5 2 equipo hidráulico1

ELEARNI NG CONTRI BUCI ON DE LOS OPERADORES EN LA GESTI ON DE LAS AQUAS RESI DUALES

TOMO 5.

2

5.2EQUIPO HIDRÁULICO

Proyecto Nireas

Educaci贸n a distancia - P谩gina 1

Proyecto Nireas

5.2

EQUIPO HIDRÁULICO

5.2.1

BOMBAS

El bombeo es una unidad de control que se usa para mover fluidos de un punto a otro.

Esta sección trata en varios puntos sobre esta unidad de control relevante para el tratamiento físico del agua y de las aguas residuales. Estos puntos incluyen las estaciones de bombeo y varios tipos de bombas; la altura total desarrollada: las leyes de afinidad; las características de las bombas; la mejor eficiencia operativa; la velocidad específica de las bombas; las alturas de la estación de bombeo; la altura de aspiración positiva neta y las bombas para pozos profundos; y el análisis de la altura de las estaciones de bombeo.

5.2.1.1 Estaciones de bombeo Las bombas se instalan en las estaciones de bombeo. Puede haber o bien una sola pompa o bien varias. Dependiendo de los resultados deseados, las bombas pueden conectarse en paralelo o en serie.

Con la conexión en paralelo, las descargas de todas las bombas se combinan en una sola. Por ello, las bombas conectadas en paralelo aumentan la descarga de la estación de bombeo.

Por otro lado, con la conexión en serie, la descarga de la primera bomba se convierte en la fuerza impulsora de la segunda bomba, y la segunda se convierte a su vez en la fuerza impulsora de la tercera, y así sucesivamente. Está claro que siguiendo este proceso, la carga creada por la primera bomba se añade a la carga creada por la segunda, y a la carga creada por la tercera se le añada la creada por la segunda, y así sucesivamente, hasta obtener la carga total obtenida por el sistema. Por lo tanto, las bombas conectadas en serie aumentan la carga total final de una estación de bombeo mediante la suma de la carga de todas las bombas. A pesar de que aumente la carga total final, la descarga total final de todo el conjunto no es ni más ni menos que la misma fuerza impulsora de la primera bomba.

Plano y sección de unas conexiones en paralelo de una estación de bombeo 1

1 Section A-A: T.W.L., motor, automatic starter: Sección A-A: T.W.L., motor, arranque automático.

Sectional plan: float tube, suction well, screen, sewer, centrifugal pumps, reflux valve, sluice valve, rising main: Seción: tubería de flotador, aspiración en pozo, pantalla, alcantarilla, bombas centrífugas, válvula de reflujo, válvula de compuerta, tubería alimetadora ascendente.

Educación a distancia - Página 2

Proyecto Nireas

(Arcadio P. Sincero Sr. D.Sc. P.E., Gregoria A. Sincero M. Eng. P.E., 2003) Bombas conectadas en serie

5.2.1.2 Tipos de bombas Hay dos grandes clases de bombas: las centrífugas y las de desplazamiento.

Se usan dos categorías básicas de bombas en el tratamiento de aguas residuales: las de velocidad y las de desplazamiento. Las bombas de velocidad, que incluyen a las bombas centrífugas y de turbina, se usan en la mayoría de aplicaciones de los sistemas de distribución de aguas residuales. Las bombas de desplazamiento suelen usarse en las Educación a distancia - Página 3

Proyecto Nireas

plantas de tratamiento de aguas residuales para la dosificación de productos químicos.

Las bombas centrífugas son aquellas que mueven fluidos mediante la transmisión de la fuerza tangencial de una turbina (impulsor) al fluido. El movimiento del líquido es el resultado de la acción indirecta del impulsor.

Por otro lado, las bombas de desplazamiento, empujan literalmente el fluido para moverlo. Por lo tanto, la acción es directa, moviendo el líquido, de ahí el nombre de bomba de desplazamiento.

Se exponen a continuación subcategorías adicionales de los tipos de bombas principales: a. Bombas centrífugas radiales. b. Bombas centrífugas axiales y mixtas.

Bombas de desplazamiento. c. Émbolo alternativo. d. Bombas de diafragma. e. Bomba de tornillo rotativo.

Bomba de aire. f. Eyectores neumáticos. g. Emulsores.

Eficiencia La eficiencia se encuentra entre el 85% para las bombas centrífugas de gran capacidad (tipos a y b) hasta por debajo del 50% para unidades menores. Para las de tipo c, la eficiencia es de un 30% o más dependiendo de la potencia y del número de cilindros.

Para las de tipo d, la eficiencia es casi del 30%, y para las de tipo e, f y g, está por debajo del 25%.

Materiales Para las aguas que hacen uso de bombas de tipo a o b: impulsores de bronce (generalmente), rodamientos de bronce o acero, ejes de acero inoxidable o al carbono, y carcasa de fundición. Para las aguas residuales industriales y los alimentadores de sustancias químicas que usan bombas de tipo a o c: amplia variedad de materiales dependiendo de la corrosividad. Las de tipo d son similares a excepción del diafragma que suele ser de goma. Los tipos e, f y g suelen tener los componentes de acero.

Selección de bomba La siguiente tabla muestra el tipo de bomba apropiada que debe elegirse, basándose en diferentes parámetros: el líquido a bombear, los flujos y la carga total.

Selección de bomba

Re

Tipo de bomba

Según el líquido

Según la capacidad

Educación a distancia - Página 4

Según la altura

Proyecto Nireas

su me n de las car act erí stic as

bombeado Lí qui do s inc olo ros — Vis co sid ad baj a

Lí qui do s inc olo ros — Vis co sid ad alt a

Lo do s lig er os o ma ter ia en sus pe nsi ón

Ag ua s res idu ale s sin tra tar o po co tra tad as y ma ter ias pe sa da s en sus pe nsi ón

Lo do s pe sa do so vis co sos y fan go s

a

Centrífuga radial







b

Centrífuga axial y mixta







c

Émbolos alternativos











d

De diafragma











e

De tornillo rotativo





f

Eyector neumático

g

De aire



GPM

PSIG

CMH(m3/hr)

METROS DE ALTURA (HsO)

 



(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Tipos de bombas y de estaciones de bombeo – esquema 2 2 (a) Wet-well suspended pump: discharge: Bomba suspendida de pozo húmedo: descarga. (b) Wet-well submersible pump: hoist, discharge: Bomba sumergida en pozo húmedo: torno, descarga. (c) Dry-well centrifugal pump: hoist, discharge: Bomba centrífuga de pozo seco: torno, descarga. (d) Dry-well self-priming pump: Bomba de llenado automático de pozo seco.

Educación a distancia - Página 5

Proyecto Nireas

(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Tipos de bombas y de estaciones de bombeo โ secciones 3

(e) Airlift pump: compressed air, discharge, lift, water surface, depth of immersion during bombing: Bomba de elevaciรณn por aire comprimido: aire comprimido, descarga, carga, superficie del agua, profundidad de la inmersiรณn durante el bombeo. (f) Screw pump: influent, discharge: Bomba de husillo: influent, descarga. (g) Pneumatic ejector: compressed air, inlet check valve, discharge check valve, influent: Eyector neumรกtico: aire comprimido, vรกlvula de retenciรณn de admisiรณn, vรกlvula de retenciรณn de descarga, influent.

3 A. Motor, liquid chamber, pump: A. Motor, cรกmara de junta, bomba.

B. Motor, level control switch, pump: B. Motor, interruptor de control de nivel, bomba.

C. Liquid chamber, prefabricated unit, pump and motor: C. Cรกmara de junta, elemento prefabricado, bomba y motor.

Educaciรณn a distancia - Pรกgina 6

Proyecto Nireas

(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Típica estación de elevación de aguas usadas sumergible 4

4

Wet well, valve vault, control panel, valves, pump: Pozo húmedo, bóveda de válvula, panel de control, válvulas, bomba.

Educación a distancia - Página 7

Proyecto Nireas

(Jensen Engineered Systems, 2012) Típica estación de elevación de aguas usadas sumergible – Representación 3D

Educación a distancia - Página 8

Proyecto Nireas

a. Bombas centrífugas radiales Las bombas centrífugas radiales lanzan fuera el líquido que entra en el centro del impulsor a una voluta en forma de espiral. Los impulsores pueden ser cerrados, semiabiertos o abiertos dependiendo de la aplicación. Los impulsores cerrados son de mayor eficiencia y son más populares que los otros dos. Pueden ser fácilmente diseñados con características de paso integral. Además, usar más de un impulsor puede aumentar las características de la estación de elevación. Estas bombas pueden tener un diseño horizontal o vertical.

Componentes principales de una bomba centrífuga radial 5

5

Shaft, thrust bearing, radial bearing, packing gland, discharge, pump frame, slinger ring, stuffing box, impeller, volute, impeller wear ring, suction: Eje, rodamiento de empuje, rodamiento radial, casquillo de prensaestopa, descarga, bomba armadura, anillo tubular, caja prensaestopas, impulsor, voluta, anillo de desgaste del impulsor, aspiración.

Educación a distancia - Página 9

Proyecto Nireas

(Frank R. Spellman, 2011) Visión general de una de una bomba centrífuga radial

Bomba centrífuga radial sumergible de aguas residuales

Educación a distancia - Página 10

Proyecto Nireas

(Jensen Engineered Systems, 2012) Visión general de una bomba centrífuga radial sumergible 6

6

Power entry gland, stator, shaft, motor bearings, oil chamber, housing, motor assembly, mechanical seals, volute, wear ring, impellar: Casquillo de entrada de energía, estator, eje, rodamientos del motor, cámara de aceite, cubierta, conjunto del motor, juntas mecánicas de estanquidad, voluta, anillo de desgaste, impellar.

Educación a distancia - Página 11

Proyecto Nireas

(Jensen Engineered Systems, 2012) MORE Recessed impeller or vortex pumps A sub category of radial-flow centrifugal pumps is the recessed impeller or vortex pump. This type of pump uses an impeller that is either partially or wholly recessed into the rear of the casing. The spinning action of the impeller creates a vortex or whirlpool.

Educaci贸n a distancia - P谩gina 12

Proyecto Nireas

This whirlpool increases the velocity of the material being pumped. As in other centrifugal pumps, this increased velocity is then converted to increased pressure or head. The recessed impeller or vortex pump is used widely in applications where the liquid being pumped contains large amounts of solids or debris and slurries that could clog or damage the impeller of the pump. It has found increasing use as a sludge pump in facilities that withdraw sludge continuously from their primary clarifiers. The major advantage of this modification is the increased ability to handle large materials that would normally clog or damage the pump impeller. Because the majority of the flow does not come in direct contact with the impeller, the potential for problems is reduced.

Because of the reduced direct contact between the liquid and the impeller, the energy transfer is less efficient. This results in somewhat higher power costs and limits application of the pump to low to moderate capacities. Objects that might have clogged a conventional type of centrifugal pump are able to pass through the pump. Although this is very beneficial in reducing pump maintenance requirements, it has, in some situations, allowed material to pass into a less accessible location before becoming an obstruction. To be effective, the piping and valving must be designed to pass objects of a size equal to that which the pump will discharge.

Recessed or vortex impeller pump

(Frank R. Spellman, 2011) Recessed or vortex impeller pump

Educaci贸n a distancia - P谩gina 13

Proyecto Nireas

(Garr M. Jones, PE, 2006) The most obvious visual difference between the vortex pump and radial flow models is that its semiopen impeller resides completely out of the volute. This feature offers the sewage pump designer three distinct advantages. First, the throughlet size can easily be made to equal that of the pump’s inlet. Therefore any solid that can enter the inlet can traverse the throughlet. Second, since the pumpage traverses the throughlet via vortex action, its solids seldom come in contact with the impeller. This reduces the possibility that solids, especially stringy ones, will become entangled or clog it. For the very same reason impeller wear is minimized. Finally, due to its location above the volute, unbalanced radial forces are almost nonexistent. This allows the vortex impeller to run continuously at or near shut off head without damage.

Educación a distancia - Página 14

Proyecto Nireas

b. Bombas centrífugas axiales Las bombas de impulsor axial, aunque se consideren como centrífugas, no pertenecen a esta categoría ya que el impulsor empuja el líquido hacia arriba en vez de lanzarlo. Las paletas del impulsor de las bombas centrífugas axiales están concebidas para lanzar y empujar el líquido abajo y arriba. Los diseños axiales y mixtos pueden manejar grandes cantidades pero sólo con alturas manométricas de impulsión reducidas. Se construyen en posición vertical.

MORE Turbine pumps A sub category of axial-flow centrifugal pumps is the turbine pump. The turbine pump consists of a motor, drive shaft, discharge pipe of varying lengths, and one or more impeller-bowl assemblies. It is normally a vertical assembly, where water enters at the bottom, passes axially through the impeller-bowl assembly where the energy transfer occurs, then moves upward through additional impeller-bowl assemblies to the discharge pipe. The length of this discharge pipe will vary with the distance from the wet well to the desired point of discharge. Due to the construction of the turbine pump, the major applications have traditionally been for pumping of relatively clean water.

The lineshaft turbine pump has been used extensively for drinking water pumping, especially in those situations where water is withdrawn from deep wells. The main wastewater plant application has been pumping plant effluent back into the plant for use as service water. The turbine pump has a major advantage in the amount of head it is capable of producing. By installing additional impeller-bowl assemblies, the pump is capable of even greater production. Moreover, the turbine pump has simple construction and a low noise level and is adaptable to several drive types—motor, engine, or turbine.

High initial costs and high repair costs are two of the major disadvantages of turbine pumps. In addition, the presence of large amounts of solids within the liquid being pumped can seriously increase the amount of maintenance the pump requires; consequently, the unit has not found widespread use in any situation other than service water pumping.

Turbine pumps

Educación a distancia - Página 15

Proyecto Nireas

Educaci贸n a distancia - P谩gina 16

Proyecto Nireas

(Garr M. Jones, PE, 2006) Típicas trayectorias del flujo en bombas centrífugas, (a) Flujo radial, vertical; (b) flujo mixto; (c) flujo radial, horizontal; (d) flujo axial.7

(Garr M. Jones, PE, 2006) c. & d. Émbolos alternativos y bombas de diafragma Casi todas las bombas de émbolo usadas en las plantas de tratamiento de aguas residuales son bombas dosificadoras o de accionamiento mecánico. Se suele usar frecuentemente un émbolo en un cilindro, que es impulsado hacia delante o hacia atrás por un cigüeñal conectado a un mecanismo de transmisión exterior. El hecho de ajustar los flujos de una bomba dosificadora implica simplemente cambiar la longitud y cantidad de recorridos de los émbolos. Una bomba de diafragma es parecida a un émbolo alternativo, pero en vez de un émbolo, contiene un diafragma flexible que oscila 7

Outlet, inlet, impeller, datum: Salida, entrada, impulsor, punto de referencia.

Educación a distancia - Página 17

Proyecto Nireas

al mismo tiempo que el cigüeñal rota.

Las bombas de émbolo y de diafragma vierten cantidades dosificadas de sustancias químicas (ácidos o sustancias cáusticas para un ajuste del pH) a una corriente de agua o de aguas residuales. También bombean lodo y fangos en las plantas de tratamiento de desechos. e. Bombas de tornillo rotativo Con este tipo de bombas, un motor hace girar un tornillo rotativo o un estator de goma en un eje para elevar o verter lodos o desechos sólidos a un nivel superior. Un tornillo de Arquímedes es perfecto para manejar flujos de 20.000 m3 / h y alturas nanométricas de hasta 10 metros. Las ventajas del tornillo de Arquímedes son: • • • •

Pueden manejar grandes cantidades de sólidos sin riesgo de obstrucción.

Muy eficientes, incluso con cargas parciales (25% - 75% de capacidad).

Las operaciones de baja velocidad (entre 10 y 100 rpm) previenen el desgaste prematuro y contribuyen a la durabilidad.

El mantenimiento es económico y simple debido al fácil acceso a la cámara abierta.

Las bombas de tornillo rotativo casi siempre están instaladas en la entrada de las estaciones de elevación de aguas usadas, para plantas de tratamiento de aguas residuales de medio a pequeño tamaño.

