1 - KSB

KSB Know-how, tomo 7
Indicaciones de planificación KRT
2 × Di
0,75 × Di
Di
> DN2 + 150
CCW
CCp
CW
CO
CO
A
CB
CO
Índice
Página
Introducción 3
1. Selección general de bombas
4
1.1 Parámetros de planificación / Datos de cálculo
4
1.2 Altura de impulsión6
1.3 Valor NPSH 8
1.4 Potencia absorbida10
1.5 Proceso de bombeo11
1.6 Selección de la bomba13
1.6.1 Curvas características13
1.6.2 Curva característica de la bomba
15
1.6.3 Curva característica de la instalación
15
1.7 Límites de servicio admisibles para bombas 16
1.7.1 Punto de funcionamiento o de servicio
16
1.7.2 Límites de servicio Qmín y Qmáx16
1.7.3 Particuliaridades en el transporte de aguas residuales
17
1.8 Modo de funcionamiento de la bomba
19
1.8.1 Funcionamiento individual19
1.8.2 Regulación por estrangulación19
1.8.3 Adaptación del diámetro de rodete 20
1.8.4 Regulación de velocidad20
1.9 Funcionamiento en paralelo
de bombas de tamaños contructivos idénticos
21
1.10 Funcionamiento en paralelo de bombas
de diferentes tamaños constructivos 22
1.11 Conexión en serie22
1.12 Escalamiento de bombas23
1.13 Concepto de la bomba de instalación sumergida
24
2. Técnica de maquinaria e instalación
27
2.1 Selección de la óptima geometría de rodete 27
2.2 Selección de materiales para aplicaciones diferenciadas
29
2.3 Sello del eje31
2.4 Rotor y cojinetes33
2.5 Instalación34
3. Descripción general del motor
36
3.1 Tamaños de motor37
3.2 Forma constructiva37
3.3 Modo de funcionamiento38
3.4 Clase de protección 38
3.5 Tipos de protección y clases de temperatura 38
3.6 Datos de diseño eléctricos
38
3.7 Motores KRT con convertidor de frecuencia
40
3.7.1 Dimensionamiento de los convertidores de frecuencia
40
3.7.2 Accionamientos con protección contra explosión
40
1
3.8 Construcción del motor40
3.9 Refrigeración41
3.10 Dispositivos de vigilancia 41
3.11 Conexión y descripción de los dispositivos de vigilancia
44
3.12 Cables de energía y cables de control con boquillas de paso
48
3.13 Cables de conexión eléctrica
49
3.14 Cable Tefzel (TEHSITE)50
3.15
Cable de goma blindado51
3.16 Aseguramiento de calidad y certificados de ensayo
52
4. Tuberías y válvulas53
4.1 Planificación del sistema de tuberías
53
4.1.1 Tuberías53
4.1.1.1 Dimensionamiento53
4.1.1.2 Trazado de tuberías56
4.1.1.3 Fijación de la tubería / Soporte
59
4.1.1.4 Pasamuros61
4.1.1.5
Materiales de tubería61
4.1.1.6 Conexiones de medición en tuberías
62
4.2 Selección de las válvulas63
4.2.1 Anotaciones previas63
4.2.2 Criterios de selección63
4.2.2.1
Medios bombeados63
4.2.2.2 Tipos de construcción63
4.2.2.3 Posición de montaje y dirección de flujo
64
4.2.2.4 Materiales64
4.2.2.5 Diámetro nominal 64
4.2.3 Tabla de correspondencias
"Tipos de válvulas y tipos de aguas residuales"
65
4.2.4 Montaje66
4.2.4.1 Tipo de montaje66
4.2.4.2
Posición de montaje66
4.2.4.3 Soluciones técnicas para el montaje y desmontaje de válvulas
67
5 Diseño de la obra69
5.1 Anotaciones previas69
5.2 Dispositivos de rejilla71
5.3 Formación de espuma de superficie en estaciones de bombeo
de aguas residuales74
5.4 Integración de taludes escalonados en pozos de bombas
75
5.5 Divisores de flujo para evitar remolinos sumergidos
77
5.6 Dimensiones para el pozo de bomba y la instalación de la bomba 77
5.7 Pozos de bomba con una alta carga de contaminantes
79
5.8 La necesidad de ensayos de modelo
80
5.9 Montaje experimental 81
5.10 Evaluación de los resultados
82
5.11 La importancia de simulaciones CFD
82
2
Diagrama 88
Introducción
Este tratado técnico sirve de
ayuda a planificadores y usuarios
para elegir, dimensionar y
accionar la motobomba
sumergible más apropiada de la
serie Amarex KRT.
KSB ha desarrollado estas
motobombas sumergibles como
una solución segura, fiable y de
eficacia energética para todos los
trabajos de bombeo en la técnica
de aguas residuales industriales y
comunales. El objetivo era
presentar la mayor variedad
posible, basándose en una amplia
gama de materiales, sensores
resistentes y posibilidades de
instalación flexibles. Sistemas
hidráulicos especialmente
adaptados ofrecen con sus
grandes pasos libres una
seguridad funcional muy alta y
proporcionan un bombeo
económico optimizado de medios
más diversos. La protección
contra explosión también permite
su utilización en ambientes
potencialmente explosivos. Una
protección contra un
calentamiento excesivo del
bobinado del motor, la
estanqueidad absoluta de todas
las entradas de cable, un cierre
del eje especial y unos cojinetes
seleccionados con vistas a una
larga vida útil aseguran un
funcionamiento prolongado sin
averías.
3
1
1.
Selección general de bombas
propia estación de bombeo. La
Se pueden producir diferencias
afluencia diaria de una estación
considerables tanto en la
de bombeo de aguas residuales
característica como en la
depende en gran parte de varios
cantidad diaria entre días
factores:
laborales y festivos o de descanso
- el tipo del sistema de drenaje o fines de semana. Con fuertes
(agua mixta o sistema de lluvias también se ha de contar
separación)
con afluencias aumentadas. Esto
Para la planificación o el
- la extensión y estructura del es de especial importancia para el
dimensionamiento de una
área hidrográfica
sistema de drenaje de aguas
bomba / estación de bombeo el
- el número de los edificios mixtas (aguas residuales y agua
cálculo del caudal y de la altura
conectados a la red de de lluvia son transportadas a la
de impulsión correspondiente es
alcantarillados (y de sus depuradora en un sistema de
de máxima importancia.
habitantes)
tuberías común).
Mientras que al determinar la
- el número y el tipo de las altura de impulsión se pueden
zonas industriales y Por lo tanto, la curva
hacer suposiciones concretas
artesanales (está considerado hidrográfica es una base
sobre la magnitud de las
en el cálculo de los decisiva para el diseño del tipo
pérdidas a esperar, el caudal
equivalentes de población).
de bomba, el número de
1.1
Parámetros de
planificación / Datos de
cálculo
bombas o escalonamiento de
realmente necesario depende de
otra serie de factores que
Esta afluencia puede ser
bombas y su modo de
discutimos a continuación.
representada mediante una así
accionamiento (p. ej. velocidad
llamada curva hidrográfica que
fija o variable) y finalmente la
Caudal
refleja la afluencia de aguas
determinación correspondiente
El caudal (también denominado
residuales típica / determinada a
de los puntos de
caudal volumétrico Q, indicación
lo largo de todo un día.
funcionamiento necesarios de
los diferentes grupos.
p. ej. en [l/s] o [m³/h]), se define
Vista más amplia en el anexo
unidad de tiempo por la boca de
impulsión. Caudales
volumétricos internos, como p.
ej. fugas o líquidos de cierre,
evidentemente no forman parte
del caudal volumétrico útil. Un
cálculo lo más exacto posible
del caudal necesario / generado
es de suma importancia para el
dimensionamiento correcto de
la(s) bomba(s) y finalmente
también para el tamaño de la
4
Ejemplo: Curva hidrográfica diaria
1.80
90
1.60
80
1.40
70
1.20
60
1.00
50
0.80
40
0.60
30
0.40
20
0.20
0
3,600
7,200
10,800
14,400
18,000
21,600
25,200
28,800
32,400
36,000
39,600
43,200
46,800
50,400
54,000
57,600
61,200
64,800
68,400
72,000
75,600
79,200
82,800
86,400
transportado por la bomba por
Caudal volumétrico de afluencia Q en l/s
100
Factor Y1
como el volumen útil
Tiempo t en s
Figura 1: Ejemplo de una curva
hidrográfica de afluencia para un
modelo de cálculo matemático
1
Selección general de bombas
Son las grandes fluctuaciones de
pudiéndose calcular
variar en su amplitud. Esta
afluencia de aguas residuales Qafl
discretamente los estados en
variable multiplicada por 1,5
(véase la curva hidrográfica
pasos de tiempo t de 20 s. En el
corresponde al máximo de la
diaria) las que exigen un cálculo
cálculo se supone una curva
curva hidrográfica diaria según
con índice temporal.
hidrográfica diaria recurrente de
la cual los equivalentes de
La curva hidrográfica diaria se
la puesta en servicio hasta el
población pueden ser
representa de forma matemática
final de la vida útil. La magnitud
determinados conforme a EN
según la ecuación 01 como aquí
Y1 es la variable por la cual la
752-6. Por lo tanto, un caudal
en el ejemplo de la figura 1,
curva hidrográfica diaria puede
volumétrico máximo de 4 l/s
corresponde en Alemania a
1.000 equivalentes de población.
(
)
π
Qafl(t)= Y1 + 1 · Y1 · sin 21600 · (t-21600)
2
para 0 ≤ t ≤ 54000 y t ≥ 64800
Qafl(t)= 1,1 · Y1
(1)
para 54000 < t < 64800
Para poder determinar el caudal
aconsejamos continuar el cálculo
temporal predefinido. De ello se
nominal de una bomba (QN =
basándose en volúmenes.
obtiene
caudal exigido en el pedido de la
Partiendo del cálculo del caudal
bomba a la velocidad nominal
volumétrico de afluencia según
nN, la altura de impulsión
la ecuación 01 ahora se calcula
nominal H N y un fluido
el volumen de afluencia Vafl que
bombeado indicado),
se da dentro de un intervalo
Vafl
1
π
Y1 + 2 · Y1 · sin(21600 · (t-21600)))
(
(t)=
· dt
3600
Vafl(t)= 1,1 · Y1 · dt
3600
Del volumen de afluencia Vafl y
del volumen de aspiración de la
bomba Vb que es bombeado a
para 0 ≤ t ≤ 54000 y t ≥ 64800
para 54000 < t < 64800
(2)
nivel = nivelanterior + (Vafl - Vp)
1
· π · d 2pozo
4
nivel máximo admisible. Ahora
sigue el cálculo del volumen de
aspiración Vb [1.5]:
(3)
intervalos temporales, así como
de la geometría del pozo se
puede calcular el nuevo nivel
Para la variación del volumen de
(‘nivel’) del nivel anterior más la
aspiración de la bomba Vb cabe
diferencia de volumen en
observar y cumplir con los dos
relación al área de la sección
valores límites predefinidos del
transversal del pozo:
recubrimiento mínimo y del
Q
V b = · dt
3600
[1.6]
(4)
5
1
Selección general de bombas
1.2
Altura de impulsión
sólo juegan un papel en el
tratamiento de lodos en
estaciones depuradoras.
1
· ρ · v2 + p = const
2
La altura de impulsión H de
(5)
una bomba (indicación p. ej. en
Para poder determinar la altura
[m]) está definida por el trabajo
de impulsión total H de una
Expresado en palabras el
mecánico útil transmitido al
estación de bombeo / una
principio de Bernouilli significa:
medio bombeado, relacionado
bomba, los conocimientos sobre
con el peso del medio
las situaciones siguientes son de
"La presión total en régimen de
bombeado a la aceleración de
considerable importancia:
circulación por una tubería libre
gravedad local.
La densidad ρ del medio
bombeado (ρ = m/V [kg/m³],
de fricción como suma de la
- la ordenada del suelo del presión estática y dinámica
canal de afluencia o del pozo permanece constante a lo largo
de bomba
de su recorrido.“ [1.8].
relación de la masa m en un
- las ordenadas de conexión y volumen dado V del líquido
desconexión de las bombas Este principio es válido en caso
bombeado) no tiene influencia
(corresponde al recubrimiento de un flujo estacionario libre de
en la altura de impulsión de una
mínimo y nivel máximo fricción de un fluido
bomba centrífuga, solamente
admisible en el pozo de la incompresible; en el caso dado
influye en la potencia absorbida
bomba)
real, no obstante, tenemos un
en el eje de la bomba.
La viscosidad cinemática υ del
medio bombeado (υ = η / ρ
[m²/s] o [cSt], ], o sea, la relación
de la viscosidad dinámica o el
factor de proporcionalidad η
- la topografía del terreno flujo no estacionario con
(largo y altura) entre la fricción de un medio
estación de bombeo y el lugar incompresible. Por eso la
de destino
ecuación de Bernoulli debe ser
- las válvulas instaladas, racores ampliada por la fricción y el
de tubería y tuberías con cambio de velocidad. En general,
indicación de sus diámetros se suele indicar la presión como
entre la tensión de cizallamiento
nominales DN y sus altura de impulsión H en mcl
y el gradiente de velocidad a la
coeficientes de resistencia ζ
(metros columna líquida) del
densidad ρ del medio bombeado)
influye a partir de cierta
- la ordenada de salida del lugar fluido bombeado.
de destino de bombeo.
magnitud en la altura de
Al utilizar motobombas
impulsión, el caudal y la
Las bases de la relación entre
sumergibles solo encontramos
potencia absorbida de la bomba.
presión y velocidad de un fluido
las diferencias de altura,
La influencia en los datos de
en una tubería están descritas
también descritas como Hgeo, y
bombeo comienza en medios
en la ecuación de Bernouilli.
la suma de todas las pérdidas Σ
bombeados de una viscosidad
cinemática mayor ~ 40 m²/s.
H P. Por lo tanto, la altura de
impulsión total H puede ser
Entonces se habla de medios
descrita con la ecuación
viscosos. En la técnica de aguas
simplificada (6) [1.9]:
residuales los líquidos viscosos
6
1
Selección general de bombas
H = HGEO + Σ H P
con Σ Hp = Hpa + Hpti + Hpi (6)
Leyenda:
HGEO Altura de impulsión
Hp = λ ·
L
d
·
v2
2·g
estática, diferencia de altura
(7)
mensurable entre los niveles de
agua en aspiración e impulsión u
ordenada
Para válvulas y racores de
Hp Pérdida de carga total,
tubería se calcula la pérdida de
corresponde a la altura
carga Hp como sigue [1.11]:
manométrica total Hman
Hpa Pérdida de carga de las
Hp = ζ ·
válvulas, racores de tubería y
v2
2·g
tuberías en el lado de aspiración
(8)
de la bomba - no existe en caso
de bombas de instalación
sumergida como p. ej. las
Nota:
bombas KRT y Amacan
KSB entrega junto con el
Hpti Pérdida de carga de las
programa de diseño un software
válvulas, racores de tubería y
adicional para el cálculo de las
tuberías en el lado de impulsión
alturas de impulsión necesarias,
de la bomba - pérdidas de
el llamado "calculador de
tuberías individuales hasta la
tuberías". Con ello se pueden
tubería central de impulsión en
combinar y calcular todas las
caso de estaciones de varias
válvulas, racores de tubería y
bombas
tuberías con sus diámetros
Hpi Pérdida de carga de válvulas,
nominales y coeficientes de
racores de tubería y tuberías en
pérdida para poder determinar
el lado de impulsión de la bomba
la altura de impulsión nominal
en la tubería central de
de la estación de bombeo
impulsión
planeada [1.12]. Fuente : Folleto
de KSB Dimensionado de
La pérdida de carga Hp se
bombas centrífugas. [1.10]
calcula para tuberías rectas
como sigue [1.10]:
7
1
Selección general de bombas
1.3
Valor NPSH
NPSHdisp ^ NPSHreg , NPSHreg = NPSH3% + suplemento de seguridad
(9)
El valor NPSH (net positive
suction head = altura neta
positiva en la aspiración) es un
parámetro importante para
evaluar la capacidad de
aspiración de una bomba
centrífuga: Describe la presión
mínima a la entrada necesitada
por toda bomba centrífuga para
poder trabajar libre de cavitación
y de modo seguro [1.13].
Hay que diferenciar entre la
influencia de cavitación
admisible con una pérdida de
carga del 3%, el valor NPSH3%
de la bomba ((llamado NPSHreq
(req = required = requerido)) llamado también presión
correspondiente al NPSH de la
bomba – y el valor NPSH de la
instalación ((llamado NPSHdisp
(disp. = disponible; en inglés
NPSHav (av = available)),
llamado también presión
correspondiente al NPSH de la
instalación.
En general, la condición para
un funcionamiento libre de
cavitación de la bomba es como
sigue :
La magnitud del suplemento de
seguridad se determina según
ATV y HI con el 30% del
NPSH3% de la bomba. El valor
NPSH de la instalación puede
ser calculado conforme a la
ecuación (10a).
pe + pb - pD
NPSHdisp = ze + ρ·g
Para un sistema abierto y en
caso de un montaje hasta 1000
m sobre el nivel del mar y una
temperatura del medio de 20 °C
se puede simplificar la formula:
NPSHdisp = ze + 10 m
(10b)
El valor NPSH3% de la bomba
se determina en una prueba de
funcionamiento con una
instalación especial en seco
efectuada por el fabricante de la
bomba y documentada en los
documentos de venta.
Prácticamente es imposible
+
ve2
- Hpa
2·g
(10a)
medir el valor NPSH de una
bomba de instalación
sumergida.
Como el valor NPSH3% cambia
en relación con el caudal, se
expresa como función del
caudal NPSH req = f(Q).
Indica la altura de impulsión
necesaria en metros que debe
haber a la entrada del rodete y
ser superior a la presión de
vapor del medio bombeado
(punto de referencia para NPSH
= la intersección del eje de
bomba con el plano vertical que
pasa por los puntos exteriores
del canto de entrada de los
álabes, véase fig. 1.3).
PS'
PS'
PS'
PS'
PS'
Fig. 1.3: "Posición del punto de referencia s' para el valor NPSH en caso de distintas formas de rodete"
(Fuente: Folleto de KSB: Dimensionado de bombas centrífugas)
8
PS'
1
Selección general de bombas
El fabricante de bombas puede
Estas son arrastradas por la
del campo admisible, el medio
influir en el valor NPSH3%
corriente y revientan de repente
bombeado y finalmente los
mediante la selección de la forma
cuando la presión en el canal del
materiales utilizados para los
del rodete, la ejecución
álabe aumenta de nuevo (foto
componentes en contacto con el
constructiva del rodete (diámetro
del daño, véase fig. 1.5). La
medio (en especial naturalmente
de la boca de aspiración, número
formación y el reventón
del rodete).
de álabes y forma de los cantos
repentino de burbujas de vapor
de entrada) así como la
se llama cavitación.
velocidad de diseño de la bomba.
La fig. 1.4 muestra el resultado
del exceso del grado de
La cavitación puede tener efectos
cavitación máximo admisible. En
El canto de entrada del canal de
negativos graves – empezando
la intersección entre NPSHdisp y
álabes del rodete es la zona
por pérdidas de carga y el
NPSHreq no se cumple con la
crítica; después de la tubería de
descenso del rendimiento hasta
condición de la ecuación (9), es
aspiración de bombas de
la ruptura del caudal, una
decir, a la derecha del punto de
instalación en seco y después de
marcha inestable o unas
intersección ya no hay un
la entrada de la bomba en caso
características de vibración
aumento del caudal y la altura
de bombas de instalación
irregulares así como fuertes
de impulsión disminuye rápido.
sumergida se trata de la sección
emisiones de ruido causadas por
Este tipo de curva se llama
transversal más estrecha por la
la corrosión (gripado) del rodete
“rama de rotura”. Un
que debe pasar el medio
o las piezas interiores de la
funcionamiento prolongado en
bombeado. Esta circulación
bomba – por eso solo puede ser
estas condiciones causa daños en
alrededor de los cantos de
tolerada hasta cierto límite.
las piezas de la bomba (rodete,
entrada de los álabes provoca un
En casos particulares, el grado
cojinetes, sello del eje, etc.). Con
descenso de presión local
de cavitación admisible también
un aumento del valor del
inevitable en esta zona. Si a
depende de las condiciones de
NPSHdisp (p. ej. nivel de agua
causa de esta disminución de
servicio, el período de tiempo en
estancada más alto en la entrada)
presión se pasa a un nivel
el cual la bomba funciona fuera
se puede alcanzar de nuevo el
inferior a la presión de vapor, se
punto de funcionamiento B.
forman burbujas de vapor .
Vista más amplia en el anexo
H
NPSH
QH-Linie
B
HA
A1
A2
NPSHdisp (2)
NPSHdisp (1)
NPSHerf
Q1
Q2
Q
Fig. 1.4: Influencia del NPSHdisp
sobre la curva de estrangulación de
la bomba
(Fuente: Diccionario de bombas
centrífugas de KSB)
Fig. 1.5: Rodete con daños de cavitación
(Fuente: Diccionario de bombas
centrífugas de KSB)
9
1
Selección general de bombas
1.4
Potencia absorbida
pérdidas internas del motor que
se describen con el rendimiento
del motor ηM. Por lo tanto, la
La potencia absorbida P2 de una
potencia absorbida en el eje de la
bomba centrífuga es la potencia
bomba también puede ser
mecánica absorbida por el
calculada según la ecuación (12):
accionamiento en el eje o
acoplamiento de la bomba y
puede ser determinada con la
ecuación (11) [1.15]:
P2 =
Q·H·g·ρ
[kW]
1000 · ηp
(11)
ηp rendimiento de la bomba o
del acoplamiento
P2 =
P1
ηM
[kW]
(12)
ηM Rendimiento del motor
Al determinar la potencia de
accionamiento necesaria para la
bomba es necesario considerar
reservas de potencia conforme a
EN ISO 9908. Con ello, en
El contenido de materia seca
general, se consideran
MS y las impurezas en el
tolerancias de construcción y
líquido bombeado son
variaciones de las características
responsables de una potencia
de aguas residuales.
absorbida aumentada en el eje
Información más detallada y
de la bomba (esto debe ser
explicaciones sobre el tema
considerado en la elección del
“Motores” figuran en el
motor mediante reservas de
capítulo "Descripción general
potencia correspondientes) [1.7].
del motor".
La potencia absorbida P2 no
debe ser confundida con la
potencia disponible en el
accionamiento (es decir la
potencia de accionamiento o
potencia nominal del motor PN).
Esta figura en la placa de
características del fabricante del
motor.
Si se efectúa una medición de
potencia en motobombas
sumergibles, solo puede medirse
la potencia absorbida por el
motor P1. También incluye las
10
1
Selección general de bombas
1.5
Bombas centrífugas son
es de nq ~ 45 a 200 min-1.
Proceso de bombeo
clasificadas según sus
Rodetes de nq ~ 45 a 90 min-1 se
características constructivas, en
emplean sobre todo para el
La designación de la bomba
especial según la forma del
transporte de aguas residuales
según su fin de aplicación es
rodete, la dirección del flujo y el
en y para la instalación
una práctica muy común.
modo de instalación.
depuradadora (p. ej. estaciones
Muchas veces se emplea como
Un dato importante para
de bombeo principales e
distintivo autoexplicativo el
describir el comportamiento de
intermedias, en la entrada de
modo de servicio (p. ej. bomba
distintos rodetes es la velocidad
instalaciones depuradoras, lodo
principal, bomba nodriza,
específica nq (nota: en los
de reciclaje y también en la
bomba de carga de base o de
países anglófonos, salvo EEUU,
salida de la instalación
carga punta, entre otros), el
la velocidad específica se
depuradora). Todo este campo
campo de aplicación (p. ej.
denomina "type number K" y
lo cubren las motobombas
bomba de irrigación o de
en EEUU "N").
sumergibles de la serie KRT con
drenaje, bomba de circulación,
distintos rodetes.
bomba química, bomba de
El coeficiente tomado de la
proceso, bomba de aguas de
mecánica de semejanza permite
Para el procedimiento de
lluvia o de tiempo seco, entre
la comparación de rodetes de
activación en una instalación
otros), o el medio bombeado (p.
diferentes tamaños con
depuradora se necesitan más
ej. bomba de agua potable, de
diferentes datos de servicio (Q y
bien caudales grandes y alturas
agua de mar, bomba de agua,
H en el punto del rendimiento
de impulsión bajas (o sea,
de aguas residuales, bomba de
óptimo así como la velocidad
rodetes de hélice de nq ~ 160 a
materias fecales, de estiércol
del rodete), la clasificación de
200 min-1). Otros campos de
líquido, de lodo, de sólidos).
su forma constructiva óptima y
aplicación de bombas de hélice
también la forma característica
son p. ej. la toma de agua de río,
En la técnica de aguas residuales
de su curva característica
el transporte de agua de
se utilizan casi exclusivamente
correspondiente. Se calcula
refrigeración y la protección
bombas centrífugas o bombas
como sigue:
contra inundaciones. En parques
volumétricas. Mientras que las
bombas volumétricas se emplean
sobre todo en el tratamiento de
lodos (p. ej. en el reactor de
de atracciones sirven también de
nq = n · √ Qópt
Hópt¾
[min-1]
bombas de circulación para las
atracciones acuáticas.
(13)
Nota:
fermentación de lodos, donde se
trata de transportar medios
Las fig. 1.6 y 1.7 aclaran la
Para el diseño de bombas de
bombeados con un alto
relación entre la velocidad
hélice y la planificación de las
contenido de materias secas (MS
específica y la forma del rodete
obras de toma correspondientes
< 10%), las bombas centrífugas
así como sus curvas
existe una publicación separada
se encuentran en casi todos los
características correspondientes.
(KSB Know-how, tomo 6,
sectores del transporte de aguas
La velocidad específica de los
0118.55 10/07: (Indicaciones de
residuales y de instalaciones
rodetes utilizados en el
planificación para bombas
depuradoras.
tratamiento de aguas residuales
sumergibles en tuberías de
impulsión Amacan).
11
1
Selección general de bombas
Rodete de alta
Rodete de
Rodete de baja
Rodete
Rodete de hélice
presión
presión media
presión
semiaxial
de
nq hasta 25
hasta 40
hasta 90
hasta 160
140 a 400 min-1
Fig. 1.6: Rodetes y su velocidad específica n q (1/min)
Fuente: Diccionario de bombas centrífugas de KSB
300
H
Hópt
Límite de servicio
a baja potencia de accionamiento
alta potencia
de accionamiento
150
70
300
P
Pópt
150
40
1
25
1
70
40
25
1
1
Q/Qópt
ŋ
ŋópt
300
NPSH
NPSHópt
150
300
70
1
25
Q/Qópt
25
1
40
25
300
40
25
70
150
300
1
Q/Qópt
1
Q/Qópt
Fig. 1.7: Curvas características típicas de bombas centrífugas a distintas
velocidades específicas. Representación en relaciones de cociente, con
referencia al punto óptimo (Fuente: Folleto de KSB, Dimensionado de
bombas centrífugas)
12
1
Selección general de bombas
1.6
Selección de la bomba
La selección de la bomba
depende en gran parte de las
condiciones de servicio
existentes – o sea, las exigencias
del contratante en cuanto a
ciertas características de
funcionamiento de la bomba.
Como condiciones de servicio se
entienden en primer lugar los
datos sobre el medio bombeado
(p. ej. temperatura, densidad,
viscosidad, contenido de
materia seca MS, contenido de
arena u otros aditivos), el
caudal esperado y la altura de
impulsión necesaria, el
comportamiento de aspiración y
la velocidad de la bomba
específicos para aguas residuales
(rodete de corte, rodete
oder NPSH3% y la curva de la
desplazado, rodete monocanal,
potencia absorbida. Todas las
bicanal o tricanal, así como
curvas características indicadas
rodete monocanal abierto) están
deben ser consideradas al
adaptadas a las exigencias
seleccionar una bomba.
especiales en el transporte de
Como ejemplo figuran las
aguas residuales considerando
curvas características para una
las condiciones de aplicación
bomba de rodete tricanal con
específicas y también la
una velocidad específica de nq ~
composición del medio
80 min-1 de la fig. 1.8 (rodete de
bombeado.
baja presión).
Todas las indicaciones de los
Indicaciones detalladas sobre la
aplicación de rodetes en cuanto
a diferentes medios bombeados
así como límites de aplicación
de los rodetes figuran en el
capítulo "Técnica de
maquinaria y tipos de
instalación".
valores de conexión de los
datos hidráulicos son conforme a
la norma vigente EN ISO 9906 y
se refieren a un funcionamiento
en agua pura. Las curvas
características típicas dependen
de la velocidad específica (véase
también fig. 1.6).
