Sistema de bombeo. Ventajas y desventajas de los sistemas BCP

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Son difíciles de apreciar económicamente, pero en ellos entra en juego el prestigio del diseñador. Otro punto importante a tener en cuenta es la demanda futura. Suele ser difícil de determinar, y sobredimensionar una instalación plantea otros muchos problemas. A menudo las soluciones se reducen a las siguientes:

-Construir una instalación grande desde el principio.

- Construir una instalación ajustada a las necesidades actuales, y sustituirla por otra mayor en el futuro.

- Construir una instalación ajustada a las necesidades actuales y duplicarla en el futuro. En principio, y si la disponibilidad económica lo permite, resulta más barato sobredimensionar la instalación. Como se ha dicho, esta solución plantea ciertos problemas de carácter hidráulico:

- Si la velocidad del fluido es baja se puede producir sedimentación en la tubería, complicándose además el vaciado de aire.

- El sistema de regulación trabajará cerca de los límites admisibles, lo que se traduce en grandes pérdidas de energía y riesgo de cavitación en las válvulas.

Una posibilidad intermedia consiste en sobredimensionar ciertas partes de la instalación como los depósitos y líneas principales, y cambiar las bombas y el sistema de regulación cuando sea necesario. Esta solución puede resultar la mejor si la demanda crece lentamente y se agota el período de vida útil de la instalación.

También se puede aumentar el caudal de una instalación sustituyendo las bombas de manera que sean capaces de vencer unas pérdidas de carga mayores. En este caso se produce un mayor consumo de energía, y además existe el riesgo de que la tubería no sea capaz de soportar las mayores presiones generadas por las bombas. Este defecto se minimiza construyendo estaciones de bombeo intermedias. Dentro del análisis económico preliminar se debe tener en cuenta que algunos problemas como la cavitación o los transitorios únicamente se pueden calibrar adecuadamente con un análisis preciso. A veces no se detectan hasta después de poner en marcha la instalación y su coste puede ser muy elevado.

- Estudio hidráulico: A continuación se detalla el proceso de diseño hidráulico de un sistema.

- Definición general: El primer paso es definir la fuente de energía: gravedad o bombeo. Una línea de abastecimiento de agua a una población desde un embalse en las montañas es un ejemplo del primer tipo, mientras que la extracción de agua de un pozo lo es del segundo. En la mayoría de los sistemas se utilizarán ambas fuentes de energía. Un ejemplo puede ser: elevación con bombas hasta un depósito intermedio, y distribución desde allí por gravedad. A continuación hay que decidir si se van a utilizar depósitos o embalses, y en caso afirmativo determinar su localización y volumen. El uso de estas tiene ventajas e inconvenientes derivados de la utilización de estos elementos.

Normalmente en el origen de cualquier sistema hay un depósito desde el que se lleva a cabo la distribución por gravedad, o desde donde aspiran las bombas. A veces se utilizan depósitos intermedios con el fin de garantizar la seguridad del suministro, y en esos casos los criterios a aplicar son más sociales que económicos. En otros casos la finalidad de los depósitos es reducir el diámetro de las tuberías para que no tengan que suministrar los picos de caudal, y entonces se puede hacer un cálculo exclusivamente económico.

El almacenamiento intermedio permite grandes fluctuaciones de la demanda. Prácticamente no es necesario ajustar las válvulas de control, y las bombas trabajan siempre en el punto de máximo rendimiento gobernadas por controles de nivel: entran en funcionamiento cuando el nivel en el depósito baja hasta un valor determinado.

Cuando no hay almacenamiento el sistema debe ser capaz de ajustarse a la demanda en cada momento. Cuando el rango de variación es amplio, se trabaja con bajos rendimientos de las bombas (grandes pérdidas de energía), y hay más probabilidad de que aparezcan problemas de funcionamiento. Por último hay que decidir el sistema de regulación a emplear: control con válvulas enserie o en paralelo, regulación de la velocidad, arranque y parada de bombas (con depósitos intermedios), etc. Se pueden contemplar varias posibilidades y posponer la decisión definitiva hasta tener más definido el diseño del sistema.

- Trazado y elementos del sistema:

- Trazado: Cuando se trate de una línea de abastecimiento se estudiarán las características del terreno, vías de acceso, construcciones, aspectos geológicos, entre otros. Un tendido superficial es más fácil de construir y mantener, mientras que enterrado tiene la ventaja de no ocupar espacio superficial y estar menos expuesto al deterioro. En las instalaciones urbanas e industriales se reducen las posibilidades de trazado.

Con objeto de disminuir las pérdidas de carga conviene disponer un trayecto lo más recto posible y con codos amplios. En las instalaciones sometidas a fuertes gradiente térmicos las tuberías deben disponer de juntas de dilatación.

- Válvulas: Los aspectos concernientes a la tubería de aspiración se han tratado al estudiar la cavitación o aspiraciones en vacío que no es nada mas que un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli en las bombas.

En lo posible, se dispondrá una entrada abocinada. Para el cebado puede ser conveniente instalar una válvula de pie. No debe haber válvulas de control en la tubería de aspiración. Son preferibles las válvulas de cierre de paso total, por ejemplo esféricas. Las bombas y todos los elementos que precisen de mantenimiento, incluyendo los distintos tramos de tubería, deben tener la posibilidad de aislarse mediante válvulas de cierre. En caso necesario se dispondrán los correspondientes by-pass para que el resto de la instalación siga funcionando.

Para proteger las bombas contra el flujo en sentido inverso se suelen instalar válvulas anti retorno en sus cercanías, en la tubería de impulsión. Estas válvulas se utilizan también para evitar que las tuberías se vacíen en caso de parada de las bombas. Las válvulas de control dependen del sistema de regulación escogido. Es conveniente disponer al menos una para realizar pequeños ajustes fácilmente. Un sistema ramificado puede exigir la instalación de válvulas de