Conceptos y cálculos para equipos de bombeo sumergible para pozos Ingeniero Denis Maldonado Gerente Aquatec Nicaragua

Para poder diseñar un equipo necesitamos conocer lo siguiente: 1. Fuente de Agua Pozo Río Lago 2. Caudal ( Q ) Es la cantidad de agua por unidad de tiempo. Se puede expresar en galones x minuto, metros cúbicos x hora, litros por segundo, etc. Tipos de Caudal. Caudal Requerido o Demandado. Caudal Producido u Optimo. Conceptos básicos para el diseño de equipos de bombeo para pozos

3.Carga Dinámica Total ( CDT ) Es la presión o columna de agua a vencer. Se puede expresar en metros, pies o PSI u otro 4.Curva de la Bomba Es la grafica de desempeño que nos permite determinar la producción de una bomba a diferentes cargas dinámicas totales. 5.Accionamiento (energía) Eléctrica Combustión Interna (regularmente Diésel)

Es el punto o la profundidad a la que se diseña la instalación Puede determinarse conciendo: Nivel estático del agua ( N. E.) Nivel dinámico del agua ( N.D.) Abatimiento Profundidad de instalación ( en pozo):

Se aconseja instalar una bomba entre 40 a 80 pies por debajo del nivel dinámico del pozo, de pendiendo de su abatimiento. Esto quiere decir: A < abatimiento < Profundidad de Instalación A > abatimiento > Profundidad de Instalación Debemos de considerar el perfil del pozo y ver el encamisado del pozo para colocar la bomba en un tubo liso y tratar de no quedar en rejilla (preferiblemente) Profundidad de instalación ( en pozo):

Son los elementos giratorios en forma de hélice, que realizan el trabajo de convertir la energía mecánica del motor en energía hidráulica. Impulsor

Es la pérdida que se produce en las tuberías y accesorios en la conducción de cualquier fluido, es expresada en metros, pies, PSI, etc. Pérdida por fricción

Al frotar dos superficies crea una fricción, lo cual sucede cuando el agua corre por las tuberías, estas perdidas varían de acuerdo a: El diámetro, tipo y longitud de la tubería. En el caso de las turbinas varían de acuerdo al diámetro tubo, diámetro de eje y longitud La condiciones de las tuberías y los accesorios integrados al sistema El volumen y velocidad del flujo Efectos de las pérdidas por fricción

Es la dimensional utilizada para definir la fuerza que ejerce un fluido sobre una superficie. Utilizada para definir columna de agua y puede ser expresada en pie de columna, metro de columna o libra sobre pulgada cuadrada. Presión

Se habla como eficiencia de un equipo de bombeo a la relación entre la potencia de salida y de entrada, basada en la carga, caudal y HP totales Eficiencia

Es una denominación de potencia es decir caballos de fuerza, un 1 HP equivale a 746 watts. También puede ser expresado en algunos casos como CV = caballos de vapor HP (horse power o caballos de fuerza)

Es la energía que el aire contenido en la atmósfera ejerce sobre la tierra y se mide en libra por pulgada cuadrada, o pulgadas de mercurio. 1 Atmósfera equivale a 14.7 libras sobre pulgada cuadrada (PSI). Es un factor muy determinante para el funcionamiento de las bombas centrífugas Presión atmosférica

Conocida como carga estática, es la distancia vertical a la que se localiza el punto de descarga, ya sea por arriba o por debajo de un punto de referencia o plano de comparación Presión estática total (Δh)

Conceptos : Nivel estático: es el espejo o nivel de agua encontrado al momento de realizar una perforación de un pozo mecánico (o artesanal) Nivel dinámico: es el nivel al cual el espejo de agua desciende al momento de encontrarse bombeando un caudal determinado en el pozo Caudal: es el flujo (galones por minuto, metros cúbicos hora, litros sobre segundo, etc.) al cual se bombeará, este se define en base a las horas de bombeo estimadas, la necesidad del proyecto y la capacidad del pozo

Elevación (H): es la altura total que incluye el nivel dinámico (el cual es mas bajo que el nivel estático), la diferencia de altura entre el brocal o nivel de suelo donde se encuentra el pozo y el punto mas alto a donde se requiere enviar el agua Tubería o columna de bomba de pozo: se le llama de esa forma a la tubería total que se instala dentro del pozo, la cual sirve para dar la profundidad a la que se requiere instalar la bomba Accesorios: se le denomina accesorio a todo aquel que interfiera en el trayecto de conducción hacia la fuente final de bombeo, entre estos están las válvulas de cheque, válvulas de compuerta, codos, etc. Conceptos :

Pérdidas por fricción: son las pérdidas de carga o energía que se derivan del recorrido que realiza el agua a lo largo de toda la tubería de conducción hasta llegar al punto donde se requiere descargar, en esta se toman en cuenta las perdidas del agua respecto al paso sobre la tubería, las pérdidas en accesorios, algo que se debe tomar en cuenta es que a cada accesorio para realizar el cálculo de las pérdidas por fricción se le atribuye una longitud aparte Conceptos :

18 Cálculo de carga dinámica total (CDT) para equipos sumergibles para pozo

Ejemplo Nivel estático es de 20 metros Nivel dinámico es de 32 metros Tubería de acero de 2” y tiene una longitud de 80 metros Elevación (H) es de 50 metros Caudal requerido es de 50 GPM 16 CDT (sumergible

 Tubería de 2” de 80 metros ≈ pies 2 codos de 45º que equivalen a 5 pies 1 codo de 90º que equivale a 5.5 pies 1 válvula de compuerta que equivale a 1.2 pies 1 válvula check que equivale a 15 pies Teniendo un total de pies Pérdidas por fricción= * (8.5/100) = pies 17 Carga dinámica total (sumergible) Cálculo de las Pérdidas por Fricción PF= Sumatoria de las pérdidas de fricción

Cálculo de las pérdidas de fricción 18 CDT (sumergible)

Carga dinámica total Cálculo de las pérdidas de fricción

8.5 Cálculo 20 Carga dinámica total Cálculo de las pérdidas de fricción

CDT = H + PF + PD CDT = Carga Dinámica Total H = Elevación a vencer = 50 *3.28 = 164 pies PF = Sumatoria de las pérdidas de fricción = pies PD = Presión de descarga = 20 psi * 2.31 = 46.2 pies CDT = CDT = pies 21 CDT

Flujo: 50 gpm CDT: 235 pies Modelo: L50 5 HP 22 Carga dinámica total

22 Esquema

22 Nivel estático es de 30 metros Nivel dinámico es de 46 metros Tubería de acero de 3” y tiene una longitud total de 120 metros Elevación (H) es de 91 metros Caudal requerido es de 70 GPM ¿Calcular la CDT de la bomba sumergible? Ejercicio

¿Dudas o preguntas?

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