12.    Conociendo el caudal de trabajo del cárcamo, se busca en el eje Y, y se proyectacon una línea horizontal hasta interceptar cada línea de la grafica correspondientea cada dimensión y luego se proyecta hacia el eje X, obteniendo los valores parael dimensionamiento. El proceso se repite para cada una de las variables.• La dimensión “H” es el valor mínimo y está basada en el nivel normal del agua enla campana de succión de la bomba, tomando en consideración las pérdidas porfricción a través de la pichancha, rejilla y acceso a la toma. Esta dimensión puedeser considerablemente menor, momentáneamente, o con poca frecuencia, sin quepor eso se produzca un daño grave a la bomba. Sin embargo, deberá recordarseque esta no representa la profundidad, la cual se estima a partir de “H” menos “C”que representa la altura física del nivel del agua arriba de la entrada de lacampana de succión. La bomba debe estar sumergida un poca más de este últimonivel mencionado ya que la abertura del impulsor está a cierta distancia arriba dela entrada de la campana de succión, posiblemente de 0.9 a 1.2 metros.• Las dimensiones “Y” y “A” son valores mínimos recomendados, que pueden sertan grandes como se desee, pero con el límite indicado en la curva. Si el diseño noincluye una rejilla, la dimensión “A” puede ser más grande, sin embargo si eldiseño si la incluye, las dimensiones del ancho y de la altura de este no deben ser,sustancialmente, menores que “S” y “H”, respectivamente.• Si la velocidad de la corriente principal es mayor que 0.6 m/s, es necesarioconstruir, separadores en el canal de acceso paralelo al flujo, aumentar ladimensión “A”, hacer un ensayo con un modelo de la instalación o idear unacombinación de estos factores.• Las dimensiones que se muestran en la Figura anterior se basan en la capacidadde las bombas para una carga determinada. Cualquier aumento en la capacidades aceptable en forma momentánea o por tiempo muy limitado, ya que el diseñose basa en valores de carga determinados. Si estos tiempos de operación llegan aser largos, es preferible que el diseño se realice de acuerdo a la máximacapacidad de las bombas y así mismo obtener las dimensiones correspondientesdel diseño del cárcamo.A continuación, en la Figura 8 se presentan otras consideracionesRECOMENDADAS y NO RECOMENDADAS para el dimensionamiento delcárcamo.  10
  • 13.     Figura 8. Cárcamo para varias bombas  11

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