Se diferencian curvas planas y
centrífuga. Además, se necesitan
datos sobre el tamaño y los
caudal, la curva del NPSHR
pendientes. Con una curva
1.6.1
Curvas características
accionamientos, el modo de
funcionamiento, la frecuencia
Bombas centrífugas suministran
de conexiones estimada, así
a una velocidad constante un
como influencias de la
caudal que aumenta al mismo
instalación o del
tiempo que la altura de
medioambiente, como la
impulsión baja. La altura de
emisión de ruidos máx.
impulsión H aplicada al caudal
admisible, vibraciones
correspondiente Q proporciona
admisibles, fuerzas en tuberías
la curva característica de la
así como riesgos potenciales de
altura de impulsión, llamada
explosión (indicaciones sobre
también la curva Q-H. Aparte
las zonas ATEX).
de la curva Q-H, otras curvas
característica pendiente y para
una misma variación de la
altura, el caudal varía menos
que con una curva plana. Por
consiguiente, bombas con una
curva pendiente de la altura de
impulsión tienen mejores
posibilidades de regulación de
caudal que con una curva plana.
características de cada bomba
Las motobombas sumergibles
son la curva del rendimiento
de la serie KRT con sus rodetes
que también depende del
13
1
Selección general de bombas
Baureihe-Größe
Type-Size
Modèle
Tipo
Serie
Tipo
Nenndrehzahl
Nom. speed
Vitesse nom.
Amarex KRT 300-400K
0
28
Förderhöhe
TDH
Hauteur
Prevalenza
Opvoerhoogte
Altura
Laufrad-ø
Impeller dia.
Diamètre de roue
960 1/min
2000
0
ø girante
Waaier ø
Diámetro de rodete
408 mm
N° offerta
Offertenr.
N° oferta
Angebots-Nr.
Quotation No.
N° de l'offre
Progetto
Projekt
Proyecto
Projekt
Project
Projet
Velocità di rotazione nom.
Nominaal toerental
Velocidad nom.
N° pos
Pos. nr.
N° de art
Pos.-Nr.
Item No.
N° de pos.
US.gpm
2000
4000
KSB Aktiengesellschaft
Postfach 200743
06008 Halle (Saale)
Turmstraße 92
06110 Halle (Saale)
6000
IM.gpm
8000
4000
6000
90
Qmin
20
ft
η [%]
m
50
85.2
10
4
10
ø408/A01 20
0
200
0
m³/h 400
100
600
l/s
800
1000
200
1200
300
1400
1600
400
1800
500
30
ft
m
20
NPSH R
5
10
2
100
%
Eta
ø408/A01
50
0
53.5
Leistungsbedarf
Power Input
Puiss. abs.
Potenza ass.
Opgenomen
vermogen
Potencia absorb.
70
52
kW
ø408/A01
50
65
48
46.5
0
200
m³/h 400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Fördermenge/Flow/Débit/Portata/Capaciteit/Caudal
Laufradaustrittsbreite/Impeller outlet width/Largeur à la sortie de la roue
Luce della girante/Waaier uittredebreedte/Anchura de salida rodete
115 mm
115 mm
Aus Kurve K41819/5 gerechnet
H331-Ha, Hahn Ralf, 2010-11-02
Fig. 1.8: Curvas características para un rodete tricanal nq ~ 80 min-1 a una velocidad de la
bomba de n = 960 min-1 (Fuente: Programa de diseño de KSB)
14
hp
1
Selección general de bombas
1.6.2
Curva característica de la
bomba
La curva característica de la
altura de impulsión (curva Q-H)
es la que se considera
superficialmente la curva
característica de la bomba.
Como ninguna bomba trabaja
sin pérdidas, deben restarse de
la curva de la altura de
impulsión teórica o libre de
pérdidas utilizada para el diseño
las pérdidas hidráulicas internas
de una bomba. Las perdidas
hidráulicas internas se
componen de las pérdidas de
fricción y empuje. Ambos
valores de pérdida pueden ser
definidos como función del
caudal.
Vista más amplia en el anexo
30.00
Curva característica Q-H
Mientras que las pérdidas de
del rendimiento refleja las
fricción aumentan
pérdidas internas de la bomba e
constantemente si crece el
indica en qué campo de caudal
caudal, las pérdidas de empuje
debe utilizarse la bomba para
del caudal de diseño de la
trabajar con una máxima
bomba (también llamado Qlibre
eficacia energética. En la fig.
de empujes) aumentan tanto
1.10 se ve la gráfica de este
con un caudal decreciente como
curso.
creciente. En la fig. 1.9 pueden
Las fig. 1.11 o 1.12 reflejan los
verse las pérdidas hidráulicas
cursos NPSH3% o
como relaciones por cocientes.
respectivamente la potencia
absorbida P2 en el eje de la
La curva característica del
bomba. Mientras que la curva
rendimiento (curva Q-η)
característica NPSH3%
asciende del punto de caudal 0
caracteriza el comportamiento
hasta el punto
de aspiración de la bomba
Q η ópt (~ Qlibre de empujes)
(véase el capítulo "Valor
a un valor máximo y a
NPSH"), la curva característica
continuación baja de nuevo. El
de la potencia absorbida es de
curso de la curva característica
importancia para el cálculo de
Vista más amplia en el anexo
30,00
Curva característica Q-H
Qeta,opt
Heta,opt
Punto Q libre de empujes
Curva característica Qeta
Curva característica sin pérdidas
Pérdidas de fricción
25.00
Pérdidas de empuje
25,00
Qeta,ópt
20.00
Heta,ópt
20,00
Punto Q libre de empujes
160,00
140,00
120,00
100,00
15.00
15,00
10.00
10,00
5.00
5,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00 1200.00 1400.00
1600.00 1800.00 2000.00
Fig. 1.9: Curva característica de la
altura de impulsión y su disminución por las pérdidas hidráulicas
internas. Representación en
relaciones por cocientes, con
referencia al punto óptimo
Vista más amplia en el anexo
30,00
Curva característica Q-H
0,00
200,00
400,00
600,00
Heta,opt
20,00
Vista más amplia en el anexo
Curva característica Q-H
30,00
Qeta,opt
Heta,opt
25,00
Punto Q libre de empujes
Curva característica Q-NPSH3%
Curva característica Q-P2
20,00
180,00
160,00
140,00
120,00
100,00
15,00
80,00
10,00
40,00
5,00
20,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.11: Curva característica
NPSH 3% , NPSH 3% = f (Q). Representación en relaciones por
cocientes, con referencia al punto
óptimo
instalación se representa también
como función del caudal. Como
se puede ver en la fig. 1.13, la
0,00
instalación está formada por una
componente estática constante y
una componente dinámica
dependiente del caudal de forma
60,00
10,00
5,00
La curva característica de la
curva característica de la
Punto Q libre de empujes
15,00
1.6.3
Curva característica de la
instalación
800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.10: Curva característica del
rendimiento □ =f ( Q ). Representación en relaciones por cocientes,
con referencia al punto óptimo
Qeta,opt
25,00
la potencia nominal del motor.
180,00
200,00
400,00
600,00
800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.12: Potencia eléctrica
absorbida P2 = f (Q). Representación en relaciones por cocientes,
con referencia al punto óptimo
cuadrática proporcional (nota:
esto solo es válido si se desestima
la dependencia de la fricción de
tubería de la cifra de Reynold Re).
15
1
Selección general de bombas
Para motobombas sumergibles
instalación o del accionamiento.
de instalación sumergida la
La observancia y el
componente estática de la altura
cumplimiento de estos límites es
de impulsión Hgeo es la diferencia
una condición previa
de altura mensurable entre el
importante para que la bomba
nivel de agua en aspiración e
pueda llevar a cabo su tarea de
impulsión. La componente
bombeo por el periodo de
dinámica de la altura de
aplicación previsto. A
impulsión está compuesta por la
continuación, se discutirán los
totalidad de todas las pérdidas
límites más importantes de
de carga causadas por válvulas,
aplicación o funcionamiento.
racores de tubería y tuberías
planeadas o instaladas en el lado
de impulsión de la bomba hasta
la descarga al nivel de agua del
lado de impulsión. En el
apartado "Altura de impulsión"
figuran informaciones detalladas
acerca de ello.
30,00
Vista más amplia en el anexo
Curva característica de la bomba
Curva característica de la instalación
Hestático a Hgeo
25,00
Hdinámico
QAP
HAP
20,00
Punto de funcionamiento de la bomba
15,00
5,00
0,00
1.7.1
Punto de funcionamiento o
de servicio
El punto de funcionamiento o
de servicio de una instalación de
bombeo se obtiene de la
intersección (fig. 1.13) de la
curva característica de la
instalación y de la bomba
la curva característica de la
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.13: Curva característica de la
instalación – suma de las componentes estática y dinámica de la
altura de impulsión
1.7
Límites de servicio admisibles para bombas
El comportamiento en
funcionamiento de una bomba
centrífuga (características
hidráulicas, mecánicas y
acústicas) depende en gran parte
de la posición del punto de
funcionamiento o de servicio
respecto al punto Qηópt.
Por eso, al elegir una bomba,
(según el uso lingüístico general
10,00
1.7.2
Límites de servicio Q mín y
Q má x
altura de impulsión de la bomba
se denomina curva característica
de la bomba). Define la altura
de impulsión que se produce y
el caudal correspondiente. Por
consiguiente, si se quiere
modificar el punto de
funcionamiento es necesario
cambiar la curva característica
Cada bomba centrífuga tiene
de la instalación o de la bomba.
límites de aplicación o también
Explicaciones más concretas
de funcionamiento
figuran más abajo en el
recomendados. Estos se refieren
apartado "Modos de
al punto hasta el cual la bomba
funcionamiento de la bomba".
hay que asegurarse que el punto
de servicio se encuentre cerca
del punto óptimo.
(QPF aprox. 0,8 a 1,2 x Qηópt)
No solo los gastos de energía y
de manutención sino también
las fuerzas de excitación
hidráulica son más bajos en este
campo de trabajo.
En la práctica diaria puede
resultar necesario operar con el
grupo en función del proceso en
el campo de carga parcial o
carga excesiva. Cuanto más
lejos está el punto de servicio
del punto óptimo, tanto peor
resulta el flujo hacia los álabes
del rodete y del dispositivo
difusor (carcasa). Si el flujo
relativo ya no puede adaptarse
al contorno del álabe en el lado
de aspiración (carga parcial) o
en el lado de impulsión (carga
excesiva), se forman zonas de
interrupción de flujo que
interfieren en aumento en la
puede ser utilizada como
transmisión de la energía al
máximo por razones
líquido bombeado.
constructivas y técnicas de
16
1
Selección general de bombas
Aumentan las fuerzas hidráulicas
Reclamaciones de garantía al
Éstas deben ser tenidas en cuenta
(fuerzas radiales y axiales), y
fabricante de la bomba se
en la planificación de una
rápidamente vibraciones
excluyen en estos casos.
instalación de tratamiento de
mecánicas, ruidos y no en último
término la cavitación que son los
fenómenos perceptibles en el
exterior. Los fabricantes de
bombas determinan mediante la
fijación del límite Qmín y Qmáx el
campo de funcionamiento
aguas residuales para alcanzar un
1.7.3
Particuliaridades en el
transporte de aguas residuales
La bomba centrífuga es solo un
continuo admisible de sus
bombas (sin indicación explícita,
el final de la curva característica
de la bomba representada
determina el límite de Qmáx).
Por regla general, el campo de
servicio admisible es de aprox.
0,3 a 1,4 x Q η ópt .
componente de la instalación de
tratamiento de aguas residuales.
Solo puede trabajar de modo
fiable, si tanto los sistemas
periféricos de la instalación, el
medio bombeado (características
y composición), como el control y
modo de funcionamiento han
Vista más amplia en el anexo
sido adaptados a las
30,00
características de la bomba
25,00
Qmin
Curva característica de la instalación
20,00
15,00
Qηopt
10,00
AP Curva característica de
la bomba
Hgeo5,00
Qmax
Campo de funcionamiento continuo admisible
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.14: "Límites de funcionamiento Q mín y Q máx – Representación del campo de funcionamiento
continuo admisible de la bomba
centrífuga (Q mín aprox. 0,3*Qeta,ópt
y Qmáx aprox. 1,4 * Q eta,ópt)“
centrífuga o su sistema
hidráulico. En este contexto
sugerimos fijarse en el hecho de
que la expresión ‚sistema
hidráulico libre de atascamiento’
que se utiliza muy a menudo no
es correcta – solo es una cuestión
de la carga hasta que se atasque
cualquier sistema hidráulico. En
todo caso, el término "sistema
Para bombas centrífugas de una
velocidad específica más alta a
partir de aprox. nq= 140 1/min el
límite de Qmín puede resultar
considerablemente más alto
situándose en
aprox. 0,6 a 0,7 x Q ηópt.
Un funcionamiento de la
instalación más allá de este
hidráulico de atascamiento
reducido" es mejor, ya que es una
alto grado de fiabilidad
("funcionamiento con
atascamiento reducido").
- Punto de funcionamiento cerca
del punto óptimo. En la gama
QPF ~ 0,8 a 1,2 x Qηópt no solo se
encuentra el campo de trabajo
energéticamente más favorable,
sino también aquel campo en el
que las impurezas en el medio
bombeado pueden ser
transportadas lo más rápido
posible. En la fig. 1.15 figura este
campo. Especialmente en el
campo de carga parcial entre
Qmín y 0,8 x Q ηópt el transporte de
impurezas está más o menos
sensiblemente limitado a causa de
los caudales bajos (escasa
velocidad de flujo). Un
funcionamiento permanente de la
bomba en este campo puede
causar atascamientos en el canal
del rodete o un gripado en la
cámara lateral del rodete. Esta
característica de bombas
centrífugas gana importancia al
descripción más realista.
determinar el campo de control y
Basadas en las experiencias de
desplazamiento del punto de
expertos en este campo hemos
resumido a continuación algunas
particularidades en el transporte
de aguas residuales.
de funcionamiento y con ello el
trabajo. Las palabras claves en
este contexto son: regulación de
la velocidad, cambio de la altura
de impulsión estática entre el
nivel de agua de conexión y
campo de servicio admisible
desconexión en el pozo de la
provoca una carga aumentada y
bomba y funcionamiento en
un desgaste prematuro de
paralelo.
componentes de la bomba.
17
1
Selección general de bombasl
Vista más amplia en el anexo
30,00
25,00
Qmin
Curva
característica de la
instalación
20,00
15,00
Qηopt
10,00
AP
Campo de
funcionamiento
óptimo
Campo de funcionamiento continuo admisible
Hgeo5,00
0,00
Curva característica de la
bomba
200,00
400,00
600,00
800,00
Qmax
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.15: Campo de funcionamiento preferido u óptimo para
el transporte de aguas residuales
- Prever reservas de motor
suficientes. Todas las
indicaciones de fabricante en
cuanto a los datos hidráulicos
de la bomba se basan en la
norma vigente EN ISO 9906 y
se refieren a un servicio con
agua pura. Ningún planificador
puede predecir con certeza las
características reales de las
aguas residuales; se observa una
tendencia a aguas residuales con
un porcentaje de sólidos o fibras
cada vez más alto. La seguridad
de funcionamiento debería ser
más importante que los gastos
de inversión (véase la reserva
recomendada según ISO 9908).
- Selección del rodete adecuado.
Las motobombas sumergibles
de la serie KRT con sus rodetes
específicos para aguas residuales
(rodete de corte, rodete
desplazado, rodete monocanal,
bicanal o tricanal, así como
rodete monocanal abierto) están
adaptadas a las exigencias
especiales en el transporte de
aguas residuales considerando
las condiciones de aplicación
específicas y también la
composición del medio
18
bombeado. Indicaciones
La velocidad periférica del
detalladas sobre la aplicación de
diámetro exterior del rodete D2
rodetes en cuanto a diferentes
de rodetes para aguas residuales
medios bombeados así como
no debe ser inferior a 15 m/s.
límites de aplicación de los
Por principio, se debe arrancar
rodetes figuran en el capítulo
una bomba centrífuga con la
"Técnica de maquinaria y tipos
rampa de arranque más corta,
de instalación".
es decir, alcanzar lo más rápido
posible una velocidad alta. Solo
- Velocidades de flujo en
entonces se puede reducir la
tuberías y el régimen de control
velocidad y ajustar el punto de
en caso de un funcionamiento
funcionamiento deseado.
con convertidores de frecuencia.
Campos de frecuencias
Hoy en día el control de
naturales de la instalación
bombas se efectúa cada vez más
(fundamento / bomba / tubería)
mediante convertidores de
deben ser suprimidos en el
frecuencia. Esto resulta
convertidor de frecuencia y no
ventajoso desde el punto de
deben ser utilizados de forma
vista energético y ofrece además
permanente. En funcionamiento
la posibilidad de procesos de
en paralelo todas las bombas
depuración continuos. En
deben ser accionadas dentro de
general, los campos de control
lo posible a la misma frecuencia
en sí no dependen de las
para evitar una separación de
características constructivas y
grupos individuales hacia el
mecánicas de la bomba o de los
campo de carga parcial no
accionamientos, sino que deben
permitido. Las válvulas de
ser determinados
retención deben abrir por
individualmente considerando
completo en cualquier punto de
la velocidad de arrastre mínimo
funcionamiento de las bombas
de sólidos y fibras. Experiencias
para ofrecer superficies de
pertinentes demuestran que en
ataque mínimas a las impurezas
tuberías de impulsión verticales
y prevenir atascamientos.
la velocidad de flujo no debe ser
inferior a 2 m/s, en caso de
- Condiciones de afluencia y
tuberías horizontales basta una
diseño de la obra. Condición
velocidad superior a 1 m/s.
previa para un funcionamiento
Debe quedar asegurado que las
libre de perturbaciones de las
impurezas serán expulsadas por
bombas y el cumplimiento de los
completo de la bomba y de la
datos de bombeo acordados en el
tubería de impulsión, incluso a
contrato son condiciones de flujo
velocidad baja.
hidráulicamente optimizadas
(explicación detallada en el
capítulo "Diseño de la obra").
1
Selección general de bombas
Las motobombas sumergibles de
la serie Amarex KRT disponen de
pozos relativamente pequeños
Vista más amplia en el anexo
30,00
Qmin
AP(aus)
biseladas que aseguran una
Hgeo,min
consigue evitar en caso de
intervalos de conexión
relativamente cortos una
concentración de sedimentos y los
pozos permanecen limpios.
1.8
Modo de funcionamiento
de la bomba
El modo de funcionamiento de la
bomba depende de muchos
factores. Es posible cambiar el
punto de funcionamiento
mediante una modificación del
diámetro del rodete, la velocidad
o un servicio en paralelo o en
serie. No deben ser olvidadas las
condiciones secundarias de la
instalación como altura de nivel
de agua estancada, condiciones
de afluencia, el valor NPSH de la
instalación y al fin y al cabo las
propiedades del medio
bombeado, como composición,
densidad y viscosidad,
temperatura, etc. En los
apartados siguientes tratamos
este tema más a fondo.
Qηopt
15,00
con soleras parcialmente
contaminante. Con ello se
Curva característica de
la instalación al nivel de
agua de conexión
20,00
Hgeo,max
afluencia continua de la carga
Curva característica de la
instalación al nivel de
agua de desconexión
25,00
AP(ein)
10,00
Curva característica de la bomba
5,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.16: Cambio del punto de
funcionamiento de la bomba a
velocidad fija y variación de la altura
de impulsión estática entre el nivel
de agua de conexión y desconexión
en el lado de aspiración
para modificar la curva
característica de la instalación.
Por un lado se pueden aumentar
o reducir las resistencias de flujo
dentro de la tubería. Esto se hace
de forma intencionada al
cambiar la apertura de un
elemento de estrangulación, el
empleo de otro recorrido de
bombeo (tuberías con diferentes
diámetros y largos nominales) o
no intencionado por sedimentos,
1.8.1
Funcionamiento individual
La curva característica de la
instalación puede ser cambiada
al variar la altura de impulsión
estática. Decisivo para ello
puede ser un cambio de la altura
geodésica del nivel de agua en la
cámara de aspiración, como
indicado en la fig. 1.16. El
campo de funcionamiento de la
bomba se sitúa en la curva
característica Q-H entre los dos
puntos de trabajo "bomba
conectada" y "bomba
desconectada".
Nota:
Observar el punto de
funcionamiento cerca del punto
óptimo, o sea, del campo de
trabajo óptimo.
corrosión o incrustaciones.
Al cerrar o estrangular las
válvulas de una bomba
centrífuga se "destruye"
conscientemente energía ya
producida y transformada en
altura de impulsión
(correctamente: despilfarrar la
energía sin aprovecharla). Desde
el punto de vista energético se
trata de la peor solución de
regulación y además debe ser
evitada en el transporte de aguas
residuales (a excepción de los
procesos de arranque y parada)
para no producir un riesgo de
atascamiento en o detrás de estas
válvulas.
30,00
Curva de estrangulación 2
Curva característica de la instalación 1
AP3
AP2
15,00
Qηopt
10,00
AP1
5,00
0,00
Existen dos posibilidades básicas
Curva de estrangulación 3
Qmin
20,00
Hgeo
1.8.2
Regulación por
estrangulación
Vista más amplia en el anexo
25,00
Curva característica de la bomba
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.17: Cambio del punto de
funcionamiento de la bomba al variar
las pérdidas de carga en la tubería de
transporte, como p. ej. cambio del
diámetro nominal de tubería, cambio
del recorrido de bombeo o del largo o
sedimentos e incrustaciones en la
tubería
19
1
Selección general de bombas
1.8.3
Adaptación del diámetro
de rodete
Vista más amplia en el anexo
30,00
25,00
20,00
Qmin
15,00
AP
Qηopt
Curva característica
de la instalación
10,00
Una medida relativamente fácil
y hidráulicamente muy eficaz
Hgeo
D2max
5,00
Diámetro de reducción D2T
D2min
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
(pero irreversible) para reducir
el caudal y la altura de
impulsión sin variar la
velocidad, es la adaptación del
Ya que con esta medida se
modifican el largo del álabe, la
Una bomba centrífuga de
velocidad variable solo produce
el caudal / la altura de
impulsión que realmente hace
Fig. 1.18: Reducción o adaptación
del diámetro de rodete al punto de
funcionamiento deseado de la
bomba
diámetro del rodete D2 al
reducirlo en el torno (fig. 1.18).
1.8.4
Regulación de velocidad
falta. Por lo tanto, esta
posibilidad de regulación es la
forma más económica en cuanto
al consumo de energía y la más
Q2T
H 2T
(
D2T
suave respecto a la carga de los
)
=
=
Q2máx H 2máx
D2máx
2
anchura de salida del álabe y el
componentes de la bomba. La
(14)
reducción de velocidad
proporciona además en el lado
de afluencia seguridad adicional
ángulo de salida del álabe, el
efecto, es decir, el cambio del
Los pares de variables
frente al valor NPSH de la
caudal, de la altura de
pertenecientes para Q y H se
instalación. La relación entre
impulsión y del rendimiento,
encuentran en una línea recta
velocidad, caudal y altura de
varía según la construcción del
imaginaria a través del origen
impulsión refleja la ley de
rodete (velocidad específica nq).
del sistema de coordenadas Q-H
afinidad – un caso especial de
Como aproximación se puede
(fig. 1.18). El nuevo punto de
las leyes modelo para bombas
constatar: Cuanto menor la
funcionamiento del grupo es la
centrífugas - a condición de una
velocidad específica nq, tanto
intersección que se da en la
densidad invariable y un
más se puede reducir el
curva característica de la bomba
rendimiento constante de la
diámetro del rodete sin tener
con rodete de diámetro reducido
bomba:
que contar con mayores
y la curva característica no
pérdidas de rendimiento.
variada de la instalación.
Q1
n
= 1
Q2
n2
Los fabricantes de bombas
Nota: Observar el punto de
indican en la documentación /
funcionamiento cerca del punto
H1
=
H2
( )
folletos de curvas características
óptimo, o sea, del campo de
el posible campo de reducción
funcionamiento óptimo; la velo-
(n )
del diámetro del rodete en
cidad periférica en la salida del
P1
=
P2
forma de un tramado de torno.
rodete no debería ser inferior a
Dentro de estos límites la
aprox. 15 m/s, a ser posible.
relación entre diámetro de
rodete, caudal y altura de
impulsión puede ser descrita
con la ecuación (14):
n1
n2
2
n1
3
(15)
2
Vista más amplia en el anexo
30,00
25,00
Qmin
20,00
15,00
Curva característica de
la instalación
Qηopt
AP2
10,00
AP1
AP3
5,00
Hgeo
n1
n3
0,00
Curva característica
de la bomba
200,00
400,00
600,00
800,00
n2
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.19: Cambio del punto de
funcionamiento de una bomba
centrífuga al variar la velocidad
20
1
Selección general de bombas
Los pares de variables
a 15 m/s , a ser posible; prever
del punto de unión de las
correspondientes para Q y H se
una reserva de motor suficiente
tuberías individuales.
encuentran en una parábola
en caso de un funcionamiento
imaginaria a través del origen
con convertidor de frecuencia.
Observar el punto de
del sistema de coordenadas
funcionamiento cerca del punto
Q-H, representada en la fig.
1.19 mediante la línea en trazos
y puntos. El nuevo punto de
funcionamiento del grupo es la
intersección que se da entre la
curva característica de
velocidad reducida y la curva
característica de la instalación
no variada. En caso de una
curva característica de la
instalación con una componente
estática pequeña, el nuevo
punto de funcionamiento sigue
cerca del punto óptimo. Cuanto
mayor la componente estática
de la curva característica, tanto
más se acerca la bomba a
caudales más pequeños y al
campo de peores rendimientos
en régimen de carga parcial si
se reduce la velocidad; y si se
aumenta la velocidad la bomba
se acerca a campos de peores
rendimientos en régimen de
sobrecarga.
Nota:
Observar el punto de
funcionamiento cerca del punto
óptimo, o sea, del campo de
funcionamiento óptimo;
observar la velocidad de flujo en
las tuberías al régimen de
control para un funcionamiento
con convertidor de frecuencia; la
velocidad periférica a la salida
del rodete no debería ser inferior
Nota:
1.9
Funcionamiento en paralelo de bombas de tamaños
constructivos idénticos
El funcionamiento en paralelo
de dos o más bombas
centrífugas con una tubería de
bombeo / tubería central común
es una buena solución en caso
de curvas características planas
de la instalación. Cuanto menor
resulta la componente dinámica
de la altura de impulsión
dependiente proporcionalmente
al cuadrado del caudal de la
curva característica de la
instalación, mayor es el
aumento asequible del caudal.
Estas relaciones figuran en la
fig. 1.20. El caudal total de
grupos idénticos está compuesto
óptimo, o sea, del campo de
funcionamiento óptimo;
observar las velocidades de flujo
en las tuberías; en el diseño de
la estación de bombeo para un
funcionamiento en paralelo de
dos o más grupos idénticos, en
ciertas circunstancias debe
excluirse la afluencia de uno de
los grupos a la tubería central –
este caso se da si no se puede
obtener un punto de
funcionamiento admisible como
intersección entre la curva
característica de la instalación y
de la bomba individual.
Vista más amplia en el anexo
30,00
25,00
20,00
Curva característica de la bomba
reducida por las pérdidas de las tuberías
individuales
Qmin
Curva característica de la
instalación
Tubería central
AP
Qηopt
15,00
10,00
Grupo 1 & grupo 2
Curvas reducidas
5,00
Grupo 1 o 2
0,00
Pérdidas de altura de impulsión
tuberías individuales grupo 1 o grupo
2 2000,00
3000,00
2500,00
Hgeo
500,00
1000,00
1500,00
por partes iguales de los
caudales correspondientes a las
alturas de impulsión de las
bombas individuales. La altura
de impulsión de las bombas
individuales debe ser
incrementada por la
Fig. 1.20: Funcionamiento en
paralelo de dos bombas centrífugas
idénticas. Las pérdidas en tuberías
individuales (pérdidas de carga
hasta la integración en la tubería
central) están consideradas en la
curva característica reducida de la
bomba
componente dinámica de las
pérdidas de carga de la tubería
individual hasta su integración
en la tubería central. La curva
característica de la instalación
de la tubería central sólo refleja
las pérdidas de carga a partir
21
1
Selección general de bombas
1.10
Funcionamiento en
paralelo de bombas de
diferentes tamaños
constructivos
Observar el punto de
El funcionamiento en paralelo
de dos o más bombas
centrífugas de diferentes
tamaños constructivos puede
tratarse en principio de forma
análoga al funcionamiento en
funcionamiento cerca del punto
óptimo, o sea, del campo de
funcionamiento óptimo. El
La conexión en serie (una tras
grupo con la altura de impulsión
otra) de dos bombas centrífugas
a caudal cero más baja puede ser
idénticas en una tubería de
apartado fácilmente a caudales
bombeo común es la solución
más pequeños, si la altura de
ideal en caso de curvas
impulsión total cambia (Hgeo
características pronunciadas de
máx, estrangulación, etc.);
la instalación. En combinación
observar la velocidad de flujo en
con curvas características planas
paralelo de bombas de tamaños las tuberías individuales; en el
diseño de la estación de bombeo
constructivos idénticos (fig.