Bomba de tornillo, un ejemplo de una bomba de desplazamiento

Educación a distancia - Página 18

Proyecto Nireas

(Garr M. Jones, PE, 2006) f. Eyectores neumáticos Con este método de bombeo los desechos se vierten en un depósito y un sistema de aire a presión eleva el líquido hasta un proceso de tratamiento en una posición más alta. Se suele incluir un generador que mantiene el tanque ventilado mientras éste se llena.

Cuando el tanque está lleno, el regulador del nivel activa una válvula electromagnética Educación a distancia - Página 19

Proyecto Nireas

de tres vías para cerrar el puerto del respiradero y para abrir el suministro de aire para presurizar el tanque. El sistema de aire puede utilizar el aire de la planta (o vapor), un tanque de presión neumático, o un compresor de aire. Se puede llegar a obtener una capacidad de 30 m3/hora con elevaciones de 15 m con compresores de gran tamaño.

Este sistema no tiene partes movibles que estén en contacto con los residuos, por lo que ningún impulsor se atasca. Los eyectores suelen necesitar menor mantenimiento que las bombas y funcionan durante más tiempo.

Sistema de eyección neumática con equipo asociado & sistema de tuberías 8

(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999)

8

Solenoid valve, vent to atmosphere, air filter, air compressor, safety valve, check valve, drip trap, air storage tank, control panel, pressure switches, strainer, diaphragm valve (three-way), combination air and vent line, shone check valve, inlet tee, cast-iron wastewater receiver, level control, discharge, gate valve, shone check valve: Válvula solenoide, salida de ventilación con acceso a la atmósfera exterior, filtro de aire, compresor de aire, válvula de seguridad, válvula de retención, rejilla antigoteo, tanque de almacenamiento de aire, panel de control, interruptores de presión, tamiz, válvula de diafragma (tres vías), línea de aire y ventilación, válvula de retención, pieza de entrada en T, depósito de arrabio de aguas residuales, control del nivel, descarga, válvula de compuerta, válvula de retención.

Educación a distancia - Página 20

Proyecto Nireas

Eyector neumático 9

(Garr M. Jones, PE, 2006) g. Emulsores Los emulsores consisten en un tubo carburador, una tubería de aire, y un compresor de aire. Los emulsores inyectan aire en la parte inferior de un tubo carburador sumergido.

Al mismo tiempo que las burbujas de aire se desplazan hacia arriba, se expanden (reduciendo la densidad y la presión en el interior del tubo) y provocando que el líquido circundante entre. Flujos tan grandes como 300 m3/hr pueden elevarse a poca altura de esta manera. Los emulsores se usan en el tratamiento de desechos para transferir aguas amoniacales mixtas o lodos de un proceso a otro.

Bomba de emulsión 10

9

Sewage inlet, flap valve, air supply, air chamber (receiver), upper bell, float, sewage discharge: Entrada de aguas residuales, válvula de charnela, suministro de aire, cámara de aire (depósito), campana superior, flotador, descarga de aguas residuales.

10 Air supply, dampening disc, discharge, head recovery section, air bubbles, sparger, eductor tube, flow: Suministro de aire, disco de humedecimiento, descarga, sección de recuperación de altura, burbujas de aire, burbujeador, tobera eyectora, flujo.

Educación a distancia - Página 21

Proyecto Nireas

(Garr M. Jones, PE, 2006) 5.2.1.3 Impulsores El siguiente gráfico muestra varios tipos de impulsores que se usan en bombas centrífugas. El (a) se usa para las bombas axiales, las cuales transmiten el fluido bombeado en la dirección axial. También reciben el nombre de bomba de élice, porque el impulsor simplemente impulsa el fluido hacia adelante al igual que el movimiento de un barco con élices. El impulsor (d) tiene un protector por encima. Este tipo de diseño puede desarrollar más carga en comparación con el que no tiene protector. Aunque su desventaja es que no es apropiado para bombear líquidos que contengan sólidos, como fibras o piedras porque estos materiales podrían obstruir fácilmente el impulsor. De manera general, un impulsor centrífugo puede descargar su flujo de tres maneras: vertiendo el flujo directa y radialmente en el lateral de la cámara que lo rodea, transportando el flujo hacia delante debido a un diseño adecuado del impulsor, y mezclando la proyección delantera y radial del flujo. La bomba que utiliza el primer Educación a distancia - Página 22

Proyecto Nireas

impulsor recibe el nombre de bomba radial; la segunda, tal como se ha mencionado anteriormente, recibe el nombre de bomba axial; y la tercera bomba que utiliza el tercer tipo de impulsor recibe el nombre de bomba mixta. El impulsor (c) se usa para bombas mixtas.

Varios tipos de impulsores de bombas: (a) axial; (b) abierta; (c) mixta; y (d) cerrada 11

(Arcadio P. Sincero Sr. D.Sc. P.E., Gregoria A. Sincero M. Eng. P.E., 2003) Tipos de impulsores de bombas centrĂ­fugas. A. Impulsor cerrado; B. Impulsor semi-abierto; C. Impulsor abierto; D. Difusor; E. Impulsor mixtor; F. Impulsor axial

11 Shroud: Protector.

EducaciĂłn a distancia - PĂĄgina 23

Proyecto Nireas

(David H.F. Liu, Bela G. Liptak, 1999) Impulsores abiertos Los impulsores abiertos no tienen una cubierta anterior o posterior, lo que le permite al residuo que podría ensuciarlo ser arrastrado y rozado contra las placas de desgaste fijas delanteras y traseras, lo que desgastará la partícula hasta un tamaño lo suficientemente pequeño como para permitirle pasar a través del impulsor. Esto suele funcionar correctamente con macropartículas suaves, pero suele causar demasiada abrasión en el impulsor y en las placas de desgaste si la composición de la macropartícula es más dura que la del impulsor. Otra desventaja del impulsor abierto es que se necesita que las paletas del impulsor sean bastante gruesas. Deben tener la fuerza mecánica necesaria para soportar la tensión que provoca el bombeo del líquido. Esta anchura añadida implica una disminución del área de flujo. Además, los escapes en el impulsor son causados por los entrehierros en la parte delantera y trasera del aspa (donde estarían el eje y las cubiertas en un impulsor cerrado). Este escape depende en gran medida de los entrehierros entre el impulsor y las placas de desgaste. Cuanto más se desgasta la bomba con el tiempo, mayores son estos escapes y mayores son las pérdidas producidas por los escapes, disminuyendo la eficiencia de la bomba, y en muchos casos, disminuyendo los niveles de flujo y de carga. Una ventaja de los impulsores abiertos es que casi no desarrollan empujes hidráulicos axiales debido a la falta de cubiertas. Al no tener núcleo, también son más fáciles de fabricar y menos costosos.

Impulsor abierto Educación a distancia - Página 24

Proyecto Nireas

(Jensen Engineered Systems, 2012) Impulsores cerrados Los impulsores cerrados tienen la superficie de la cubierta y del eje acopladas. Estas superficies tienen varias ventajas. Eliminan los escapes a través de las paletas.

Proporcionan fuerza y estabilidad permitiendo reducir la anchura de la paleta, lo que permite aumentar el área de flujo a través del impulsor. Las dos cubiertas también proporcionan una superficie axial de empuje desde donde el diferencial de presión puede ser nivelado. La desventaja obvia de los impulsores cerrados es que cualquier residuo que entre en las paletas que sea demasiado grande como para pasar a través del impulsor se atasca y debe quitarse a mano. Este proceso de limpieza, generalmente llamado de-ragging en la industria de las aguas residuales, requiere un desmontaje de la bomba largo y costoso.

Impulsor cerrado

Educación a distancia - Página 25

Proyecto Nireas

(Jensen Engineered Systems, 2012) Impulsores semi-abiertos Los impulsores semi-abiertos sólo tienen una cubierta frontal o posterior. Poseen algunas de las ventajas de los otros impulsores, y sus propias desventajas. Puesto que el líquido sólo tiene una trayectoria de salida sobre el aspa, los escapes se reducen, haciéndolos más eficientes que los impulsores completamente abiertos. El hecho de que una cara del impulsor esté abierta permite pasar a las macropartículas, lo que obstruiría muchos impulsores cerrados. Su desventaja principal es que sólo tienen una cubierta que tiene que soportar toda la presión del líquido.

Impulsor semi-abierto

(Jensen Engineered Systems, 2012) Educación a distancia - Página 26

Proyecto Nireas

MORE Figure bellow shows various impellers used for positive-displacement pumps and for centrifugal pumps. The figures in d and e are used for centrifugal pumps. The figure in e shows the impeller throwing its flow into a discharge chamber that circumscribes a circular geometry as a result of the impeller rotating. This chamber is shaped like a spiral and is expanding in cross section as the flow moves into the outlet of the pump.

Because it is shaped into a spiral, this expanding chamber is called a volute - another word for spiral. In centrifugal pumps, the kinetic energy that the flow possesses while in the confines of the impeller is transformed into pressure energy when discharged into the volute. This progressive expansion of the cross section of the volute helps in transforming the kinetic energy into pressure energy without much loss of energy. Using diffusers to guide the flow as it exits from the tip of the impeller into the volute is another way of avoiding loss of energy. This type of design is indicated in d , showing stationary diffusers as the guide.

The figure in a is a lobe pump, which uses the lobe impeller. A lobe pump is a positivedisplacement pump. As indicated, there is a pair of lobes, each one having three lobes; thus, this is a three-lobe pump. The turning of the pair is synchronized using external gearings. The clearance between lobes is only a few thousandths of a centimeter, thus only a small amount of leakage passes the lobes. As the pair turns, the water is trapped in the “concavity” between two adjacent lobes and along with the side of the casing is positively moved forward into the outlet.

Various types of pump impellers, continued: (a) lobe type; (b) internal gear type; (c) vane type; (d) impeller with stationary guiding diffuser vanes; (e) impeller with volute discharge; and (f) external gear type impeller

Educación a distancia - Página 27

Proyecto Nireas

(Arcadio P. Sincero Sr. D.Sc. P.E., Gregoria A. Sincero M. Eng. P.E., 2003) The figures in b and f are gear pumps. They basically operate on the same principle as the lobe pumps, except that the “lobes” are many, which, actually, are now called gears. Adjacent gear teeth traps the water which, then, along with the side of the casing, moves the water to the outlet. The gear pump in b is an internal gear pump, so called because a smaller gear rolls around the inside of a larger gear. (The smaller gear is internal and inside the larger gear.) As the smaller gear rolls, the larger gear also rolls dragging with it the water trapped between its teeth. The smaller gear also traps water between its teeth and carries it over to the crescent. The smaller and the larger gears eventually throw their trapped waters into the discharge outlet. The gear pump in f is an external gear pump, because the two gears are contacting each other at their peripheries (external).

The pump in c is called a vane pump, so called because a vane pushes the water forward as it is being trapped between the vane and the side of the casing. The vane pushes firmly against the casing side, preventing leakage back into the inlet. A rotor, as indicated in the figure, turns the vane. Fluid machines that turn or tend to turn about an axis are called turbomachines.

Educación a distancia - Página 28

Proyecto Nireas

Thus, centrifugal pumps are turbomachines. Other examples of turbomachines are turbines, lawn sprinklers, ceiling fans, lawn mower blades, and turbine engines. The blower used to exhaust contaminated air in waste-air works is a turbomachine.

5.2.1.4 Cargas de la estación de bombeo 12

12 Static heads (pump is not operating): wet well water level, static discharge head, total static head, static negative suction head or suction lift, center line of pump impeller: Alturas estáticas (la bomba no está funcionando): nivel del agua en pozo húmedo, altura estática de descarga, altura estática total, altura de aspiración estática negativa, línea central del impulsor de la bomba.

Dynamic heads (pump is operating): friction losses, static discharge, center line of pump impeller, static suction, total dynamic head (from suction EGL to discharge EGL, EGL: energy grade line, HGL: hydraulic grade line: Alturas dinámicas (la bomba está funcionando): pérdidas de fricción, descarga estática, línea central del impulsor de la bomba, aspiración estática, altura manométrica total (de aspiración EGL a descarga EGL), EGL: línea de pendente de la energía, HGL: línea de pendiente hidráulica.

Educación a distancia - Página 29

Proyecto Nireas

(John M. Stubbart, 2006 ) NOTA: este gráfico muestra una bomba con una elevación de aspiración. Las bombas deben tener una altura de aspiración, lo que significa que el nivel del agua debería ser más alto que el impulsor de la bomba. Esta bomba tendrá dificultad al arrancar a no ser que se trate de una bomba autoalimentada porque el nivel del agua en el pozo húmedo se encuentra debajo de la bomba. Además, si el aire se introduce en la tubería de aspiración, éste sólo puede salir a través de la bomba. Los controles pueden modificarse Educación a distancia - Página 30

Proyecto Nireas

para permitir operar a la bomba sólo si existe una altura de aspiración y si, en consecuencia, no se inunda el área de servicio.

La altura manométrica de impulsión de la bomba es el resultado de la suma de los siguientes factores: ALTURA ESTÁTICA (hd): la distancia vertical a través de la cual el líquido debe ser elevado.

PÉRDIDA DE CARGA POR ROZAMIENTO (hf): la resistencia a fluir causada por la fricción en los tubos. Las pérdidas en la entrada y en la transición también pueden incluirse. Dado que la naturaleza del líquido (densidad, viscosidad, y temperatura) y la naturaleza de la tubería (aspereza o rectitud) afectan a las pérdidas de fricción, se necesitará llevar a cabo un análisis cuidadoso para la mayoría de los sistemas de bombeo aunque puedan utilizarse capas para sistemas más pequeños.

ALTURA EQUIVALENTE DE VELOCIDAD (hv): la altura requerida para distribuir la energía en un fluido para a su vez inducir velocidad. Esta altura suele ser muy pequeña y puede ser ignorada a menos que la altura total sea baja.

ALTURA DE ASPIRACIÓN (hs): reduce el diferencial de presión que la bomba debe desarrollar cuando la altura positiva se encuentra en el lado de la aspiración (un impulsor sumergido). Si el nivel del agua está por debajo de la bomba, la elevación de aspiración más la fricción en el tubo de aspiración deben añadirse al diferencial de presión total requerido. La cantidad de elevación de aspiración que puede manejarse debe ser computada cuidadosamente. La elevación de aspiración está limitada por la presión barométrica (que depende de la elevación y de la temperatura), la presión del vapor (que también depende de la temperatura), las pérdidas de fricción y de entrada en el lado de aspiración, y la altura neta positiva requerida en la aspiración (NPSHR, por sus siglas en inglés), factor que depende de la forma del impulsor y que se obtiene del fabricante de la bomba.

SALTO BRUTO (H): expresada por la ecuación siguiente: H’ = hd + hs ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (H’): expresada por la ecuación siguiente: H’ = hd + hf + hv + hs 5.2.1.5 Potencia Potencia de salida La potencia de salida de una bomba es la energía útil suministrada por la bomba al líquido. Según el sistema internacional de unidades, la potencia de salida queda definida Educación a distancia - Página 31

Proyecto Nireas

como: P=γxQxH Donde: • P es la potencia del agua en kilovatios.

• γ es el peso específico del fluido en kiloNewtons por metro cúbico (kN/m3).

• Q es la velocidad de flujo en m3/s.

• H es la altura manométrica total en m.

Potencia de entrada El rendimiento de la bomba se mide según el índice de corriente que una bomba puede descargar contra una determinada altura a una determinada eficiencia. La capacidad de la bomba depende del diseño, y la información de diseño es suministrada por el fabricante de la bomba bajo forma de curvas para una bomba específica. La eficiencia de la bomba, Ep, es el ratio de la potencia de salida útil existente (kilovatios del agua [wkW] o caballos de vapor del agua [whp]) entre la potencia de entrada del eje de la bomba. Por lo tanto, la potencia efectiva Bp, (bkW) que debe ser suministrada por la impulsión es, en unidades internacionales: Bp =

El rendimiento de la bomba suele estar comprendida entre un 40-90% y aumenta con el tamaño de la bomba. Las pérdidas de energía de una bomba son volumétricas, mecánicas e hidráulicas. Las pérdidas volumétricas son las de las fugas a través de los intersticios entre los anillos de la carcasa de la bomba y el elemento giratorio.

