Cálculo del caudal de la bomba de agua
Según el volumen de agua diseñado y la cantidad de bombas, se puede calcular el caudal de diseño de una sola bomba. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Q = Qtotal / n
Dónde,
Q-Caudal de diseño de una sola bomba (m3/h);
Qtotal-Caudal horario medio del proyecto (m3/h);
n-Número de bombas.
Cabe mencionar que para proyectos de pequeños caudales generalmente se utilizan dos bombas, una en operación y otra en standby; para proyectos con grandes caudales se pueden utilizar tres bombas, dos en funcionamiento y una en espera.
Durante el funcionamiento, ambas bombas funcionan simultáneamente. Si la bomba en funcionamiento falla, se reemplaza por la bomba de reserva. La bomba averiada se puede retirar para repararla. Por tanto, la inversión en la bomba de reserva es más económica que la de la configuración en funcionamiento y la de reserva.
Finalmente, cabe señalar que cuando se utilizan varias bombas, se deben seleccionar bombas del mismo modelo en la medida de lo posible para facilitar el mantenimiento y la gestión.
Cálculo de la altura de la bomba
Como es bien sabido, la altura total de la bomba está determinada por tres factores: la altura de succión de la bomba, la altura de bombeo y la pérdida de altura de la tubería. Por lo tanto, una vez que se determinan el caudal de la bomba, el diámetro de la tubería y el diseño de la tubería, se puede determinar la altura de diseño de la bomba.
H Mayor o igual a h1 + h2 + h3 + h4
Dónde,
H-Altura total de la bomba (m);
h1-Pérdida de carga de la tubería de succión (m), que generalmente incluye la boca de la campana de succión, el codo de 90 grados, la sección recta, la válvula, el reductor, etc.;
h2-Pérdida de carga de la tubería de descarga (m), que generalmente incluye el reductor, la válvula de retención, la válvula, la tubería corta, el codo (o T) de 90 grados, la sección recta, etc.;
h3-Diferencia entre el nivel más bajo de agua de trabajo en el sumidero y el nivel más alto requerido de agua de elevación (m);
h4-Altura de seguridad (m), que se puede estimar entre 0,5 m y 1,0 m al estimar la altura. Sin embargo, se debe tener precaución al utilizar este valor en cálculos detallados para evitar desviaciones del punto de operación.
Vale la pena señalar que para proyectos de tratamiento de aguas residuales, la función principal de la bomba es elevar la elevación en lugar de transportar agua a largas distancias. La tubería de suministro de agua es generalmente corta y la pérdida por fricción a lo largo de la tubería es insignificante.
Por lo tanto, la pérdida de carga sólo necesita calcularse basándose en la pérdida de resistencia local. La fórmula de cálculo específica es la siguiente:
hx=ξx·[(Vx^2)/(2g)]
Dónde,
x-1, 2 (1 tubo de aspiración, 2 tubos de descarga);
h-suma de pérdidas de carga locales (m);
ξ-suma de coeficientes de resistencia local;
v-velocidad del flujo en la tubería (calculada en función del caudal de la bomba y el diámetro de la tubería);
g-aceleración debida a la gravedad, 9,81 m/s².
Cabe señalar que si se utiliza una bomba sumergible, se puede ignorar la pérdida de carga del tubo de aspiración h1 (1 tubo de aspiración).
Principios para la selección de bombas
Generalmente, los fabricantes de bombas proporcionan curvas características de elevación-flujo (H-Q) y curvas de eficiencia-flujo (η-Q) para cada bomba que producen. Para cada proyecto específico, se calculan la elevación de la bomba (Hc) y el caudal (Qc) requeridos, representados por un punto de coordenadas específico C en el diagrama anterior.
Los principios para seleccionar una bomba son los siguientes:
1) La curva H-Q de la bomba seleccionada debe cumplir simultáneamente los requisitos tanto de caudal como de altura.
Idealmente, el punto C debería estar en la curva, pero esto es poco común en proyectos reales. En tales casos, la altura del punto de funcionamiento de la bomba debe ser ligeramente superior a la altura de diseño, garantizando al mismo tiempo el caudal (la curva H-Q de la bomba seleccionada debe ser ligeramente superior al punto C requerido).
2) Generalmente, el punto de operación de la bomba no será su punto de mayor eficiencia, pero debe estar cerca de él para garantizar una operación eficiente (Qc debe estar cerca del pico de la curva η-Q).
Además, dado que el nivel de agua en el tanque cambia durante el funcionamiento de la bomba, la bomba o la unidad de bomba debe funcionar dentro de su zona de alta-eficiencia durante estos cambios.