1.21). Trabajan juntas sin
problemas si se trata de grupos
con curvas características de
Q-H estables (altura de
impulsión a caudal cero es más
grande que la altura de
1.11
Conexión en serie
de bombas, incluso en caso de
mayores variaciones de la altura
para el funcionamiento en
de impulsión (p. ej. cambio de la
paralelo de dos o más grupos
componente estática de la altura
diferentes, en ciertas
de impulsión Hgeo) el caudal
circunstancias debe excluirse la
resultante no varía mucho. La
afluencia de uno de los grupos a
altura de impulsión total se
la tubería central – este caso se
compone de las alturas de
impulsión correspondientes a los
impulsión en el punto Qmín) que, da si no se puede obtener un
punto de funcionamiento
a ser posible, tienen la misma
caudales de las bombas
admisible como intersección
individuales. Estas relaciones
cero.
entre la curva característica de la
figuran en la fig. 1.22.
El caudal total se compone de
individual.
altura de impulsión a caudal
instalación y de la bomba
los caudales correspondientes a
las alturas de impulsión de las
bombas individuales. La altura
de impulsión de las bombas
individuales debe ser
incrementada por la
En el transporte de aguas
residuales este modo de
Vista más amplia en el anexo
funcionamiento solo se aplica en
30,00
^
25,00
casos muy raros.
Curva característica de la bomba
reducida por las pérdidas de las
tuberías individuales
Qmin
20,00
15,00
Curva característica de
la instalación tubería
AP central
Qηopt
10,00
Grupo1
5,00
Hgeo
0,00
500,00
1000,00
Grupo 1 & grupo 2
Curvas reducidas
Pérdidas de altura de impulsión
Tuberías individuales grupo 1 o grupo 2
Grupo2
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
componente dinámica de las
Fig. 1.21: Funcionamiento en
paralelo de dos bombas centrífugas
individual hasta su integración diferentes. Las pérdidas en tuberías
en la tubería central. La curva individuales (pérdidas de carga
característica de la instalación hasta la integración en la tubería
central) están consideradas en la
de la tubería central solo refleja curva característica reducida de la
las pérdidas de carga a partir
bomba
pérdidas de carga de la tubería
del punto de unión de las
tuberías individuales.
Nota:
Observar el punto de
funcionamiento cerca del punto
óptimo, o sea, del campo de
funcionamiento óptimo; observar
las velocidades de flujo en las
tuberías; el segundo grupo en
dirección del flujo no solo debe
ser apto para el aumento de
presión sino también para la
presión inicial del primer grupo;
observar la resistencia de la
carcasa / clase de presión de la
carcasa.
22
1
Selección general de bombas
60,00
Vista más amplia en el anexo
H
Vista más amplia en el anexo
Para el funcionamiento
Q/Qopt = 0,8
nocturno se utilizan rodetes
50,00
Curva característica
de la instalación
40,00
Q ηopt
n1
30,00
AP
Qmin
20,00
Bombas para días de lluvia 1+1
Grupo 1 & grupo 2
10,00
Qηopt
Hgeo
0,00
tipo monocanal o desplazados,
Q/Qpot = 1,2
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00
n2
Grupo 1 o grupo 2
1600,00 1800,00 2000,00
fuerte concentración de sólidos
n3
en el medio bombeado debido a
Bombas para un funcionamiento de día 2+1
Bombas para un funcionamiento de noche 1+1
Fig. 1.22: Conexión en serie de
dos bombas centrífugas idénticas
1.12
Escalonamiento de bombas
Para estaciones de bombeo que
están integradas en grandes
redes y que deben trabajar
temporalmente en diferentes
trayectos (de bombeo) y están
expuestas a grandes variaciones
de servicio, el campo de
funcionamiento y las
posibilidades de regulación de
una o varias bombas
centrífugas muchas veces ya no
bastan. En la fig. 1.23 se ve el
esquema de un posible
escalamiento de diferentes
bombas. La totalidad de los
trayectos de bombeo / curvas
características de la instalación
se divide en tres secciones, en
este ejemplo en un
funcionamiento en días de
lluvia, un funcionamiento de
día y un funcionamiento
ya que hay que contar con una
Q
Fig. 1.23: Escalonamiento de
bombas en bombas para días de
lluvia, un funcionamiento de día y
un funcionamiento nocturno para
cubrir diferentes trayectos de
bombeo en caso de diferentes
niveles de agua y acontecimientos
los caudales reducidos.
Nota:
Observar el punto de
funcionamiento cerca del punto
óptimo, o sea, del campo de
trabajo óptimo; observar las
velocidades de flujo en las
Todas las bombas pueden ser
tuberías en operación con
adaptadas a las condiciones
convertidor de frecuencia;
secundarias actuales de caudal
observar la velocidad periférica
y trayecto de bombeo gracias a
a la salida del rodete que no
la velocidad variable. Cada
debería ser inferior a 15 m/s, a
bomba dispone de una bomba
ser posible; prever una reserva
de reserva idéntica. Las bombas
de motor suficiente en caso de
para el funcionamiento de día
un funcionamiento con
existen dos veces (redundancia)
convertidor de frecuencia.
y también pueden trabajar en
paralelo. Para un
funcionamiento en días de
lluvia o durante el día se puede
contar con una suficiente
dilución de las aguas residuales.
Aquí pueden utilizarse bombas
centrífugas de tamaño
correspondiente con rodetes
tipo multicanal (número de
álabes z = 2 o 3).
nocturno.
23
1
Selección general de bombas
1.13
Concepto de la bomba de
instalación sumergida
El concepto más simple para
una estación de bombeo son
bombas de instalación
sumergida. Las bombas son
instaladas directamente en la
cámara de aspiración y durante
el funcionamiento están
parcialmente o completamente
sumergidas en aguas residuales.
La bomba puede ser accionada
por un eje vertical de un motor
instalado sobre el nivel de
embalse o todo el grupo opera
como una motobomba
sumergible y se instala bajo el
agua.
En la práctica estaciones de
bombeo de instalación
sumergida se utilizan sobre
todo en instalaciones más
pequeñas (caudal hasta aprox.
100 l/s); se trata de las llamadas
estaciones de bombeo
prefabricadas [1.17; 1.18].
También en estaciones de
bombeo grandes (caudal hasta
aprox. 16.000 l/s) se benefician
cada vez más de las ventajas de
una instalación sumergida. Las
ventajas y desventajas de este
tipo de instalación figuran en la
tabla 1.1 [1.19].
24
Para evitar atascamientos no
tubería de impulsión de la
debe haber estrechamientos en
bomba en la tubería principal
la tubería en dirección de flujo
debe hacerse en posición
y el diámetro interior de las
horizontal. Evitar bruscos
tuberías de impulsión debe ser
cambios de dirección. Las
como mínimo idéntico al
piezas de empalme y los racores
diámetro interior de la boca de
de las tuberías deben cumplir
impulsión [1.20]. Las piezas de
con las normas de producto
empalme de las tuberías no
pertinentes.
deben tener estrechamientos y
válvulas abiertas tampoco
Válvulas de mariposa no sirven
deben obstaculizar el flujo
como elemento de cierre.
[1.21; 1.22]. El diámetro
Recomendamos válvulas de
óptimo debe ser calculado
compuerta de junta blanda con
mediante la velocidad de flujo
rosca exterior, cuerpo en GGG,
mínimo – y debería ser
vástago en 1.4571, tuerca del
sustituido entonces por un tubo
vástago y anillos de asiento en
de tamaño siguiente mayor
2.1060. En caso de actuadores
disponible. En caso de tuberías
mecánicos vigilar que la fuerza
de impulsión largas las medidas
de regulación máx. posible no
contra el golpe de ariete tienen
pueda dañar la válvula de
prioridad a medidas para el
compuerta [1.24].
cumplimiento de la velocidad de
flujo mínima. La velocidad
Elementos de retención
máxima en tuberías de
especialmente aptos son
impulsión hasta 500 m de largo
válvulas de retención con
es de 2,5 m/s [1.23].
palanca y peso. Materiales
recomendados para el cuerpo
El material de las tuberías debe
son fundición gris con grafito
ser apto para las aguas
laminar (GGL) o hierro fundido
residuales a bombear y
con grafito esferoidal (GGG)
resistente a la corrosión (ácido
[1.25]. Para velocidades de flujo
sulfhídrico). Esto también es
bajas pueden utilizarse válvulas
válido para los soportes de las
de retención de bola [1.26]. El
tuberías que deben proveerse en
elemento de retención debe
distancias cortas. La tubería
estar instalado en posición
debe ser fijada de tal forma que
vertical y a ser posible muy por
no se transmitan fuerzas a la
encima de la bomba para que el
bombas. Debe tener una
nivel de agua creciente pueda
superficie interior lisa, resistir
eliminar el aire de la bomba.
cargas cíclicas y estar diseñada
Entonces no hace falta un
para una presión de servicio de
dispositivo de purga de la
6 a 10 bar. La integración de la
bomba [1.27].
1
Selección general de bombas
La instalación de las bombas
Anotaciones acerca de la
cifra de Reynolds
Anotaciones acerca del
volumen de aspiración
pueda fluir libremente hacia
La velocidad de flujo v no es
Según ATV-DVWK-A 134 para
ellas (servicio de afluencia)
constante en toda la superficie
bombas de velocidad constante
[1.29]. Evitar un
de sección del tubo A. Como
el volumen de la cámara de
funcionamiento en el campo
líquido de Newton (viscoso) se
aspiración disponible se calcula
inestable. Limitar la cavitación
adhiere a la pared del tubo,
como sigue:
a la medida admisible (NPSHdisp
donde la velocidad de flujo es
/ NPSHreq ≥ 1,3) [1.30]. Las
igual a cero. En el eje del tubo
bombas empleadas deben ser las
la velocidad de flujo alcanza su
adecuadas para el agua a
máximo. En el curso de la
bombear y para el objetivo de
velocidad de flujo por la
bombeo [1.31]. Según las
superficie de sección se distingue
Para cantidades de aguas
normas europeas bastan
entre un flujo laminar y
residuales domésticas existen
motores sin protección
turbulento (fig. 1.24) [1.35].
suposiciones normalizadas.
(como mínimo dos) [1.28] debe
hacerse de tal forma que el agua
V = 0,9 ·
QP
Z
(16)
antiexplosiva. Para Alemania,
Para Alemania se supone una
en cambio, reglamentos
cantidad de aguas residuales de
nacionales exigen una
150 a 300 l por habitante y día
protección contra explosión
(sin reserva de infiltración) y
según zona EX dII B T3, ya que
una descarga punta de 4 a 5 l
cámaras de aspiración de
por 1000 habitantes y segundo
instalaciones de bombas de
aguas residuales son
Fig. 1.24: Flujo laminar y turbulento
(reserva de infiltración incluida)
[1.36].
consideradas espacios con riesgo
de explosión [1.32].
La forma de flujo depende de la
velocidad de flujo medio ν, el
Mensajes de funcionamiento
diámetro de tubo d y la
deben ser indicados
viscosidad cinemática ν del
individualmente de forma óptica
fluido. Estas magnitudes se
y mensajes de fallos
concentran en la cifra de
individualmente de forma óptica
Reynolds Re. Para KSB AG la
y en conjunto también de forma
cifra de Reynold Re = 2320 es el
acústica [1.33]. Además
límite entre el flujo turbulento y
recomendamos instalar
laminar.
instrumentos de medición del
nivel, de la presión de impulsión
y del caudal [1.34].
25
1
Selección general de bombas
Ventajas
Desventajas
Escasos gastos para trabajos civiles (parcialmente disponibles
Elementos incorporados favorecen sedimentos en la cámara de
como estaciones de bombeo prefabricadas)
aspiración.
Poco espacio requerido
Accesibilidad difícil
Escasa necesidad de inversión
Condiciones de mantenimiento no higiénicas
Técnica de instalación simple
NPSHdispon alto
Tabla 1.1: Ventajas y desventajas de estaciones de bombeo de instalación sumergida
(Fuente: Representación propia en apoyo a Weismann, D. (1999), pág. 104 y siguientes)
Literatura
[1.1] Literatura de profundización: ATV-DVWK –A 134 [1.15] Literatura de profundización:
[1.2] Literatura de profundización: ATV-DVWK –A 118 Diccionario de bombas centrífugas de KSB
[1.3] Literatura de profundización: ATV-DVWK –A 134 [1.16] Compare KSB AG (1989)
[1.4] Comprensión matemática de la representación [1.17] Compare ATV e.V. (editor) (1982),
de Turk, W.I. (1954), pág.144
pág.443 y siguiente
[1.5] Compare Código fuente PWSIM 02, línea 353
[1.18] Compare Weismann, D. (1999),
[1.6] Comprensión matemática de la representación
pág.100 y siguientes
de Turk, W.I. (1954), pág.144
[1.19] Weismann, D. (1999), pág.104 y siguiente.
[1.7] Literatura de profundización: Diccionario de [1.20] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.20
[1.21] Compare EN 752-6 (1998), pág.6
bombas centrífugas de KSB
[1.8] Hahne, E. (2000), pág. 397
[1.22] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.23
[1.9] Literatura de profundización:
[1.23] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.10
Dimensionado de bombas centrífugas de KSB
[1.24] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000),
[1.10] Literatura de profundización:
pág.21 y siguientes
Dimensionado de bombas centrífugas de KSB
[1.25] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.24
[1.11] Literatura de profundización:
[1.26] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.24
Dimensionado de bombas centrífugas de KSB
[1.27] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.24
[1.12] Literatura de profundización:
[1.28] Compare EN 752-6 (1998), pág.4
Calculador de tuberías de KSB, Software de diseño
[1.29] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.7
[1.13] Literatura de profundización:
[1.30] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.15
Folleto Europump 1974 (NPSH de bombas [1.31] Compare EN 752-6 (1998), pág.6
[1.32] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.18
centrífugas – Significado, cálculo, medición)
[1.14] Literatura de profundización:
[1.33] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.30
Folleto Europump 1974 (NPSH de bombas
[1.34] Compare ATV-DVWK-A 134 (2000), pág.30
centrífugas – Significado, cálculo, medición)
[1.35] Compare Hahne, E. (2000), pág.395 y siguientes
[1.36] Compare EN 752-4 (1997), pág.14 y siguientes
26
2
Selección general de bombas
2.
Técnica de maquinaria e
instalación
2.1
Selección de la óptima
geometría de rodete
En ningún otro campo de
aplicación de bombas centrífugas
existen tantas formas de rodete
como para el transporte de aguas
residuales (fig. 2.1). Todas estas
formas de rodete tienen su
justificación.
2.1 figuran las expectativas
matemáticas de KSB en cuanto a
los medios existentes en el sector
de aguas residuales.
Mientras se puedan definir de
forma relativamente clara los
plantas) ponen en peligro la
seguridad funcional en caso de
rodetes cerrados (con tapa de
protección) no solo en el canto de
entrada sino también en la
cámara lateral del rodete en el
lado de aspiración.
límites de las distintas formas de
rodete respecto al contenido de
gas, arena y materia seca, la
cuantificación no resultará tan
fácil para impurezas como fibras
u otros sólidos. La composición
de las aguas residuales también
puede variar temporalmente. En
la selección se debe recurrir a las
experiencias del usuario.
Fig. 2.2: Zonas de riesgo por causa
de fibras
A causa del flujo volumétrico de
Fig. 2.1: Formas de rodete
El criterio de selección más
importante para la forma del
rodete es la seguridad funcional.
De ahí se explica también la
exigencia de la directiva ATV
(DVWK-A 134) de un paso libre
de 100 (76) mm. El rendimiento
de la bomba también ha ganado
La tabla 2.2 refleja los límites de
fugas por el intersticio entre
aplicación de las distintas formas
rodete y carcasa de bomba, en
de rodete.
esta zona existe el peligro de una
concentración de fibras (fig. 2.2)
Rodetes abiertos y sobre todo el
lo que puede provocar el llamado
rodete F (rodetes de paso libre)
gripado (fig. 2.3). Este riesgo
sirven para un alto contenido de
puede ser disminuido por un
gas y un contenido mayor de
intersticio estrecho cuyas
fibras. Para aguas residuales
medidas no cambian gracias a
limpiadas con reja
materiales resistentes al desgaste.
recomendamos los rodetes
Esto también proporciona la
cerrados K debido a su excelente
ventaja de un rendimiento
rendimiento. Para tamaños
estable.
importancia en los últimos años.
pequeños y medianos solo
Los requisitos de seguridad
desplazados o monocanales para
funcional se concentran sobre
todo en el contenido de gas, el
porcentaje de fibras, el tamaño
de sólidos, el contenido en
materia seca (CMS) y el
contenido de arena. En la tabla
pueden utilizarse rodetes
sólidos mayores, ya que disponen
del paso libre necesario.
Componentes de fibras largas
(productos textiles, artículos de
limpieza y sanidad, partes de
Fig. 2.3: Gripado
27
2
Técnica de maquinaria e instalación
Tabla 2.1: Expectativas matemáticas de medios en el sector de aguas residuales
Contenido
de gas
vol%
Contenido
de fibras
Tamaño de
sólidos
Contenido
en materia
seca (%)
Contenido de
arena (g/l)
-
bajo
pequeño
-
0-3
- Aguas residuales domésticas
0-2
medio
medio
-
0-3
- Aguas residuales artesanales
0-2
alto
grande
-
0-3
- Aguas residuales industriales
0-2
alto
grande
0-5
0-3
-
-
-
-
8 - 10
- Lodo activado
2-4
bajo
pequeño
1-2
-
- Lodo primario
2-4
bajo
pequeño
2-6
-
Agua de lluvia y aguas superficiales
Aguas residuales
- Aguas residuales comunales
Aguas arenosas
Lodos
- Lodo secundario
2-4
bajo
pequeño
2 - 3,5
-
- Lodo espesado
3-6
bajo
pequeño
2-5
0-2
- Lodo estabilizado
-
bajo
pequeño
5 - 10
-
- Lodo deshidratado
-
bajo
pequeño
20 - 30
-
- Lodo seco
-
bajo
pequeño
30 - 50
-
Tabla 2.2 : Límites de aplicación de distintas formas de rodete
Contenido
de gas vol%
Contenido
de fibras
Tamaño de
sólidos
Cont.en mat.
seca (%)
Contenido de
arena (g/l) *
-
medio
-
2
-
Rodetes desplazados (rodete F)
≤8
alto
grande
<8
≤ 10
Rodete monocanal cerrado (rodete E)
≤2
medio
grande
≤6
≤6
Rodete monocanal abierto (rodete D)
≤4
alto
grande
≤ 13
≤4
Rodete bicanal cerrado (rodete K)
-
bajo
medio
≤3
≤4
Rodete bicanal abierto
4
alto
medio
6
≤6
Rodete multicanal (rodete K)
-
nulo
pequeño
≤5
≤6
Rodetes de corte
* a condición de un material adecuado
Para la evaluación del
de trabajo a esperar de una
Al seleccionar una bomba de
rendimiento no basta comparar
bomba. En algunos casos las
aguas residuales aparte del
el rendimiento óptimo de las
bombas deben trabajar más de
requisito general de seguridad
bombas. Se trata más bien de
4.000 horas al año, mientras que
funcional el rendimiento es un
conocer el rendimiento en los
en el drenaje a presión doméstico
criterio central para bombas de
puntos de funcionamiento
o en caso de bombas para
funcionamiento contínuo,
realmente existentes. También
reboses de lluvia el tiempo de
mientras que el enfoque se
hay que considerar en la
funcionamiento muchas veces es
concentra más en los gastos de
evaluación energética el tiempo
muy inferior a 100 horas al año.
inversión si se trata de bombas
utilizadas en el drenaje a
presión.
28
2
Técnica de maquinaria e instalación
2.2
Selección de materiales
para aplicaciones diferenciadas
La fundición gris, en especial
JL4010, ha probado su eficacia
en todos los componentes
principales de motobombas
sumergibles de instalación
sumergida para su aplicación en
“aguas y aguas residuales
comunales”.
Este material puede poner en
juego varias ventajas:
La resistencia química en un
ambiente neutral y alcalino de
la fundición gris es tan buena
como su resistencia contra el
desgaste hidroabrasivo. Cabe
destacar que la costra de
fundición muy enriquecida con
carbón, óxidos de hierro y
óxido de silicio posee buenas
características frente a desgaste
y corrosión. Construcciones
modernas solo requieren un
mínimo de tratamiento para
conservar en gran parte la
costra de fundición.
Tanto las piezas de carcasa como
el codo de pie pueden
Además, el precio relativamente
Medios bombeados más
bajo por kg de este material
abrasivos
permite al fabricante realizar
una construcción estable y
En aplicaciones en el desarenador
segura; incluso a presiones más
o en regiones donde la lluvia
altas no hay que temer un
aporta grandes cantidades de
levantamiento del codo de pie.
arena al sistema de aguas
residuales puede resultar
La fundición gris como material
necesario diseñar el rodete e
para la carcasa del motor
incluso la carcasa de la bomba
proporciona una buena
muy resistentes al desgaste
conductividad térmica en
abrasivo. Para tales casos
comparación con las placas de
recomendamos una fundición
acero inoxidable.
gris de alta aleación 0.9635. En
En más del 90 % de los casos la
un ensayo de desgaste de modelo
fundición gris es la primera
la tasa de abrasión linear de
elección.
JL1040 era 20 veces más alta que
la de 0.9635.
En los últimos años el
recubrimiento de piezas de
carcasa también ha probado su
eficacia. Hay que fijarse en que el
proceso de recubrimiento esté
adaptado tecnológicamente al
medio de recubrimiento. Además
debe seleccionarse el medio de
recubrimiento según el tipo y la
concentración de sólidos en el
medio bombeado. La duración de
revestimientos en rodetes es más
bien corta y por lo tanto no
recomendable.
beneficiarse de la buena
amortiguación de vibraciones
inherente al módulo elástico bajo.
29
2
Técnica de maquinaria e instalación
Bombas para medios
JL 1040 se han aplicado en
bombeados corrosivos
estaciones de bombeo en el Mar
Rojo donde están trabajando
Para estos casos los aceros dúplex
desde hace más de 5 años sin
1.4571 y 1.4593 han probado
señales de corrosión. Un buen
múltiplemente su eficacia.
mantenimiento y la aplicación de
Austenitas puras como 1.4408
ánodos nuevos (a intervalos de 1
son más susceptibles al desgaste y
a 2 años) son las condiciones
tampoco lo suficientemente
previas para ello. Durante la
resistentes en agua de mar.
instalación la bomba no debe ser
conectada de forma
Aparte de la excelente resistencia
electroconductora con piezas de
a la corrosión los aceros dúplex
grandes superficies como
con una relación de austenita/
tuberías, rejas, o semejantes. En
ferrita de 1:1 disponen de muy
tal caso el ánodo se desgastaría
buenas características mecánicas
antes de tiempo por la relación
como dureza, alargamiento de
catodo/ánodo desfavorable y la
rotura y también una resistencia
protección de la bomba sufriría.
al desgaste aceptable. En caso de
exigir una duración muy larga de
una bomba en agua de mar es
necesario alcanzar con el
material la llamada cifra PREN
de 35 o incluso 38 (fig. 2.4).
Los revestimientos solo tienen un
efecto limitado en medios
corrosivos como p. ej. agua de
mar. Un daño pequeño en el
revestimiento ya basta para que
el proceso de corrosión pueda
extenderse libremente por debajo
del mismo.
Un revestimiento especial en
combinación con una protección
catódica por ánodos ha
conseguido resistencias
sorprendentes. Tales soluciones
para bombas con una carcasa de
30
Fig. 2.4: KRT para agua de mar,
ejecución completamente en acero
dúplex
2
Técnica de maquinaria e instalación
Anillos rozantes
Un material comparable es el
(rodetes K y E) / Placas de
1.4464. Los anillos rozantes de
desgaste (rodetes D)
rodetes E también pueden ser de
2.3
Sello del eje
una fundición gris de alta
Desde hace décadas en
El intersticio entre el anillo
aleación (0.9635). Una situación
motobombas sumergibles se ha
rozante y el rodete con o sin
parecida se nos presenta con las
impuesto el empleo de dos
anillo de desgaste determina el
placas de desgaste de los rodetes
cierres mécanicos en ejecución
flujo volumétrico de fugas. Este,
D. Aquí también ofrecemos la
tándem (fig. 2.5).
por otra parte, es básicamente
fundición gris de alta aleación
responsable del rendimiento de la
0.9635 como alternativa al
La cámara entre los dos cierres
bomba. Si el intersticio
JL1040 para una mayor
mecánicos debe estar llena al 85
permanece constante, en general
resistencia al desgaste. Para
- 90 % de un líquido adecuado.
el rendimiento de la bomba
aumentar la resistencia al
El volumen de aire restante
tampoco cambia. Si el intersticio
desgaste de cantos y superficies
impide en la cámara del fluido
aumenta a causa de desgaste, el
de anillos rozantes y rodetes
no presurizado que la presión
rendimiento de la bomba decrece,
fuertemente solicitados, en piezas
aumente demasiado al subir la
ya que se reduce el flujo
de JL1040 se aplica con éxito el
temperatura y empuje el anillo
volumétrico útil. Además, como
endurecimiento con una
estacionario del lado de la
se ha explicado ya en el capítulo
profundidad de penetración de
bomba fuera de su asiento. El
"Selección del rodete" un
varios milímetros.
líquido sirve exclusivamente
para formar una capa de
intersticio más grande aumenta el
riesgo de gripado.
Eje
lubricación entre el anillo
estacionario y el anillo
Como en la aplicación de rodetes
El material estándar utilizado
giratorio. Esta lubricación es la
K normalmente solo hay un
por KSB para ejes es acero al
condición previa para un
escaso contenido de sólidos en el
cromo ferrítico (1.42021). Este
desgaste reducido de las caras
medio, suele bastar un anillo
material dispone de una buena
de deslizamiento.
rozante de material JL1040. Para
solidez y en más del 90 % de las
exigencias más severas deben
aplicaciones resulta resistente a la
utilizarse materiales de una
corrosión. Para medios muy
mayor resistencia al desgaste.
corrosivos como p. ej. agua de
Para los rodetes K KSB ofrece de
mar deben utilizarse los aceros
forma opcional una fundición de
dúplex con las cifras PREN
acero semiaustenítico al CrNi
correspondientes. En caso de
(VG 434).
motores de 2 o 4 polos puede
resultar necesaria la utilización
de un eje soldado por fricción
para evitar su magnetización. No
obstante, la parte del eje del lado
de motor se ejecuta en material
ferrítico.
31
2
Técnica de maquinaria e instalación
En motobombas sumergibles de
aguas residuales siempre existe
la posibilidad de desgasificación
del medio en la carcasa de la
bomba. El gas se acumula
siempre en la zona de más baja
presión y por eso en la zona del
cierre mecánico. Sin lubricación
Fig. 2.6a: Cierre mecánico con fuelle
de goma MG1 de EagleBurgmann
separada la duración de un
cierre mecánico sería más bien
corta. El material estándar de
los anillos estacionarios y
giratorios es carburo de silicio/
carburo de silicio (SiC/SiC).
Este material posee
características de
funcionamiento relativamente
Fig 2.5: Típica ejecución tándem de
cierres mecánicos con cámara de aceite
malas en caso de emergencia,
pero, por otra parte, destaca la
muy buena resistencia a sólidos.
En tamaños constructivos con
ejes de diámetros > 100 mm ya
Los elastómeros del cierre
no se pueden utilizar cierres de
mecánico son de NBR o Vitón,
fuelle con resorte individual por
ya que EPDM no es compatible
problemas de montaje. Para
con aceite y PTFE sólo se utiliza
estos tamaños recomendamos
para aplicaciones extremas.
cierres mecánicos equilibrados
Fig. 2.6b: Cierre mecánico HJ de
EagleBurgmann
de tipo estacionario (fig. 2.6b).