Las pérdidas mecánicas son causadas por la fricción mecánica en los prensaestopas y los rodamientos, debido a la fricción interna del disco, y los cortes del fluido. Las pérdidas friccionales y por corriente dentro de los pasos del flujo explican las pérdidas hidráulicas.

5.2.1.6 Mejor eficiencia operativa de las bombas Leer y entender las curvas de las bombas centrífugas es la clave para una correcta selección de una bomba. Hay cuatro curvas importantes representadas en la curva de rendimiento estándar del fabricante. Están expuestas aquí debajo y representadas en el gráfico siguiente.

1. Altura.

2. Eficiencia.

3. Potencia.

4. Altura neta positiva requerida en la aspiración (NPSHR).

Educación a distancia - Página 32

Proyecto Nireas

Curva de línea única & Curvas de isoeficiencia 13

Nótese que la curva de eficiencia está divida en varias líneas de isoeficiencia, cada una de las cuales representa una eficiencia constante. Se interpreta de manera parecida a un mapa topográfico, las líneas de isoeficiencia correspondiendo a las líneas de elevación del mapa.

La altura que una bomba puede producir a distintas velocidades de flujo y a distintas velocidades rotatorias se establece con los ensayos de bombas llevados a cabo por el fabricante de la bomba. Durante el ensayo, la capacidad de la bomba varía mediante la estrangulación de una válvula en la tubería de descarga, midiéndose entonces la altura correspondiente. Los resultados de estos ensayos y de otros ensayos con impulsores de diversos diámetros se trazan para obtener una serie de curvas de altura-capacidad (H-Q) de la bomba a una velocidad determinada. Simultáneamente, se mide la potencia de entrada de la bomba. La eficiencia en los diversos puntos de funcionamiento son computados, y estos valores también se trazan en el mismo diagrama. Juntas, estas curvas reciben el nombre de “curvas características de la bomba.” Sin embargo, las bombas no suelen ser capaces del funcionar continuamente o por períodos prolongados 13 Pump curve head (m), efficiency curve (%), NPSH(R) curve (mH20), power curve (kW), pump curve, best efficiency point, iso-efficiency curves, flow m3/hr: Curva de altura de la bomba (m), curva de eficiencia (%), curva NPSH(R) (mH20), curva de protencia (kW), curva de la bomba, punto de mejor eficiencia, curvas de isoeficiencia, flujo m3/hr.

Educación a distancia - Página 33

Proyecto Nireas

en todas las posiciones durante sus curvas características. Se pueden producir daños importantes debido a un funcionamiento continuo demasiado cerca al apagado o demasiado lejos del mejor punto de eficiencia (BEP).

MORE Typical pump characteristic curve. In this example, best efficiency point (BEP) equals 83% for a fixed value for capacity equal to 450 m3/hr, and value for head equal to 38 m. Given input power for previous values equals to 75 hp.

(Garr M. Jones, PE, 2006) Specific speed The capacity of flow rate of a centrifugal pump is governed by the impeller thickness.

For a given impeller diameter, the deeper the vanes, the greater the capacity of the pump. Each desired flow rate or desired discharge head will have one optimum impeller design. The impeller that is best for developing a high discharge pressure will have different proportions from an impeller designed to produce a high flow rate. The quantitative index of this optimization is the specific speed. The higher the specific speed of a pump, the higher its efficiency.

Altura neta positiva en la aspiración (NPHA) Mientras que el análisis de la altura neta positiva en la aspiración (NPHA) no es imperativo a la hora de diseñar bombas sumergibles, a la hora de diseñar una fosa seca es muy necesario. Lo que viene a continuación demuestra por qué un análisis NPHA no es necesario para el diseño de bombas sumergibles. Existen dos tipos de NPSH. La Educación a distancia - Página 34

Proyecto Nireas

altura neta positiva requerida en la aspiración (NPSHR) que es especificada por el fabricante, y la altura neta positiva en la aspiración disponible (NPSHA) que es la cantidad de energía disponible en la entrada de la bomba en relación con la disposición del sistema. La NPSHA se calcula usando la fórmula expuesta a continuación: NPSHA = Hatm ± hs - hvp - hf Donde: • • • •

Hatm = presión atmosférica en la superficie del líquido (m). hs = altura de aspiración estática (m) (+, si la aspiración está sobre ojo del impulsor / -, si la aspiración está debajo del ojo del impulsor). hvp = la presión del vapor de los líquidos a la temperatura bombeada (m). hf = las pérdidas de fricción en la tubería y las colocaciones del tanque de aspiración hasta la entrada de bomba (m).

La NPSHR es especificada por la curva del fabricante. Lo más importante que se debe saber sobre la NPSH es que la NPSHA podría ser mayor que la NPSHR. Generalmente, se usa un factor de seguridad de 1,3.

Por lo tanto: NPSHA ≥ 1,3 NPSHR

El propósito de la altura neta positiva en un análisis de aspiración es asegurarse de que el impulsor de la bomba está sumergido con líquido. Por ejemplo, en un diseño de foso seco el agua se almacena en una fosa húmeda, y la bomba se almacena en una estructura separada y no se sumerge. Si la disposición fuera tal que, en un momento determinado, el nivel del agua en la fosa húmeda disminuyera lo suficiente como para no ser forzada en el impulsor de la bomba, la bomba comenzaría a cavitar. En una estación de bomba sumergible con un diseño apropiado de las elevaciones de control, la bomba siempre es sumergida forzando el líquido a entrar en el impulsor, lo que elimina este problema.

5.2.1.7 Motores eléctricos Los motores eléctricos suelen ser los conductores más usados en las estaciones de bombeo, sobre todo debido a su flexibilidad, compacticidad, y baja necesidad de mantenimiento. La máquina más común es el motor de inducción polifásico en jaula (trifásico); estos motores se presentan bajo distintos tamaños y van desde el caballo de vapor único hasta varios miles de caballos de vapor. Los motores de inducción de hasta 600 kilovatios (800 caballos de vapor) se utilizan generalmente para las impulsiones de velocidad ajustable, pero las impulsiones mayores tienden a ser más económicas con un motor de inducido bobinado o un motor síncrono. Sin embargo, los motores de jaula de gran tamaño poseen una eficiencia alta y son los factores de potencia los que hacen que los gastos de explotación se acerquen a los de los motores síncronos sin llegar a ser Educación a distancia - Página 35

Proyecto Nireas

costes relativamente altos. Además, los controles son más complejos para los motores síncronos que para los de inducido bobinado. Los motores monofásicos se utilizan para llevar pequeñas cargas y no se consideran como conductores en las estaciones de bombeo.

Lo que sigue son los datos mínimos que se presentan en todas las placas de los motores de inducción monofásicos y polifásicos: 1. Tipo y forma. El “tipo” es de uso frecuente por los fabricantes del motor y sirve para definir el motor como monofásico o polifásico, de una o varias velocidades.

Los motores con un número dado de caballos de vapor se construyen en cierto tamaño o con ciertas carcasas. Para la normalización, un tamaño de estructura ha sido asignado para cada motor de modo que las alturas y las dimensiones del eje sean los mismos para permitir que los motores puedan intercambiarse.

2. Caballos de vapor. El eje de transmisión del motor.

3. Tiempo de funcionamiento. Define la cantidad de tiempo durante el cual el motor puede funcionar sin exceder los límites de su diseño. Los motores de bomba están clasificados como de funcionamiento continuo (Cont.).

4. Temperatura ambiente máxima para la cual ha sido diseñada el motor (es decir, generalmente 40 o 50ºC).

5. Designación del sistema de aislamiento. Tipo A, B, F, o H. Los tipos de aislamiento están directamente relacionados con la vida útil del motor: a. Clase A: temperatura límite recomendada de 105ºC. b. Clase B: temperatura límite recomendada de 130ºC. c. Clase F: temperatura límite recomendada de 155ºC. d. Clase H: temperatura límite recomendada de 180ºC. MORE Class A insulation was the standard insulation used on older U Frame motors between 1952 and 1964. Since 1964, T Frame motors use class B insulation as the standard insulation. Most common fractional horsepower motors use either insulation class A or B. Class B is used on most integral horsepower motors. Classes F and H are generally used for motor designs which are special applications. Insulation ratings assume the motor is operating within its rated ambient temperature. Ambient temperature is the air temperature surrounding the motor and is also indicated on the nameplate. Motors should be replaced by motors with the same or higher insulation class to avoid reductions in motor life and nuisance tripping of the motor overload device. Each 10 Degree oC rise above the motor's rating can reduce motor life by one-half.

Educación a distancia - Página 36

Proyecto Nireas

From this chart, you can compare Class A, B, F, and H insulation systems, all with ambient temperatures of 40 Degrees C. You can see how they differ in the total temperature they can withstand. Based on the ambient temperature of the application and the hours of operation you can select an insulation class that will provide dependable motor life.

For example: A motor operating at 180 Degrees C will have an estimated life of only 300 hours with a Class A insulation system. If Class B insulation is used, estimated life is increased to 1,800 hours. If Class F insulation is used, 8,500 hours of life can be expected from the motor and with Class H insulation motor life will increase to tens of thousands of hours.

6. Grado de protección IP del motor eléctrico. Es la capacidad del motor para protegerse de la penetración del polvo y del agua. Los objetos, el polvo y el agua pueden entrar en el motor siempre y cuando no tenga ningún efecto perjudicial sobre su funcionamiento.

MORE Two numbers follow the letters IP. The first number defines resistance to dust and the second to water. This classification system utilizes the letters "IP" ("Ingress Protection") followed by two or three digits. (A third digit is sometimes used. An "x" is used for one of the digits if there is only one class of protection; i.e. IPX4 which addresses moisture resistance only.)

The first digit of the IP code indicates the degree that persons are protected against contact with moving parts (other than smooth rotating shafts, etc.) and the degree that equipment is protected against solid foreign bodies intruding into an enclosure.

0 1 2 3 4

No special protection Protection from a large part of the body such as a hand (but no protection from deliberate access); from solid objects greater than 50mm in diameter.

Protection against fingers or other object not greater than 80mm in length and 12mm in diameter.

Protection from entry by tools, wires, etc., with a diameter of thickness greater than 1.0mm.

Protection from entry by solid objects with a diameter or thickness greater than Educación a distancia - Página 37

Proyecto Nireas

5 6

1.0mm Protection from the amount of dust that would interfere with the operation of the equipment.

Dust tight.

The second digit indicates the degree of protection of the equipment inside the enclosure against the harmful entry of various forms of moisture (e.g. dripping, spraying, submersion, etc.)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

No special protection Protection from dripping water.

Protection from vertically dripping water.

Protection from sprayed water.

Protection from splashed water.

Protection from water projected from a nozzle Protection against heavy seas, or powerful jets of water.

Protection against immersion.

Protection against complete, continuous submersion in water.

The following examples are fairly typical classifications of motors used to drive general-purpose fans. The descriptions are abbreviated.

Protection Class Object Protection IP44 Solid objects over 1mm

Water Protection Splashed water

IP54

Dust resistant

Splashed water

IP55

Dust resistant

Hosed water

IPW55

Dust resistant

Rain water

IP56

Dust resistant

Powerful water jets

IP65

Dust exclusion

Hosed water

7. Revoluciones por minuto en carga completa.

8. Frecuencia. 60 hercios en América del Norte, 50 hercios en Europa.

9. Número de fases. Generalmente tres fases para motores de 0,5 hp y mayores, una fase para los de menos de 0,5 hp.

10. Corriente de carga nominal.

11. Voltaje.

Motores de aceite VS motores de aire Los motores de aceite ofrecen varias ventajas. Debido a una capacidad termal de transferencia de aceite mucho más alta con respecto al aire (aproximadamente 7x), los Educación a distancia - Página 38

Proyecto Nireas

motores de aceite tienden a funcionar más fríos. El aceite también proporciona un lubricante continuo para los rodamientos y las bobinas. Algunos fabricantes aseguran que la vibración de las bobinas, o los impulsos de la puesta en marcha del motor, produce que el aislamiento se desgaste, provocando cortocircuitos en el motor. Los motores de aceite se diseñan para lubricar las bobinas y para prevenir el desgaste durante el arranque. También hay estudios que afirman que los motores de aceite previenen que la humedad entre en el aislamiento hidroscópico de las bobinas, lo que es una ventaja puesto que el aislamiento tiende a romperse más rápidamente en ambientes húmedos. Los motores de aire tienen una pérdida de fricción más baja con respecto a los motores de aceite. Se estima que la pérdida es de un 1-2% menos. Los motores de aire funcionan mejor cuando los líquidos están siempre fríos y cuando se produce mucha disipación del calor. En el caso de que la disipación del calor suponga un problema, los motores de aceite tienen más ventaja que los de aire.

La potencia nominal del motor (Bm) es mayor que la potencia de entrada de la bomba (Bp) por un porcentaje llamado margen de seguridad que toma en cuenta las pérdidas de transmisión (si hay) desde el motor hacia la bomba. El margen de seguridad va desde un 40% hasta un 10% y es mayor para las bombas de pequeño tamaño y menor para las bombas de gran tamaño. Si se espera que se produzcan variaciones en el flujo, debe elegirse la potencia nominal del motor para una flujo máximo en la bomba según las curvas de funcionamiento.

Generalmente, se hace uso de una eficiencia del motor de un 85% mínimo. Por lo tanto: Bm=

Donde: • • •

Bm = Potencia nominal del motor (kW).

Bp = Potencia de entrada máxima de la bomba (kW).

Em = Eficiencia del motor en un punto determinado de la operación (%).

Pérdida de potencia debido a la ineficiencia del motor y de la bomba 14

14 Electric motor horsepower to motor, power lost due to motor inefficiency, brake horsepower to pump, water horsepower to water, flow, power loss due to motor and pump inefficiency, motor efficiency 82%, pump efficiency 67%, wire-to-water efficiency (82%)(67%)=55%: Potencia del motor eléctrico al motor, pérdida de potencia debido a la ineficiencia del motor, potencia al freno a la bomba, water horsepower to water, flujo, pérdida de potencia debido a la ineficiencia de la bomba y del motor, eficiencia del motor 82%, eficiencia de la bomba 67%, eficiencia alambre-agua (82%)(67%)=55%.

Educación a distancia - Página 39

Proyecto Nireas

(John M. Stubbart, 2006 ) 5.2.1.8 Cálculos Relación del agua con la electricidad Se puede dar una simple explicación sobre las mediciones eléctricas si se comparara el comportamiento de la electricidad al comportamiento del agua.

Los voltios (potencial) se pueden comparar con la presión en una tubería de agua (psi).

El amperaje (corriente) se puede comparar con la cantidad de flujo o la resistencia (ohmios) se puede comparar con la pérdida de fricción en una tubería.

Velocidad de un líquido a través de una tubería La velocidad de un líquido que atraviesa un canal o una tubería está relacionada con la superficie transversal de la tubería y la cantidad de agua que se mueve a través de la línea; por ejemplo, si el diámetro de una tubería se reduce, la velocidad del agua en la línea debe aumentar para permitir que la misma cantidad de agua pase a través de la línea.

Educación a distancia - Página 40

Proyecto Nireas

Velocidad (m/s) =

Problema: Si el flujo a través de una tubería de 0,2 m de diámetro es de 0,1 m3/s, ¿cuál es la velocidad?

Solución:

=0,318 m3/s

Velocidad (m/s) = Pérdida de carga por rozamiento

Hay varias fórmulas que calculan las pérdidas por rozamiento. La ecuación HazenWilliams es una de las más comunes para las tuberías de acero liso o de PVC/HDPE. Generalmente, no es necesario calcular las pérdidas por rozamiento, porque existen muchos manuales técnicos que ya contienen estos cálculos, así como, las velocidades en diferentes tuberías con diferentes diámetros, el coeficiente de resistencia [K) para válvulas y las colocaciones.

