SECCIÓN 1: CONSIDERACIONES GENERALES

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1 SECCIÓN 1: CONSIDERACIONES GENERALES Una estación de bombeo queda constituida por el conjunto de bombas y equipos auxiliares necesarios para la impulsión de aguas, ya sean pluviales, residuales domésticas o residuales industriales (fig.9.35). Entre las causas que justifican la instalación de una estación de bombeo, se encuentran: - Cuando parte de la red de aguas residuales se encuentra a una cota inferior al resto. - En el supuesto de que la construcción de una estación de bombeo, no siendo totalmente necesaria, reduzca los costes de excavación y construcción del alcantarillado correspondiente. Pueden clasificarse atendiendo al caudal y altura a la que impulsa las aguas, características constructivas o fuente de energía utilizada para su funcionamiento, aunque en todas ellas existen una serie de elementos comunes tales como: - Cámara de aspiración, cuya función es la de almacenar el agua para su posterior bombeo. - Cámara seca, donde se alojan los distintos equipos para la impulsión de las aguas residuales, esto es, bombas, accionamientos, controles, etc. - Sistema de bombeo, constituido por las bombas y sus respectivos accionamientos, bien mediante motores eléctricos o motores de combustión interna diesel. Dentro del sistema de bombeo incluimos las tuberías de aspiración, descarga y válvulas necesarias. - Instrumentación para el correcto control de los equipos y detección de posibles averías. Son habituales detectores de temperatura, vibración, sentido de rotación inverso, etc. La señal enviada por todos los sensores suele monitorizarse en una sala de control donde se toman las acciones oportunas para el adecuado funcionamiento de la planta. - Demás instalaciones de alimentación eléctrica, calefacción o ventilación requeridas para las operaciones de la estación de bombeo. Página 1 de 1

2 Cámara de aspiración Tubería aspiración Válvula de retención Válvula de cierre Tubería Impulsión Afluente Rejilla Compuerta Efluente fig Vista en planta de una estación de bombeo CÁMARA DE ASPIRACIÓN En la cámara de aspiración se almacena el agua residual para su posterior impulsión. Su correcto diseño es fundamental para el adecuado funcionamiento de la bombas que aspiran el agua residual acumulada. Algunos de los problemas debidos a un diseño incorrecto de la cámara de aspiración son, entre otros, la pérdida de rendimiento de las bombas, vibraciones y acumulación de sedimentos en el fondo de la cámara. Las dimensiones de la cámara permitirán acumular un volumen suficiente como para que los tiempos de parada de las bombas sean los adecuados y el número de arranques no resulte excesivo. Téngase en cuenta que en caso de que las bombas estén accionadas por motores eléctricos (caso más habitual), la intensidad de corriente demandada por éstos es considerablemente mayor durante el arranque que durante el funcionamiento en régimen de operación, por lo que limitar el número de arranques redundará en un consumo energético menor. A título orientativo, el tiempo entre arranques suele oscilar entre 10 y 30 minutos. Página 2 de 2

3 aspiración: Deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones en el diseño de la cámara de - La submergencia o cota de agua existente sobre la entrada a la tubería de aspiración, deberá ser la suficiente como para que el NPSH disponible sea superior al requerido por la bomba, evitando problemas de cavitación que derivarían del incumplimiento de esta condición. Del mismo modo, deberá asegurar que no se formen vórtices, consecuencia de la prerrotación del fluido en la cámara. Los vórtices son negativos para el funcionamiento de las bombas por ser causa de entrada de aire en las mismas. - No habrá zonas de remanso del fluido, pues ello facilitaría el sedimento de los sólidos en suspensión y su acumulación en el suelo de la cámara. - La energía cinética del fluido debe ser lo menor posible cuando éste alcance la boca de aspiración de las bombas. Ello puede conseguirse mediante paredes verticales situadas frente a la tubería de entrada a la cámara. - Evitar formas que provoquen turbulencias e impidan que el agua sea conducida de forma regular a la aspiración de las bombas. - La cámara estará dotada de un venteo para los gases disueltos en las aguas residuales. A la entrada de la cámara de aspiración, es conveniente colocar dispositivos de desbaste que permitan una separación de los sólidos de mayor tamaño disueltos en el agua. Entre estos dispositivos destacan: - Rejillas, automáticas o de limpieza manual, colocadas éstas últimas en conductos de by-pass para ser utilizadas cuando las automáticas se encuentran fuera de servicio. - Dilaceradoras para cortar y reducir el tamaño de sólidos, de modo que puedan ser impulsados por las bombas sin deteriorarlas. CÁMARA SECA La cámara seca aloja las bombas, tuberías de aspiración e impulsión, así como la valvulería y demás dispositivos necesarios para la impulsión de las aguas residuales. Normalmente se sitúa contigua a la cámara de aspiración (fig.9.36). Página 3 de 3