El mismo cierre mecánico
El anillo estacionario de cierres
normalmente es un cierre de
estacionarios se encuentra en la
fuelle de goma con resorte
caja y es empujado mediante
individual (Fig. 2.6a). Este
resortes que no están en
cierre de fuelle no solo tiene la
contacto con el medio hacia el
ventaja de los escasos gastos de
contra-anillo giratorio.
inversión, además puede
Fig. 2.7: Cierre mecánico equilibrado
de tipo estacionario
El líquido de lubricación
utilizado por KSB es un aceite
compensar por completo una
En caso de medios a bombear
ligero no tóxico biodegradable.
flexión del eje por fuerzas
con impurezas de cantos agudos,
Si en una bomba el lubricante
radiales en la bomba, sin
como en caso de bombas de
del cierre mecánico sirve
producir un movimiento
virutas en la fabricación
también de refrigerante del
relativo en el eje.
mecánica, así como en caso de
motor, se emplea una mezcla de
Por eso no se produce ningún
medios con sustancias de fibras
agua/glicol.
desgaste en el eje y se puede
largas, incluso las bombas de
prescindir de un casquillo de eje.
tamaño reducido precisan cierres
mecánicos con resortes tapados.
32
2
Técnica de maquinaria e instalación
2.4
Rotor y cojinetes
cerrada. Aparte de las altas
Para bombas más pequeñas se
fuerzas de apoyo son las fuerzas
debe partir de una vida útil
que actúan sobre el rodete las
calculada más corta de los
No hace falta mencionar que
que provocan una fuerte flexión
cojinetes. Si las bombas
tanto el eje como los cojinetes
del eje. Esta flexión puede
pequeñas deben trabajar en
deben estar correctamente
causar el roce del rodete al
servicio continuo, es necesario
dimensionados para las cargas
anillo rozante; un efecto que
mencionar este requisito en la
en el campo de funcionamiento
con el tiempo aumenta el
especificación.
admisible.
intersticio de obturación entre
el rodete y el anillo rozante.
Un modo de funcionamiento
En general, la lubricación de los
cojinetes se efectúa con grasa.
incorrecto fuera del campo de
En general, se efectúa el
Para bombas de gamas de
servicio admisible puede dañar
dimensionamiento de cojinetes
potencia pequeñas o medianas
el cierre mecánico, pero sobre
para motobombas sumergibles
(< 65 kW) en la mayoría de los
todo los cojinetes y también el
con una potencia de
casos se utilizan cojinetes
eje. Las distintas razones para
accionamiento superior a 4 kW
lubricados de por vida. Bombas
los límites de servicio están
para una vida útil de los
de potencias más grandes suelen
descritas más detalladamente en
mismos calculada en unas
necesitar relubricaciones. Estas
el capítulo "Selección general de
25.000 horas mínimas en los
bombas están equipadas con
bombas.
límites de servicio Qmín y Qmáx.
dispositivos especiales de
Esto significa para los puntos
relubricación. La calidad y
Por razones de la instalación no
de servicio típicos una vida útil
cantidad de grasa necesaria y
siempre puede evitarse el
mucho más larga de los
los intervalos de mantenimiento
funcionamiento de una bomba
cojinetes.
figuran en el manual de
con la válvula de compuerta
instrucciones de la bomba.
33
2
Técnica de maquinaria e instalación
2.5
Instalación
dimensiones de conexión de los
fondo del depósito. Indicaciones
soportes (o garras) fijados en la
concretas se encuentran en el
boca de impulsión de la bomba.
capítulo "Diseño de la obra".
Existen tres variantes de
Las dimensiones de conexión
Antes de poder instalar la
instalación para motobombas
no son estandarizadas. La
bomba hay que montar toda la
sumergibles:
fijación de bombas pesadas en
tubería de impulsión y el
La instalación portátil (fig. 2.8),
el suelo de hormigón debe ser
dispositivo de guía de la bomba.
la instalación sumergida
realizada mediante railes de
Informaciones sobre la
estacionaria (fig. 2.9) y la
cimentación. Para la fijación del
ejecución de la tubería figuran
instalación vertical en seco (fig.
codo de pie o de los railes de
también en el capítulo “Diseño
2.10).
cimentación se utilizan anclajes
de la obra". Los dispositivos de
químicos admisibles para la
guía existen en dos versiones
Para la instalación portátil hay
construcción (anclajes de
diferentes: la guía por cable o la
que considerar que la bomba
mortero) en el suelo de
guía por barra (fig. 2.12a+b +
debe tener una posición estable
hormigón de resistencia
2.13). Una comparación (tab.
en el pozo de bomba y que
suficiente (por lo menos clase
2.3) revela muchas ventajas de
hacen falta equipos elevadores
C25/C30 según DIN 1045)
la guía por cable.
adecuados para poder levantar
(fig. 2.11a+b).
las bombas instaladas.
Deber haber una distancia
suficiente entre la boca de
La instalación sumergida
aspiración de la bomba y el
estacionaria se efectúa sobre un
Fig. 2.11a+b: Fijación
del codo de pie o de los
railes de guía
codo de pie montado de forma
fija en el fondo del depósito. El
codo de pie debe ser apto para
la bomba a instalar respecto a
la carga admisible y las
Fig. 2.8: Bomba de aguas
residuales de instalación portátil
34
Fig. 2.9: Bomba de aguas
residuales de instalación
sumergida estacionaria
Fig. 2.10: Bomba de aguas
residuales de instalación vertical
en seco
2
Técnica de maquinaria e instalación
Por eso KSB prefiere la guía por
también mediante anclajes
directamente a la pared del
cable como solución estándar;
químicos.
pozo de bomba.
naturalmente la guía por barra
En grandes profundidades de
también está disponible como
instalación deben preverse
La instalación en seco se
alternativa.
distanciadores para la guía por
efectúa como en una bomba de
cable. Para la guía por barra
instalación seca y por eso no se
Los soportes superiores del
recomendamos montar consolas
discute más en detalle en este
dispositivo de guía son
intermedias cada 6 m que serán
contexto.
atornillados de forma adecuada
fijadas por abrazaderas a la
a una pared o piso de hormigón
tubería de impulsión o
Fig. 2.12a: Guía por cable
Fig. 2.12b: Guía por cable
Fig. 2.13: Guía por barra
Tabla 2.3 Comparación de la guía por cable y la guía por barra
Guía por cable
Guía por barra
Transporte fácil, sin problemas
Transporte problemático de las barras
Montaje rápido y por eso económico
Falta de flexibilidad en caso de desviaciones constructivas
Compensación de tolerancias constructivas sin medidas adicionales
Mucho trabajo en caso de grandes profundidades
Montaje también posible en caso de una posición inclinada de hasta
5°
Problemas de corrosión de las barras guía
Ajuste flexible y seguro a diferentes profundidades hasta 85 m
Altos gastos por barras resistentes a la corrosión
Guía por cable de acero inoxidable resistente a la corrosión 1.4401
(316)
Problemas de obturación (metal sobre metal o cizallamiento del
anillo de obturación de plástico) en el codo de pie
La guía por cable es parte del suministro de KSB
Acceso bloqueado a válvulas a causa de barras inflexibles
Problemas de suciedad en caso de fuertes corrientes en el pozo de la
bomba o en depósitos de lodo flotante
Insensible a impurezas de fibras
35
3
Técnica de maquinaria e instalación
3.
Descricpión general del
motor
El motor de la KRT es un motor
trifásico asíncrono con inducido
en cortocircuito a prueba de
agua a presión que ha sido
especialmente construido y
diseñado para el accionamiento
de motobombas sumergibles
(fig. 3.1 y fig. 3.2). Ofrecemos
la ejecución “sin protección
contra explosión” y
alternativamente "con
protección contra explosión" de
tipo de protección "blindaje
antideflagrante". Bomba y
utilizadas en estado no
motor disponen de un eje
sumergido, la temperatura
bomba-motor común y por eso
admisible del motor es vigilada
forman una unidad inseparable.
por un sensor de temperatura
Para los motores de bomba
integrado en el motor. Por
especiales descritos a
principio debe observarse un
continuación no existen normas
nivel de líquido mínimo
electrotécnicas definidas; pero
conforme al manual de
se basan, en su caso, en la DIN
instrucciones.
EN 60034.
Para aplicaciones que requieren
Las motobombas sumergibles
un funcionamiento continuo y
de KSB son bombas monobloc
temporalmente no sumergido
sumergibles, no autoaspirantes,
disponemos de un modelo de
que normalmente trabajan
motor con camisa de
completamente sumergidas.
refrigeración que asegura una
Temporalmente pueden ser
refrigeración suficiente del motor
independientemente del nivel de
líquido en el pozo de bomba.
Fig. 3.1: Dibujo seccional de una
KRT 4 hasta 60 kW
36
Fig. 3.2: Dibujo seccional de una
KRT 4 > 60 kW
3
Descricpión general del motor
3.1
Tamaños de motor
Potencias de diseño estándar (en función del número de polos):
4 a 480 kW
más allá hasta 880 kW
Número de polos estándar (en función de la potencia):
2 a 10 polos
Tensiones de diseño estándar:
400/690 V, 50 Hz
460 V; 60 Hz
Nota: 1. Para 60 Hz se pueden ofrecer tensiones de diseño en la gama desde 200 a 575 V 2. Potencias de diseño más altas y otras tensiones de diseño (también altas tensiones)
a petición.
3. El tamaño de motor individual está indicado en las hojas de datos de motor
(forman parte de los documentos de proyecto o están a su disposición a petición).
3.2
Forma constructiva
Los motores de la KRT se suministran parecidos a la forma constructiva IM V10
(conforme a DIN EN 60 034-7).
Instalación del motor
siempre por parámetros
chapas del motor sí que
hidráulicos (p. ej. remolinos
corresponden a las llamadas
La instalación del motor se
aireados, NPSH). Temperatura
dimensiones o tamaños de
efectúa junto con la bomba como
del medio bombeado: máx.
construcción IEC comercialmente
grupo monobloc directamente en
40 °C estándar.
disponibles.
motor sumergido en el medio
Para un funcionamiento a
Profundidad de inmersión
bombeado durante el
temperaturas > 40 °C y < 60 °C
funcionamiento. También puede
disponemos de una ejecución
Motobombas KRT pueden ser
ser utilizado temporalmente en
para agua caliente.
utilizadas hasta una profundidad
estado no sumergido, vigilándose
Funcionamiento a temperaturas
de inmersión de 30 m sin
la temperatura admisible del
> 60 °C a petición.
medidas especiales.
el pozo de bomba, estando el
motor mediante un sensor de
temperatura montado en el
Tamaños constructivos
motor. Por principio debe
mantenerse un nivel de líquido
Los estándares de tamaños
mínimo conforme al manual de
constructivos para motores
instrucciones. Para grandes
normalizados según IEC 72 no
motobombas sumergibles el nivel
pueden aplicarse a los grupos
de agua mínimo es definido casi
motobombas integrados; pero las
37
3
Descricpión general del motor
3.3
Modo de funcionamiento
en parte en T4 conforme a DIN
Corriente y corriente de
EN 60079-0 DIN EN 60079-1
arranque
y son aptos para una utilización
Según el tamaño de motor, la
El diseño de los motores KRT
en zona 1. En la designación del
corriente de arranque asciende a
sin sistema de refrigeración
motor la identificación se hace
4 hasta 9 veces la corriente de
(tipo de instalación –S) permite
con las siguientes letras: X ->
diseño a tensión de diseño en los
un funcionamiento continuo S1
T3 y Y -> T4
bornes del motor. Valores de
(conforme a DIN EN 600034-
corriente de arranque
1) en estado sumergido. En
una marcha en seco se ajusta un
3.6
Datos de diseño eléctricos
funcionamiento S3 mediante el
Potencia
interruptor bimetálico en el
Con vistas a una larga vida útil
bobinado del motor.
del motor recomendamos no
estado no sumergido en caso de
sobrepasar la tolerancia de la
Motores KRT con sistema de
tensión de red de ± 5 % y la
refrigeración (tipo de
tolerancia de las frecuencias de
instalación –K, -D) están
red de ± 2 % según área A
diseñados para todos los niveles
conforme a DIN 60 034-1.
de agua para un
funcionamiento continuo S1
Además, los motores Amarex
(conforme a DIN EN 600034-1).
KRT en estado sumergido
pueden suministrar su potencia
sin límites, siempre que respecto
3.4
Clase de protección
El motor KRT está diseñado en
clase de protección IP 68
conforme a DIN EN 60 034-5.
El grupo completo está ejecutado
en clase de protección IP 68
conforme a DIN EN 60 529.
a los valores de diseño la tensión
de red varie como máximo
± 10 % y la frecuencia de red
como máximo ± 2%.
Tensión y frecuencia
Los motores KRT son
considerados completamente en
condiciones de funcionar en el
sentido de DIN EN 60034-1
3.5
Tipos de protección y
clases de temperatura
apartado 12.3, si respecto a los
valores de diseño la tensión de
red varia hasta ± 10 % y la
frecuencia de red hasta – 5 % y
Los motores Amarex KRT con
+ 3 % según el área B conforme
protección contra explosión son
a DIN EN 60 034-1.
producidos en los tipos de protección ExII2G Ex d IIB T3 y
individuales: véase el catálogo de
motores o los documentos de
proyecto.
Condiciones de arranque y
conexión
La conexión de los motores KRT
puede efectuarse con un arranque
de estrella-triángulo o de forma
directa. La ejecución estándar de
los extremos del bobinado se
hace mediante una conexión
abierta. Si el usuario dispone de
condiciones de corriente de
arranque limitadas, KSB pone a
su disposición curvas de arranque
de motores (curvas características
M-n) para la selección,
dimensionamiento o ajuste de
parámetros de un dispositivo de
arranque suave o un
transformador de arranque como
alternativa a la conexión de
estrella-triángulo a una tensión
de red de 400 V.
Para la utilización de
dispositivos de arranque suave
es obligatorio observar la EN
50081 y la EN 50082 en cuanto
a la compatibilidad
electromagnética. Al seleccionar
el dispositivo de arranque suave
deben observarse los datos del
fabricante y los datos eléctricos
38
del motor, sobre todo la
corriente de diseño.
3
Descricpión general del motor
Tiempo de arranque
Potencia del motor
Número de conexiones máx.
El tiempo de arranque de las
hasta 7,5 kW
30/h
motobombas sumergibles
más de 7,5 kW
10/h
Amarex KRT es en caso de una
conexión directa a tensión de
Frecuencia de arranque
Recomendamos detenidamente
diseño inferior a 1,5 s.
Para evitar una carga térmica
controlar el sentido de giro
excesiva del rotor, cargas
antes del montaje de la bomba
Tiempo de bloqueo admisible
mecánicas de los cojinetes y
(véase el manual de
El tiempo de bloqueo admisible
cargas eléctricas del aislamiento
instrucciones).
a tensión de diseño es:
no se debe sobrepasar un
para un arranque en frío:
número determinado de
Datos individuales de motor
≤ 25 s
arranques por hora (tab. 3.1).
Los datos individuales de motor
para un arranque en caliente:
En este contexto hay que
como rendimientos
≤5s
observar la relación entre
dependientes de la carga, factor
caudales y volumen del pozo de
de potencia, corriente de diseño,
Momentos
bomba. Además,
etc. están disponibles bajo
Como las motobombas
recomendamos limitar el
demanda en forma de hojas de
sumergibles son grupos
número de arranques al año a
datos de motor con curvas de
completos, no hace falta indicar
un máximo de 5000.
carga o figuran en los
documentos de proyecto.
los momentos de inercia, de
arranque y de desenganche del
Sentido de giro
motor. Para el ajuste óptimo de
El sentido de giro es correcto si
Placa de características
dispositivos de arranque suave
mirando al extremo libre del eje
Fig. 3.3 muestra la placa de
facilitamos las curvas
este se gira en dirección
características para el grupo
correspondientes bajo demanda.
contraria a las agujas del reloj.
motobomba completo.
Conexiones de servicio
Independientemente del tipo de
conexión elegido en los motores
KRT los seis extremos de las
fases del bobinado del estátor
son guiados al exterior
mediante los cables
correspondientes. Éstos pueden
ser conectados según la tensión
en triángulo (p. ej. 400 / 50 Hz
ó 460 V / 60 Hz) o en estrella
(p. ej. 690 V / 50 Hz). Esquemas
de conexión de los motores:
véase los documentos de
Fig. 3.3: Placa de características del grupo
proyecto o bajo demanda.
motobomba
39
3
Descricpión general del motor
3.7
Motores KRT con convertidor de frecuencia
Al accionar los motores KRT con
convertidor de frecuencia, es
necesario observar las
indicaciones de KSB AG para el
en la tensión de salida de los
convertidores de frecuencia.
El motor del grupo motobomba
KRT es un motor trifásico
3.7.1
Dimensionamiento de los
convertidores de frecuencia
funcionamiento de motobombas
sumergibles con convertidor de
Para la selección del convertidor
frecuencia o los tratados
de frecuencia deben considerarse
correspondientes de
los datos del fabricante y los
EUROPUMP.
datos eléctricos del motor. La
corriente de diseño del motor es
Los motores KRT son aptos para
más importante en este caso que
el funcionamiento con
la potencia de diseño, sobre todo
convertidor de frecuencia. Puede
para motores de muchos polos y
utilizarse cualquier convertidor
un cos phi bajo.
de frecuencia común IGTB con
cuanto a marcas a utilizar en
bombas con protección contra
explosión. El aislamiento del
motor es apto para tensiones de
impulso hasta 1600 V. En caso
de tensiones de diseño superiores
a 500 V muchas veces se
producen tensiones de impulso
mayores. Para tales casos deben
preverse filtros dU/dt al
convertidor de frecuencia o elegir
un motor de aislamiento especial
(disponible bajo demanda).
Para minimizar los riesgos de
una combinación libre de
convertidores de frecuencia y
motores, KSB recomienda una
reserva de potencia adicional de
un 5 %. Esta puede compensar
en cualquier caso mayores
pérdidas por ondas armónicas
40
asíncrono con inducido en
cortocircuito a prueba de agua a
presión que ha sido especialmente
construido y diseñado para el
accionamiento de motobombas
sumergibles. Bomba y motor
disponen de un eje bomba-motor
común y por eso forman una
unidad inseparable.
Estátor
El estátor del motor KRT
consiste en un estátor como
paquete de chapas insertado en
un bobinado trifásico de hilo de
circuito intermedio de tensión.
Tampoco existen limitaciones en
3.8
Construcción del motor
3.7.2
Accionamientos con protección contra explosión
cobre. Hilos laqueados y
materiales de aislamiento de alta
calidad (en ranura y cabeza de
bobinado) en combinación con
Para un funcionamiento con
un impregnado de plástico de
convertidor de frecuencia de
poliéster aseguran una
motores KRT con protección
estabilidad mecánica y eléctrica.
contra explosión deben cumplirse
las condiciones siguientes:
Aislantes y clases térmicas
- Puntos de funcionamiento Para el sistema de aislamiento del
estacionarios deben motor se utilizan solamente
encontrarse en la gama del 50 componentes probados en el
al 100 % de la frecuencia de mercado de fabricantes
diseño. Los certificados de reconocidos. Todos los materiales
homologación no permiten un de aislamiento son conforme a la
funcionamiento a clase térmica H. Existen
sobrefrecuencia.
diferentes tecnologías para la
- La limitación de corriente del envoltura mecánica de las
convertidor de frecuencia cabezas de bobinado.
debe ser ajustada a 3 x lN como máx.
- El dispositivo de activación del termistor debe llevar la marca de control PTB 3.53 –PTC/A.
3
Descricpión general del motor
Los bobinados de motor
alcanzan temperaturas de la clase
3.10
Dispositivos de vigilancia
Según el tamaño del motor los
controladores de temperatura son
dos interruptores bimetálicos
de aislamiento térmico F en el
Protección contra sobrecorriente
conectados en serie o tres termistores
El motor debe ser protegido
(PTC) conectados en serie;
Rotor
contra sobrecarga mediante un
desconectan la bomba al alcanzar la
El rotor es un inductor en
relé de protección de
temperatura del bobinado admisible
cortocircuito con una jaula de
sobrecorriente de retardo térmico
y la conectan de nuevo
rotor dentro del paquete de
conforme a DIN VDE 0660/IEC
automáticamente después del
chapas que en función del
947 (fig. 3.5). El relé debe ser
enfriamiento. Para ello deben estar
tamaño de motor es de fundición
ajustado a la corriente de diseño
conectados directamente en el
de aluminio a presión o de barras
del motor indicada en la placa de
circuito de corriente de mando del
o aros de cobre soldados.
características (véase apartado
contactor del motor.
funcionamiento de diseño.
“Placa de características”, en los
Cojinetes
Los cojinetes del lado de accionamiento y del lado no accionado
hasta el tamaño constructivo
280 son rodamientos lubricados
de por vida y a partir del tamaño constructivo 315 utilizamos
rodamientos con dispositivo de
reengrase. Empleamos grasas de
alta temperatura a base de litio
saponificado cuyas calidades
figuran en el manual de instrucciones.
3.9
Refrigeración
El agente refrigerador primario
en los motores es aire. Las paletas
del ventilador montado a los dos
anillos de cortocircuito del rotor
mueven el aire en el interior en un
sistema cerrado; este aire evacúa
el calor de pérdida del motor a
través de la carcasa al agua como
agente refrigerador secundario. El
código conforme a EN 60034-6
es: IC 4 A 1 W 8.
documentos de proyecto o bajo
Vigilancia de la temperatura de
demanda).
bobinado con protección contra
explosión (tipo de montaje S y P /
Calefacción de parada
sumergido).
Los motores de las motobombas
El motor KRT protegido contra
sumergibles KRT no requieren
explosión debe ser vigilado por dos
calefacción de parada (véase
sensores de temperatura
también el apartado “Vigilancia
independientes.
de la protección contra humedad
- Los controladores de temperatura
del motor”). Gracias a la
son dos interruptores bimetálicos
ejecución a prueba de agua a
conectados en serie; desconectan la
presión no puede formarse
bomba al alcanzar la temperatura del
condensado en el motor. Una
bobinado máximo y la conectan de
eventual humedad restante del
nuevo automáticamente después del
aire resultante del montaje se
enfriamiento. Los interruptores
absorbe mediante bolsas de gel
bimetálicos protegen los motores
de sílice.
contra sobrecarga y marcha en seco.
- Además, tres termistores (PTC)
Sensores en el grupo
conectados en serie funcionan como
motobomba
limitadores de temperatura con una
temperatura de conexión de 20
Vigilancia de la temperatura de
Kelvin más alta; estos desconectan la
bobinado sin protección contra
bomba en caso de fallar los
explosión (tipo de montaje S y P
controladores de temperatura antes
/ sumergido).
de sobrepasar las temperaturas límite
El bobinado del motor KRT está
admisibles para la protección contra
protegido por un circuito de
explosión en la superficie de la
vigilancia de temperatura.
carcasa del motor.
41
3
Descricpión general del motor
10000
Vista más amplia en el anexo
2h
1000
100
10
1
1,2
l / In
10
disparan una alarma al quedar
mecánico sirve un interruptor
por debajo de la resistencia del
de flotador incorporado
electrodo de 6 kΩ. En bombas
(contacto de reposo), cuyo
pequeñas se puede emplear un
contacto abre en el momento de
interruptor de protección FI de
penetrar agua en la cámara de
30 mA de uso comercial para la
fugas a causa de un cierre
vigilancia.
mecánico defectuoso. En
Fig. 3.5: Curva de disparo para el
disparo de sobrecorriente de la
consecuencia, puede ser
Vigilancia de temperatura para
disparada una señal de alarma
cojinetes
o se desconecta el motor. El
La vigilancia de temperatura
contacto de reposo puede ser
Su conexión y funcionamiento
para cojinetes de motor puede
cargado con una tensión alterna
correcto son absolutamente
hacerse en función del tamaño
máxima de 250 V/1,5 A.
obligatorios para las bombas
del motor:
KRT con protección contra
- Potencia del motor > 30
Vigilancia de la velocidad de
explosión. Una reconexión
kW:
vibración
clase 10 conforme a EN 609476-22
automática no está permitida en
cojinete fijo en el lado de la Motores con una potencia
este caso. Por eso el circuito de
bomba opcional
superior a 60 kW pueden ser
mando del contactor del motor
- Potencia del motor > 60 kW:
equipados opcionalmente con un
debe estar equipado con un
cojinete fijo en el lado de la sensor en el cojinete superior
dispositivo de disparo de uso
bomba estándar, para vigilar la velocidad de
comercial con bloqueo de
cojinete libre en el lado del vibración efectiva. El sensor
reconexión. La vigilancia de la
motor opcional
emite una señal de medición
temperatura del bobinado para
Cada cojinete está protegido
análoga de 4-20 mA. Para la
motobombas sumergibles que
por un circuito de vigilancia de
alimentación del sensor hace
se utilizan también en estado
temperatura (tab. 3.2). Como
falta una tensión continua de 15
no sumergido (tipo de montaje
controladores de temperatura
a 32 V.
K y D) se efectúa
sirven sondas de temperatura
exclusivamente con PTC.
PT 100 montadas en la caja de
Para las motobombas
cojinete que cambian su
sumergibles de KSB con rodete
Vigilancia de la protección
resistencia de forma
multicanal (rodete K) se aplican
contra humedad del motor
proporcional a la temperatura.
los valores límites según la tab.
Una sonda conductiva
Formula de cálculo: 3.3.
incorporada sirve de sensor de
humedad para controlar la
estanqueidad de la cámara del
R = 100 Ω ·
(1 + 0.00383 ·
T
°C
)
(17)
motor. Al entrar humedad una
corriente de falta circula al
En motobombas sumergibles de
rodete monocanal (rodete E)
pueden aparecer velocidades de
vibración mayores hasta 17 mm/s
potencial de carcasa (conductor
Vigilancia del cierre mecánico
debido a un desequilibrio
protector) a través de esta
La vigilancia del cierre
hidráulico en función del punto
sonda. Para la evaluación del
mecánico es estándar para
de funcionamiento. Bombas con
sensor pueden utilizarse relés de
potencias de motor > 60 kW.
esta opción están equipadas
electrodos de uso comercial que
Para la vigilancia del cierre
siempre con un cable de control
42
blindado.
3
Descricpión general del motor
Tabla 3.2 : Vigilancia de la temperatura de los cojinetes
20°C
107.7 Ω
prueba
110°C
142.1 Ω
aviso
130°C
149.8 Ω
parada
130°C
149.8 Ω
aviso
150°C
157.0 Ω
parada
Lubricante especial
Tabla 3.3 : Valores límites de la velocidad de vibración para motobombas sumergibles con
rodete multicanal
Vrms
Vrms
Vpeak
Corriente de salida
mm/s
inch/s
inch/s
mA
0
0,00
0,00
4,0
Comentario
sensor mín
9
0,35
0,50
11,2
menos es mejor
11
0,43
0,61
12,8
alarma
14
0,55
0,78
15,2
parada
20
0,79
1,11
20,0
sensor máx.
(véase también el manual EUROPUMP / Vibraciones en bombas centrífugas
Tabla A.1 / Montaje elástico, vertical)
43
3
Descricpión general del motor
3.11
Conexión y descripción de los dispositivos de vigilancia
Vigilancia térmica del motor
Descripción breve de los sensores
20
21
21
22
Interruptor bimetálico
• contacto en miniatura termosensible
• pegado al bobinado del motor
• contacto de reposo libre de potencial; 250 V~; 2 A
cerrado temperatura O.K.
abierto temperatura demasiado alta
10
11
Conexión para potencias de motor hasta 4 kW
R < 1250 Ω
R > 4000 Ω
(solo para motobombas sumergibles tipo
“Amarex N”)
20
21
Bimetal
22
Bimetal
Termistor PTC
• resistencia de semiconductor en función de la temperatura con coeficiente de temperatura
positivo
• pegado al bobinado del motor
• tensión máx. 30 V
temperatura O.K.
temperatura demasiado alta
20
21
Motor, versión U/W
Conexión directamente en el circuito de mando
21
22
no hace falta; conectar a un borne ciego
20
21
21
22
Motor, versión Y
Atex
Conexión directamente en el circuito de mando
Conexión a través de un dispositivo de disparo del
termistor con bloqueo de reconexión
Sensores para potencias de motor > 4 kW
(variantes de instalación S y P)
21
22
Bimetal
44
10
20
21
Motor, versión U / W / UN / WN
Conexión directamente en el circuito de mando
10
11
no hace falta; conectar a un borne ciego
11
PTC
20
21
10
11
Motor, versión X/Y/XN
Atex
Conexión directamente en el circuito de mando
Conexión a través de un dispositivo de disparo del
termistor con bloqueo de reconexión
3
Descricpión general del motor
Conexión para potencias de
motor > 30 kW (variantes de
instalación K y D)
10
11
10
11
10
11
PTC
Motor, versión UN
Conexión a través de un dispositivo de disparo del
termistor con bloqueo de reconexión
Motor, versión XN
Atex
Conexión a través de un dispositivo de disparo del
termistor con bloqueo de reconexión
Vigilancia mediante electrodo
de protección contra la
humedad (en la cámara del
motor)
Descripción breve de los sensores
9
MP
Sensor de fugas
Sonda conductiva
atornillada al soporte de cojinete inferior
en motores >65 kW adicionalmente en el soporte de
cojinete superior
La tensión del sensor ha de ser alterna para impedir la
formación de capas aislantes.