La pérdida de carga por rozamiento es la cantidad de energía usada para superar la resistencia al flujo de líquidos a través del sistema. Se ve afectada por la longitud y el diámetro de la tubería, por la aspereza del tubo, por la altura equivalente de velocidad, y por la construcción física del sistema de tuberías. El número y los tipos de cubierta de las bombas, de codos, de válvulas, etc., influyen en gran medida en la pérdida de carga por rozamiento del sistema. Éstos deben convertirse a su longitud de tubería equivalente e incluirse en el cálculo:

Pérdida de carga por rozamiento = Factor de rugosidad x

El factor de rugosidad varía según la longitud y el diámetro así como según la condición de la tubería y del material con el cual estén hechas. La aceleración debido a la gravedad se denota como g.

Educación a distancia - Página 41

Proyecto Nireas

Problema: ¿Cuál es la pérdida de carga por rozamiento en un sistema que usa una tubería de 1500 m con un diámetro de 0,1 m cuando la velocidad es de 1 m/s? El sistema de válvulas equivale a 150 m adicionales de tubería. El material de referencia indica un factor de rugosidad de 0,02 para esta tubería y flujo en particular.

Solución: Pérdida de carga por rozamiento = 0,02 x

= 10,16 m

También es posible calcular la pérdida de carga por rozamiento usando tablas. La pérdida de carga por rozamiento también puede calcularse tanto en el lado de aspiración de la bomba como en el lado de descarga de la bomba. En cada caso, es necesario determinar: 1. Longitud de la tubería.

2. Diámetro de la tubería.

3. Velocidad.

4. Tubería equivalente a válvulas, codos, etc.

Altura equivalente de velocidad La altura equivalente de velocidad es la cantidad de energía necesaria para mantener la velocidad deseada en las líneas de aspiración y descarga. El diseño de la mayoría de las pompas hace que la altura equivalente de velocidad total para el sistema de bombeo sea cero. Nota: la altura equivalente de velocidad sólo cambia de un punto a otro en una línea de tuberías si cambia el diámetro de la tubería. La altura equivalente de velocidad y la altura equivalente de velocidad total están determinadas por:

Altura equivalente de velocidad =

Nota: un sistema estático no tiene altura equivalente de velocidad, porque el agua no se mueve.

5.2.1.9 Operación & Mantenimiento Consulte las recomendaciones de operación y mantenimiento del fabricante para una orientación más concreta. Estas sugerencias son generales. El tipo de equipo que está en funcionamiento es el que determina cómo y cuándo ocurre el mantenimiento. La calidad del agua y la historia del equipo desempeñan un papel predominante en el plan de mantenimiento. Antes que cualquier mantenimiento, la seguridad es lo principal. Las Educación a distancia - Página 42

Proyecto Nireas

prácticas de seguridad para con el equipo eléctrico, mecánico, y los espacios confinados deben ser una parte esencial de cualquier mantenimiento preventivo.

Diario (o durante visitas rutinarias cuando la bomba esté en funcionamiento) • Observe visualmente la operación de la bomba y del motor.

• Lea el amperaje, el voltaje, los flujos, las horas del funcionamiento, y cualquier otra información del centro de control del motor.

• Examine las juntas mecánicas de estanquidad.

• Compruebe la temperatura de funcionamiento.

• Compruebe los indicadores luminosos de advertencia.

• Compruebe los niveles de aceite.

• Observe cualquier vibración inusual.

Semanal • Compruebe los niveles por centímetro cuadrado del sistema de la válvula de descarga; éstos deberían fijarse justo por encima de la presión de funcionamiento normal del sistema.

• Inspeccione el prensaestopas y observe la cantidad de fuga; ajuste o lubrique el rodamiento del prensaestopa cuanto sea necesario. Un índice de fuga de 20 a 60 descensos por minuto del agua de obturación es normal para un rodamiento correctamente ajustado; la fuga inadecuada o excesiva es síntoma de un problema. No apriete los pernos del rodamiento del prensaestopa demasiado.

Limpie la tubería de drenaje en caso de necesidad.

• Compruebe los niveles de lubricante de la válvula de regulación.

• Pruebe el sistema de llenado y realice un mantenimiento preventivo cuando sea necesario.

• Examine el motor en busca de indicios de sobrecarga o de avería eléctrica.

Compruebe si hay aislamientos quemados, soldaduras derretidas, o decoloración alrededor de los terminales y de los alambres.

• Compruebe y quite cualquier obstrucción en o alrededor del impulsor, pantallas, o entrada, como apropiado (asegúrese de apagar la bomba).

• Pruebe la válvula de transferencia, si procede.

Mensual • Compruebe la temperaturas de los rodamientos con un termómetro.

• Limpie los tamices del sistema de tuberías incluyendo las válvulas de control automáticas de los tamices.

• Realice la prueba de vacío seco.

• Compruebe el nivel de aceite en la caja de engranajes de la bomba; añada aceite cuanto sea necesario.

• Examine las juntas.

• Compruebe las pantallas de ventilación del motor de control y limpielas o substitúyalas cuanto sea necesario.

• Compruebe la fiabilidad del indicador de presión.

Educación a distancia - Página 43

Proyecto Nireas

• • •

Compruebe los pernos de fundación.

Limpie los sensores de control de la bomba (puede ser necesario semanalmente, dependiendo de la calidad del agua).

Compruebe los pernos de los brazos de accionamiento, si procede, y apriételos cuanto sea necesario.

Métodos para eliminar el aire de una bomba centrífuga • Puede llenar la bomba y la tubería aspiración con líquido y comenzar de nuevo.

• Puede instalar una bomba de llenado al lado de la descarga de la bomba para eliminar cualquier aire presente en la bomba y en la tubería de la aspiración.

Asegúrese de que la bomba tenga una junta mecánica de estanquidad. Nunca use un prensaestopa en una bomba de llenado porque el aire se introducirá en la caja de prensaestopas a través de los prensaestopas.

• Algunas personas instalan una válvula de pie en el extremo de la tubería de aspiración para asegurarse de que no se escapará el líquido de la bomba y de la tubería de aspiración. Estas válvulas casi nunca suelen funcionar, porque al igual que todas las válvulas de regulación, producen fugas.

15

Guía general de mantenimiento de bombas sumergibles Antes de realizar cualquier mantenimiento es necesario: • • •

Vaciar, lavar y ventilar la cámara de bombeo húmeda.

La bomba debe estar totalmente desconectada del sistema de alcantarillado y de la red eléctrica.

Debe contar con un equipo protector apropiado como guantes, máscara, herramientas, etc.

15 When everything else fails... read the manual!: Cuando todo lo demás falla... ¡consulte el manual!

Educación a distancia - Página 44

Proyecto Nireas

• • •

Asegure una ruta de escape inmediata del pozo de la estación de bombeo.

Lleve a cabo controles periódicos de acuerdo con las instrucciones del fabricante y según las horas de operación.

Durante una inspección regular compruebe:  Las buenas condiciones de los cables.  Condición y volumen del aceite en el cárter de aceite.  La posición vertical de las barras de guía.  Función apropiada de controles de nivel.  El hueco entre el impulsor y el rodamiento de aspiración.  El cable usado debe tener muy buenas propiedades para los usos subacuáticos. Los cables deben exhibir una alta resistencia a la corrosión de las aguas residuales.  En un sistema de bombeo sumergible, es particularmente importante el mantenimiento de la estanqueidad, por lo que es necesario supervisar los rodamientos de los cables mecánicos.  Supervisando la situación, asegure la longevidad de la bomba. La supervisión se lleva a cabo comprobando y substituyendo el aceite a intervalos regulares dependiendo del uso, pero en general el cambio una vez al año es obligatorio para el equipo que funciona a un 50-70% de su capacidad.  Las pequeñas cantidades de aguas residuales que entran en la cámara de aceite (alrededor de 10-20%) durante un año o 4.000 horas son normales.

Remplazar el aceite y el anillo de estanquidad (o-ring) permitirá a la bomba funcionar correctamente por otro período de tiempo.  Es importante que cada vez que se programe un mantenimiento de la bomba, incluso para cambiar el aceite, los anillos de estanquidad debe substituirse.  Principio de base: si se desmonta la junta mecánica de estanquidad, ésta deberá remplazarse ya que no se podrá lograr una estanqueidad absoluta.

Guía general de mantenimiento de las bombas en pozos secos • •

Durante el primer arranque, o después de un trabajo de mantenimiento, la tubería de aspiración y la cámara del impulsor de la bomba se deben llenar de agua, para eliminar el aire de los tapones respiraderos y de los respiraderos.

Tareas de mantenimiento comunes:  Inspección periódica de la condición de las conexiones de las cubiertas (acoplamientos).  Inspección de fugas en los puntos de aislamiento. Las fugas permanentes son causadas por el mal contacto entre las superficies de los rodamientos de rodamiento móviles y fijas.  Control de la temperatura de los rodamientos de la bomba, que deben ser constantes en la operación. La temperatura del rodamiento puede alcanzar hasta los 50ºC por encima de la temperatura ambiente, pero de ningún modo debe exceder hasta los 80ºC. Educación a distancia - Página 45

Proyecto Nireas

 Condición y volumen del aceite en el cárter de aceite.  Durante la operación, la bomba debe trabajar sin hacer ruido. Si se detecta cualquier vibración, busque las posibles causas y restaure un funcionamiento normal.

5.2.2

SISTEMAS DE CONTROL DE BOMBAS

Las operaciones de la bomba suelen controlar únicamente una variable: flujo, presión, o nivel. Todos los sistemas de control de bombas tienen un aparato de medición que compara el valor medido con el deseado. Esta información es transmitida a un elemento de control que realiza los cambios. El usuario puede obtener el control con las válvulas manuales o con sofisticados microprocesadores. Las posibilidades económicas determinan la exactitud y el nivel de complicación de un sistema de control.

La mayoría de las bombas centrífugas requieren cierta forma del sistema de control de la bomba. Un sistema típico de control de bombas incluye un sensor para determinar cuándo debe apagarse la bomba y unos controles eléctricos/electrónicos para encender y parar la bomba. Los sistemas de control actualmente disponibles para las bombas centrífugas van desde un sencillo control de flotador de apagado/encendido hasta sistemas extremadamente complejos capaces de controlar una secuencia de varias bombas. Las secciones siguientes describen brevemente la operación de diversos tipos de dispositivos de control/sistemas utilizados con bombas centrífugas.

5.2.2.1 Sistema de control de flotador Actualmente, el sistema de control de flotador es el más simple de todos los controles de bombas centrífugas. En el sistema de control de flotador, el flotador flota en la superficie del agua del pozo, del tanque de almacenamiento, o del pozo de decantación y está atado a los controles de la bomba gracias a un brazo con dos collares. Un collar activa la bomba cuando el nivel del líquido en el pozo o el tanque alcanza un nivel preestablecido, y un segundo cuello cierra la bomba cuando el nivel en el pozo alcanza un nivel mínimo. Este tipo de sistema de control es simple de manejar y relativamente barato de instalar y mantener. El sistema tiene varias desventajas: por ejemplo, actúa a cierto nivel de descarga, lo que puede dar lugar a: (1) variaciones extremas en la carga hidráulica en unidades sucesivas, y (2) largos periodos de inacción debido a períodos con flujos bajos o de mantenimiento.

Sistema de control de flotador en una estación de bombeo

Educación a distancia - Página 46

Proyecto Nireas

Instalación de un sistema de control de flotador en una estación de bombeo 16

16 Monitor, inflow switch (opt), Aux. pump ON/OFF contact closure, pump relay controls, lag pump, lead pump, start inflow, pump(s) OFF, low alarm, inflow volume, pump volume, wet well with 2 pumps: Monitor, interruptor de alimentación (optativo), cierre de contacto encendido/apagado de la bomba auxiliar, controles de transmisión de la bomba, bomba de retraso, bomba de avance, comienzo de la alimentación, bomba(s) apagada(s), alarma baja, volumen de la alimentación, volumen de la bomba, pozo húmedo con 2 bombas.

Educación a distancia - Página 47

Proyecto Nireas

5.2.2.2 Sistema de control de electrodos El sistema de control de electrodos utiliza una sonda o un electrodo para controlar el ciclo por intervalos de la bomba. Se trata de un sistema relativamente sencillo, que consiste en dos electrodos que se extienden en el pozo de decantación, en el tanque de almacenamiento, o en el dársena. Un electrodo activa el arrancador de la bomba cuando se sumerge en el agua, mientras que el segundo electrodo se extiende en el pozo o tanque a más profundidad y está diseñado para abrir el circuito de la bomba cuando el nivel del agua está por debajo del electrodo. El requisito de mantenimiento principal de este sistema es mantener los electrodos limpios.

Sistema de control de electrodos para un control de bombas 17 17 Type E.3 electrode hole, boiler shell, high level (pump stops), low level (pump starts), splash shield, oil burner (cuts out): Orificio para paso de electrodo tipo E.3, cuerpo de caldera, nivel alto Educación a distancia - Página 48

Proyecto Nireas

5.2.2.3 Sistema de control de sónar Un sónar o un sistema de radiación de bajo nivel puede utilizarse para controlar bombas centrífugas. Este tipo de sistema utiliza un transmisor y un receptor para localizar el nivel del agua en un tanque, un pozo de decantación, o un dársena. Cuando el nivel alcanza un punto de ajuste predeterminado, la bomba se activa; cuando el nivel se (la bomba se detiene), nivel bajo (la bomba arranca), protector contra salpicaduras, quemador de combustible líquido (se detiene).

Educación a distancia - Página 49

Proyecto Nireas

reduce a un punto de ajuste predeterminado, la bomba se apaga. Básicamente, el sistema es muy similar a una unidad de radar. El transmisor envía un haz que viaja hasta el líquido, rebota en la superficie, y vuelve al receptor. El tiempo requerido para ésto es directamente proporcional a la distancia entre el líquido y el instrumento. Los componentes electrónicos del sistema se pueden ajustar para activar la bomba cuando el intervalo de tiempo corresponde a una profundidad específica en el pozo o tanque. El sistema electrónico también puede fijarse para que la bomba se apague cuando el intervalo de tiempo corresponde a una profundidad mínima preestablecida.

Sistema de control de sónar para un control de bombas

5.2.2.4 Reguladores del motor Existen varios tipos de reguladores que protegen el motor no sólo contra sobrecargas pero también contra cortocircuitos. Muchos reguladores de motor también sirven para Educación a distancia - Página 50

Proyecto Nireas

ajustar la velocidad del motor para que aumente o disminuya el nivel de descarga de una bomba centrífuga. Este tipo de control puede utilizar uno de los controles previamente descritos para encender y parar la bomba y, para ajustar en algunos casos la velocidad de la unidad. Si la profundidad del agua en un pozo o un tanque aumenta, el sensor aumenta la velocidad del motor automáticamente siguiendo unos pasos predeterminados a la velocidad máxima que permite el diseño. Si el nivel continúa aumentando, el sensor puede diseñarse para que active una bomba adicional.

5.2.2.5 Equipos de protección Algunos tipos de equipos de protección suelen emplearse en la instalación de bombas o motores. (Nótese que la información proporcionada en esta sección se aplica a las bombas centrífugas así como a muchos otros tipos de bombas.) Los equipos de protección para las bombas centrífugas (o para la mayoría de bombas) depende del tamaño de la bomba, del uso, y de la supervisión del operador; es decir, las bombas con menos de 500 CV suelen disponer de indicadores de presión y de indicadores de temperatura. Estos indicadores o transductores pueden montarse localmente (en la propia bomba) o remotamente (en líneas de aspiración y de descarga, antes y después de las bocas de aspiración y de descarga). Si se emplean los transductores, las lecturas se exhiben normalmente y se registran (o se registran automáticamente) en un centro de control de funcionamiento remoto.

5.2.2.6 Detectores de temperatura Los dispositivos de temperatura resistivos (RTDs) y los termopares suelen usarse como detectores de temperatura en los motores primarios de las bombas para localizar problemas de temperatura. En algunos casos, se usan termómetros de cuadrante, termómetros de líquido en vidrio, o indicadores de lámina bimetálica.