4 Las bombas pueden colocarse en posición vertical u horizontal, según el tipo seleccionado. La disposición vertical permite un aprovechamiento más eficiente del espacio disponible aunque la altura de la cámara, especialmente en el caso de que ésta tenga dos pisos, deberá ser mayor. El motor podrá situarse encima de la bomba apoyado sobre un soporte o bien colocarse en un piso inmediatamente superior de la cámara seca, dispuesto para tal fin. Esta segunda opción supone un coste de construcción mayor pero presenta indudables ventajas de cara al mantenimiento posterior de las bombas, pues no será necesario desmontar el motor cuando se requiera efectuar reparaciones en las mismas. Si las bombas son de disposición horizontal, los motores deberán colocarse sobre la solera de la cámara y la superficie necesaria será mayor. Motor eléctrico Impulsión Cámara de aspiración Cámara seca Bomba Aspiración fig Siempre que sea posible, es conveniente situar las bombas por debajo del nivel mínimo de la cámara de aspiración, de este modo siempre trabajarán en carga y el aire no penetrará cuando no están en funcionamiento. Todo ello facilitará el procedimiento de arranque. Las bombas estarán colocadas de forma equidistante, con espacio suficiente para poder llevar a cabo las tareas de mantenimiento. La cámara deberá disponer de canales adecuados de drenaje para evacuar el agua procedente de las pérdidas que puedan producirse o el drenaje de las bombas. Página 4 de 4

5 En cualquier caso, la elección de una u otra disposición deberá evaluarse en cada caso concreto. En el diseño de una estación de bombeo las alturas y caudales que se desea impulsar, generalmente pueden ser alcanzados por medio de una gran variedad de soluciones posibles. La elección de las bombas influye en el diseño de la estación de bombeo (superficie, profundidad de excavación, etc.). La valoración de la alternativa óptima tendrá en consideración los costes de construcción de la estación y los relacionados con los equipos electromecánicos, además de los rendimientos, facilidad de mantenimiento, etc. TUBERÍAS DE ASPIRACIÓN E IMPULSIÓN Es deseable que los diámetros de las tuberías de aspiración e impulsión sean superiores a los de sus respectivas bridas. La velocidad en la tubería de aspiración debe tomar valores aproximados entre 1,1 y 1,8 m/s, por lo que frecuentemente se tendrá que emplear un reductor excéntrico para acoplar la tubería a la brida de aspiración de la bomba (fig.9.37). Es necesario incluir una válvula de compuerta con el fin de poder aislar la bomba para realizar las tareas de mantenimiento y reparación. El extremo de la tubería consta de una campana de aspiración que facilita una circulación regular del agua a la bomba. Algunas de las disposiciones posibles se muestran a continuación. fig Las velocidades del fluido en la tubería de impulsión son superiores a las de aspiración y deben situarse entre a 1,8 y 3,5 m/s. Como se ha indicado anteriormente, el diámetro de esta tubería debe ser mayor que el de la brida de descarga de la bomba, lo que hace necesario el empleo de juntas de ampliación. La tubería de impulsión debe constar además, de una válvula de compuerta que junto con la situada en la tubería de aspiración, permita aislar la bomba en caso de ser necesario por motivos de mantenimiento o reparación. También debe haber una válvula de retención que impida que la tubería se quede vacía cuando las bombas dejen de funcionar. El tramo de la tubería de impulsión conectado a la brida de descarga de la bomba debe estar colocado horizontalmente para evitar la sedimentación de los sólidos en suspensión en el interior de la bomba. Página 5 de 5

6 INSTRUMENTACIÓN La instrumentación incluida dentro de una estación de bombeo tiene fundamentalmente dos propósitos: - Enviar al sistema de control las señales necesarias para que se produzca la entrada secuencial en funcionamiento de las distintas bombas, según se vayan alcanzando determinados niveles de agua en la cámara de aspiración. - Proporcionar información en cada momento acerca del estado de funcionamiento de la instalación, esto es, apertura de válvulas, temperatura de los cojinetes de las bombas y de los motores eléctricos, dispositivos detectores de giro inverso, etc. Las señales emitidas por los distintos sensores son enviadas a un sistema de control que monitoriza el estado operativo de la planta en cada instante. En base a ello, el control automático activa o desactiva los accionamientos de las bombas dependiendo del nivel de las aguas residuales en la cámara de aspiración. El control automático también cumple una labor de vigilancia, emitiendo las señales de alarma adecuadas en caso de que se sobrepasen ciertos límites de seguridad en los niveles de agua de la cámara de aspiración o alguno de los equipos no funcione correctamente, lo cual puede detectarse en muchos casos, por un incremento anormal de la temperatura. En situaciones especiales, el control automático de la planta debe poder desactivarse para proceder a un control manual de la misma. INSTALACIONES DE CALEFACCIÓN Y VENTILACIÓN Es conveniente, especialmente en climas fríos, que la estación de bombeo esté dotada de calefacción para evitar el riesgo de congelación del agua en la cámara de aspiración. Al mismo tiempo, esta instalación de calefacción se utilizará para crear una temperatura agradable en el resto de las dependencias de la estación. Los sistemas empleados con más frecuencia consisten en radiadores de agua calentada por calderas de gasóleo o convectores de aire caliente, en las estaciones de bombeo más pequeñas. La instalación de ventilación tiene por objeto la introducción de aire exterior y extracción de los gases y olores procedentes del alcantarillado. Se realiza por medio de ventiladores y debe ser independiente para la cámara de aspiración y para la cámara seca. El funcionamiento del sistema de ventilación puede ser continuo o intermitente, dependiendo del tamaño de la estación y de que haya personal permanente para su control y funcionamiento. Página 6 de 6