Tensión máx. 250 V
El disparo debe efectuarse a una resistencia de fuga de
aprox. 6 kΩ
Conexión para todos los tipos
de motor
9
9
M3a
Electrodo de protección
contra la humedad
MP
Motor, versión U/X/Y/W/UN/XN/WN
con y sin Atex
Conexión a un relé de electrodo de los parámetros
siguientes:
Circuito de sonda Corriente de disparo 10 - 30 V~
0,5 - 3 mA
45
3
Descricpión general del motor
Vigilancia térmica de los
cojinetes
Descripción breve de los sensores
PT100 - Rodamientos de bolas
Termómetro de resistencia PT 100
Rosca M8 en la caja del rodamiento
Señal de temperatura análoga, continua
Tensión máx. 6 V
15
16
Rodamiento inferior
16
17
Rodamiento superior 15
16
Motor, versión U/X/Y/W
con/sin Atex
16
17
15
16
Motor, versión UN/XN/WN
con/sin Atex
16
17
Conexión a un relé PT 100 de los parámetros siguientes
(motores >65 kW - opcional)
Conexión para potencias de
motor > 30 kW
15
16
PT100
17
PT100
Conexión a un relé PT 100 de los parámetros siguientes:
Temperatura de preaviso: Temperatura de desconexión: Temperatura de preaviso: Temperatura de desconexión: 46
110°C
130°C
130°C
150°C
3
Descricpión general del motor
Vigilancia del cierre mecánico
por interruptor de flotador
Descripción breve de los sensores
3
4
Interruptor de flotador
Contacto de reposo libre de potencial; 250 V ~; 2 A
cerrado:
cámara de fugas vacía
abierto: fugas, controlar el cierre mecánico
Conexión para todos los tipos
de motor
3
4
M3a
3
4
Motor, versión U/X/Y/W/UN/XN/WN con y sin Atex
Conexión de alarma o desconexión
Interruptor
de flotador
47
3
Descricpión general del motor
3.12
Cables de energía y cables
de control con boquillas de
paso
el apartado “Sello del eje”)
Para un funcionamiento
duradero seguro de
1
Las motobombas sumergibles
2
alta calidad de aplicación bajo
con cables flexibles fijados para
agua. Para ello KSB ha
la utilización en aguas
cables se efectúa a través de
boquillas de paso especiales
conectados en el motor como
sigue:
- para potencias de
motor < 60kW contactos
enchufables o engarzados a
3
4
1 Caja de empaquetadura de goma
larga
2 Aislamiento exterior del cable
3 Conductores individuales
adicionalmente embebidos de resina
4 Conductores individuales aislados,
estañados e impregnados con resina
de moldeo
Fig. 3.7: Boquilla de paso de una
KRT
presión
-para potencias de motor > 60
kW con tablero de bornes y
terminales de cable
Boquillas de paso
Las boquillas de paso son
absolutamente estancas al agua
a presión hasta 30 m y están
multiprotegidas (fig. 3.7):
1. a causa de la caja de empa-
quetadura de goma larga
2. la cubierta de cable está
adicionalmente embebida de
resina de moldeo
3. los conductores individuales
del cable están aislados,
estañados e impregnados con
resina de moldeo
Los cables de energía y control
son aptos para aguas residuales
48
larga vida útil sólo utilizamos
cables de conexión flexibles de
Amarex KRT son entregadas
residuales. La conexión de los
motobombas sumergibles y una
y de una ejecución mecánica
muy estable. Disponemos de los
siguientes tipos de cable en
función de las condiciones de
servicio.
- S1BN8-F /estándar
- S07RC4N8-F / opcional,
ejecución blindada
- Tefzel con una cubierta de
cable en ETFE / opcional para
medios químicamente
agresivos
Número de cables y secciones
de cable, véase los documentos
de proyecto, la hoja de datos del
motor o bajo demanda.
Ventaja:
Larga duración del motor
gracias a una estanqueidad
absoluta al agua (véase también
optimizado los cables eléctricos
de conexión aptos para aguas
residuales junto con un
fabricante de cables de gran
renombre.
3
Descricpión general del motor
3.13
Cables de conexión eléctrica
Datos técnicos
Descripción breve
Conductores de cobre de hilo
Los cables protegidos por goma
fino clase 5 conforme a DIN
OZOFLEX (PLUS) S1BN8-F han sido
VDE 0295
desarrollados para bombas estándar de
KSB así como para bombas protegidas
Aislamiento EPR
contra explosión. Están destinados
para la conexión flexible de
Cubierta interior de goma
motobombas sumergibles de KSB hasta
una sección de cable de 50 mm².
Cubierta exterior de goma
90°C
200°C
especial de caucho sintético
A causa de la composición diferente y
Color: negro
muchas veces variable de las aguas
residuales los cables solo deben ser
Temperatura permanente
admisible del conductor
utilizados en zonas controladas de
Temperatura admisible del
conductor en cortocircuito
(máx. 5 s)
En caso de aguas agresivas o agua de
No propagación de la llama
conforme a DIN EN 50265-2-1
su caso.
Resistente a rayos ultravioletas,
a la intemperie y al ozono
Resistente a aceite conforme a
DIN VDE 0473-811-2-1, parte
10
Flexible
Temperatura durante
instalación y transporte: -25 a
+80 °C
0,6/1 kV: con conductor verde-
acceso fácil.
una composición especial es necesario
controlar la resistencia de los cables en
Pueden ser utilizados en espacios
interiores, al aire libre, en zonas con
riesgo de explosión, locales de trabajo
con peligro de incendio, en la
industria, en explotaciones industriales
y agrícolas.
Además se aplica lo establecido en
DIN VDE 0298-300.
Estructura a base de
DIN VDE 0828-16
No. de reg. VDE 7586
amarillo
Utilización en agua / nunca en
agua potable
49
3
Descricpión general del motor
3.14
Cable Tefzel
(TEHSITE )
Datos técnicos
Descripción breve
Conductores de cobre de hilo
Los cables con vaína TEHSITE
fino clase 5 conforme a DIN
(TEFZEL) son cables resistentes al
VDE 0295
calor y químicamente estables. Están
destinados para la conexión flexible de
Aislamiento TE400
motobombas sumergibles de KSB, si la
temperatura del medio bombeado o
Cubierta interior de silicona
ambiente sobrepasa los 60 °C o si se
necesita una resistencia química alta.
Cubierta exterior de TE-400
Color: negro
determinado en un dictamen de VDE
135°C
Temperatura permanente
admisible del conductor
del 30.11.1983 con anexo del
270°C
Temperatura admisible del
conductor en cortocircuito
(máx. 5 s)
A causa de su estructura y los
No propagación de la llama
conforme a DIN EN 50265-2-1
Resistente a rayos ultravioletas,
a la intemperie y al ozono
Resistente a aceite / resistencia
química general
Flexible
450/750 V: con conductor
verde-amarillo
Utilización en agua / nunca en
agua potable
50
El campo de aplicación está
14.10.1987.
materiales empleados, el cable
TEHSITE tiene una flexibilidad
inferior a los cables protegidos por
goma.
Además se aplica lo establecido en
DIN VDE 0298-300.
Estructura a base de DIN VDE 082816
3
Descricpión general del motor
3.15
Cable de goma blindado
Datos técnicos
Descripción breve
Conductores de cobre de hilo
fino clase 5 conforme a DIN
VDE 0295
Los cables de goma OZOFLEX (FC+)
Aislamiento EPR
motobombas sumergibles a
Cubierta interior de goma
S07RC4N8-F han sido desarrollados
para la conexión flexible de
convertidores de frecuencia. Cumplen
con los requisitos de la directiva sobre
Cubierta trenzada de hilos de
cobre estañados
la compatibilidad electromagnética y
Cubierta exterior de goma
especial de caucho sintético
Color: negro
cable de 50 mm².
90°C
Temperatura admisible del
conductor
250°C
Temperatura admisible del
conductor en cortocircuito
(máx. 5 s)
No propagación de la llama
conforme a DIN EN 60332-1-2
Resistente a rayos ultravioletas,
a la intemperie y al ozono
Resistente a aceite conforme a
DIN EN 60811-2-1
están disponibles hasta una sección de
A causa de la composición diferente y
muchas veces variable de las aguas
residuales los cables solo deben ser
utilizados en zonas controladas de
acceso fácil.
En caso de aguas agresivas o agua de
una composición especial es necesario
controlar la resistencia de los cables en
su caso.
Pueden ser utilizados en espacios
interiores, al aire libre, en zonas con
riesgo de explosión, locales de trabajo
con peligro de incendio, en la
industria, en explotaciones industriales
y agrícolas.
Flexible
Además se aplica lo establecido en
Temperatura durante instalación
y transporte: -25 a +80 °C
DIN VDE 0298-300.
Estructura a base de DIN VDE 0828,
450/750 kV: con conductor
verde-amarillo
parte 16
Utilización en agua / nunca en
agua potable
DIN VDE 0282-16 HD 22.16
51
3
Tuberías y válvulas
3.16
Aseguramiento de calidad
Homologación única
y certificados de ensayo
Los ensayos mencionados a
Ensayo individual estándar
continuación se realizan como
homologación una vez por tipo
Los ensayos individuales
de motor según norma de
estándar de los motores KRT
fabricación adicionalmente a los
son realizados conforme a las
ensayos individuales descritos:
normas de fabricación de KSB.
Se trata de:
- Ensayo de la resistencia del
bobinado
- Medición de aislamiento
- Ensayo de alta tensión del
bobinado
- Medición de las resistencias
del bobinado
- Ensayo de calentamiento del
motor según DIN EN 60 034
- Medición en cortocircuito
para determinar la corriente
- Control de los dispositivos de de arranque a tensión
vigilancia
reducida (como alternativa:
- Ensayo del conductor
conexión directa con
protector
- Corriente en vacío
- Control del sentido de giro.
medición oscilográfica)
- Determinación del
rendimiento conforme al
método de pérdidas
individuales según
DIN EN 60 034.
Opcionalmente podemos
entregar con la bomba los
llamados certificados 2.2 de un
motor de construcción idéntica.
52
4
Tuberías y válvulas
4.
Tuberías y válvulas
impulsión. Como las bombas
KRT son motobombas
sumergibles de aguas residuales
Notas preliminares
que normalmente se instalan de
forma estacionaria sumergida,
Condición previa para un
en este caso se suprimen las
funcionamiento sin averías, un
tuberías de aspiración.
montaje y mantenimiento
4.1
Planificación del sistema
de tuberías
4.1.1
Tuberías
4.1.1.1
Dimensionamiento
correctos así como una alta
En la práctica las tuberías de
disponibilidad de equipos
impulsión externas también se
técnicos es una planificación
Los parámetros iniciales para el
denominan tuberías de
detallada. Esto también se refiere
dimensionamiento de una
impulsión de aguas residuales o
a las tuberías y válvulas dentro y
tubería son:
tuberías de transporte. Suelen
fuera de una estación o
•Caudal
ser instaladas bajo tierra
instalación de bombeo.
•Presión de servicio
protegidas contra las heladas. En
Las tuberías de impulsión
la planificación hay que evitar, a
transportan el medio bombeado
El dimensionamiento de las
ser posible, puntos altos y bajos
de la bomba al lugar de
tuberías o el cálculo del
extremos en el recorrido de la
destinación.
diámetro interior (diámetro
tubería de impulsión de aguas
La bomba y la tubería de
nominal) depende de
residuales. Si esto no puede ser
impulsión forman una unidad
•la velocidad de flujo.
asegurado debido a puntos
técnica-hidráulica.
forzados, deberán adoptarse
La representación gráfica se
Basándose en el cálculo del
medidas técnicas especiales,
realiza en forma de una curva
diámetro nominal se obtiene
como p. ej. conexiones de lavado
característica de la bomba o de
para el caudal a planear
y vaciado así como válvulas de
la instalación, esta última
•la pérdida de presión o
aireación y desaireación en
también se llama curva
puntos altos.
característica de la tubería.
pérdida de fricción en
tuberías
•la pérdida de carga de la
Para garantizar un transporte
tubería
A continuación denominamos
seguro de aguas residuales
las tuberías en la instalación de
De la altura geodésica + la
comunales se recomienda un
bombeo tuberías internas. Las
pérdida de carga = altura de
paso libre de 100 mm para el
tuberías de impulsión al exterior
impulsión manométrica se
rodete de la bomba así como
de la instalación de bombeo
puede determinar
para las válvulas y la tubería de
hasta el punto de salida son
•la presión de servicio.
impulsión. Se recomienda
análogamente las tuberías de
también respetar un diámetro
impulsión externas.
De un cálculo del golpe de
interior mínimo de las tuberías
ariete se pueden derivar, en su
de 80 mm.
caso, planteamientos
Las tuberías internas de una
estación de bombeo comprenden
básicamente las tuberías de
aspiración y las tuberías de
adicionales para la presión de
servicio, la presión nominal y
los dimensionamientos estáticos
de las tuberías (véase más abajo
el apartado correspondiente).
53
4
Tuberías y válvulas
A continuación, queremos
Diámetro nominal / diáme-
de impulsión vertical en estas
explicar más en detalle los
tro interior de la tubería
estaciones de bombeo, es
necesario adoptar medidas
parámetros de diseño.
El diámetro nominal de la
preventivas para el caso de un
Definición de la velocidad de
tubería de impulsión se cálcula
posible atasco (p. ej. una
flujo y diseño del diámetro
en función del caudal máximo
conexión de lavado).
nominal
previsto, la longitud de la tubería
Partiendo del caudal necesario
y el medio bombeado teniendo en
Un caso especial es el drenaje de
o planeado el diámetro nominal
cuenta los valores de orientación
propiedades particulares (p. ej. el
de la tubería depende
antes citados.
drenaje bajo presión) que deben
directamente de la velocidad de
Se puede determinar el diámetro
ser conectadas a una planta
flujo. En función de la
nominal óptimo mediante un
central de tratamiento de aguas
velocidad de flujo resultan las
cálculo de rentabilidad, es decir,
residuales. Si se utilizan bombas
pérdidas de fricción en las
a los gastos de inversión hay que
con rodetes de corte, se puede
tuberías.
contraponer los gastos de
elegir un diámetro de tubería
explotación y en este caso
más pequeño.
especialmente los gastos de
ello los diámetros nominales
más pequeños con altas
deben ser determinados bajo
velocidades de flujo significan
aspectos económicos (gastos de
altas pérdidas de flujo en tuberías
inversión y de explotación),
largas y exigen la utilización de
considerando los enfoques
bombas con mayores alturas de
siguientes:
impulsión y un mayor consumo
de energía (véase fig. 4.1.1.a).
Quedar por debajo de la
Vista más amplia en el anexo
Investitionskosten
der Rohrleitung
Energiekosten
Gesamtkostenkosten
Kosten
energía. Diámetros nominales
Durchmesser
der Rohrleitung
Gastos
Las velocidades de flujo y con
Gastos de inversión de
la tubería
Gastos de energía
Gastos totales
Strömungsgeschwindigkeit
Diámetro de la tubería
Corriente velocidad
Fig. 4.1.1.1a: Estructura de
gastos para la construcción y
explotación de una tubería
velocidad de flujo mínima
puede provocar perturbaciones
El diámetro nominal de las
en el funcionamiento (atascos,
tuberías debe ser como mínimo
etc.). Sobrepasar velocidades de
idéntico o más grande que el
Si se comparan las tuberías
flujo también puede causar
diámetro nominal de la conexión
de agua potable con las de
perturbaciones en el
de la bomba.
aguas residuales, estas últimas
Velocidades de flujo
representan un caso especial ya
funcionamiento y además
produce altas pérdidas de
En estaciones de bombeo
que deben transportar de forma
fricción en tuberías con un
pequeñas las bombas deben ser
segura impurezas de distintos
consumo de energía
dimensionadas no solo en
tipos y composiciones como
innecesario.
función de la afluencia, sino
fibras, sólidos minerales de dis-
también hay que dar mucha
tintos tamaños (arena, gravilla
importancia a la no aparición de
y piedras), así como impurezas
atascos y la velocidad mínima. Si
orgánicas.
no se alcanza la velocidad de
flujo recomendada en la tubería
54
4
Tuberías y válvulas
Para poder garantizar este
Vista más amplia en el anexo
m/s
Las condiciones secundarias
son las siguientes:
Línea puntada
transporte, hay que cumplir
velocidades de flujo mínimas.
2.4
vertical
2
Debido a esta complejidad de la
problemática del golpe de ariete
1.4
horizontal
1
no es recomendable realizar
cálculos con los numerosos
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
DN (mm)
1000
métodos de aproximación
existentes, ya que son muy
•Distintas velocidades de
flujo para tuberías verticales y
Fig. 4.1.1b: Velocidades de flujo
mínimas
realizado; teniendo en cuenta
que diámetros mayores
también exigen mayores
velocidades de flujo
•Composición del medio
bombeado (evaluación del
contenido de fibras, y sólidos
y el tamaño de grano)
•Modo de funcionamiento de
la tubería (discontinuo o
continuo)
•Largo total de la tubería
KSB ha realizado ensayos
correspondientes sobre el
transporte de impurezas en
aguas residuales en la
Universidad Técnica de Berlín.
Los resultados están
documentados en la fig. 4.1.1.1b
Diagrama de velocidades de
flujo mínimas. Se ha investigado
detalladamente el campo de
diámetros nominales de DN 100
a DN 250, extrapolando los
campos de diámetros nominales
de DN 500 a DN 1000. Las
impurezas corresponden a los
componentes habituales de
aguas residuales o sucias, como
fibras, grava 0/4, grava 16/32 y
gravilla de granito 2/5.
aplicación y por ello no gozan
de una validez absoluta. El
horizontales
•El diámetro interior de tubería
limitados en su esfera de
Cálculos de golpe de ariete
En sistemas de abastecimiento
de agua y de tratamiento de
cálculo fuera de su esfera de
aplicación puede ocasionar
mediciones erróneas
considerables.
aguas residuales cualquier
cambio del estado de servicio
produce cambios dinámicos de
presión y caudal. Estos procesos
no estacionarios en sistemas de
tuberías en instalaciones de
captación, tratamiento,
transporte y distribución de
agua deben ser observados y
examinados en la planificación
de la instalación, ya que pueden
ser la causa de daños
considerables en tuberías,
válvulas u otros accesorios. Las
causas de estados de
funcionamiento no
estacionarios son múltiples y
básicamente inevitables. Son
producidas p. ej. por una avería
de la bomba, el arranque o la
parada de la bomba, la
conexión adicional o la
desconexión de bombas a un
circuito de bombas en marcha,
bombas de velocidad variable,
válvulas que se abren o cierran
o que regulan, válvulas
reductoras de presión, etc.
En este contexto señalamos el
código de DVGW (Asociación
Alemana de los Sectores de Gas
y Agua), Regla técnica, hoja de
trabajo W 303 “Cambios
dinámicos de presión en
instalaciones de abastecimiento
de agua” así como el folleto de
know-how de KSB tomo 1 “El
golpe de ariete”.
Es aconsejable consultar a
reconocidos expertos para la
evaluación de la problemática
del golpe de ariete y para la
determinación de medidas.
55
4
Tuberías y válvulas
Cálculo estático de tuberías
Las tuberías deben ser capaces
de absorber de forma
permanente e indemne las
- Comportamiento de vibración
las cargas primarias (peso y
(representación de las
presión), sobre todo si la tubería
frecuencias de excitación y las
está instalada de forma rígida
frecuencias naturales)
entre dos puntos fijos. Por eso
- Estabilidad en caso de
terremotos
presiones interiores y exteriores
muchas veces las cargas de
fuerzas admisibles en partes de
la obra (p. ej. en pasamuros)
que se ejercen sobre el sistema.
Los resultados de estos cálculos
pueden ser excedidas, lo cual
Las presiones de procesos
son entre otros:
requiere medidas adicionales.
transitorios (p. ej. golpe de
ariete) también forman parte de
Un remedio es la utilización de
- Espesor de pared de tubo
piezas de dilatación o
ellas, a no ser que se adopten
necesario para el material
compensadores.
otras medidas de seguridad.
seleccionado
El trazado de la tubería también
- Valores de fuerzas y
puede influir en las tensiones y
Para el cálculo de los espesores
momentos para la
fuerzas. Mientras que en un
de pared correspondientes de
planificación de la obra y de
trazado de tubería recto entre
las tuberías, los factores
la estructura portante (para
dos pasamuros la tubería no
decisivos son la clase de presión
pasamuros, cimentaciones y
puede “desviarse”, tuberías de
necesaria, las cargas exteriores
otros puntos de fijación)
trazado angular sí que lo
y el material.
- Determinación de tipo
pueden, de modo que se
(soportes fijos, soportes de
produzcan fuerzas y momentos
Para el proyecto concreto hay
deslizamiento, guías) y
mucho más moderados. Aquí
que examinar la necesidad de
posición de los soportes de
también hay que concentrarse
una elaboración de un “cálculo
tubería
en una utilización correcta de
estático de tuberías”. Los
- Valores de fuerzas y
cálculos siguientes forman parte
momentos para los soportes
del cálculo estático de tuberías:
de tubería (cargas de soportes
soportes de deslizamiento y
fijos así como de guías.
para soportes fijos, soportes
- Cargas primarias (presión
de deslizamiento, guías)
interior, peso del tubo, de las
- Especificaciones constructivas
válvulas, del llenado de agua)
para los soportes de tubería
- Cargas secundarias (tensiones
(diseño de los soportes fijos,
o fuerzas que resultan de las
soportes de deslizamiento,
diferencias entre la
guías)
temperatura mínima y
máxima basándose en la
Notas:
temperatura de montaje)
Cargas (fuerzas y momentos)
- Cargas ocasionales (como p.
ej. viento, hielo, nieve)
resultantes de las cargas
secundarias, el “caso de carga
- Cargas dinámicas
de temperatura”, son muchas
- Análisis de tensión
veces mayores a las fuerzas de
56
4.1.1.2
Trazado de tuberías
Tuberías internas
Para la fijación de la motobomba
sumergible en el pozo de bomba
sirven las piezas de montaje, que
son el codo de pie, el dispositivo
de guía (cable o barra de guía) y
la cadena o cable.
4
Tuberías y válvulas
En el codo de pie que es anclado
puntos altos y conexiones de
profundo hay que observar una
en el fondo del pozo de bomba se
evacuación y de lavado en los
distancia mínima al codo de pie.
monta la tubería de impulsión.
puntos bajos. Además, los
En caso contrario inclusiones de
La tubería de impulsión consiste
aireadores y desaireadores sirven
aire pueden provocar problemas
en una columna vertical y la
de interruptores de presión
al arrancar la bomba. Las
tubería de impulsión horizontal
negativa, si apareciera un efecto
válvulas de cierre deben ser
saliente. Si en la estación de
de sifón no deseado o no
montadas de tal forma que la
bombeo se encuentran varias
calculado.
posición de los elementos de
maniobra (p.ej. volante) no
bombas con el mismo lugar de
destinación de bombeo, cada
La disposición de las válvulas se
disturbe la aspiración de la
bomba dispone de una tubería
realiza en el pozo de bomba
bomba.
de impulsión individual que en
verticalmente en las columnas o
caso de tuberías largas se reúnen
horizontalmente en un pozo
Columnas por encima de la
en por lo menos una tubería de
separado de válvulas.
válvula de retención deben
mantenerse más bien cortas a
impulsión central.
causa de un posible depósito de
Las tuberías de impulsión
sólidos, teniendo en cuenta las
salientes de la estación de
circunstancias locales. La
bombeo deben ser instaladas de
integración de las columnas en
forma ascendente hasta la salida
una tubería de impulsión central
(final). Si a causa de las
debe efectuarse siempre
condiciones topográficas el
trazado de la tubería
Fig. 4.1.1.2a: Pozo de válvulast
horizontalmente y, a ser posible,
sin perjudicar el flujo. Según las
experimenta muchos puntos
circunstancias locales pueden
altos y bajos, puede acumularse
utilizarse entre otros tubuladuras
aire en los puntos altos o
en forma de silla, codos de
sedimentaciones en los puntos
soldar, tubos bifurcados y la
bajos. En tales casos es necesario
realización de ángulos de
revisar la velocidad de flujo.
integración (fig. 4.1.1.2c).
Acumulaciones de aire producen
un aumento de las pérdidas de
presión. Bajo ciertas
Fig. 4.1.1.2b: Cámara de válvulas
circunstancias el flujo
La instalación de las válvulas en
volumétrico de la bomba se
las columnas debe efectuarse en
reduce y la cuestión de una
la parte superior del pozo.
posible autodesaireación gana
Ventaja: El acceso de las válvulas
importancia. Si la
resulta más fácil y hay menos
autodesaireación no puede ser
probabilidades de que sólidos se
practicada o solo de forma
depositen en el dispositivo
limitada, deben preverse
antirretorno. En caso de una
aireadores y desaireadores en los
instalación a un nivel más
Fig. 4.1.1.2c: Integración de la
tubería de impulsión individual
en dirección de flujo
57
4
Tuberías y válvulas
Si resulta necesario aumentar la
Para mantener la posibilidad de
Si no se pueden evitar puntos
sección transversal, se
montaje y reparación es
altos en la tubería de impulsión
recomienda utilizar adaptadores
necesario reducir al máximo
de la estación de bombeo, debe
(en la construcción de tuberías se
posible el número de uniones
preverse una posibilidad de
llaman “reductores”) con un
embridadas. No obstante, no
desaireación. En plantas de
ángulo de abertura, en lo
olvidar la integración de
tratamiento de aguas residuales
posible, pequeño. Los
uniones embridadas para
esto debería ser estándar ya que
adaptadores instalados en la
reparaciones y para instalar
la formación de gas es muy
columna deben ser excéntricos
tuberías prefabricadas. Trabajos
probable. Si la tubería externa
para que estos accesorios no
de soldadura in situ deben ser
está instalada de forma
dificulten la aspiración de la
limitados a un mínimo.
descendente, debe ser montada
una válvula de aireación y
bomba.
Las uniones embridadas deben
desaireación automática en el
El paso por un muro de la
ser ejecutadas en función del
punto más alto de la estación de
tubería de impulsión saliente en
medio bombeado, el material de
bombeo que sirve de interruptor
la obra se realiza, en caso de
tubo elegido y la presión
de vacío. Si en el momento de
exigir un sellado absoluto, por
máxima de la instalación.
desconectar la bomba se
un tubo con bridas o un
Juntas planas a partir de DN
produce un efecto de sifón, no
pasamuro elástico. En caso de
200 deben utilizarse en
se pueden excluir dificultades
utilizar un pasamuro elástico
ejecución con inserción de
en el arranque de la bomba por
(junta anular), procurar centrar y
acero. Al utilizar elementos de
inclusión de aire.
fijar bien la tubería en la
unión en acero inoxidable los
apertura.
tornillos deben ser de calidad
Si hace falta, prever
V2A y las tuercas hexagonales
posibilidades de evacuación y
de V4A.
lavado (p. ej. empalmes de tubo,
Para obtener un montaje
llaves esféricas y acoplamiento
perfecto con conexiones libres
Storz con tapa ciega).
de tensiones, la posibilidad de
Si las condiciones de espacio no
compensación de tolerancias de
permiten otra solución, la
largos, así como la posibilidad
tubería central también puede
Si se instala una estación de
de un desmontaje en caso de
ser instalada fuera de la obra.
bombeo en una obra abierta
reparaciones, deben integrase
Por razones de espacio y manejo
(depósito) deben adoptarse, en
piezas intermedias y
la disposición separada de una
su caso, medidas de protección
desmontables o compensadores
sala de compuertas (también
contra heladas.
en la tubería, según las
llamado cámara de válvulas o
necesidades. Una disposición
pozo de válvulas) puede resultar
adecuada de la tubería permite
útil (fig. 4.1.1.2a+b).
que codos de tubo con brida
puedan servir para tal fin.