Independientemente del dispositivo que se utilice, supervisan las variaciones de la temperatura que pueden suponer algún problema. Se suelen usar RTDs para supervisar la temperatura en bobinas de devanado estatórico de motores de más de 250 CV. Que haya dos RTDs por fase es estándar. Suele instalarse un RTD en la zapata del área cargada en los rodamientos radiales de las bombas y motores. Generalmente, los rodamientos de propulsión de chapa inclinada tienen un RTD tanto en el lado activo como en el inactivo. Los RTDs suelen usarse cuando se necesitan indicaciones remotas, grabaciones o registros automáticos de las lecturas de temperatura. Debido a su pequeño tamaño, los RTDs proporcionan más flexibilidad a la hora de localizar el aparato de medición cerca del punto de medición. Cuando se instalan termómetros de cuadrante, suervisan el aceite lanzado por los rodamientos. En algunas ocasiones, los detectores de temperatura también supervisan los rodamientos con camisas de agua para prevenir los fallos de suministro de agua. Las bombas con cubiertas pesadas también pueden tener monitores de temperatura.

Educación a distancia - Página 51

Proyecto Nireas

5.2.2.7 Sensores de vibración Los sensores de vibración están disponibles tanto para medir la vibración de los rodamientos como la dirección de vibración de los ejes. Es preferible una medición directa de las vibraciones de los ejes para máquinas con soportes rígidos de los rodamientos donde la medición de la tapa de los rodamientos será sólo una fracción del eje de vibración.

5.2.3

VÁLVULAS

Cualquier operación con aguas residuales utilizará muchas válvulas que requieran atención. Un encargado de mantenimiento debe ser capaz de identificar y de localizar diversas válvulas para examinarlas, para ajustarlas, y para repararlas o para substituirlas.

Por este motivo, el operador debe estar familiarizado con todas las válvulas, especialmente con las que sean partes vitales de un sistema de tuberías. Una válvula es definida como cualquier dispositivo por el cual el flujo de un líquido puede comenzar a fluir, puede ser detenido, o puede ser regulado por una parte movible que abre u obstruye el paso. Según lo aplicado en los sistemas de potencia de fluidos, las válvulas se utilizan para controlar el flujo, la presión, y la dirección del líquido que atraviesa un sistema de tuberías. El fluido puede ser un líquido, un gas, o materiales sueltos (como lodos de biosólidos).

Los diseños de las válvulas pueden variar, pero todas las válvulas tienen dos características en común: un pasaje a través del cual el líquido puede fluir y algún tipo de parte movible (generalmente mecánica) que abre y cierra el pasaje.

Las válvulas se pueden controlar manualmente, eléctricamente, neumáticamente, mecánicamente, o hidráulicamente, o mediante la combinación de dos o más de estos métodos.

Las válvulas se hacen de bronce, de arrabio, de acero, de acero inoxidable, y de otros metales o aleaciones. También se hacen de plástico y de vidrio.

Las válvulas se fabrican en una amplia gama de tamaños que hacen juego con diversos tamaños de tubos y tuberías. El tamaño real de la válvula se basa en el tamaño nominal (DN) acordado a nivel internacional, que es la designación numérica de la dimensión de todos los componentes en un sistema de tuberías a excepción de los componentes designados por sus diámetros exteriores. Es un número de referencia y sólo tiene relación con las dimensiones de fabricación. Las válvulas se fabrican para soportar la misma (o mayor) presión y temperatura que las tuberías a las que van a estar conectadas.

Funcionamiento básico de una válvula 18 18 Educación a distancia - Página 52

Proyecto Nireas

(Frank R. Spellman, 2011) Los tipos principales de válvulas incluyen: • • • • • • • • • • •

Válvulas esféricas.

Válvulas de compuerta.

Válvulas de globo.

Válvulas de aguja.

Válvulas de mariposa.

Válvulas de regulación.

Válvulas de apertura rápida.

Válvulas de diafragma.

Válvulas de descarga.

Válvulas de presurización.

Válvulas de descarga de aire.

5.2.3.1 Válvulas esféricas La esfera desempeña la misma función que el disco en otras válvulas. Mientras que la manija de la válvula gira para abrir la válvula, la esfera gira hasta un punto donde parte del orificio o el orificio completo forma una línea a través de la esfera conectando la entrada y la salida, permitiendo el paso del fluido. Cuando se gira la esfera de tal modo que el orificio esté en posición perpendicular con respecto a la entrada del flujo en el cuerpo de la válvula, el flujo se detiene. La mayoría de las válvulas esféricas son de acción rápida y sólo requieren una vuelta de 90° para abrir o cerrar la válvula; sin Open: stem, closing element, stuffing box, inlet: Abierto: vástago, elemento de cierre, caja prensaestopas, orificio de entrada.

Closed: handwheel, body, outlet: Cerrado: handwheel, cuerpo, orificio de salida.

Educación a distancia - Página 53

Proyecto Nireas

embargo, muchas se accionan mediante engranajes planetarios. Este tipo de engranaje permite el uso de una rueda de mano y de una fuerza de funcionamiento relativamente pequeñas para accionar una válvula de gran tamaño; sin embargo, aumenta el tiempo de funcionamiento de la válvula. Algunas válvulas esféricas también contienen un control de oscilación situado dentro de la esfera para dar a la válvula una característica propia de una válvula de regulación. Las dos ventajas principales de las válvulas esféricas son: (1) el fluido puede atravesarla en cualquier dirección, a voluntad; y (2) cuando está cerrada, la presión en la línea ayuda a mantenerla cerrada.

Válvula esférica 19

Válvula esférica – Representación 3D

19 Retainer nut, thrust washer, bonnet, locating pin, ball seat, seat retainer ring, ball, body, handwheel bushing, handwheel: Tuerca de retención, arandela de tope, cubreválvula, pasador de posicionamiento, asiento de bolas, tuerca de freno, esfera, cuerpo, borna del volante, volante.

Educación a distancia - Página 54

Proyecto Nireas

5.2.3.2 Válvulas de compuerta Las válvulas de compuerta se utilizan cuando se necesita un flujo rectilíneo con una restricción mínima; son el tipo más común de válvula en los sistemas de distribución de agua. Las válvulas de compuerta reciben ese nombre porque la pieza que permite pasar o que detiene el flujo a través de la válvula actúa a modo de compuerta. La compuerta suele ser acuñada. Cuando la válvula está abierta de par en par, la compuerta se sube completamente hasta la cubreválvula. Esto deja una abertura para el flujo a través de la válvula del mismo tamaño que el tubo en el cual la válvula está instalada. Por estas razones, la pérdida de presión (caída de presión) a través de estos tipos de válvulas es casi igual a la pérdida en un tramo de tubería de la misma longitud. Las válvulas de compuerta no son adecuadas para la estrangulación. Generalmente, las válvulas de compuerta no están instaladas en su lugar de uso normal porque requieren demasiado tiempo para funcionar desde completamente abiertas a cerradas.

Válvula de compuerta de doble disco de vástago fijo

Educación a distancia - Página 55

Proyecto Nireas

(Garr M. Jones, PE, 2006) Vรกlvula de compuerta tipo cuchilla

(Garr M. Jones, PE, 2006)

Educaciรณn a distancia - Pรกgina 56

Proyecto Nireas

5.2.3.3 Válvulas de globo Se trata probablemente de la válvula más común a todos los niveles, la válvula de globo suele usarse en los grifos y demás elementos de la fontanería casera. Las válvulas de globo poseen un disco circular (el globo) que presiona contra el asiento de la válvula para cerrar la válvula. Los asientos de las válvulas de globo son más firmes y pueden ajustarse con unas pocas vueltas de rueda en comparación con las válvulas de compuerta; por ello, son preferibles para aquellas operaciones que necesitan una apertura y cierre constantes. Por otro lado, las válvulas de globo sufren una considerable pérdida de carga cuando están abiertas, por lo que no son recomendables para aquellos sistemas en los que la pérdida de carga es crítica.

Válvula de control con puerto V con poca pérdida de carga de patrón Y equipada con estrechamiento V. El flujo es derecha a izquierda (Garr M. Jones, PE, 2006) 5.2.3.4 Vá l v u l a s d e a g u j a Aunque sea similar en diseño y funcionam iento a la válvula de globo (es una variación de la válvula de globo), la válvula de aguja tiene un elemento cerrado en forma de punto cónico largo, que está en el extremo del tronco de la válvula. El gráfico siguiente muestra una sección transversal de una válvula de aguja. Como se puede Educación a distancia - Página 57

Proyecto Nireas

apreciar, la forma cónica larga del elemento cerrado de la válvula permite una superficie de asiento mucho más pequeña que la válvula de globo; por consiguiente, la válvula de aguja es más conveniente como válvula reguladora. De hecho, las válvulas de aguja se utilizan para las estrangulaciones muy precisas.

Válvula de aguja común 20

5.2.3.5 V á l v u l a s d e mariposa Esta válvula consiste en un cuerpo en el cual un disco (“la mariposa”) gira sobre un eje para abrir o para cerrar la válvula. Las válvulas de mariposa se pueden ensanchar o estrechar, ésto último para caber directamente entre los rebordes de la tubería. En posición muy abierta, el disco está paralelo al eje de la tubería y al flujo de líquido. En posición cerrada, los discos se sellan con un material de goma unido bien al asiento del 20 Packing Nut: allows smooth packing adjustment: Tuerca del prensaestopas: permite un ajuste suave de las juntas.

Stem Threads: are rolled and hard chrome - plated for maximum service life: Rosca del vástago: enrolladas y de cromo duro para una mayor vida útil.

Integral Bonnet with one piece body: is available with straight and angle pattern: Cubreválvula integral con cuerpo de una pieza: disponible con motivo liso y anguloso.

Variety of End Connections: Include Ve - Lock tube fittinfs, Male/female NPT threads, Male/female ISQ threads: Variedad de dispositivos de conexión: incluye ajuste de llave de tubo en V, roscas macho/hembra NPT, roscas macho/hembra ISQ. Best Suited Standard Handles: include Stainless steel bar, black phenalic knob, and block aluminium bar depending upon valve type: Palancas estándar más adecuadas: incluye barra de acero inoxidable, botón fenólico negro, y barra de bloqueo de aluminio dependiendo del tipo de válvula.

Packing materials: are available in PTFE (standard) and Peek (option): Materiales de caracasa: PTFE (estándar) y poliéter éter cetona (opción).

Panel Mounting Nut: allows easy mounting (standard): Tuerca de montaje del panel: permite un montaje fácil (estándar).

Variety of Stem Tips: include vee, regulating, and soft scat with Kel - F: Variedad de puntas de vástago: tapajuntas en V, reguladoras y con Kel-F. Educación a distancia - Página 58

Proyecto Nireas

cuerpo bien al borde del disco. Dado que el disco de la válvula de mariposa permanece en la trayectoria del flujo en posición abierta, la válvula crea más turbulencia (mayor resistencia al flujo y por lo tanto, mayor pérdida de presión) que una válvula de compuerta. Por otra parte, las válvulas de mariposa son compactas. También pueden usarse para controlar el flujo en cualquier dirección. Esta característica es útil en las plantas de tratamiento de agua que hacen uso del lavado a contracorriente para limpiar los sistemas de filtro.

Válvula de mariposa

5.2.3.6 Válvulas de regulación Las válvulas de regulación suelen ser automáticas y están diseñadas para permitir el flujo del fluido en una única dirección. Suelen usarse en la descarga de las bombas para prevenir el reflujo cuando el sistema se apaga. Cuando el flujo se está moviendo en la dirección apropiada, la válvula sigue estando abierta. Cuando la dirección del flujo se invierte, la válvula se cierra automáticamente debido a la presión del líquido contra ella.

Educación a distancia - Página 59

Proyecto Nireas

Se usan varios tipos de válvulas de regulación en las operaciones de aguas residuales, a saber: • Válvulas de regulación de disco inclinado.

• Válvulas de regulación oscilantes.

• Válvulas de regulación de aleta.

• Válvulas de regulación de doble puerta.

• Válvulas de regulación de bola.

• Válvulas de pie.

• Dispositivos de prevención de reflujo.

En cada caso, la presión del flujo en la dirección apropiada empuja el elemento de la válvula a una posición abierta. El flujo en la dirección contraria empuja el elemento de la válvula a una posición cerrada.

Nota: las válvulas de regulación también suelen recibir el nombre de antirretorno o de reflujo.

Válvula antirretorno con bloqueo de goma

Válvula abierta

Válvula cerrada

Válvula antirretorno con bloqueo curvado

Educación a distancia - Página 60

Proyecto Nireas

5.2.3.7 Válvulas de apertura rápida Las válvulas de apertura rápida sólo son adaptaciones de algunas de las válvulas ya descritas. Modificadas para proporcionar una conexión/desconexión rápida, utilizan un dispositivo de palanca en vez del típico tornillo sin fin y mango de control. Este tipo de válvula suele usarse en las operaciones de aguas residuales donde los sistemas de lluvia artificial y las estaciones de lavado de ojos de emergencia están instaladas en las áreas de trabajo donde se cargan o se transfieren las sustancias químicas o donde se mantienen los sistemas químicos. También controlan el suministro de aire para algunas alarmas acústicas cerca de los almacenes de cloro, por ejemplo. Por otra parte, suelen utilizarse para cortar el flujo de gas a los desagües principales o individuales.

5.2.3.8 Válvulas de diafragma Las válvulas de diafragma son unas válvulas sin prensa estopas que utilizan un diafragma elastomérico flexible (un disco flexible) como miembro cerrado y además una junta externa. Son perfectos para cuando es necesario conseguir un cierre fuerte y exacto. La junta ajustada es eficaz si el fluido es un gas o un líquido. Esta característica del cierre hace estas válvulas útiles para usos al vacío. Las válvulas de diafragma funcionan de manera similar a las válvulas de globo y suelen ser multi-giro; existen dos tipos: de paso vertedero y de paso total. Un uso común de las válvulas de diafragma en operaciones de aguas residuales es controlar del fluido hacia un tanque elevado.

Válvulas de diafragma 21

21 (a) Weir type: open, closed, diaphragm: Tipo Weir: abierta, cerrada, diafragma. (b) Straight-through type: open, closed, diaphragm: De paso recto: abierta, cerrada, diafragma.

Educación a distancia - Página 61

Proyecto Nireas

5.2.3.9 Válvulas de descarga Algunos sistemas hidráulicos, incluso cuando funcionan normalmente, pueden desarrollar temporalmente una presión excesiva; por ejemplo, una resistencia inusualmente fuerte podría dar lugar a altas presiones muy peligrosas. Las válvulas de descarga se utilizan para controlar esta presión excesiva. Estas válvulas son automáticas; comienzan a abrirse a una presión predeterminada pero necesitan una sobrepresión del 20% para abrirse totalmente. Mientras que la presión aumenta, la válvula continúa abriéndose hasta alcanzar su apertura máxima. Al caer la presión, comienza a cerrarse y finalmente se cierra a la presión predeterminada. Las válvulas de descarga de los sistemas principales suelen estar instaladas entre la bomba o la fuente de la presión y la primera válvula de aislamiento del sistema. La válvula debe ser lo Educación a distancia - Página 62

Proyecto Nireas

suficientemente grande como para permitir que la carga completa que sale de la pompa hidráulica sea vertida de nuevo en el depósito.

Nota: las válvulas de descarga no mantienen el flujo o la presión a un nivel determinado, sino que evitan que la presión aumente por encima de un nivel específico cuando el sistema está temporalmente sobrecargado.

Válvula de descarga 22

http://www.youtube.com/watch?v=DAqnpaHf2Qs

22 Bonnet vent, bellow: Salida de aire del cubreválvula, fuelle.

Educación a distancia - Página 63

Proyecto Nireas

5.2.3.10 Válvulas de presurización Las válvulas de presurización proporcionan una presión constante en un sistema que funciona a una presión más baja que el sistema de abastecimiento. En la práctica, se parecen mucho a las válvulas de presión-regulación. Una válvula de presurización reduce la presión estrangulando el flujo del fluido. Una válvula de reducción puede fijarse normalmente para cualquier presión dentro de los límites del diseño de la válvula. Una vez que se fija la válvula, se mantendrá la presión reducida sin importar los cambios en la presión de la fuente (mientras que la presión de la fuente sea por lo menos tan alta como la presión reducida deseada) y sin importar la carga del sistema, siempre y cuando el abastecimiento de la carga no exceda la capacidad de diseño del reductor.