58
4
Tuberías y válvulas
Tuberías externas
Las tuberías externas deben ser
ejecutadas conforme a los
reglamentos legales y las
recomendaciones de las
asociaciones profesionales (véase
ATV hoja de trabajo 134).
Puntos altos notables deben ser
desaireados. Una bolsa de aire en
las tuberías podría causar
reducciones de caudal y
perturbaciones en el
funcionamiento, así como un
cierre repentino de la válvula y
vibraciones de las tuberías.
4.1.1.3
Fijación de la tubería /
Soporte
Generalidades
La fijación o el soporte de
tuberías se efectúa con:
- Abrazaderas de tubo como
abrazadera doble
•con apoyo de suelo
•con consola de pared
•con suspensión del techo
- Silletas con y sin abrazadera de
tubo
- Construcciones especiales
En función de los aspectos
Nota especial
En el punto de transición entre
tubería interior y exterior, aquí
estáticos de las tuberías, los
soportes deben ser fijos o
deslizantes.
bombeo, se debe considerar el
montaje de una articulación de
tubo a causa de la “problemática
de asentamiento”.
distancias cortas y ser muy
estables. Los dispositivos
fijadores deben soportar el peso
de la tubería y del medio
bombeado, evitar cargas
(fuerzas y momentos) en los
puntos de conexión y
vibraciones inadmisibles.
El rodete de pocos canales de las
bombas de aguas residuales
produce una pulsación de la
corriente. Frecuencia de
excitación = número de
revoluciones x número de
álabes.
Las vibraciones hidráulicas de
bombas de rodetes monoálabes
son las más críticas. Las
se refiere al punto delante de la
pared exterior de la estación de
de las tuberías deben preverse a
Fijaciones / soportes en
estaciones de bombeo KRT
Las columnas son conectadas de
forma directa y fija al codo de
pie. El codo de pie es utilizado
como punto fijo, teniendo en
cuenta las cargas admisibles
frecuencias de excitación
ascienden a 25 Hz a 1500 1/min
y a 17 Hz a 1000 1/min.
Tuberías de acero muchas veces
tienen frecuencias naturales que
se concentran justo en esta gama
de frecuencia.
indicadas por el fabricante. Para
absorber el peso de los tubos
este ha sido especialmente
dimensionado para fuerzas
verticales admisibles más altas.
En caso normal el codo de pie
puede soportar el peso de los
tubos de la columna. Las fuerzas
y momentos admisibles tampoco
deben ser sobrepasados durante
el funcionamiento. Los soportes
59
4
Tuberías y válvulas
La pulsación en el flujo
De influencia decisiva en la
La determinación de frecuencias
volumétrico estimula la vibración
frecuencia natural es el concepto
naturales solo puede hacerse
de la tubería de impulsión de la
de soporte. Frecuencias
mediante un cálculo estático
bomba. Es importante que se
naturales desfavorables pueden
para tuberías.
evite una resonancia. Esta
ser modificadas mediante un
aparece si la frecuencia natural
cambio de posición o integración
Los soportes de tubería deben
de la bomba coincide con la
de soportes individuales
ser robustos para poder
frecuencia de la tubería.
(preferentemente cerca de
transmitir de forma segura las
Resonancias producen
válvulas, bocas de salida, etc...).
fuerzas activas a la obra.
amplitudes de vibraciones
El posicionamiento de grandes
máximas y fuerzas muy altas
masas individuales (válvulas)
actúan sobre los soportes.
también influye la frecuencia
natural.
Para poder excluir las
resonancias de modo seguro, es
Las posiciones exactas de los
imprescindible que las dos
soportes con las frecuencias
frecuencias se distingan. La
naturales correspondientes
distancia mínima debe ser más
pueden ser determinadas
grande que el 10 % del valor de
exclusivamente con un cálculo
la frecuencia natural.
estático especial para tuberías.
Muy pocas veces se puede
La frecuencia natural puede ser
cambiar la frecuencia natural de
cambiada poco al variar el
la bomba (cambio de la
espesor de pared. Espesores de
velocidad de la bomba > 30 %).
pared mayores provocan, en
Esto significa que la frecuencia
tuberías de material idéntico
natural de la tubería debe ser
(módulo de elasticidad idéntico)
adaptada.
y excitación idéntica, una
frecuencia natural mayor.
La frecuencia natural de la
Fuerzas provocadas por
tubería depende:
vibraciones que actúan sobre los
•De la distribución de masa en
soportes pueden ser calculadas
el sistema (posición de las
válvulas, espesor de pared,
material)
•Del concepto de soporte
60
con una excitación armónica.
4
Tuberías y válvulas
4.1.1.4
Pasamuros
Pasamuros flexibles
(p. ej. galvanizadas al caliente o
pintadas) o de acero inoxidable
Un pasamuro flexible consiste en
(material 1.4571 / V4A). Al
Si las tuberías tienen que pasar a
un tubo manguito con collarín y
utilizar tuberías fundidas se
través de paredes interiores y
el tubo del medio insertado.
deben considerar en especial la
exteriores de obras, hay que
Para el sellado entre tubo
disponibilidad de racores de
utilizar pasamuros:
manguito y tubo del medio
tubería y el peso.
básicamente existen dos
Pasamuros rígidos
versiones:
Al usar otros materiales como p.
ej. materiales sintéticos para
El pasamuro con collarín como
• Junta anular
aguas residuales industriales, hay
tubo del medio (tubo de pared)
• Junta de apriete brida-brida
que dar mucha importancia a la
es la versión rígida.
fijación suficiente de las tuberías
Este pasamuro sirve de punto
En vez del tubo manguito se
así como al apoyo separado de
fijo. Con el cálculo estático de
puede prever también una
piezas incorporadas como
tuberías deben determinarse las
perforación con barrena
válvulas.
fuerzas en este punto y ajustarlas
sacanúcleos en la pared de
con las fuerzas admisibles para
hormigón de acero. En general,
la construcción.
no se recurren a perforaciones
Este pasamuro existe en dos
con barrena sacanúcleos para
versiones:
diámetros nominales más
• Collarín con extremos para
grandes.
soldar
•Collarín con bridas de
empalme
Si se emplean pasamuros
elásticos y además se debe evitar
un empuje axial, debe preverse
en una posición adecuada antes
Si se utilizan collarines con
de alcanzar el pasamuro un
extremos para soldar se requiere
soporte / dispositivo de fijación
un montaje que penetra el
como punto fijo (protección
encofrado. En casos especiales
contra el empuje axial).
puede efectuarse un montaje
posterior en un vano en el muro
que debe ser llenado con
hormigón secundario. Este tipo
de construcción requiere una
coordinación detallada con el
planificador de obras. Collarines
con bridas de empalme pueden
ser a ras de pared o salientes. El
montaje a ras de pared exige una
exactitud dimensional del
montaje entre encofrado y
4.1.1.5
Materiales de tubería
Las tuberías en el interior de la
estación de bombeo son
preferentemente fabricadas en
acero. Para garantizar una
protección anticorrosiva las
tuberías de acero son fabricadas
con paredes gruesas, revestidas
armadura.
61
4
Tuberías y válvulas
Los materiales de las tuberías
internas son:
•Acero (p. ej. revestido o
galvanizado)
•Acero inoxidable (p. ej. 1.4301
o 1.4571)
•PE-HD
•Fundición (embetunada; con
revestimiento electrostático de
plásticos)
Para las tuberías fuera de la
estación de bombeo la selección
del material depende de las
condiciones locales (terreno de
construcción, exposición a
corrosión), criterios
relacionados con la
construcción y los tubos así
4.1.1.6
Conexiones de medición en
tuberías
Para las tuberías de impulsión,
casi siempre para las internas, se
requiere la integración o el
montaje de instrumentos de
medición conforme al concepto
de vigilancia y control.
Montaje directo en tubería
En general, solo
•Los caudalímetros magnéticos
inductivos (CMIs)
son montados directamente en
la tubería.
Montaje exterior o integración
como aspectos económicos.
en la tubería
Los materiales de las tuberías
instalados al exterior de la
externas son:
•Fundición (embetunada; con
revestimiento electrostático de
plásticos, con revestimiento
de mortero de cemento)
•PE-HD
•Plástico reforzado de vidrio
•Acero embetunado
•Acero con revestimiento de
mortero de cemento
Además hace falta considerar
una pieza de conexión / de
empalme técnica y dimensionalmente apropiada entre la
tubería interna y externa de la
estación de bombeo.
Los siguientes instrumentos son
tubería para medir :
•La presión (mediante
manómetro o transmisor)
•El flujo (monitor de flujo como
protección contra marcha en
seco)
•La temperatura (poco común
en tuberías de aguas residuales)
•Caudalímetros con sensores
ultrasónicos
Nota
En este contexto quisiéramos
mencionar que para el control de
una instalación de bombeo en la
práctica se efectúan mediciones
adicionales como del nivel en el
pozo de bomba, y en su caso,
incluso en el punto de salida.
Pero estas mediciones no están
relacionadas con el sistema de
62
tuberías.
Indicaciones para la posición de
montaje de los puntos de
medición de CMIs
En el montaje o disposición de
CMIs debe observarse como
sigue:
- Recorridos suficientes aguas
arriba y abajo del CMI para
estabilizar el flujo. Para ello
observar las indicaciones de los
fabricantes correspondientes.
- Posición de montaje según
indicaciones del fabricante. P.
ej. tubo sifón para obtener el
llenado completo de la
trayectoria de medición para
instrumentos que no son aptos
para un llenado parcial.
Indicaciones para la posición de
montaje de puntos de medición
de presión, monitores de flujo y
mediciones ultrasónicas
Conexiones para puntos de
medición de presión deben
preverse siempre en la parte
lateral de la tubería a la altura
del eje de tubo. Además, hay que
vigilar que los puntos de
medición se encuentren en
tramos de tubo de escaso flujo.
Se trata de evitar una disposición
en puntos de reducción,
ampliación, desviación, piezas
montadas, etc.
También debe evitarse la
disposición al suelo y vértice del
tubo, ya que impurezas o
inclusiones de aire pueden
falsificar el resultado de
medición.
4
Tuberías y válvulas
4.2
Selección de las válvulas
4.2.2
Criterios de selección
4.2.2.2
4.2.1
Anotaciones previas
Básicamente, los criterios
La utilización de válvulas en
siguientes deben ser tenidos en
aguas residuales exige ciertos
cuenta en la selección de una
requisitos a su ejecución
válvula:
constructiva. Las razones para
•Medio bombeado
ello se encuentran en la
•Idoneidad de la construcción
contaminación por sustancias
Las válvulas constituyen un
componente funcional del
sistema de tuberías para la
realización del proceso de
bombeo.
Esencialmente se trata de las
funciones siguientes:
•Cerrar y abrir la tubería
•Impedir el reflujo
•Regular el flujo (problemático
para aguas residuales)
y función para el medio
gruesas y voluminosas,
bombeado
componentes abrasivos y otras
•Materiales adecuados para el
medio bombeado
•Diámetro nominal en función
construcción o diseño
constructivo:
4.2.2.1
Medio bombeado
Para el medio bombeado “aguas
•Válvulas de compuerta
residuales” se dan condiciones de
(válvulas de compuerta de
empleo especiales según el tipo de
cuña, válvulas de guillotina),
agua:
válvulas mariposa, válvulas
•Agua de lluvia
de globo
•Aguas superficiales cribadas •Aguas residuales industriales
diafragma, de guillotina)
•Aguas grises sin sustancias
interior), dispositivos
máximo posible de bloqueos
al manipular la válvula
•Idoneidad de tipo de sellado
mediante el diseño
constructivo y el material
empleado.
con sustancias fibrosas
membrana o discos), válvulas
•Lodo de reciclaje
esféricas de retención
•Lodo excedente
de construcción
•Exclusión o evitación al
•Aguas residuales domésticas
•Lodo crudo
desaireación de distintos tipos
lo más libre posible
fibrosas
antirretorno (con asiento de
•Válvulas de aireación y
•Sección de flujo en la válvula
por rejilla
control (de émbolo, de
palanca y peso o vástago
existen entre otros los requisitos
siguientes al tipo de
válvulas nos ofrece:
•Válvulas de retención (con
A causa de las contaminaciones
pérdidas de carga resultantes.
Para ello la industria de
•Válvulas de compuerta de
sustancias.
de la velocidad de flujo y las
•Aireación y desaireación de la
tubería
Tipos de construcción
•Aguas residuales limpias sin
impurezas
•Aguas industriales.
Remitimos a la tabla de
selección “Tipos de válvulas en
función del medio bombeado”
(fig. 4.2.3a).
63
4
Tuberías y válvulas
4.2.2.3
Posición de montaje y
dirección de flujo
Debido a la construcción especial
de una válvula en muchos casos
la dirección de flujo y la posición
de montaje están ya predefinidas.
En todas las válvulas de
retención y dispositivos
antirretorno la dirección de flujo
está predefinida por la
construcción. En muchos casos
también se deben cumplir con
ciertas condiciones de montaje
en cuanto a la idoneidad para un
montaje en posición vertical y
horizontal.
Es necesario observar las
indicaciones de los fabricantes
(p. ej. prescripciones de montaje
y manual de instrucciones) ya en
la planificación.
4.2.2.4
Materiales
Revestimientos epóxicos pueden
ser considerados como muy
4.2.2.5
Diámetro nominal aptos.
En caso de medios bombeados
La selección de los diámetros
muy abrasivos resulta necesario
nominales se efectúa igual que
emplear materiales de fundición
para las tuberías en función de
muy duros y revestimientos
los enfoques de la velocidad de
especiales.
flujo (véase el apartado 4.1.1.1),
así que normalmente el diámetro
La selección correcta de los
nominal de la tubería
elastómeros para sellos también
corresponde al diámetro
es importante. Por regla general
nominal de la válvula. En este
puede utilizarse EPDM y NBR
contexto quisiéramos señalar de
para aguas residuales comunales,
nuevo que los diámetros
mientras que para aguas
nominales para aguas residuales
residuales industriales Vitón
no deben ser inferiores a DN 80.
(FPM) puede ser más adecuado.
Al elegir los diámetros
En aguas residuales industriales
nominales hay que considerar
también puede ser necesario usar
también las pérdidas de carga de
materiales de acero inoxidable.
las válvulas. Sobre todo en caso
La selección del material debe
de válvulas de retención los
hacerse individualmente
coeficientes de pérdida son tan
basándose en la composición de
altos que pueden ser la razón de
los contenidos.
emplear el diámetro nominal
siguiente más grande que, en
Recomendamos informar a los
consecuencia, también es
Los materiales deben ser
fabricantes o proveedores de
decisivo para el
seleccionados en función de los
válvulas siempre sobre la
dimensionamiento de la tubería.
tipos de aguas residuales antes
composición del medio
mencionados. Los fabricantes de
bombeado, para que el
válvulas suelen hacer las
fabricante pueda hacer la
indicaciones de materiales
selección en conocimiento de las
individualmente por piezas como
condiciones de aplicación.
cuerpo, placa de obturación,
asiento, sellado, eje, tornillos de
unión, etc. Materiales de
fundición pueden ser utilizados
en ejecución revestida para aguas
de lluvia/aguas superficiales y
aguas residuales comunales.
64
4
Tuberías y válvulas
Válvulas de cierre
Grifos
Grifo esférico con paso estrangulado
Grifo esférico con paso no estrangulado
Grifo de descarga
Grifo de asiento cónico
Grifo de asiento cilíndrico
Válvulas de cierre
Válvula de asiento recto
Válvula de asiento inclinado
Válvula angular
Válvula de paso anular
Válvula de compuerta
Válvula de compuerta, de junta metálica
Válvula de compuerta de cuña redonda
Válvula de compuerta de cuña ovalada
Válvula de compuerta de cuña plana
Válvula de compuerta de doble cuña
Válvula de compuerta, de junta blanda
Válvula de compuerta de cuña
Válvula de compuerta con caras paralelas
Válvula de compuerta sin cuerpo propio (válvula de compuerta mural)
Válvulas de mariposa
Válvula de mariposa céntrica
Válvula de mariposa excéntrica
Válvulas de cierre a membrana
Válvula de cierre a membrana, tipo compuerta
Válvula de cierre a membrana
Válvula de pinza a membrana (hidráulica o neumática)
Válvula a membrana anular
Válvulas antirretorno
Válvula de retención
Válvula de retención de resorte
Válvula de pie con colador y alcachofa
Válvula de retención de tobera
Válvula de retención, tipo clapeta
Válvula de retención tipo clapeta con/sin palanca y peso
Válvula de retención de varias clapetas
Válvula de retención de asiento inclinado con/sin palanca y peso
Dispositivos antirretorno
Válvulas de retención de bola
Válvula de retención de doble disco
Válvula de retención tipo wafer
Dispositivo antirretorno a membrana
Válvula de retención de tobera
Válvula de retención a membrana
Otras válvulas
Válvulas de descarga con flotador
Válvula de aireación y desaireación
Válvula de aireación y desaireación aptas para aguas residuales
Válvulas de alivio de presión
Válvula de caudal mínimo
Válvulas de descarga y para fin de tubo, válvula tipo flap
de
as lluv
A
gu ind ia,
a
u a
Lo s r str gua
do esi ia
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A d e d u a e s , up
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„
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p
o
de
ag
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sr
es
id
ua
le
s
ru
do
4.2.3 Tabla de correspondencias "Tipos de válvulas y tipos de aguas residuales"
Leyenda
no apto
condicionalmente apto
apt
Fig. 4.2.3a: Tabla de correspondencias
65
4
Tuberías y válvulas
4.2.4
Montaje
4.2.4.1
Tipo de montaje
He aquí algunos ejemplos para
Condiciones funcionales
dar una mejor explicación:
secundarias
•La válvula de compuerta en el
La posición de montaje puede ser
lado de impulsión de la bomba
determinada por las condiciones
sirve para cerrar la tubería en
funcionales secundarias. A
caso de una reparación de la
continuación, algunos ejemplos:
bomba y de la válvula de
•Prescripciones de montaje del retención y debe ser
fabricante de válvulas (vertical/
posicionada inmediatamente
horizontal)
aguas abajo de la bomba y de
•Recorrido de la tubería de la válvula de retención.
impulsión
Entonces, de las condiciones
•En caso de un recorrido funcionales secundarias (nivel
vertical largo de la tubería de de agua máx. en el pozo de
impulsión la válvula de bomba) y la manejabilidad
retención no debe ser montada La posición de montaje está
resultan otra posición
a una posición baja en el eje de determinada por:
(superior).
tubo vertical. En caso En cuanto a la dirección de flujo
y el montaje vertical y / u
horizontal admisible rogamos
que se refieran al apartado
4.2.2.3.
4.2.4.2
Posición de montaje
•Como ya mencionado en el
•La función técnica
contrario la función de la párrafo anterior, la válvula de
válvula de retención sería retención debe ser montada
perturbada por impurezas inmediatamente aguas abajo
refluyentes (arena, piedras y de la bomba. Aquí el nivel de
sedimentos de lodo). También agua y la accesibilidad
podría ser dañada por piedras Al determinar la posición de
determinan también el
refluyentes. En tales casos se montaje de las válvulas los tres
posicionamiento apropiado en
debe posicionar la válvula de criterios indicados son del mismo
la tubería.
retención en un tramo de •Las condiciones funcionales
secundarias
•La accesibilidad y manejabilidad.
rango y deben ser combinados
•La válvula de aireación y
tubería horizontal. Si fuera desaireación debe ser
necesario, considerar tal tramo posicionada siempre en el
ya en la planificación.
La función técnica operacional
punto más alto de la tubería
•Nivel de agua máximo
En primer lugar la posición de la
por su función técnica.
•Unificación de tuberías de válvula es determinada por la
Teniendo en cuenta esta
impulsión individuales en función técnica operacional.
posición de la válvula se deben
tuberías centrales.
para la solución del proyecto.
prever las medidas
constructivas para asegurar su
accesibilidad.
66
4
Tuberías y válvulas
Accesibilidad o manejabilidad
•Cámaras de válvulas
desmontaje de un codo de tubo
Finalmente, la accesibilidad
Para grandes estaciones de
se puede crear el espacio
para el personal operador es un
bombeo con diámetros
necesario en el tramo del tubo
criterio muy importante para la
nominales grandes de tuberías y
para el cambio de válvula.
manejabilidad así como para
válvulas, la planificación de
trabajos de mantenimiento y
cámaras de válvulas resulta
Disposición con pieza de ajuste y
reparación. Siempre se debe
muy útil.
desmontaje
asegurar el cumplimiento de las
Todo el sistema de tubos
En muchos casos el recorrido de
normas de prevención de
individuales y centrales, todas
la tubería complica el montaje y
accidentes (en Alemania: UVVs,
las válvulas e instrumentos de
desmontaje de elementos de
BGV y otros reglamentos), lo
medición pueden ser alojados
tubería o de la válvula misma.
que también repercutirá en la
sin problemas ofreciendo al
Aquí aparte de la válvula o
planificación.
mismo tiempo buenas
grupo de válvulas se deben
condiciones de trabajo.
integrar piezas de ajuste y
desmontaje. Las piezas de ajuste
En principio existen las
posibilidades siguientes para
asegurar la manejabilidad y
accesibilidad.
•La válvula puede ser
posicionada en una parte de
la obra que por sí proporciona
una manejabilidad fácil.
•La manejabilidad requiere el
montaje de escaleras y
plataformas.
•El diseño de la obra se adapta al manejo y mantenimiento.
Buenas soluciones constructivas
para la accesibilidad y
manejabilidad son:
•Pozos de válvulas
Aparte del pozo de bomba
puede preverse otro pozo
parcial prefabricado separado
para la instalación de las
válvulas. Con el
posicionamiento correcto de las
tapas de pozo se crea la
condición previa para un
montaje y cambio sin
complicaciones.
4.2.4.3
Soluciones técnicas para el
montaje y desmontaje de
válvulas
Tanto para el primer montaje
y desmontaje disponen de un
campo de ajuste del largo
constructivo lo que permite un
montaje y desmontaje exentos de
tensiones de la válvula o grupo
de válvulas.
pero sobre todo para el
mantenimiento posterior es
importante tener en cuenta ya en
la planificación la posibilidad de
poder montar o cambiar
válvulas. Por eso se plantea la
cuestión si aparte de la válvula o
grupo de válvulas la disposición
de piezas de ajuste y desmontaje
especiales es necesaria.
Disposición sin pieza de ajuste y
desmontaje
Si en el trazado de la tubería
aguas arriba o abajo de la
válvula o grupo de válvulas se
quieren incorporar codos de
tubo, en general no hace falta
integrar piezas de ajuste y
desmontaje. Mediante el
67
4
Tuberías y válvulas
Básicamente se distinguen los
diámetros nominales pequeños
tipos constructivos siguientes:
hasta medianos este intersticio
pequeño puede ser suficiente
•Piezas de ajuste y desmontaje para el montaje y desmontaje del
enclavables
elemento de tubo y permitir
también el cambio de la válvula.
Estas piezas de ajuste y
Acoplamientos de tubo están
desmontaje pueden ser
disponibles en las versiones "a
suministradas:
prueba de tracción" y "no
- con vástago roscado continuo
resistente a la tracción".
- con vástago roscado no continuo
•Piezas de ajuste y desmontaje no enclavables
Las piezas de ajuste y
desmontaje de vástago roscado
no continuo son de montaje
fácil, ya que el ajuste del largo
constructivo apenas requiere
trabajo. Piezas de ajuste y
desmontaje enclavables pueden
ser utilizadas funcionalmente
como piezas de dilatación y de
desmontaje.
Acoplamiento de tubo como
ayuda de montaje y desmontaje
La utilización de un
acoplamiento de tubo
probablemente representa una
solución fácil. El acoplamiento
de tubo como guarnición de
acero exterior une dos extremos
de tubo con poca distancia
intersticial. En caso de
68
5
Diseño de la obra
5
Diseño de la obra
5.1
Anotaciones previas
El diseño de la obra de una
estación de bombeo depende en
gran parte del objetivo de
aplicación. Aparte de los
requisitos puramente
constructivos y mecánicos se
deben considerar también
aspectos hidráulicos (en función
del flujo) en la planificación y
realización constructiva. La
concepción de los campos
expuestos al flujo empieza con
la afluencia a la estación de
bombeo, pasa por el contorno
del pozo de bomba a veces
necesario hasta la(s) bomba(s) y
termina en la tubería de
impulsión o el sistema de salida.
Los fabricantes de bombas se
esfuerzan en documentar las
dimensiones necesarias para la
aplicación de bombas centrífugas
(p. ej. para la geometría de la
obra) en los documentos de
proyecto. Estos datos son valores
indicativos esenciales en el
proceso de planificación para
poder determinar las
dimensiones principales de una
estación de bombeo. La
planificación lograda de una
estación de bombeo es muy
compleja y aparte de meros
requisitos de distancias mínimas
entre bombas o dimensiones de
perturbaciones en el
consigna como la distancia del
funcionamiento pueden ser
suelo y el perfil del suelo también
excluidas.
consiste en cuestiones acerca del
diseño entre la afluencia y la(s)
Según Prosser [5.1] los criterios
bomba(s).
para un diseño deficiente de
una estación de bombeo pueden
Si en la planificación o fase de
ser clasificados y evaluados
construcción se producen
claramente.
grandes desviaciones de las
En primer lugar, a continuación
dimensiones de consigna, del
vamos a detallar las influencias
nivel de agua mínimo o de la
geométricas:
geometría de las piezas
expuestas al flujo de la estación
1. Contactores o válvulas de de bombeo, el funcionamiento
control dimensionados impecable de toda la estación
demasiado pequeños
corre peligro. No importa si se
2. Cambios abruptos de la
trata de una sola desviación o
dirección del flujo (p. ej.
de toda una suma de
ángulos vivos)
desviaciones que producen
3. Campos de flujos sumergidos
problemas. De hecho no se
de alta velocidad (p. ej.
cumple con las condiciones
difusores con ángulos de
secundarias necesarias para el
funcionamiento de la bomba a
causa de los cambios o
desviaciones y la(s) bomba(s)
centrífuga(s) señala(n) con su
comportamiento en servicio o
sus desviaciones del
rendimiento que existen
problemas.
apertura demasiado grandes)
4. Escalones o resaltes por el
suelo
5. Presas que no sirven para la
disipación de energía
6. Pilares, columnas y aletas de
guía
7. Diseño incorrecto del cuerpo
o un modo de
funcionamiento que provoca
Si, en cambio, los datos de los
una distribución de flujo
fabricantes de bombas en
asimétrica en el pozo
cuanto al diseño hidráulico y
mecánico de la estación de
8. Afluencia por encima del
nivel de agua en el pozo
bombeo entran a tiempo en el
diseño total, funciones erróneas
– como el no alcanzar los datos
de rendimiento exigidos – y
69
5
Diseño de la obra
Los puntos 1, 2, 3, 6 y 7 pueden
1. Chorros, es decir, afluencias
se ha dado un gran paso para
causar remolinos en la entrada
a alta velocidad de flujo que
obtener una estación de
de la bomba. En casos extremos
tropiezan con medios
bombeo libre de perturbaciones.
se producen remolinos
bombeados estancos o de
Comparaciones de las
superficiales aireados o
baja velocidad (ya que dimensiones prefijadas necesarias
remolinos sumergidos (fig. 5.1).
forman zonas de remolinos en las documentaciones de
Los puntos 4, 5 y 8 pueden
no estacionarios grandes en diferentes fabricantes y también
causar la introducción de aire en
su estela)
en documentaciones de institutos
el medio bombeado, mientras
2. Zonas con interrupción de de investigación de
que los puntos 3, 4 y 5 pueden
flujo
reconocimiento internacional
producir estados de flujo no
3. Flujos de altas velocidades
han demostrado que las
estacionarios en el pozo.
(v > 2 m/s)
geometrías documentadas por
4. Flujos no estacionarios
KSB en los folletos de serie
La función del pozo de bomba es
5. Grandes ondas de superficie
correspondientes o en las
formar un recipiente de volumen
6. Afluencias en cascada
herramientas de software
y generar buenas condiciones de
conducen a las dimensiones
afluencia para las bombas; para
Si se consideran los criterios aquí
mínimas necesarias de estaciones
ello se deben evitar en la estación
mencionados en la planificación
de bombeo y con ello también a
de bombeo las condiciones
y realización de la obra entonces
ahorros de costes
hidráulicas siguientes:
Fig. 5.1: Remolinos aireados en una bomba modelo
70
correspondientes.
5
Diseño de la obra
5.2
Dispositivos de rejilla
Está en las manos del
planificador dónde posicionar la
rejilla en la concepción de la
Para un funcionamiento libre de
estación de bombeo. O se instala
perturbaciones de las bombas
la rejilla aguas arriba de la
según el tipo y origen del medio
estación de bombeo o del pozo
bombeado puede resultar necesa-
para excluir la entrada de
rio incorporar rejillas gruesas
sustancias gruesas en la obra o se
(distancia de dientes entre 5 y 30
instalan rejillas individuales
cm) y/o rejillas finas (distancia
directamente para cada bomba.
de dientes entre 5 y 20 mm) así
Siempre debe haber suficiente
como, en su caso, aguas arri-
distancia entre la rejilla y la boca
ba separadores de gravas. Su
de aspiración de la(s) bomba(s),
limpieza debe efectuarse automá-
ya que la sección transversal libre
ticamente mediante un mecanis-
se reduce ligeramente a causa de
mo correspondiente durante el
la instalación de la rejilla y las
funcionamiento habitual de la
sustancias retenidas pueden
bomba.
deformar considerablemente (de
Sobre todo en aplicaciones como
modo no uniforme) el flujo
la toma de aguas superficiales de
aguas abajo de la rejilla. Sin estas
ríos, lagos y canales, pero tam-
sustancias retenidas por los
bién en estaciones de bombeo de
dientes de la rejilla, aguas abajo
agua de lluvia (storm water) es
de la rejilla se produce una
absolutamente necesario prever
distribución de velocidad
estos dispositivos de limpieza.
equilibrada en la sección del flujo
Fig. 5.2a: Rejilla con limpieza
automática
– favorable para el
Sobre todo en la toma de aguas
funcionamiento de la bomba.
fluviales muchas veces no se da
importancia al problema de
En la evaluación del nivel de
arrastre de piedras y sedimentos.
agua mínima t1 en el pozo de
Pero si no se equipan las
bomba se debe considerar que las
estaciones de bombeo con los
sustancias retenidas por una
dispositivos mencionados, estas
rejilla representan una resistencia
se enarenan después de un
hidráulica y se produce una
funcionamiento prolongado o se
diferencia de nivel de agua entre
acumulan muchos sedimentos en
el lado anterior y posterior. Aquí
zonas de resaca en y alrededor de
el nivel de agua aguas abajo de la
la obra y provocan un mayor
rejilla no debe ser inferior al
desgaste de las bombas
nivel de agua mínima admisible
centrífugas. No se pueden
t1 para el punto de
excluir tampoco daños
funcionamiento de la bomba
mecánicos en los rodetes y otras
(fig. 5.2a).
piezas de la bomba.
71
5
Diseño de la obra
Como valor orientativo para la
horizontal, el factor de
Para las distintas formas de
distancia máxima admisible de
corrección para el tipo de
dientes de rejilla (fig. 5.2d) se
los dientes de la rejilla debe
limpieza cREasí como el
pueden utilizar los valores
elegirse un valor entre 0,3 y 0,5
coeficiente ζRE . En caso de una
siguientes:
x paso libre del rodete de bomba.
rejilla libre este factor de
Este valor figura en la curva
corrección es = 1, para una
característica correspondiente
limpieza mecánica = 1,1 – 1,3 y
(véase el folleto de serie o el
para una limpieza manual = 1,5
software de diseño).
– 2. El coeficiente ζRE refleja la
Form
1
2
3
4
5
6
7
ß RE
1
0,76
0,76
0,43
0,37
0,3
0,74
Para poder evaluar la influencia
como las relaciones de superficie
–
L es el largo del perfil de diente de
–
la rejilla y a es la anchura. Si
– –
ahora la relación es L / a ≈ 5 y se
de la rejilla al nivel de agua
entre el área de flujo libreāy la
cumple la condición b > 0,5 la
directamente aguas arriba de las
distancia de centro a centro de
fórmula para ξREpuede ser
bombas, se puede recurrir – si no
las secciones de los dientes b
simplificada a
es para un diseño exacto – al
(fig. 5.2c).
forma de los dientes de rejilla así
a
cálculo simplificado según Hager
.
[5.2] (fig. 5.2.b).
.
.
vo
ΔH
vo
ξ RE
–a
rejilla, muchas veces se rebaja el
suelo de la obra o del canal por
este valor Δz en la zona debajo
Por consiguiente vale:
de la rejilla (fig. 5.2e)
De ello resulta un descenso del
nivel de agua aguas abajo de la
ξ RE = βRE x ζRE x cRE x sin δRE
rejilla de ΔH.
(19)
P1
aguas arriba de la rejilla. El
3
4
5
6
7
–
0,3 L
–
L
2
–
0,6 L
1
(18)
Aquí v0 es la velocidad de flujo
coeficiente de pérdida total βRE
–
d
es una función del ángulo de
inclinación de la rejilla δRE a la
Fig. 5.2d: Formas de dientes de rejilla
72
x sin δ RE
producidas por el paso por la
Fig. 5.2b: Flujo a través de la
rejilla sin rebajamiento del suelo
ηM
RE Para compensar las pérdidas ΔH
.
Fig. 5.2c: Plano horizontal de la
rejilla
ΔH = ξ RE x
–
b
.
δRe
–3
4
[ ] x c 7
b
= β RE x −1
a
3
(20)
5
Diseño de la obra
ΔH Re
vo
Δz
Fig. 5.2e: Paso por la rejilla con
rebajamiento del suelo
ΔH = Δz
(21)
Este procedimiento es el más
Una limpieza manual en servicio
adecuado si se debe considerar
continuo no es recomendable ya
también la influencia de un flujo
que el personal operario tiene
transversal hacia la rejilla o si la
que controlar el nivel de agua
forma de los dientes de rejilla
regularmente y llevar a cabo la
difiere mucho de la forma en la
limpieza. La variante de un
fig. 5.2-d.
control temporizado tampoco es
lo suficientemente fiable.
Se planean las rejillas
frecuentemente muy cerca de la
Si se instala una rejilla aguas
boca de aspiración. La distancia
arriba de la estación de bombeo
necesaria de un sistema de rejilla
o de las bombas y qué distancia
a la boca de aspiración debe ser
se debe considerar entre los
como mínimo Y = 4 x D para
dientes de rejilla, debe acordarse
rejillas rectas simples (D =
en función de la forma del rodete
Las dimensiones habituales de
diámetro exterior de la bomba
y su tamaño, así como del tipo
pérdidas por rejilla son de 5 cm
de aspiración). Otras formas del
del medio bombeado.
para una limpieza mecánica y
sistema de rejilla pueden
aprox. 10 cm para una limpieza
provocar la formación de
manual.
chorros aguas abajo de la rejilla.
En estos casos debe cumplirse la
Para la realización de un
distancia mínima Y = 6 x D y, en
dimensionamiento preciso de
su caso, efectuar ensayos de
rejillas se recomienda el
modelo detallados.
procedimiento según Idelchik
[5.3, pág. 504 y siguientes].
La limpieza de la rejilla debe
efectuarse preferentemente de
forma automática. Para activar el
proceso de limpieza se puede
utilizar el desnivel de agua aguas
arriba y aguas abajo de la rejilla.
Con ello está asegurado que
cuando haga falta una limpieza
se iniciará el proceso
correspondiente.
73
5
Diseño de la obra
5.3
En caso de un tiempo de
Recomendaciones para evitar o
Formación de espuma
de superficie en
estaciones de bombeo
de aguas residuales
estancia suficiente y una capa
reducir capas de lodos flotantes:
de espuma de superficie cerrada
- Evitar a ser posible materias
se produce un cierre hermético
flotantes
de las aguas residuales y la
- Evaluar de forma crítica los transmisión de oxígeno del aire
efectos de una caída de aguas a las aguas residuales está
residuales al pozo de bomba
interrumpida. Con ello el
- Eliminar incrustaciones proceso aeróbico de oxidación
manualmente de modo se para y la putrefacción
concertado mediante limpieza anaeróbica se acelera. Los
(chorro de agua a alta productos de reacción
presión)
generados por este proceso de
- Prever un revestimiento putrefacción deben ser
superficial (evitar la corrosión clasificados como muy
de hormigón)
problemáticos. Los
- Optimizar (reducir) el tiempo hidrosulfuros son especialmente
de estancia de las aguas desagradables, ya que son
residuales en el pozo de insanos, inflamables, corrosivos
bomba, como máximo 6-8 y presentan molestias por olor.
horas teniendo en cuenta la Impurezas como materias
curva hidrográfica diaria
fecales, aceites, grasas, pelos y
- Interrumpir la superficie otras sustancias fibrosas
mediante turbulencias en caso proliferan la producción de
de espuma de superficie lodo flotante.
(tuberías de lavado, agitadores)
Durante el funcionamiento de
estaciones de bombeo de aguas
residuales nos vemos
enfrentados repetidamente con
la formación de espuma de
superficie. Los responsables de
este proceso son los contenidos
de las aguas residuales. Si son
más ligeros que el agua, suben a
la superficie y se acumulan en
zonas de bajas velocidades de
flujo. Sustancias de una
densidad parecida al agua
primero flotan en el agua. Este
estado de suspensión cambia, si
p. ej. por una caída del agua se
produce una entrada de aire.
Pequeñas burbujas de aire se
combinan con las partículas en
suspensión y suben también a la
superficie. Componentes cuya
densidad es mucho mayor que
la del agua, se hunden al fondo
del pozo de bomba. Según la
composición de estas
sedimentaciones se precisan
velocidades de flujo mucho más
altas que las conocidas de 0,7 a
0,8 m/s para eliminar de nuevo
estas sedimentaciones
[compare 5.5].
Para evitar la formación de
sulfuro en aguas residuales, la
absorción de oxígeno en la capa
límite aire/aguas residuales debe
ser idéntica a la disminución de
oxígeno. Esto sólo puede ser
conseguido, si la superficie de
aguas residuales permanece
libre de materias flotantes o se
evita metódicamente la
formación de una capa de lodo
flotante.
Fig. 5.3: Formación de espuma de
superficie en el pozo de bomba
74
5
Diseño de la obra
- Evitar circuitos de control para “nivel de agua = constante”, ya que estos favorecen la formación de espuma de superficie
- Optimizar el diseño de bombas. A ser posible, no planear la utilización de bombas de rodete de corte, ya que el dispositivo de corte suprime las turbulencias en el lado de aspiración. Definir, a ser posible, el punto de desconexión en el funcionamiento a carga parcial, ya que el remolino de carga parcial provoca un agitación considerable en el pozo
- Definir los ciclos de lavado para el pozo de bomba, a ser posible con las bombas de servicio instaladas
- Optimizar la geometría del pozo de bomba (superficie mínima libre referida al volumen máx. del pozo
- Utilización máxima del volumen de pozo de bomba como volumen de conexión 5.4
Integración de taludes
escalonados en pozos de
bombas
Como aguas residuales, aguas
sucias o aguas superficiales
suelen ser un medio a bombear
cargado de sólidos, es necesario
pensar en el transporte de estos
componentes al planificar el
pozo de bomba.
Si el medio bombeado sale de la
tubería de impulsión, la
velocidad de flujo baja y según la
distribución de velocidad en la
obra pueden originarse
sedimentaciones. La(s) bomba(s)
ya no es (son) capaz (capaces) de
aspirar los componentes del
fluido sedimentados y
transportarlos con el agua fuera
de la obra.
Si la obra no está equipada con
pendientes correspondientes
(taludes), estas sedimentaciones
crecen cada vez más y pueden
provocar cambios en el paso del
para las bombas
flujo por la obra o un atasco de
La instalación de dispositivos
Esta situación puede ser
adicionales como dispositivos de
colección de materias
obstruyentes, agitadores o rejillas
siempre significan más trabajo de
mantenimiento y mayores
inversiones. Además hay que
la(s) bomba(s).
ángulos pueden variar. Según
ATV-DVWK-A134 se
recomiendan ángulos de 60 °
aprox. No obstante, esta medida
encarece los edificios
considerablemente si se mantiene
el volumen del pozo, ya que la
obra resultará bastante más
profunda. Si se recubren las
superficies, el ángulo puede ser
menos agudo lo que reduce la
profundidad de la obra (compare
también las recomendaciones del
Hydraulic Institute 9.8 de 1998).
Si el fondo del pozo de bomba
tiene un diseño más bien plano,
hay que considerar si se puede
conseguir un lavado mediante la
guía concertada del flujo
(eventualmente con la ayuda de
elementos incorporados). Esto se
efectúa p. ej. mediante cambios
locales de sección para aumentar
la velocidad de flujo y así mover
los sólidos/sedimentos. Hay una
regla aproximada que dice:
Llenar todas las zonas de baja
velocidad de flujo o de resaca
con hormigón para excluir
sedimentos ya desde el principio.
prevenida al incorporar
pendientes suficientemente
grandes o taludes escalonados
(recubrimiento de las esquinas).
Según las características
superficiales de la obra los
asegurar que el material retenido
es eliminado correctamente.
75
5
Diseño de la obra
Para evitar sedimentaciones en
Esto sería otro factor que afecta
zonas de baja velocidad de
los costes de la obra. Una
flujo, sería conveniente cerrar
previsión más exacta de la
también la zona entre el codo
situación a encontrar en el pozo
de pie de la bomba y la pared
de bomba puede obtenerse
de la obra (visto en dirección
mediante una simulación CFD
del flujo) con un talud de diseño
(Computational Fluid
correspondiente (fig. 5.4a). Este
debe permitir trabajos de
montaje posteriores en el codo
de pie (accesibilidad de montaje
para alineación y uniones
Dynamics) (véase el capítulo
Fig. 5.4a: Construcción de un
modelo para una estación de
bombeo de aguas residuales con
taludes y divisores de flujo en la
solera
5.11 La importancia de
simulaciones CFD). La
influencia de una destrucción
de superficie por componentes
Si en la representación en la fig.
sólidos (aumento de rugosidad)
5.4b se asume además que se
o por un aumento de la
El revestimiento del contorno
producen velocidades de flujo
resistencia al deslizamiento
de hormigón aparte de un
en el pozo de bomba, en su caso
(solidificación) a causa de
comportamiento de
se puede reducir el ángulo de
grasas y aceites no fue
deslizamiento mejorado de los
inclinación sin que se formen
considerada en la investigación
componentes de las aguas
sedimentaciones en la zona de
y debe ser estimada según la
residuales también tiene la
la solera.
composición local de las aguas
roscadas).
residuales.
ventaja que el cuerpo está
protegido contra la llamada
corrosión de hormigón. A pesar
de su gran importancia no
Vista más amplia en el anexo
50
α en grados
40
Cerámica 1
queremos profundizar este tema
en este contexto.
Cerámica 2
30
Resina epoxi – aceite de antraceno
Poliuretano
20
La Universidad Técnica de
Berlín ha realizado amplias
investigaciones sobre este tema
por encargo de KSB. Los
Resina epoxi – curada
10
0
Piedra
Plástico
Venda
de gasa
Pañuelo
de papel
Grava
resultados demuestran la
influencia del ángulo de
inclinación de un talud con
recubrimiento correspondiente
sobre el comportamiento de
deslizamiento de los distintos
componentes de las aguas
residuales (fig. 5.4a).
76
Fig. 5.4b: Ángulo de deslizamiento
de distintos componentes de aguas
residuales con recubrimientos
correspondientes (sin influencia del
flujo
Arena
5
Diseño de la obra
5.5
consecuencias conocidas.
derivan del caudal volumétrico
Divisores de flujo para
evitar remolinos
sumergidos
Las dimensiones calculadas
máximo exigido de la bomba
serán adaptadas a la forma del
individual (fig. 5.5b). La
pozo de bomba o extendidas en
asimetría óptica que se produce
función de los taludes y
no tiene importancia para el
En la instalación de bombas
contornos de pared. Esta medida
efecto hidráulico de estos
pueden producirse remolinos
reduce el peligro de velocidades
divisores de flujo y resulta de la
sumergidos debido a condiciones
de flujo demasiado bajas en los
superposición de la boca de
de flujo desfavorables que tienen
alrededores inmediatos de la
aspiración respecto a la forma
un efecto negativo en el
bomba y al mismo tiempo evita
espiral de la carcasa de bomba.
rendimiento o suavidad de
las sedimentaciones no deseadas.
marcha de las bombas.
Vista más amplia en el anexo
Para considerar esta formación
de remolinos ya en la
Tight to the benching
planificación de la estación de
DIN EN 1092-2
DN3=500
45°
t3
45°
0,5xt3
1,2xt3
DN1
45°
bombeo se pueden instalar
60°...90°
30°
1xDN1
divisores de flujo en la solera o
entre las bombas (fig. 5.5a). Los
divisores de flujo por debajo de
la sección de aspiración (boca de
Vista más amplia en el anexo
C cp/2
1,5xDN1
C cp
X
Fig. 5.5a: Formación geométrica de
los divisores de flujo en la solera y
entre las bombas
aspiración) en la solera sirven
Para la fabricación de los
para manipular directamente el
divisores de flujo en vez de
flujo de afluencia y evitar el
hormigón también se puede
momento angular. Los otros
utilizar una construcción de
sirven para evitar la formación
chapa (acero inoxidable). La
de remolinos sumergidos entre
ventaja de construcciones de
las bombas; las dimensiones
chapa es entre otras que se puede
geométricas necesarias pueden
efectuar el montaje después de
ser deducidas de la geometría del
haber acabado los trabajos de
tamaño de bomba planeado. El
hormigón y la instalación de las
posicionamiento de los divisores
bombas. La condición que
de flujo en la solera debe
impone la simetría respecto a la
efectuarse de forma
boca de aspiración de la bomba
absolutamente simétrica respecto
puede ser dominada más
a la boca de aspiración de la
fácilmente.
bomba; en caso contrario se
produce un flujo asimétrico
La posición de los divisores de
hacia el rodete con las
flujo entre las bombas se basa en
las distancias mínimas que se
Fig. 5.5b: Vista plana – Divisores de
flujo entre dos bombas.
5.6
Dimensiones para el pozo
de bomba y la instalación
de la bomba
Las dimensiones mínimas
necesarias para la instalación de
bombas en un pozo de bomba
son una función del caudal
volumétrico máximo de la
bomba individual así como el
número máximo de bombas en
la estación de bombeo. Este
caudal volumétrico individual
conduce a dimensiones que
determinan la distancia a la
pared necesaria, la distancia
hasta la bomba siguiente y
también la posición respecto a la
afluencia (canal o tubo).
77
5
Diseño de la obra
La orientación existente
Los diagramas 5.6a a 5.6c
bombas por pozo de bomba se
(dirección de flujo al pozo de
proporcionan las dimensiones
debe efectuar una validación de
bomba) de la afluencia respecto
necesarias en función del caudal
las dimensiones del pozo de
al nivel de instalación de las
de la bomba individual.
bomba mediante CFD y en su
bombas y al nivel de altura de
caso llevar a cabo un ensayo de
Vista más amplia en el anexo
2000
Cb
afluencia son el criterio de
a seguir o qué solución
C0
Ccw
1600
Dimension in mm
decisión para el procedimiento
1800
1400
modelo. La instalación de un
mayor número de bombas (>5)
1200
1000
una al lado de otra conlleva a
800
600
400
constructiva se debe adoptar. El
0
0,0
1000,00
1500,0
2000,00
2500,0
3000,0
previsibles de la distribución del
Vista más amplia en el anexo
estación de bombeo o el caudal
4000
Cw
3500
Ccp
3000
Dimensiones in [mm]
de la(s) bomba(s) debe ser
500,0
Volume flow rate Q [l/s]
caudal volumétrico total de la
volumétrico máximo individual
influencias difícilmente
200
evaluado también en cuanto a
2500
1500
en el bombeo de aguas residuales.
1000
500
un ensayo de modelo necesario
0,0
500,0
1000,00
1500,0
2000,00
2500,0
3000,0
Caudal volumétrico Q [l/s]
Vista más amplia en el anexo
[compare el párrafo 5.8].
Si la afluencia se realiza
10000
9000
A
8000
pueden ser asignadas de forma
inequívoca las dimensiones
mínimas para el diseño de la
estación de bombeo; se orientan
Dimension in [mm]
7000
Con la ayuda de la tabla 5.1
bomba con efectos
correspondientes especialmente
2000
0
impulso de entrada al pozo de
5000
4000
bomba, es necesario destruir el
3000
2000
1000
0
0,0
directamente en dirección al
punto de instalación de la
6000
500,0
1000,00
1500,0
2000,00
2500,0
3000,0
Volume flow rate Q [l/s]
Fig. 5.6a – 5.6c: Dimensiones
mínimas para el pozo de bomba
impulso de entrada mediante una
placa deflectora con abertura de
fondo. Si hay que pasar una
diferencia de altura entre la
a la terminología del estándar
reconocido a nivel internacional
La validez de los diagramas se
solera de tubo y el nivel de agua
del Hydraulic Institute H.I. 9.8
limita a una cantidad máxima
mínimo en el pozo de bomba,
– 1998 [ 5.6].
de 5 bombas individuales. En
una construcción tipo balcón
caso de un mayor número de
puede ser la solución.
Dimension
Descripcion
Variable
A
Distancia de la línea central de la boca de aspiración de la bomba
al punto de afluencia o a la pared opuesta
Ccp
Distancia de la línea central de bocas de aspiración / bombas
contiguas
Ccw
Distancia de la pared lateral respecto a la línea central de la boca
de aspiración
Co
Abertura en la placa deflectora o en el balcón
Cw
Anchura del depósito amortiguador o del balcón
Cb
Altura del balcón sobre la solera del pozo de bomba
Y
Distancia mínima de la línea central de la boca de aspiración a la
salida de la rejilla aguas arriba
α
78
Ángulo de la pendiente del fondo delante del nivel de extracción
Tabla 5.1 Significado
de las variables y dimensiones
El tamaño de la sección de
Motobombas sumergibles
punta de unos pocos minutos).
afluencia debe orientarse a la
de instalación sumergida
•Las sustancias contaminantes
o el medio no son un caso
velocidad de entrada máxima de
Un factor importante para la
extremo en cuanto a su
mismo ha de tener un largo recto
determinación de las distancias
composición.
de 5 x el diámetro del tubo de
mínimas del pozo de bomba es la
afluencia para compensar los
posición del canal o tubo de
Las experiencias de los últimos
efectos negativos de desviaciones
afluencia.
años demuestran a nivel mundial
o elementos incorporados aguas
O sea: Si la afluencia está al nivel
que aproximadamente solo un
arriba del pozo de bomba. Esto
de la solera del pozo de bomba o
máximo del 3% de las estaciones
también es válido para la
si hay que superar una diferencia
de bombeo tienen problemas con
orientación de afluencia
de altura adicional (caída a una
sustancias contaminantes, sólidos
longitudinalmente a la instalación
superficie libre combinada con el
o lodos retenidos. Para estos
de la bomba (véanse los ejemplos
riesgo de una entrada de aire
casos la utilización de un pequeño
siguientes 5.6.1a, 5.6.1b y 5.6.1c).
adicional al medio bombeado) y
agitador de motor sumergible ha
cuál es la orientación de
probado su eficacia (fig. 5.7).
Vista más amplia en el anexo
A
C w
0,75 x diámetro del tubo de afluencia
2,0 m/s. El canal de afluencia
dirección de la afluencia respecto
1.5xC o
Co
>5x Ø
2x diámetro del tubo de afluencia
al nivel de instalación de las
C o
>DN2+150
bombas.
Co
Cb
C cw
6xC o
Fig. 5.6.1a: Ejemplo KRT (instalación
sumergida) con flujo directo y
diferencia de altura entre solera de
tubo y pozo de bomba
>0,75 diámetro del tubo de afluencia
45°
C cp
C w
A
5.7
Pozos de bomba con una
alta carga de
contaminantes
Vista más amplia en el anexo
A
Una carga de contaminantes
>DN2+150
6xC o
A
temporalmente o incluso
permanentemente más alta de lo
Co
Cb
45°
C cp
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
C cw
>5x Ø
5
Diseño de la obra
normal hoy en día no representa
C w (1.25 diámetro del tubo de afluencia)
Fig. 5.6.1b: Ejemplo KRT (instalación
sumergida) con flujo longitudinal
respecto a la instalación de la bomba
y diferencia de altura entre solera de
tubo y pozo de bomba
obstante, se deben cumplir las
condiciones siguientes:
correctamente dimensionado >A/2
en cuanto a tamaño y forma.
A
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
C cp
>DN2+150
Co
Co
C cw
45°
2x C o
de bombeo modernas. No
•El pozo de bomba está Vista más amplia en el anexo
>5x Ø
un gran problema para estaciones
6xC o
A
C w (1.25 inlet pipe dia)
Fig. 5.6.1c: Ejemplo KRT (instalación
sumergida) con flujo longitudinal
respecto a la instalación de la bomba
sin diferencia de altura entre solera de
tubo y pozo de bomba
•El modo de funcionamiento operativo no puede sobrecargar el sistema hidráulico (como en caso de la concentración de las sustancias contaminantes totales, p. ej. de un depósito de desborde de aguas de lluvia a una carga Fig. 5.7: Agitador de motor sumergible en el pozo de bomba
Esta es una de las posibilidades
más flexibles para remediar este
problema – tanto temporal como
localmente:
Temporalmente: El agitador
puede ser conectado solo poco
rato p. ej. antes de iniciarse el
propio proceso de bombeo, si un
funcionamiento prolongado no
hace falta. Esta medida reparte la
carga total de impurezas a todo
el volumen del líquido para
asegurar lo mejor posible la
capacidad de bombeo. Con ello
se elimina la carga de impurezas
ya desde el principio para que no
se quede como depósito.
79
5
Diseño de la obra
Localmente: En casos de
problemáticos (formación de
Como estas cifras en parte
sedimentaciones locales el
remolinos, distribución de
dependen entre sí, en la
agitador puede apuntar con el
velocidad irregular, etc.) y, en
transposición en escala exacta
centro del chorro directamente a
su caso, influirlos
al modelo no es posible cumplir
la zona problemática; zonas que
positivamente. Debido a la
con todas simultáneamente. Por
por su forma o afluencia
buena transparencia se suele
eso se debe encontrar un
aseguran una suspensión no
utilizar vidrio acrílico como
compromiso que para el caso de
necesitan medidas adicionales.
material del modelo. Para poder
aplicación dado represente lo
transferir las condiciones de
óptimo.
También lodo flotante puede ser
flujo al original, se utilizan
removido por un agitador y ser
cifras adimensionales para el
Los ensayos de modelo son
eliminado. Por consiguiente, las
diseño del modelo. Estas cifras
imprescindibles si uno o varios
ventajas más importantes son:
describen las fuerzas que
de los criterios siguientes para
•El agitador puede ser
afectan el flujo de líquido; y, a
la obra de afluencia o el pozo
dimensionado en función del
ser posible, deben ser idénticas
de bomba se cumplen:
grado de dificultad de la
para el modelo y el original. Las
situación, p. ej. según la mezcla
fuerzas relevantes son, entre
•El concepto de obra se de líquido, (mezcla específica),
otras, la gravedad así como las
diferencia de las ejecuciones el tamaño y diseño del pozo de
fuerzas resultantes de
probadas respecto a las bomba, etc.
viscosidad dinámica, la tensión
medidas de la cámara, el • El volumen total del pozo
superficial y la inercia de masas
recorrido de las tuberías, las puede ser tratado por un
del líquido circulante. Las cifras
distancias de pared, cambios agitador pequeño
adimensionales correspondientes
de dirección bruscos entre la son:
afluencia a la obra y el flujo • Flexibilidad (véase arriba)
hacia la bomba, etc.
• Ninguna reducción del flujo
volumétrico de la bomba y
evacuación completa sin
Cifra de
REYNOLDS
procesos de limpieza
Cifra de
adicionales
FROUDE
Cifra de
5.8
La necesidad de ensayos
de modelo
El objetivo de ensayos de
modelo es simular la formación
de flujos en una estación de
bombeo planeada en un modelo
a escala reducida. Con ello
resulta posible registrar
metódicamente estados
WEBER
v d
Re =
ν
•El caudal volumétrico es v
Fr =
√gl
bomba o superior a 6,3 m³/s We =
ρ v 2 l
σ
(22)
para toda la estación de bombeo.
•El flujo es asimétrico y/o irregular.
•En un funcionamiento Leyenda:
alternante de las bombas en v = velocidad de flujo en m/s
una estación de varias d = diámetro hidráulico en m
bombas se producen bruscos ν = viscosidad cinemática en cambios de dirección.
m²/s
•Una estación de bombeo g = aceleración de la caída en existente causa problemas.
m/s²
l = largo característico (en el
sistema hidráulico) en m
σ = tensión superficial en N/
80
superior a 2,5 m³/s por mm².