Válvula de presurización 23

5.2.3.11 Válvulas de descarga de aire Una válvula de descarga de aire común es una combinación de una válvula cinética y automática de descarga de aire. Mientras se llena el sistema, el aire de la tubería se vierte a través de la cámara y del orificio de salida (1). Cuando el nivel del agua comienza a subir y la presión es de 0,5 atmósferas, el flotador A' sube y cierra el orificio de salida. Permanecerá en esta posición mientras no haya presión en el sistema (2). La válvula de descarga de aire automática comienza a funcionar cuando aparecen las burbujas de aire. Estas burbujas salen de los agujeros del flotador A' (3). Durante la evacuación del sistema y cuando la presión disminuye al mínimo, los flotadores se caen para abajo, debido a su peso (1) y el orificio de la válvula de descarga de aire se libera.

El sistema se llena con aire que protege a la tubería contra los daños causados por la 23 Inlet, spring, diaphragm, seat, disk, outlet: Orificio de entrada, muelle, diafragma, asiento, disco, orificio de salida.

Educación a distancia - Página 64

Proyecto Nireas

despresurización.

Funcionamiento de una válvula de descarga de aire

Mientras se llena el sistema, el aire de la tubería se vierte a través de la cámara y del orificio de salida.

Cuando el nivel del agua comienza a subir, el flotador A' sube y cierra el orificio de salida.

Las burbujas de aire aparecieron en la parte superior de la cámara, desplazando al flotador B y escapándose a través de los orificios del flotador A'.

Típica conexión de una válvula de descarga de aire

Educación a distancia - Página 65

Proyecto Nireas

5.2.3.12 Regulador de válvulas En muchas operaciones modernas de aguas residuales, unos dispositivos llamados reguladores controlan mecánicamente muchas válvulas. Estos dispositivos se pueden accionar por aire, electricidad, o por fluido (es decir, reguladores neumáticos, magnéticos, e hidráulicos).

Reguladores de válvulas neumáticos, electromagnéticos, e hidráulicos 24

24 Electric, hydraulic, pneumatic: Eléctrico, hidráulico, neumático.

Educación a distancia - Página 66

Proyecto Nireas

5.2.4

MEZCLADORES

La mezcla es una importante unidad de control en muchas fases del tratamiento de aguas residuales incluyendo (1) la mezcla de una sustancia totalmente con otra, (2) la mezcla de los fluidos líquidos miscibles, (3) la floculación de las partículas de las aguas residuales, (4) la mezcla continua de las partículas en suspensión presentes en el líquido, y (5) la transferencia de calor. La mayoría de las operaciones de mezcla de aguas residuales pueden clasificarse como continuo-rápidas (menos de 30s) o continuas (es decir, en curso).

• •

La mezcla rápida continua, suele usarse, cuando una sustancia debe mezclarse con otra. Los principales usos de la mezcla rápida continua consisten en (1) la mezcla de sustancias químicas con aguas residuales.

La mezcla continua se usa cuando el contenido de un reactor, tanque de retención o dársena debe mantenerse en suspensión como en los dársenas de igualación, en dársenas de floculación, en los procesos de tratamiento del desarrollo biológico en suspensión, en lagunas aireadas, y digestores aerobios.

La ecuación siguiente se utiliza ampliamente en el diseño y operación de los sistemas con dispositivos de mezcla mecánica. (Camp, T. R., and P. C. Stein, 1943)

Donde: • G = pendiente de velocidad media, T-1, 1/s.

• P = alimentación, W. • μ = viscosidad dinámica, N*s/m2.

• V = volumen en floculador, m3.

• t = tiempo de retención, s.

• Q = caudal, m3/s.

Los diferentes valores que se han utilizado para G para las diversas operaciones de mezcla se exponen en la tabla siguiente: Valores de tiempo de retención típico y de pendiente de velocidad media G para el mezclado y la foculación en aguas residuales Proceso

Gama de valores Tiempo de retención Educación a distancia - Página 67

Valor de G, s_1

Proyecto Nireas

Mezclado Típicas operaciones de mezcla rápida típicas en el 5-30 s tratamiento de aguas residuales

500-1500

Mezcla rápida para el contacto inicial efectivo y la dispersión de sustancias químicas

<1 s

1500-6000

Mezcla rápida de sustancias químicas en procesos <1 s de filtración de contacto

2500-7500

Floculación Típicos procesos de floculación usados en el tratamiento de aguas residuales

30-60 min

50-100

Floculación en procesos de filtración directos

2-10 min

25-150

Floculación en procesos de filtración de contacto 2-5 min

25-200

(Eddy, 1999) Las ecuaciones siguientes son muy usadas para estimar la potencia de entrada en una mezcladora, y para estimar su capacidad de bombeo. (un flujo turbulento es obligatorio para el uso de las ecuaciones siguientes, Rn>10.000) P = NP* p * n3 * D5 Qi = NQ * n * D3 Donde: • P = potencia de entrada, W. • NP = número de potencia para el impulsor, sin unidad.

• p = densidad, kg/m3.

• n = revoluciones por segundo, r/s.

• D = diámetro del impulsor, m.

• Qi = descarga de la bomba, m3/s.

• NQ = número de flujo para el impulsor, sin unidad.

Típicos números de potencia y flujo para varios impuslores Tipo de impulsor

Nº de potencia, NP

Turbina vertical de paleta plana (VFBT)

3,5-4,0

Número de flujo, NQ 0,84-0,86

Turbina de disco

Capacidad de bombeo Baja Baja

Turbina de paleta inclinada (45° PBT)

1,6

0,84-0,86

Turbina de paleta inclinada (32° PBT)

1,1

0,84-0,86

Moderada

Hidrodeslizador de cizallamiento bajo (LS, 3-blade)

0,30

0,50

Alta

Hidrodeslizador de cizallamiento bajo (LS, 4-blade)

0,60

0,55

Alta

Propulsor

Alta Educación a distancia - Página 68

Proyecto Nireas

(Eddy, 1999) 5.2.4.1 Mezclado rápido continuo Existen muchos tipos de dispositivos de mezcla, dependiendo del uso y del tiempo necesarios para mezclarse. La mayoría de los mezcladores más comunes para la mezcla rápida continua son: • • • • •

Mezcladora estática.

Mezcladora continua.

Mezcladora de inducción de alta velocidad.

Mezcladora de chorros de agua presurizada.

Mezcladoras de turbina y de propulsor.

Mezcladoras estáticas Las mezcladoras estáticas continuas contienen paletas o placas perforadas internas que provocan cambios repentinos en los patrones de velocidad así como inversiones de movimiento. Las mezcladoras estáticas se suelen caracterizar, de manera general, por su falta de piezas móviles.

Los ejemplos típicos incluyen mezcladoras estáticas que contienen elementos que provocan cambios repentinos en los patrones de velocidad así como inversiones de movimiento y mezcladores que contienen placas perforadas y boquillas.

Típica mezcladora estática continua 25

Mezcladora continua Las mezcladoras continuas son parecidas a las mezcladoras continuas pero contienen un elemento de mezcla giratorio para mejorar el proceso de mezcla.

Mezcladora continua 25 Flow: Flujo.

Educación a distancia - Página 69

Proyecto Nireas

Mezcladora de inducción de alta velocidad La mezcladora de inducción de alta velocidad es un dispositivo eficiente de mezcla para una variedad de sustancias químicas. El sistema consiste en un propulsor abierto impulsado por un motor que crea un vacío en la cámara directamente sobre el propulsor.

El vacío creado por el impulsor empuja a la sustancia química a ser mezclada directamente en el contenedor de almacenamiento sin necesidad del agua de dilución.

Típica mezcladora de inducción

Educación a distancia - Página 70

Proyecto Nireas

Mezcladora de chorros de agua presurizada Las mezcladoras de chorros de agua presurizada también pueden usarse para mezclar sustancias químicas. Una importante característica del diseño de las mezcladoras de chorros de agua presurizada es que la velocidad del chorro que contiene la sustancia química que se mezclará debe ser suficiente como para lograr que se produzca la mezcla en todas las partes de la tubería.

Típica mezcladora de chorros 26

26 Tank jet mixer: Mezclador de inducción en tanque.

Educación a distancia - Página 71

Proyecto Nireas

Mezcladora de turbina y de propulsor Las mezcladoras de turbina y de propulsor se suelen usar en los procesos de tratamiento de aguas residuales para mezclar las sustancias químicas, para mantener el material en suspensión, y para la aireación. Las mezcladoras de turbina y de propulsor suelen construirse con un eje vertical regulado por un reductor de velocidad y un motor eléctrico. Se utilizan dos tipos de impulsores para las tareas de mezcla: (1) impulsores de flujo radial e (2) impulsores de flujo axial.

Varios tipos de mezcladoras de propulsor

Típicas mezcladoras usadas en el tratamiento de aguas residuales para un mezclado rápido: (a) mezcladoras estáticas continuas con paletas internas, (b) mezcladoras estáticas continuas con orificio para la mezcla de sustancias químicas diluidas, (c) mezcladora continua, (d) mezcladora continua con mezclador interno, Educación a distancia - Página 72

Proyecto Nireas

(e) mezcladora de inducción de alta velocidad, (f) mezcladora de chorros de agua presurizada con tubo de reactor 27

27 (a) Angled vanes promote turbulence, concentrated chemical feed: Las hélices de ángulo producen turbulencia, alimentación química concentrada. (b) Dilute chemical feed, turbulence created by orifice plate and nozzle discharge, orifice plate: Alimentación química diluida, turbulencia creada por placa perforada y tobera de descarga, placa perforada. (c) Chemical is injected through manifold at four points, propeller or turbine mixers, guide vanes: La sustancia química es inyectada a través de una tubería colectora de cuatro puntos, mezcladoras de hélice o turbina, distribuidores. (d) Concentrated chemical feed; Turbulence created by orifice plate, mixer and nozzle discharge; orifice plate, internal mixer: Alimentación química concentrada; turbulencia creada por placa perforada, mezcladora y tobera de descarga; placa perforada, mezcladora interna. (e) Chemical feed induced by bombing action of high-speed impeller, flow direction can be perpendicular or parallel to mixer shaft: Alimentación química inducida por el bombeo del impulsor a alta velocidad, la dirección del flujo puede ser perpendicular o paralelo al eje de la mezcladora. (f) Chemical feed, pump, flow nozzle: Alimentación química, bomba, tobera de flujo.

Educación a distancia - Página 73

Proyecto Nireas

(Eddy, 1999) 5.2.4.2 Mezclado continuo Las operaciones de mezcla continuas se utilizan en procesos de tratamiento biológico como los sistemas de lodos activados para mantener una mezcla uniforme de sólidos suspendidos en las aguas amoniacales. En los sistemas de tratamiento biológico el dispositivo de mezcla también se utiliza para proporcionar el oxígeno necesario para el proceso. Así, el equipo de aireación debe ser capaz de proporcionar el oxígeno necesario para el proceso y la energía necesaria para mantener unas condiciones de mezcla dentro del reactor. Se utilizan tanto los aireadores mecánicos como los dispositivos de Educación a distancia - Página 74

Proyecto Nireas

aireación disuelta. Se suele usar frecuentemente la inyección de aire para satisfacer los requisitos de mezcla y de oxígeno. Alternativamente, pueden usarse las mezcladoras mecánicas de turbina-aireador. Las mezcladoras horizontales de propulsor sumergibles son de uso frecuente para mantener las velocidades del canal en las zanjas de oxidación, para mezclar el contenido de los reactores anóxicos y para ayudar a el destratificación de los depósitos de almacenamiento de agua depurada.

Mezclado neumático En el mezclado neumático, un gas (generalmente aire u oxígeno) se inyecta en la parte inferior de la mezcla o de los tanques de fango activado, y la turbulencia causada por la subida de las burbujas de gas sirve para mezclar el contenido de fluido en el tanque. En la aireación, se forman burbujas suaves con un diámetro medio de 5 milímetros mientras que en el flujo de aire supone alrededor de un 10% del flujo líquido.

Cuando el aire se inyecta en la mezcla, en los tanques de floculación o en los canales, la potencia disipada por la subida de las burbujas de aire puede estimarse con la ecuación siguiente:

Donde: • • • •

P = potencia disipada, kW. pa = presión atmosférica, kN/m2.

Va = volumen del aire a presión atmosférica, m3/s. pc = presión del aire en el punto de descarga, kN/m2.

Aireadores mecánicos Los principales tipos de aireadores mecánicos usados para la mezcla continua son los aireadores superficiales de alta velocidad y los aireadores superficiales de baja velocidad. Los requisitos generales de potencia para la mezcla con aireadores mecánicos van de los 20 a los 40 kW/103 m3, dependiendo del tipo de mezclador y de la geometría del tanque, laguna, o dársena. El uso principal de los aireadores mecánicos es el enriquecimiento de los residuos con oxígeno. Se profundiza más sobre estos usos en el capítulo siguiente: “Sistemas de aireación”.

Típicas instalaciones de aireadores mecánicos

Educación a distancia - Página 75

Proyecto Nireas

5.2.4.3 Cálculos Problema: Una turbina de pala plana está instalada en el centro de un tanque con deflector. El tanque tiene 2 m de diámetro. La turbina, de 61 cm de diámetro, está a 60 cm del fondo del tanque. El tanque está lleno hasta una profundidad de 2 m y está mezclando alumbre con agua bruta. El agua está a una temperatura de 25º C y la turbina está funcionando a 10 rpm. ¿Cuántos caballos de vapor serán necesarios para operar la mezcladora? ¿Cuál es la descarga máxima de la bomba en la mezcladora?

Solución: Características del flujo Rn= Educación a distancia - Página 76

Proyecto Nireas

p = 997 kg/m3 n= 10*2π / 60 = 1,47 rad/s D= 0,61 m μ=8,5 *10-4 kg*m/s Rn=4,57 *105  Flujo turbulento Potencia de la mezcladora requerida P = NP* p * n3 * D5 P= 3,5 * 997 kg/m3 * 1,473 * 0,615 = 935 W Capacidad de descarga de la bomba de la mezcladora Qi = NQ * n * D3 Qi = 0,85 * 1,47 * 0,613 = 0,28 m3/s 5.2.4.4 Operación & mantenimiento Medidas general para lograr una buena operación y mantenimiento en un típico sistema de mezclado quinético: • • • •

• • • • •

Mezcladoras: inspección regular y mantenimiento preventivo mediante la limpieza a intervalos regulares. Ambos obligatorios.

Intervalo entre inspecciones: depende de la tensión del sistema de mezcla, pero nunca más de un año.

El mantenimiento y la supervisión se deben realizar de acuerdo con el manual del fabricante.

Vibraciones fuertes o funcionamiento anormal: posibles causas: ◦ Pequeño recubrimiento de la hélice con el líquido de mezcla. ◦ Entrada de aire en el propulsor. ◦ Rotación incorrecta del propulsor. ◦ Algunas piezas del sistema de mezclado como elementos de poyo o partes de los eslabones son defectuosas o se han desmontado.

Cables de la corriente eléctrica: limpieza y supervisión una vez al mes para saber si el aislamiento está dañado.

Consumo de energía: comprobación con amperímetro.

Mecanismo de elevación: comprobación del funcionamiento cada seis meses.

Propulsor: inspección visual para detectar la presencia de grietas o de daños debido a fibras ásperas o abrasivas.

Motor de aislamiento: comprobación de la resistencia del aislamiento del motor y del funcionamiento apropiado de la supervisión una vez al año o cada 4.000 Educación a distancia - Página 77

Proyecto Nireas

horas.

5.2.5

SISTEMAS DE AIREACIÓN

Hay varios tipos de sistemas de aireación usados en el tratamiento de aguas residuales.