5
Diseño de la obra
5.9
Montaje experimental
La geometría del modelo debe
corresponder al original según la
Los criterios válidos para los
Para ello es válido:
métodos de ensayo pueden
-1
Θ = tan
(
π° dm n
u
variar ligeramente en función del
)
tipo de bomba así como la
(23)
escala elegida y considerando las
ejecución y el tamaño de la
instalación.
cifras descritas. Esto se refiere a
la parte de la obra en contacto
Leyenda:
con agua y las bombas. No solo
dm = diámetro de tubería (aquí
la parte de la obra sino también
las bombas son reproducidas en
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3
Ligera rotación
superficial
Rotación superficial con
depresión
del tubo de aspiración de
la bomba) m
material transparente. Una
n = número de revoluciones reproducción del rodete no hace
del rotámetro 1/s
falta, ya que el objetivo de la
u = velocidad de flujo axial investigación solo se concentra
m/s
en el flujo hacia el rodete.
Según Hecker los remolinos
superficiales se dividen en seis
En vez de un rodete se instala un
categorías (1 = escaso, 6 = muy
rotámetro cuyo número de
fuerte, fig. 5.9a) y los remolinos
revoluciones permite una
sumergidos en cuatro categorías
deducción a la formación de
(fig. 5.9b).
Depresión
pronunciada de la
superficie, cuyo
núcleo puede ser
visualizado (color)
Tipo 4
Tipo 5
Tipo 6
Remolino que tira
impurezas de la
superficie hacia abajo
Remolino que separa
burbujas de aire y las
tira al interior de la
bomba
Núcleo de aire
completo hasta la
tobera de entrada
de la bomba
Fig. 5.9a: Clasificación de remolinos superficiales según Hecker
(tipos 1 a 6)
remolinos en la afluencia.
Mientras se orienta en las
Por toda la sección de aspiración
gráficas, la formación de los
de la bomba modelo se miden las
remolinos aparece poco
velocidades de flujo en puntos de
espectacular. Pero los remolinos
referencia. Esto se efectúa
formados en el contexto de los
mediante un tubo Pitot o por
ensayos de modelo ya dan una
láser. En la evaluación de
impresión de los efectos que
formaciones de remolinos se
pueden producirse en
observan no solo la superficie del
instalaciones reales.
líquido sino también el área de
Contrariamente a la situación
pared y suelo debajo de la
en el laboratorio en estaciones
superficie. La intensidad de
de bombeo el agua raras veces
remolinos en una sección de flujo
está clara y resulta difícil
imaginaria se hace visible
detectar formaciones de
mediante sondas de color y su
remolinos como causa de
dimensión se mide con el
problemas, sobre todo si se
momento angular θ del
Tipo 1: Remolino de fondo o de
pared lateral ligero
Tipo 2: Remolino de fondo o de
pared lateral
Tipo 3: Remolino de fondo o de pared Tipo 4: Remolino de fondo o de
lateral con aspiración de aire
pared lateral con núcleo de vapor
Fig. 5.9b: Clasificación de remolinos sumergidos según Hecker
(tipos 1 a 4)
trata de remolinos sumergidos.
rotámetro.
81
5
Diseño de la obra
5.10
Evaluación de los
resultados
Los resultados de medición
deben ser confirmados en
conjunto por el planificador de
la obra, el usuario final, el
fabricante de bombas y el
instituto investigador antes de
concluir la planificación.
Los criterios principales son:
1. La velocidad de flujo media en los puntos de medición definidos de la sección de aspiración no se debe desviar más del 10 % del valor medio.
2. El momento angular no debe Por regla general: Efectos de
es la exclusión de una
baja repercusión en el modelo
aspiración de aire por remolinos
pueden tener una repercusión
superficiales y sumergidos y
mucho más fuerte a escala
también el aseguramiento de
grande (original).
una distribución de velocidad
admisible en la zona de entrada
Los ensayos deben ser
de la bomba. Debido al flujo
concluidos con un informe
con superficie libre se aplica la
detallado de los estados de
ley de semejanza de Froud para
servicio examinados. Las
la escalada.
formaciones de remolinos
observadas y los estados de
Un análisis metódico local de
servicio (según los niveles de
las condiciones de flujo solo
agua ensayados en la obra) son
puede efectuarse mediante una
documentados en vídeo y
medición complicada de las
entregados al comitente.
velocidades locales o mediante
sondas de color. Una evaluación
KSB apoya y coordina bajo
muchas veces solicitada del
demanda la realización de
comportamiento de
ensayos de modelo específicos
sedimentación de sustancias
de un proyecto.
sólidas o un resumen de las
condiciones de velocidad en un
ser mayor de 5°.
Un momento angular de 6° puede ser tolerado si este aparece en menos del 10 %
punto cualquiera de la obra de
5.11
La importancia de
simulaciones CFD
del periodo de observación.
Las obras de afluencia muchas
3. Solo se aceptan remolinos veces deben ser adaptadas a las
superficiales hasta tipo 2 y condiciones locales
remolinos sumergidos hasta correspondientes y por ello
tipo 1. En casos pueden ser difícilmente
excepcionales su aparición es estandarizadas. Por
tolerable en menos del 10 % consiguiente, se suelen realizar
del periodo de observación.
de antemano ensayos de modelo
para garantizar un
funcionamiento seguro de la
versión a escala original. La
tarea principal de estos ensayos
82
afluencia resulta difícilmente
realizable.
Partiendo de posibles problemas
que puedan presentarse en la
utilización de bombas en la
técnica de aguas residuales, KSB
ofrece analizarlos con la ayuda
ya probada del software de
simulación CFD y de esta forma
hacerlos previsibles.
5
Diseño de la obra
Para hacer disponible el
A pesar de suponer normalmente
una simulación CFD se ha
horizonte de experiencia
en la simulación que la superficie
establecido hoy en día. Esto
necesario para ello, se analizan
libre sea una pared libre de
también demuestra la creciente
numéricamente los ensayos de
fricción, es posible encontrar las
demanda de clientes de llevar a
modelo internos y sus resultados.
razones para los remolinos
cabo los cálculos
Con ello se ha detectado que los
aireados. En este contexto se
correspondientes para obras de
problemas relevantes para
intenta encontrar una relación
afluencia dadas.
bombas no son reflejados
entre esta suposición
correctamente en cuanto a la
simplificada y la aparición real
Para poder aplicar cálculos CFD
calidad. Esto se refiere
de remolinos aireados.
de forma efectiva,
recomendamos discutir de
básicamente a todos los tipos de
remolino que aparecen bajo el
El objetivo de los cálculos se ha
antemano y detalladamente con
agua. En general, tampoco la
conseguido si las conclusiones
el comitente las cuestiones que se
forma de flujo característica
resultantes del análisis numérico
pretenden responder con la
producida es indicada
también coinciden en
simulación. Solo si está claro qué
correctamente. Cabe destacar
condiciones de afluencia
problemas han de analizarse, se
como ejemplo los flujos
extremas con los resultados del
puede conseguir un empleo
interestacionarios peligrosos
ensayo de modelo y por ello se
eficiente de este remedio
para las bombas en la zona de
puede garantizar un
relativamente complicado que es
afluencia y también la aparición
funcionamiento seguro de las
la CFD.
de prerotación y el análisis de
bombas. Según las experiencias
zonas de interrupción.
ganadas hasta ahora en KSB esto
es posible.
Si estas últimas afectan la
superficie del agua, también
En general, el resultado de
producen en gran parte la
cálculo presenta por su
aparición rápida de remolinos
complejidad más indicaciones
aireados. Mientras que la
sobre formas de flujo
formación y expansión de esas
problemáticas que el modelo de
formas de remolino muchas
ensayo. Decisiva es la correcta
veces de gran volumen por la
interpretación del resultado de
penetración de aire solo pueden
cálculo para separar lo
ser registradas difícilmente por
importante de lo menos
este enfoque numérico, un
importante y cuantificar los
pronóstico numérico sí parece
factores de riesgo. El control de
posible – siempre que existan las
condiciones de entrada mediante
experiencias correspondientes.
83
5
Diseño de la obra
Beneficio del análisis CFD
El beneficio principal de un
forma bastante exacta. El tiempo
se calculan sus puntos nodales.
y los gastos de tal simulación
Después de un procesamiento
dependen:
correspondiente de este modelo
análisis CFD no es la sustitución
de cuadrícula se puede hacer una
de ensayos de modelo. Se
constatación acerca de la
recomienda la utilización de la
distribución de presión y
herramienta CFD, si la
velocidad o ambas pueden entrar
naturaleza de los problemas de
en un análisis numérico y/o
servicio a esperar exige su
gráfico.
empleo. De este modo resulta
más fácil analizar formas de
flujo de naturaleza no
Fig. 5.11a: Formación del flujo en
una estación de bombeo KRT.
estacionaria o el
Para poder comparar los
cálculos, se utiliza un modelo de
turbulencia que según muestra la
comportamiento de
- Del tamaño de la zona de flujo experiencia refleja las
sedimentación del pozo de
a modelar
circunstancias reales
bomba que en un ensayo de
- De la disolución geométrica correctamente.
modelo.
requerida
- Del rendimiento del ordenador
Por eso es necesario evaluar de
- De la forma de presentación antemano mediante un análisis
(informe) y el volumen de los lógico los problemas potenciales
resultados
y su naturaleza. A continuación,
se puede decidir si un ensayo de
Método
modelo, un análisis CFD o
ambos excluyen los problemas
La descripción matemática de
de servicio a esperar.
flujos de fluidos se basa en las
ecuaciones de Navier-Stokes.
Software utilizado
Estas describen los procesos en
cada punto de un flujo mediante
Para el cálculo de las ecuaciones
la ecuación diferencial parcial
generales referentes al flujo de
para el balance de masas, energía
Navier-Stokes en el pasado se
e impulsos.
desarrolló un software que hoy
en día es comercializado. KSB
El cálculo de cada punto
utiliza con el software del
tridimensional de un flujo no
proveedor ANSYS un
puede ser realizado por el trabajo
instrumento eficaz para poder
enorme que esto significaría. Por
predecir procesos de flujo de
eso se prepara una cuadrícula y
84
5
Diseño de la obra
∂ u
∂ u
∂ u
∂ u
+u
+v
+w
= fx _
∂t
∂x
∂y
∂ z
1 ∂p
+v
ρ ∂x
1 ∂p
∂ v
∂ v
∂ v
∂ v
+u
+v
+w
+v
= fy _
ρ ∂y
∂t
∂x
∂y
∂ z
1 ∂p
∂ w
∂ w
∂ w
∂ w
+u
+v
+w
+v
= fz _
ρ ∂z
∂t
∂x
∂y
∂ z
[ ∂∂xu + ∂∂yu + ∂∂zu ]
2
2
2
2
2
2
[
∂2v ∂2v ∂2v
+
+
∂ x 2 ∂ y2 ∂ z 2
]
[
∂2w ∂2w ∂2w
+
+
∂ x 2 ∂ y2 ∂ z 2
]
(24)
Fig. 5.11b: Sistema de ecuaciones de Navier-Stokes para la descripción de
flujos
un alto riesgo para el
funcionamiento de instalaciones
depuradoras de aguas
residuales. La evacuación de
sedimentos depositados puede
producir altos gastos. Mediante
el control de la velocidad cerca
del fondo puede analizarse el
riesgo de sedimentación de la
cámara de la bomba.
•Flujos no estacionarios en la Remolinos aireados causados
zona de las bombas
por el flujo cualitativo de la
•Sedimentación en grandes cámara pueden ser previstos
El ensayo de modelo es de gran
instalaciones depuradoras de fácilmente. Un flujo entrante
valor informativo en el
aguas residuales
tangencial a la cámara producirá
diagnóstico de remolinos
•Remolinos aireados y con gran seguridad un remolino
superficiales y valores de
remolinos sumergidos
de cámara y en su centro un
momentos angulares en los
•Afluencias con tendencia de remolino aireado. La fig. 5.11c
niveles de entrada de la bomba.
rotación hacia las bombas (una muestra el ejemplo de tal flujo.
Con mucho trabajo es posible
prerrotación provoca mayor estudiar la distribución de
cavitación o cambios de la velocidad al nivel de los rodetes.
altura de impulsión)
La calidad del flujo en
•Entrada de aire (aquí: geometrías de cámaras de
transporte de aire por el flujo)
Objetivos
entrada complicadas solo puede
ser reconocida con mucha
experiencia en los ensayos de
Por flujos no estacionarios se
modelo.
entienden flujos en función del
tiempo. Si la calidad de flujo
Aquí destaca el fuerte del análisis
cambia con el tiempo, las fuerzas
CFD: Se puede hacer bien visible
de aceleración deben ser
el flujo en todo el volumen.
producidas por la bomba, lo que
Mediante zonas de velocidad
normalmente causa vibraciones.
constante y niveles de sección la
Esto representa un riesgo sobre
calidad del flujo puede ser
todo para bombas de alta
analizada fiablemente.
velocidad específica.
En la cámara de entrada pueden
La formación de sedimentos es
Fig. 5.11c: Obra realizada
Flujos con tendencia a rotaciones
afectan la altura de impulsión de
la bomba y la potencia
absorbida. Pero también
modifican la característica de
cavitación.
aparecer los siguientes problemas
graves:
85
5
Diseño de la obra
No es posible calcular la
entrada de aire; sin embargo, se
puede estimar el transporte de
aire introducido por el flujo
mediante la distribución de
velocidad en el volumen.
Resumen
Si se temen problemas de
funcionamiento, recomendamos
Fig. 5.11d: Simulación de una estación de bombeo con varias bombas
aprovechar todas las medidas
disponibles para su análisis y
para evitar costes consecutivos.
Para la evaluación de flujos en
obras de afluencia y pozos de
bomba la simulación CFD es un
método adecuado. Su beneficio
se centra en la evitación de
problemas de funcionamiento
en futuras instalaciones de agua
o aguas residuales. El análisis
lógico es la base para la eficacia
de ensayos de modelo y el
análisis CFD.
Para KSB el instrumento de la
simulación CFD representa una
herramienta estándar para la
ingeniería desde hace años. Para
ciertas estaciones de bombeo se
ofrece también la combinación
de una simulación CFD y un
ensayo de modelo para una
optimización o la búsqueda de
una solución.
86
Fig. 5.11e: Obra realizada de la estación de bombeo KRT antes calculada
5
Diseño de la obra
Índice de las fuentes :
[5.1] M. J. Prosser, The Hydraulic Design of Pump Sumps and Intakes (El diseño hidráulico de pozos de bombas y entradas), BHRA, July 1977
[5.2] W.H. Hager, Abwasserhydraulik: Theorie und Praxis (Hidráulica de aguas residuales: Teoría y Práctica), Springer Verlag, ISBN 3-540-55347-9, 1994
[5.3] I.E. Idelchik, Handbook of Hydraulic Resistance (Manual de resistencia hidráulica), 3rd Edition,
Research Institute for Gas Purification, Moscow 1994, ISBN 0-8493-9908-4
[5.4] W. Kröber, Entwicklung eines Abwasserpumpschachts mit optimierter Strömungsführung zur Verhinderung von Schwimmschlammdecken und Sedimentationen, Diplomarbeit an der TU Berlin, Mai1996 (Desarrollo de un pozo de bomba de aguas residulales con flujo optimizado para impedir la formación de espuma de superficie y sedimentaciones, tesis de licenciatura en la Universidad Técnica de Berlín, mayo 1996)
[5.5] Norma Kirchheim, Kanalablagerungen in der Mischkanalisation (Sedimentos en la canalización mixta), DWA 2005
[5.6] Hydraulic Institute, American National Standard for Pump Intake Design, ANSI / HI 9.8-1998
(Norma Nacional Americana para el Diseño de la Entrada de Bombas)
Autores
Capítulo 1 - Sr. Dipl.-Ing. Hahn, Ralf
Capítulo 2 - Sr. Dipl.-Ing. Pensler, Thomas
Capítulo 3 - Sr. Dipl.-Ing. Kurrich, Ralf
Capítulo 4 - Sr. Dipl.-Ing. Grothe, Günter ; Sr. Dipl.-Ing. Deutsch, Karl-Heinz
Capítulo 5 - Sr. Dipl.-Ing. Springer, Peer ; Sr. Dipl.-Ing. Kothe, Bernd
87
Diagramas
1.80
90
1.60
80
1.40
70
1.20
60
1.00
50
0.80
40
0.60
30
0.40
20
0.20
0
3,600
7,200
10,800
14,400
18,000
21,600
25,200
28,800
32,400
36,000
39,600
43,200
46,800
50,400
54,000
57,600
61,200
64,800
68,400
72,000
75,600
79,200
82,800
86,400
en l/s
100
Tiempo t en s
Fig. 1: Ejemplo de una una curva hidrográfica de afluencia para un modelo de cálculo matemático
H
NPSH
B
Línea QH
HA
A1
NPSHdisp (2)
A2
NPSHdisp (1)
NPSHreq
Q1
Fig. 1.4: Influencia del NPSHdisp sobre la curva de estrangulación de la bomba
(Fuente: Diccionario de bombas centrífugas de KSB)
88
Q2
Q
Factor Y1
Diagramas
Diagramas
Curva característica Q-H
30.00
Curva característica sin pérdidas
Pérdidas de fricción
Pérdidas de empuje
25.00
Qeta,ópt
Heta,ópt
20.00
Punto Q libre de empujes
15.00
10.00
5.00
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00 1200.00 1400.00
1600.00 1800.00 2000.00
Fig. 1.9: Curva característica de la altura de impulsión y su disminución por las pérdidas hidráulicas internas.
Representación en relaciones por cocientes, con referencia al punto óptimo
Curva característica Q-H
30,00
Qeta,ópt
Heta,ópt
180,00
160,00
Punto Q libre de empujes
25,00
Curva característica Qeta
140,00
120,00
20,00
100,00
15,00
80,00
60,00
10,00
40,00
5,00
20,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.10: Curva característica del rendimiento η =f ( Q ). Representación en relaciones por cocientes,
con referencia al punto óptimo
89
Diagramas
Curva característica Q-H
30,00
Qeta,ópt
Heta,ópt
25,00
Punto Q libre de empujes
Curva característica Q-NPSH3%
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.11: Curva característica NPSH 3% , NPSH 3% = f (Q). Representación en relaciones por cocientes, con
referencia al punto óptimo
Curva característica Q-H
30,00
Qeta,ópt
Heta,ópt
180,00
160,00
Punto Q libre de empujes
25,00
Curva característica Q-P2
140,00
120,00
20,00
100,00
15,00
80,00
60,00
10,00
40,00
5,00
20,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.12: Potencia eléctrica absorbida P2 = f (Q). Representación en relaciones por cocientes, con referencia al
punto óptimo
90
Diagramas
Curva característica de la bomba
Curva característica de la instalación
Hestático a Hgeo
Hdinámico
QPF
HPF
Punto de funcionamiento de la bomba
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.13: Curva característica de la instalación – suma de las componentes estática y dinámica de la altura de
impulsión
30,00
25,00
Qmín
20,00
Curva característica de la instalación
Qηópt
15,00
Curva característica de la bomba
10,00
PF
Qmáx
Hgeo 5,00
Campo de funcionamiento continuo admisible
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.14: "Límites de funcionamiento Q mín y Q máx – Representación del campo de funcionamiento continuo
admisible de la bomba centrífuga (Q mín aprox. 0,3* Qeta,ópt y Q máx aprox. 1,4*Qeta,ópt )"
91
Diagramas
30,00
25,00
Qmín
Curva característica de la
instalación
20,00
15,00
Qηópt
Curva característica de la bomba
10,00
PF
Campo de
funcionamiento óptimo
Hgeo 5,00
Qmáx
Campo de funcionamiento continuo admisible
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.15: Campo de funcionamiento preferido u óptimo para el transporte de aguas residuales
30,00
Curva característica de
la instalación al nivel de
agua de desconexión
25,00
Qmin
Curva característica de
la instalación al nivel de
agua de conexión
20,00
PF(con)
15,00
PF(descon)
Hgeo,máx
10,00
Qηópt
Curva característica de la bomba
Hgeo,mín5,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.16: Cambio del punto de funcionamiento de la bomba a velocidad fija y variación de la altura de impulsión estática entre el nivel de agua de conexión y desconexión en el lado de aspiración
92
Diagramas
30,00
Curva de estrangulación 3
25,00
Qmín
Curva de estrangulación 2
20,00
PF3
Curva característica de la instalación 1
PF2
15,00
Qηópt
10,00
PF1
Hgeo
Curva característica de la bomba
5,00
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.17: Cambio del punto de funcionamiento de la bomba al variar las pérdidas de carga en la tubería de
transporte, como p. ej. cambio del diámetro nominal de tubería, cambio del recorrido de bombeo o del largo o
sedimentos e incrustaciones en la tubería
30,00
25,00
20,00
Qmín
Qηópt
15,00
PF
Curva característica de la
instalación
10,00
Hgeo
D2máx
5,00
Diámetro de reducción D2T
D2min
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.18: Reducción o adaptación del diámetro de rodete al punto de funcionamiento deseado de la bomba
93
Diagramas
30,00
25,00
Qmín
20,00
Curva característica de la
instalación
Qηópt
15,00
PF2
Curva característica de la
bomba
PF1
10,00
PF3
n1
5,00
Hgeo
0,00
n3
200,00
400,00
600,00
800,00
n2
1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.19: Cambio del punto de funcionamiento de una bomba centrífuga al variar la velocidad
30,00
25,00
20,00
Curva característica de la bomba reducida por las
pérdidas de las tuberías individuales
Qmín
Qηópt
15,00
Curva característica de la instalación
Tubería central
PF
10,00
Grupo 1 & grupo 2
Curvas reducidas
5,00
Grupo 1 o 2
Hgeo
0,00
Pérdidas de altura de impulsión
Tuberías individuales grupo 1 o grupo 2
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
Fig. 1.20: Funcionamiento en paralelo de dos bombas centrífugas idénticas. Las pérdidas en tuberías individuales
(pérdidas de carga hasta la integración en la tubería central) están consideradas en la curva característica reducida
de la bomba
94
Diagramas
30,00
25,00
Qmin
Curva característica de la bomba
reducida por las pérdidas de las
tuberías individuales
20,00
15,00
Qηópt
PF
Curva característica de la
instalación
Tubería central
10,00
Grupo 1
5,00
Hgeo
Grupo 2
Grupo 1 & grupo 2
Curvas reducidas
Pérdidas de altura de impulsión
Tuberías individuales grupo 1 o grupo 2
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
Fig. 1.21: Funcionamiento en paralelo de dos bombas centrífugas diferentes. Las pérdidas en tuberías individuales
(pérdidas de carga hasta la integración en la tubería central) están consideradas en la curva característica
reducida de la bomba.
60,00
50,00
Curva característica de
la instalación
40,00
30,00
PF
Qmín
20,00
Grupo 1 & grupo 2
10,00
Qηópt
Hgeo
0,00
Grupo 1 o grupo 2
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00 1200,00 1400,00
1600,00 1800,00 2000,00
Fig. 1.22: Conexión en serie de dos bombas centrífugas idénticas
95
Diagramas
H
Q/Qópt = 0,8
Q ηópt
Q/Qópt = 1,2
n1
Bombas para días de lluvia 1+1
n2
n3
Bombas para un funcionamiento de día 2+1
Bombas para un funcionamiento nocturno 1+1
Q
Fig. 1.23: Escalonamiento de bombas en bombas para días de lluvia, un funcionamiento de día y un funcionamiento nocturno para cubrir diferentes trayectos de bombeo en caso de diferentes niveles de agua y acontecimientos
diarios
96
Diagramas
10000
2h
1000
100
10
1
l / In
1,2
10
Fig. 3.5: Curva de disparo para el disparo de sobrecorriente de la clase 10 según EN 60947-6-2
Gastos de inversión de
la tubería
Gastos de energía
Gastos
Gastos totales
Diámetro de la tubería
Corriente velocidad
Fig. 4.1.1.1a: Estructura de gastos para la construcción y explotación de una tubería
97
Diagramas
m/s
2.4
vertical
Línea punteada
2
1.4
horizontal
1
100
0
200
300
400
500
600
700
800
900
DN (mm)
1000
Fig. 4.1.1.1b: Velocidades de flujo mínimas
50
α en grados
40
Cerámica 1
Cerámica 2
30
Resina epoxi – aceite de antraceno
Poliuretano
20
Resina epoxi – curada
10
0
Piedra
Plástico
Venda
de gasa
Pañuelo
de papel
Grava
Arena
Fig. 5.4 b: Ángulo de deslizamiento de distintos componentes de aguas residuales con recubrimientos correspondientes (sin influencia del flujo)
98
Diagramas
DIN EN 1092-2
DN3=500
45°
t3
45°
45°
0,5xt3
1,2xt3
DN1
30°
1xDN1
1,5xDN1
DIN EN 1092-2
DN3=500
60°...90°
C cp/2
C cp
X
Fig. 5.5a: Formación geométrica de los divisores de flujo en la solera y entre las bombas
99
Diagramas
Divisores de flujo hasta el talud
Fig. 5.5b: Vista plana – Divisores de flujo entre dos bombas
100
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0,0
500,0
1000,00
2000,00
Caudal volumétrico Q [l/s]
1500,0
2500,0
3000,0
Ccw
C0
Cb
Diagramas
Fig. 5.6a: Dimensiones mínimas para el pozo de bomba
101
Dimensiones en mm
102
5.6b: Dimensiones mínimas para el pozo de bomba
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0,0
500,0
1000,00
2000,00
Caudal volumétrico Q [l/s]
1500,0
2500,0
3000,0
Ccp
Cw
Diagramas
Dimensiones en [mm]
0
0,0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
500,0
1000,00
2000,00
Caudal volumétrico Q [l/s]
1500,0
2500,0
3000,0
A
Diagramas
Fig. 5.6c: Dimensiones mínimas para el pozo de bomba
103
Dimensiones en [mm]
A
Cw
1.5xC o
Co
Co
0,75 x diámetro del tubo de afluencia
>5x Ø
Co
Cb
C cp
Cw
C cw
2x diámetro del tubo de afluencia
Co
>5x Ø
>DN2+150
Cw
Co
C cw
Cb
C cp
45°
6xC o
Fig. 5.6.1a: Ejemplo KRT (instalación sumergida) con flujo directo y diferencia de altura entre solera de tubo
y pozo de bomba
104
0,75 x diámetro del tubo de afluencia
Diagramas
6xC o
Diagramas
>5x Ø
A
A
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
h= 0,06 diámetro del
tubo de afluencia
Co
Co
Cb
C cw
2Co
C cp
h= 0,18 diámetro del
tubo de afluencia
6xC o
A
>0,75 diámetro del tubo de afluencia
C w (1.25 diámetro del tubo de afluencia)
Co
Cb
C cw
>DN2+150
45°
C cp
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
6xC o
etro del tubo de afluencia)
Fig. 5.6.1b: Ejemplo KRT (instalación sumergida) con flujo longitudinal respecto a la instalación de la bomba y
diferencia de altura entre solera de tubo y pozo de bomba
105
Diagramas
>5x Ø
>A/2
A
Co
C cw
2x C o
C cp
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
6xC
A
C w (1.25 inlet pipe dia)
C w (>1.25 diámetro del
tubo de afluencia)
Co
Co
C cw
45°
C cp
>DN2+150
6xC o
Fig. 5.6.1c: Ejemplo KRT (instalación sumergida) con flujo longitudinal respecto a la instalación de la bomba
sin diferencia de altura entre solera de tubo y pozo de bomba
106
Pedido por fax de los tomos Know-how de KSB
Todos los tomos Know-how de KSB publicados hasta ahora o a punto de publicarse se los
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KSB Know-how
KSB Know-how, tomo 01
KSB Know-how, tomo 02
KSB Know-how, tomo 03
Dimensionado de
bombas centrífugas
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El golpe de ariete
disponible en:
Boa-Systronic®
disponible en:
Indicaciones de
planificación Drenaje
disponible en:
DE
EN­­­- UK
FR
DE
EN­­­- UK
DE
EN­­­- UK
DE
EN­­­- UK
KSB Know-how, tomo 04
KSB Know-how, tomo 05
KSB Know-how, tomo 06
Indicaciones de
planificación
Regulación de velocidad
disponible en:
Indicaciones de
planificación
Aumento de presión
disponible en:
Indicaciones de
Indicaciones de
planificación
planificación KRT
Bombas sumergibles en disponible en:
tuberías de impulsión
disponible en:
DE
EN­­­- UK
FR
DE
EN­­­- UK
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... envíelo por fax a:
Fax: +49 345 4826-4693
DE = alemán EN = inglés FR = francés ES = español
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ES
KSB Know-how, tomo 07
DE
EN­­­- UK
EN­­­- US
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