Los dos métodos de aireación de aguas residuales básicos son (1) introducir aire u oxígeno puro en las aguas residuales mediante difusores sumergidos u otros dispositivos de aireación o (2) agitar las aguas residuales mecánicamente para estimular una solución del aire procedente de la atmósfera.

5.2.5.1 Sistemas de ventilación por inyección de aire Un sistema de inyección de aire está compuesto por difusores sumergidos en aguas residuales, tuberías colectoras, conducción de aire, ventiladores y el equipo a través del cual pasa el aire.

Difusores Se pueden encontrar tres tipos de difusores: (1) difusores porosos o de poros finos, (2) difusores no porosos, y (3) otros dispositivos de difusión como aireadores de inyección y aireadores aspiradores.

Descripción de los dispositivos de difusión de aire más comunes Tipo de difusor o de dispositivo

eficiencia de la transferencia

Descripción

Poroso De disco

Alta

Discos de cerámica rígidos instalados en las tuberías de distribución del aire cerca del suelo del tanque.

De copa

Alta

Difusores de cerámica de copa instalados en las tuberías de distribución del aire cerca del suelo del tanque.

De membrana

Alta

Membrana porosa flexible apoyada en el disco instalada en una rejilla de distribución de aire.

Muy alta

Panel rectangular con membrana perforada de plástico flexible.

De panel No poroso Orificio fijo Orificio

Baja

Dispositivos generalmente de plástico moldeado instalados en tuberías de distribución de aire.

Tubo perforado

Baja

Tubería de acero inoxidable con perforaciones y ranuras que proporciona una banda ancha de aire coprimido.

Educación a distancia - Página 78

Proyecto Nireas

Tubo estático

Baja

Tubería vertical fija instalada en el fondo del dársena y bomba accionada por aire.

(Eddy, 1999) 1. Difusores porosos Se han utilizado numerosos materiales en la fabricación de difusores porosos. Estos materiales entran generalmente en las categorías de cerámica y plásticos rígidos, plástico flexible, goma, o fundas de tejido.

Típicos difusores de aire porosos: (a) disco de óxido de aluminio, (b) copa de cerámica, (c) disco de polietileno, y (d) membrana perforada. 28

28 (c) Polyethylene disk, threaded retainer ring, base plate, control orifice and check valve, mechanical wedge section for attaching base: Disco de polietileno, freno de tuerca enroscado, placa base, orificio de control y válvula de retención, sección mecánica de cuña para fijar la base. (d) Stainless-steel lift limiter and backflow valve, membrane, polypropylene support disk, threaded connection, stainless-steel clamping ring: Limitador de altura de acero inoxidable y válvula de reflujo, membrana, disco de soporte de polipropileno, conexión enroscada, junta de unión de acero inoxidable.

Educación a distancia - Página 79

Proyecto Nireas

(Eddy, 1999) Como con todos los difusores porosos, es esencial que el aire suministrado esté limpio y libre de partículas de polvo que puedan obstruir a los difusores. Los filtros de aire, a menudo compuestos de filtros viscosos y secos, son de uso general. También se han usado filtros de bolsa pretratados y filtros electrostáticos. Los filtros se deben instalar en la entrada del ventilador.

2. Difusores no porosos Los difusores no porosos producen burbujas más grandes que los difusores porosos y por lo tanto poseen una eficiencia más baja de aireación; pero el hecho de que sea más Educación a distancia - Página 80

Proyecto Nireas

barato, de que necesite menos mantenimiento, y de que los requisitos sobre la pureza del aire no sean tan rigurosos, compensan la menor eficiencia en la transferencia de oxígeno y el coste energético.

Difusores no porosos usados para la transferencia del oxígeno: (a) orificio y (b) tubo. 29

(Eddy, 1999) 3. Otros dispositivos de difusión Los aireadores de inyección combinan el bombeo líquido con la difusión de aire. El sistema de bombeo recircula el líquido en el tanque de aireación, expulsándolo con aire comprimido a través de un montaje de inyección. Este sistema está particularmente indicado para tanques profundos (> 8 m).

Los aireadores aspiradores consisten en una bomba impulsada por un motor de aspirador. La bomba introduce el aire a través de un tubo hueco y lo inyecta bajo el agua donde tanto la alta velocidad, como la acción del propulsor crean turbulencia y difunden las burbujas de aire.

Otros dispositivos usados para la transferencia de oxígeno: (a) mezclador de tubo estático donde el aire que contiene los elementos de mezcla se introduce en la base del aireador, (b) reactor de inyección en el cual el aire presurizado y el líquido se combinan en una cámara de mezcla (cuando se produce la inyección, el líquido circundante es arrastrado para aumentar la transferencia de oxígeno.), (c) el aireador de inyección en una disposición de distribución, y (d) un aireador de aspiración. 30 29 (a) Control orifice, discharge (4 holes typical): Orificio de control, descarga (4 orificios típicos). (b) Stainless-steel diffuser, control orifice: Difusor de acero inoxidable, orificio de control.

30 Educación a distancia - Página 81

Proyecto Nireas

(Eddy, 1999) La eficiencia de la transferencia del oxígeno depende de muchos factores, incluyendo el tipo, el tamaño, y la forma del difusor; el caudal del aire; la profundidad de la sumersión; la geometría del tanque incluyendo la ubicación del colector y del difusor; y las características de las aguas residuales.

La eficiencia de transferencia de oxígeno (OTE, por sus siglas en inglés) de difusores porosos también puede disminuir con el uso debido a la obstrucción interna o a la suciedad exterior. La obstrucción interna puede ser debido a las impurezas presentes en (a) Concrete base, air-supply tubing: Base de hormigón, sistema de tuberías de suministro de aire. (b) Vertical jet flux, horizontal jet plume, entraining fluid, mixing chamber, jet aerator, pressurized air, pressurized liquid: Flujo de chorro vertical, penacho de chorro horizontal, fluido incorporador, cámara de mezclado, aireador de chorro, aire presurizado, líquido presurizado. (c) Water in (behind), air in, air and water out: Agua dentro (detrás), aire dentro, aire y agua fuera. (d) Air intake, propeller, Air injected into the water: Entrada de aire, hélice, aire inyectado en el agua.

Educación a distancia - Página 82

Proyecto Nireas

el aire comprimido que no han sido eliminadas por los filtros de aire. La suciedad externa puede deberse a la formación de lodos biológicos o de precipitados inorgánicos.

Típica instalación de difusores de membrana en un tanque de aireación

Educación a distancia - Página 83

Proyecto Nireas

Operación y mantenimiento de difusores y de elementos del sistema de aireación •

•

•

Mantenimiento preventivo del disco de aire:  Protege el difusor de las partículas que puedan obstruir los poros.  El sistema de aireación se mantiene en los niveles deseados de funcionamiento, y no se permite la entrada de sólidos en la red de distribución de aire.  Incluye: inspección, limpieza y reemplazo del ventilador del filtro de aire, siempre que así lo especifique el fabricante.

Limpieza: los métodos de limpieza usados para restaurar la eficiencia de los difusores son:  Intermitente (el tanque de aireación está apagado).  Funcionamiento continuo (sin acceso al tanque).

Algunos métodos de purificación usados son la limpieza ácida o alcalina, la inyección de gas, la limpieza con agua de alta presión (chorros) y la purificación Educación a distancia - Página 84

Proyecto Nireas

mediante aire de alta presión.

Ventiladores y compresores Hay tres tipos de ventiladores que suelen usarse para la aireación: centrífugos, rotativos de lóbulos de desplazamiento positivo, y difusores directores de entrada de paleta variable.

Los ventiladores centrífugos pueden suministrar flujos de aire mayores de 425 m3/min de potencia. Las presiones de descarga suele ir desde los 48 hasta los 62 kN/m2. Los ventiladores centrífugos cuentan con características operativas similares a las bombas centrífugas de baja velocidad específica.

Los ventiladores rotativos de lóbulos de desplazamiento positivo son preferibles para las aplicaciones de presión de descarga mayores (55 kN/m2) y para capacidades menores de 425 m3/min de aire libre por unidad. El ventilador de desplazamiento positivo es una máquina de capacidad constante con presión variable. Las unidades no pueden ser reguladas, pero se puede conseguir el control de la capacidad utilizando unidades múltiples o impulsiones de presión variable. Los silenciadores de entrada reforzada y de descarga son esenciales.

Por otra parte, los difusores directores de entrada de paleta variable atenúan algunos de los problemas de los ventiladores centrífugos estándar y de los ventiladores de desplazamiento positivo.

El diseño está basado en una operación centrífuga de etapa única que incorpora los accionadores para colocar la paleta de guía de entrada y los difusores variables para cambiar el caudal del ventilador y para optimizar su eficiencia. Las capacidades del ventilador van desde los 85 hasta los 1700 m3/min con presiones de hasta 170 kN/m2.

Las desventajas principales son el alto coste inicial y la necesidad de contar con un sistema de control informático sofisticado para asegurar una operación eficiente.

Ventilador rotativo de lóbulos de desplazamiento positivo

Educación a distancia - Página 85

Proyecto Nireas

Típica instalación de ventilador centrífugo en una planta de tratamiento de aguas residuales

Operación y mantenimiento de ventiladores •

Mantenimiento y precauciones: al comprobar el funcionamiento y al llevar a cabo el mantenimiento de un ventilador, es necesario tener en cuenta la Educación a distancia - Página 86

Proyecto Nireas

• • • • •

seguridad del personal.

Especialmente durante la fase de inspección visual, cuando el ventilador está en funcionamiento, el personal debe llevar un equipo de protección contra el ruido, gafas de seguridad y guantes protectores.

Se necesita tener un cuidado especial con las piezas móviles del ventilador y del extractor de aire que está a una temperatura muy alta.

También se debe prestar espacial atención al punto de aspiración del ventilador, al que nadie no debería acercarse con ropa holgada u otros objetos que podrían ser objeto de aspiración.

Siga siempre las instrucciones del fabricante.

El mantenimiento debe llevarse a cabo por personal calificado.

Lubricación • •

• • • •

La lubricación de los engranajes y de los rodamientos situados en el lado opuesto al movimiento se hace con aceite.

La lubricación de los rodamientos en el lado del movimiento se hace con grasa.

Los puntos externos que requieren lubricación son: ◦ Llave del nivel de aceite. ◦ Llenado de aceite. ◦ Retiro del aceite del rodamiento. ◦ Engrasadores. ◦ Conexión del manómetro.

El nivel de aceite en el cárter de aceite del engranaje puede controlarse quitando la llave correspondiente. Cuando la máquina se nivela, se producirá un leve desbordamiento del aceite procedente de esta abertura.

Evite el uso de altas dosis de aceite para evitar el sobrecalentamiento. Lo mismo para los rodamientos.

El primer engrasado puede realizarse después de 3000 horas de operación con la ayuda de grasa especial.

Lo correcto es usar aceite mineral sin aditivos de extrema presión (EP) (por ej. aceite genérico o aceite hidráulico) o aceite sintético.

5.2.5.2 Aireadores mecánicos Los aireadores mecánicos suelen estar clasificados en dos grupos dependiendo de su diseño y características principales: aireadores con eje vertical y aireadores con eje horizontal. Ambos de subdividen en aireadores superficiales y airadores sumergidos.

• • • •

Aireadores mecánicos superficiales con axis vertical.

Aireadores mecánicos sumergidos con axis vertical.

Aireadores mecánicos superficiales con axis horizontal.

Aireadores mecánicos sumergidos con axis horizontal.

Educación a distancia - Página 87

Proyecto Nireas

1. Aireadores mecánicos superficiales con axis vertical Los aireadores superficiales consisten en impulsores sumergidos o parcialmente sumergidos que están fijados a los motores instalados en los flotadores o en las estructuras fijas. Los impulsores se fabrican de acero, de arrabio, o de aleaciones anticorrosivas, y se utilizan para agitar las aguas residuales, arrastrando el aire en éstas.

Los aireadores superficiales se pueden clasificar según su velocidad de rotación: de poca velocidad y de alta velocidad, dependiendo del uso.

Aireador mecánico superficial con axis vertical

2. Aireadores mecánicos sumergidos con axis vertical En los aireadores sumergidos el aire o el oxígeno puro también puede introducirse por difusión en las aguas residuales debajo del impulsor o del flujo descendente de los aireadores radiales. El impulsor se utiliza para dispersar las burbujas de aire y para mezclar el contenido del tanque.

Aireador mecánico sumergido con axis vertical con aire suplementario introducido debajo de la turbina31

31 Lower operation air pressure requirement, turbine shaft, turbine, flow direction, air shearing and stabilizer mechanism, air inlet pipe: Bajo requisito para la operación de la presión del aire, eje de la turbina, turbina, dirección de flujo, mecanismo de inyección de aire y de estabilización, tubería de entrada de aire.

Educación a distancia - Página 88

Proyecto Nireas

(Eddy, 1999) 3. Aireadores mecánicos superficiales con axis horizontal El aireador superficial está basado en el aireador con cepillo de Kessener, un dispositivo usado para proporcionar aireación y circulación a zanjas de oxidación. El aireador de cepillo posee un cilindro horizontal con cerdas montadas justo sobre la superficie del agua. Las cerdas son sumergidas en el agua y el cilindro gira rápidamente gracias a un motor eléctrico, rociando las aguas residuales a través del tanque, promoviendo la circulación, y arrastrando el aire en las aguas residuales.

Aireador mecánico superficial con axis horizontal

Educación a distancia - Página 89

Proyecto Nireas

Aireador mecánico superficial en una zanja de oxidación: plano

4. Aireadores mecánicos sumergidos con axis horizontal Los aireadores sumergidos de axis horizontal tienen un principio similar a los aireadores superficiales excepto por los discos o paletas acoplados a los ejes giratorios que se utilizan para agitar el agua. El aireador del disco se ha utilizado en numerosas ocasiones para la aireación de la zanjas y canales de oxidación.

5.2.6

OTROS EQUIPOS – OPERACIÓN & MANTENIMIENTO

5.2.6.1 Juntas de desmantelamiento La junta de desmantelamiento de una instalación hidráulica es un elemento necesario que une diferentes enlaces de manera que se ajusten fácilmente a la red o se desinstalen Educación a distancia - Página 90

Proyecto Nireas

de ésta. El anillo de cierre de goma está hecho de un material especial y se expande, para asegurar un cierre ajustado y para evitar que la junta de desmantelamiento se dañe.

Típica junta de desmantelamiento

5.2.6.2 Desespumador del tanque de sedimentación •

Los puentes de rasquetas deben ser supervisados diariamente tanto visual como acústicamente. Debe llevarse a cabo una inspección regular de las ruedas de estos puentes para detectar posibles daños o posibles desviaciones en la alineación.

•

El mecanismo de transmisión debe limpiarse diariamente para mantenerlo libre de polvo y suciedad y así asegurar el enfriamiento.

Cambie el aceite del engranaje cada 4000 horas o como muy tarde después de 1

•

Educación a distancia - Página 91

Proyecto Nireas

• • •

5.2.7

año de operación.

Los tanques de sedimentación deberían ser vaciados periódicamente de modo que sea posible controlar las piezas mojadas (rasquetas con barras, barras, rasquetas inferiores).

Si la rasqueta inferior está dañada, debe ser substituida.

Debe llevarse a cabo una lubricación periódica de los rodamientos de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

GLOSARIO

Bombas axiales: bombas que transmiten el líquido bombeado en la dirección axial.

Placa base: la fundación debajo de una bomba. Se suele extender lo suficientemente lejos de la bomba como para sostener el mecanismo de transmisión. La placa base también suele recibir el nombre de base de montaje.

Rodamientos: dispositivos usados para reducir la fricción y para permitir que el eje gire fácilmente. Los rodamientos pueden ser lisos, de rodillo, o de bola.

• Rodamientos radiales: en una bomba de aspiración sencilla, es el más cercano a la bomba. Funciona libremente en su propia sección y se encarga de las tensiones.

• Rodamiento de empuje: en una bomba de aspiración sencilla, es el rodamiento más cercano al motor, y el más lejano del impulsor. Recibe el mayor empuje del eje, contrario a la dirección de descarga.

Nota: en la mayoría de los casos, cuando la bomba y el motor están construidos en un eje común (sin acoplamiento), los rodamientos formarán parte del conjunto del motor.

Mejor eficiencia operativa: valor de la eficiencia que corresponde al mejor rendimiento operativo de la bomba.

Cuchilla: el elemento impulsor en una rueda de paletas.

Rendimiento o potencia de eje: la potencia del motor o el motor primario que hace funcionar la bomba.

Eficiencia del rendimiento: ratio de la potencia dada al líquido y rendimiento de la potencia de entrada (potencia del rendimiento) a la bomba.

Cavitación: un estado del flujo donde la presión en el líquido llega a ser igual a su presión de vapor.

Carcasa: la cubierta que rodea al elemento giratorio de la bomba. En la mayoría de las bombas centrífugas, esta cubierta también puede llamarse voluta.

• Carcasa partida: una cubierta en dos pedazos sujetos mediante pernos. Las bombas de carcasa partida pueden estar partidas verticalmente (perpendicular a la dirección del eje) u horizontalmente (paralelas a la dirección del eje).

Bomba centrífuga: bomba que transporta el líquido con una cantidad de movimiento creado por un impulsor giratorio.

Acoplamiento: dispositivo para unir el eje de la bomba al eje del motor. Si la bomba y el motor se construyen en un eje común, el conjunto recibirá el nombre de disposición acoplada.

Descarga: en un sistema de bombeo, la disposición de los elementos después de la Educación a distancia - Página 92

Proyecto Nireas

estación de bombeo.

Altura equivalente de velocidad de descarga: altura equivalente de velocidad en la descarga de un sistema de bombeo.

Bombas de desplazamiento: bombas que empujan literalmente el fluido para moverlo.

Bombas dinámicamente similares: bombas con coeficientes de carga iguales.

Eje extendido: para una bomba construida en un eje que debe conectarse al motor mediante un acoplamiento.

Pérdidas de conexiones: pérdidas de carga en válvulas y conexiones.

Armadura: la carcasa que soporta las asambleas de rodamiento de la bomba. En una bomba de aspiración final, puede también ser el soporte de la cubierta de la bomba y del elemento giratorio.

Pérdida de carga por rozamiento: una pérdida de carga debida a la pérdida de energía interna.

Bomba de engranajes: una bomba que básicamente funciona como una bomba lobular, salvo que en vez de lóbulos, son los dientes de engranaje los que se utilizan para mover el líquido.

Bombas geométricamente similares: bombas con piezas correspondientes que son proporcionales.

Mezcladoras hidráulicas: las mezcladoras que utilizan, para el proceso de mezcla, la agitación que da lugar al flujo del agua.

Bombas homólogas: bombas que son similares. Las semejanzas se establecen dinámica, cinemática, o geométricamente.

Impulsor: el elemento giratorio en la bomba que realmente transfiere la energía de la unidad de impulsión al líquido. Dependiendo del uso de la bomba, el impulsor puede ser abierto, semiabierto, o cerrado. Puede también ser de aspiración simple o doble.

Ojo del impulsor: el centro del impulsor, el área que está sujeta a las presiones más bajas debido al movimiento rápido del líquido hasta el borde externo de la cubierta.

Altura dinámica de entrada: la suma de la altura equivalente de velocidad de entrada y de la altura manométrica de una bomba.

Altura manométrica de entrada: el nivel manométrico en la entrada de una bomba.

Bombas cinemáticamente similares: bombas cuyos coeficientes de flujo son iguales.

Bomba lobular: una bomba de desplazamiento cuyos impulsores tienen forma de lóbulos.

Tubería colectora: una tubería con dos o más tuberías conectadas a ella.

Nivel manométrico: la altura del líquido correspondiente a la presión del indicador.

Bomba mixta: bomba con un impulsor que está diseñada para proporcionar una combinación de flujo delantero y radial.

Mezclado: una unidad de control que distribuye los componentes de dos o más materiales entre los materiales produciendo en el extremo una sola mezcla de los componentes.

Altura neta positiva en la aspiración (NSPH): la cantidad de energía poseída por un fluido en el interior de una bomba.

Parámetro no pivotal: el contrario del parámetro pivotal.

Altura dinámica de salida: la suma de la altura equivalente de velocidad de salida y de la altura manométrica de una bomba.

Altura manométrica de salida: el nivel manométrico en la salida de una bomba.

Educación a distancia - Página 93

Proyecto Nireas

Paletas: impulsores en los cuales las longitudes son iguales al 50 hasta el 80% del diámetro interior del tanque en el cual se está llevando a cabo la mezcla.

Agitador de paletas: el elemento que se extiende del eje de rotación en una rueda de paletas.

Rueda de paletas: la configuración de las paletas en un compartimento de floculación.

Conexión paralela: modo de conexión de más de una bomba donde las descargas de todas las bombas se combinan en una.

Separación de los puntos: sin resbalamiento, el ratio de la distancia recorrida por el agua con el diámetro del impulsor.

Mezcladoras neumáticas: mezcladoras que utilizan burbujas de gas o de aire para inducir la agitación.

Bomba de desplazamiento: una bomba que transporta el líquido moviéndolo y usando un mecanismo conveniente como un pistón, un émbolo, o un tornillo.

Disipación de energía: en el movimiento de fluidos, la potencia perdida debido a la resistencia friccional y que es igual a la potencia producida por el mezclador.

Bombas de husillo: lo mismo que las bombas axiales.

Llenado: relleno de la cubierta y del impulsor con líquido. Si esta área no se llena totalmente de líquido, la bomba centrífuga no bombeará de manera eficiente.

Hélices: impulsores en los cuales la dirección del líquido conducido coincide con el axis de rotación.

Conjunto de bombas: la disposición de las bombas en una estación de bombeo.

Características de la bomba: sistema de curvas que representa el funcionamiento de una bomba en particular.

Pérdida de la bomba: pérdida de carga en el interior de la cubierta de la bomba.

Bombeo: unidad de control usada para mover fluido de un lado a otro.

Estación de bombeo: una ubicación donde una o más bombas funcionan para transportar líquidos.

Sistema de bombeo: la estación de bombeo más el sistema de tuberías.

Bomba radial: bomba con un impulsor que lanza directamente el flujo radialmente en el lado de la cámara que lo rodea.

Mezcladoras rotatorias: mezcladoras que utilizan un elemento giratorio para efectuar la agitación.

Leyes de afinidad: ecuaciones matemáticas que establecen la semejanza de bombas homólogas.

Juntas: dispositivos usados para detener la salida del aire en el interior de la cubierta alrededor del eje.

• Prensaestopa: también conocida como la empaquetadura del prensaestopas, es un ensamblaje de metal que está diseñado para aplicar una presión uniforme a la empaquetadura para comprimirla firmemente alrededor del eje.

• Anillo de cierre hidráulico:se encuentra entre los anillos de estanquidad en la caja de prensaestopas para permitir la introducción de un lubricante (agua, aceite, o grasa) sobre la superficie del eje para reducir la fricción entre la empaquetadura y el eje giratorio.

• Junta mecánica de estanquidad: un dispositivo que consiste en un elemento inmóvil, un elemento giratorio, y un muelle para suministrar la fuerza necesaria para mantener los dos elementos juntos; pueden ser unidades únicas o dobles.

Educación a distancia - Página 94

Proyecto Nireas

•

Empaquetadura: material que se pone alrededor del eje de la bomba para sellar la abertura del eje en la carcasa y para prevenir una fuga de aire en la carcasa.

• Caja prensaestopas: el conjunto situado alrededor del eje y de la carcasa.

Sostiene la empaquetadura y el anillo de cierre hidráulico.

Conexión en serie:un modo de conectar más de una bomba donde la descarga de la carga de la bomba se introduce en la entrada de la siguiente bomba.

Eje:la barra de acero rígida que transmite la energía del motor al impulsor de la bomba.

Los ejes pueden ser verticales u horizontales.

Forro del eje: un trozo de tubería de metal colocado sobre el eje para proteger el eje cuando pasa a través de la empaquetadura o el área del cierre. En algunos casos, el forro también puede ayudar a colocar el impulsor en el eje.

Protector: la placa de metal que se utiliza o bien para dar soporte a las hélices del impulsor (impulsor abierto o semiabierto) o para contener las hélices del impulsor (impulsor cerrado).

Altura total con válvula cerrada: la altura o la presión a las cuales la bomba centrífuga dejará de descargar. Es también la presión desarrollada por la bomba cuando funciona contra una válvula de descarga cerrada.

Bombas similares u homólogas: bombas con la misma carga, flujo y coeficientes de la presión.

Leyes de afinidad o semejanza: las ecuaciones que indican que la carga, el flujo, y los coeficientes de potencia de una serie de bombas son iguales.

Anillo tubular: un dispositivo para evitar que los líquidos bombeados viajen a lo largo del eje y entren en la asamblea de rodamiento. También se denomina deflector.

Velocidad específica: un ratio obtenido manipulando el ratio del coeficiente de flujo con el coeficiente de carga de una bomba. Los valores obtenidos son valores conseguidos al lograr la mejor eficacia operativa.

Altura estática de descarga: la distancia vertical desde la línea central de la bomba hasta la elevación del nivel de descarga del líquido.

Altura de aspiración estática: la distancia vertical desde la elevación del nivel del líquido de entrada por encima de la línea central de la bomba hasta la línea central de la bomba.

Altura estática de aspiración: la distancia vertical desde la elevación del nivel del líquido de entrada por debajo de la línea central de la bomba hasta la línea central de la bomba.

Aspiración: en un sistema de bombeo, el sistema de elementos antes de la estación de bombeo.

Altura de velocidad de aspiración: la altura equivalente de velocidad en el lado de aspiración de un sistema de bombeo.

Característica del sistema: en un sistema de bombeo, la relación entre la descarga y el requisito asociado de la carga que excluye al conjunto de la bomba.

Altura manométrica total o altura total desarrollada: la altura dada a la bomba menos las pérdidas de las bombas.

Requisito de la altura total desarrollada: la pérdida de altura equivalente que corresponde a una descarga en particular.

Altura estática total: la distancia vertical entre la elevación del nivel de entrada del líquido y el nivel de descarga del líquido.

Educación a distancia - Página 95

Proyecto Nireas

Pérdidas de transición: pérdidas de carga en las expansiones, contracciones, curvas, y similares.

Turbinas:impulsores más cortos que las paletas y que suponen sólo de un 30 a un 50% del diámetro interior del tanque en el cual se lleva a cabo la mezcla.

Turbomáquina: máquina de flujo que da vueltas o tiende a dar vueltas sobre un eje.

Bomba de paletas: una bomba en la cual una paleta empuja el agua hacia adelante mientras está siendo atrapada entre la paleta y el lado de la carcasa.

Voluta: carcasa de una bomba centrífuga que tiene forma de espiral.

Anillos de desgaste: dispositivos que están instalados en piezas inmóviles o móviles dentro de la cubierta de la bomba para proteger la cubierta y el impulsor del desgaste debido al movimiento del líquido a través de pequeños espacios.

• Aro de encajar: un anillo de desgaste instalado en la cubierta de la bomba.

También recibe el nombre anillo de altura de aspiración.

• Anillo de impulsor: un anillo de desgaste instalado en el impulsor.

• Anillo de cubierta: un anillo de desgaste instalado en el impulsor en una bomba de aspiración final para mantener las juntas del impulsor y para evitar el desgaste de la carcasa.

5.2.8

PREGUNTAS & RESPUESTAS

Preguntas 1. Los materiales de _____________ viscosidad son densos.

2. Cuando el _____________ del impulsor de una bomba se encuentra por encima del nivel del fluido bombeado, dicha situación recibe el nombre de altura de aspiración.

3. Cuando una bomba no está funcionando, las condiciones reciben el nombre de _____________; cuando están funcionando, reciben el nombre de _____________.

4. La suma de la altura estática, la pérdida de carga y la carga manométrica recibe el nombre de _____________.

5. ¿Cuáles son los cuatro tipos de curvas básicas usadas para las bombas centrífugas?

6. Cuando la bomba está apagada, la diferencia entre el líquido de aspiración y de descarga recibe el nombre de _____________.

7. La carcasa de una bomba sumergida alberga al impulsor de la bomba, al eje, y el _____________.

8. Indique tres tipos de impulsores.

9. ¿Qué bombas son más eficientes: las bombas de gran o pequeña capacidad?

10. ¿Cuál es el tipo de bomba más común en las estaciones de elevación de aguas usadas, en plantas de tratamiento de aguas residuales de medio a gran tamaño?

11. ¿Qué tipo de bomba se repara más fácilmente: la centrífugas o las centrífugas sumergibles?

12. Teniendo en cuenta que ambas bombas tienen la misma entrada para el impulsor, ¿cuál de ellas es más fácil de obstuir: los semiabiertos o los vórtex?

Educación a distancia - Página 96

Proyecto Nireas

13. Teniendo en cuenta que ambas bombas tienen la misma entrada para el impulsor, ¿qué impulsor es más eficiente: semiabierto, abierto, vórtex o cerrado?

14. Teniendo en cuenta que se ha instalado una nueva bomba sumergible en una estación de bombeo de residuos, ¿cuál es el grado de protección necesario para el motor eléctrico?

15. Las válvulas de compuerta son instaladas cuando van a ser usadas a menudo. ¿Verdadero o falso?

16. Las válvulas de globo provocan una alta pérdida de carga cuando están completamente abiertas. ¿Verdadero o falso?

17. Las válvulas de regulación suele recibir el nombre de ______ o ______.

18. Las válvulas de descarga han sido diseñadas para controlar la presión excesiva que podría dañar el resto de la red (conductos, bombas, etc.). ¿Verdadero o falso?

19. Las válvulas reguladoras de presión mantienen la ___________ a un nivel ____________.

20. Si un sistema de tuberías se ve sometido a cambios de presión que podrían dañar la red, ¿qué tipo de válvula propondría?

21. Las mezcladoras estáticas en línea tienen partes movibles. ¿Verdadero o falso?

22. ¿Cuáles son los 2 tipos de sistemas de aireación que pueden usarse en un tanque de aireación para un proceso de lodo activado?

23. ¿Cuáles son las tres categorías principales de difusores empleados?

24. ¿Qué tipo de difusor genera las pompas más grandes: porosos o no porosos?

25. ¿Qué tipo de ventilador puede proporcionar aplicaciones de presión de descarga mayores: centrífugos o rotativos de lóbulos de desplazamiento positivo?

Respuestas 1.

2.

3.

4.

5.

Alta.

Ojo del impulsor.

Condiciones estáticas, condiciones dinámicas.

Altura manométrica total.

Carga, eficiencia, potencia & altura neta positiva necesaria en la aspiración (NPSHR).

6. Salto bruto.

7. Motor eléctrico.

8. Abierto, semiabierto, cerrado, vórtex, axial, mixto.

9. Bombas de gran capacidad.

10. Bombas de tornillo rotativo.

11. Las centrífugas.

12. Semiabierta.

13. Cerrado.

14. IP68.

15. Falso.

16. Verdadero.

17. Antirretorno, de reflujo.

18. Verdadero.

Educación a distancia - Página 97

Proyecto Nireas

19. Presión, constante/estable/fija.

20. Válvula de descarga de aire.

21. Falso.

22. Aireadores mecánicos y sistemas de aireación disuelta.

23. (1) Difusores porosos o de poros finos, (2) difusores no porosos, y (3) otros dispositivos de difusión como aireadores de inyección y aireadores aspiradores.

24. No poroso.

25. Ventiladores rotativos de lóbulos de desplazamiento positivo.

Educación a distancia - Página 98

Est epr oyect oest áf i nanci adoconelapoyodel a Comi si ónEur opea.Est apubl i caci ón[ comuni caci ón]r ef l ej aelpunt odevi st adelaut orynose hacer esponsabl eal aComi si ónporcual qui er usoquesehagadel ai nf or maci óncont eni daen est ef ol l et o.