Criterios a tomar en cuenta en el diseño de aducciones por bombeo

1. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
UNEFM
Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
ADUCCIÓN POR BOMBEO

2. La captación se encuentra en un nivel inferior o igual a la
Potabilización y/o Almacenamiento
ADUCCIÓN POR BOMBEO
Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
Los equipos de bombeo deben:
 Vencer la altura estática
 Vencer las pérdidas de carga
 Impulsar el caudal de diseño
 Rendimiento mínimo estándar
La tubería debe garantizar:
 Transporte del caudal de diseño
 Velocidad económica, arrastre de
sedimento
 Pérdidas unitarias aceptables
 Soportar golpe de ariete

3. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
UNEFM
Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
ADUCCIÓN POR BOMBEO
El diseño convencional, debe cumplir con las exigencias técnicas
normativas y de índole económico para el período de diseño

4. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
ADUCCIÓN POR BOMBEO
ΔH+J
Diámetros pequeños de tubería → Equipos de bombeo grandes
↡ Menor costo de tubería ↟ Mayor costo de equipos de bombeo
↟ mayor consumo y costos de energía
Diámetros grandes de tuberías → Equipos de bombeo pequeños
↟ Mayor costo de S,T,C de tubería ↡ Menor costo de equipos de bombeo
↡ Menor consumo y costos de energía
El diseño convencional, debe cumplir con las exigencias técnicas
normativas y de índole económico para el período de diseño
Se combinan los criterios técnicos y económicos (costos fijos y de operación),
para definir el diseño convencional de la aducción

5. CRITERIOS DE DISEÑO
ADUCCIÓN POR BOMBEO
Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
Limites de Velocidad
En aducciones por bombeo es
recomendable desde el punto de vista
económico el siguiente rango de
velocidades:
Velocidad en Tubería de Impulsión
Hasta un máximo de 2 m/s
Velocidad en Tubería de Succión
Caudal de Diseño
Se refiere al caudal máximo diario
para el período de diseño,
incrementado por la relación de horas
de bombeo
Como QMD está siendo afacetado por K1 ,
se puede obviar este factor y ser absorbido
por la relación de horas de bombeo. Es
recomendable N ≤ 16 horas

6. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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ADUCCIÓN POR BOMBEO
Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
CRITERIOS DE DISEÑO
Diámetro Teórico Comercial
Se pre-dimensiona la tubería con un
diámetro inicial (teórico). Se eligen
varias diámetros (mayores y
menores) al teórico, y se revisan
aspectos técnicos y económicos
Ecuación de Bresse (N ≤ 16 horas)
D: diámetro (m)
N: horas de bombeo (horas)
Qb: caudal de bombeo (m3/s)
Pérdida de Carga
Se calculan con la ecuación empírica
de Hazen-Williams, se incrementa
la longitud máximo 10% para
atenuar pérdidas por accesorios
Pérdida Unitarias
Es recomendable desde el punto de
vista económico hasta 5 m/Km, con
un máximo de 10 m/Km en casos
justificados

7. Clase de Tubería – Espesores
p: presión máxima dinámica o golpe de ariete (Kgf/cm2)
D: diámetro externo (mm)
σt: esfuerzo de trabajo del material (Kgf/cm2)
Espesor por presión externa, según EULER:
Espesor mínimo, según USBR:
Espesor mínimo usado en Venezuela:
Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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e: espesor (cm); D: diámetro externo (cm)
ADUCCIÓN POR BOMBEO
CRITERIOS DE DISEÑO

8. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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ADUCCIÓN POR BOMBEO
CRITERIOS DE DISEÑO
Superponer la curva de bombeo de
la bomba seleccionada con la curvas
del sistema y las curvas del sistema
para los diámetros pre-seleccionados
Obtener el punto de operación
Bomba-sistema
Elegir los diámetros que cumplan
con el caudal de diseño a mitad y
período de diseño completo (± 20%)
Selección del Diámetro
Curvas del Sistema
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Caudal (lps)
Perdidas
de
Carga
(mts)
175.00
180.00
185.00
190.00
195.00
200.00
205.00
210.00
215.00
220.00
225.00
230.00
235.00
240.00
245.00
250.00
255.00
260.00
265.00
270.00
275.00
280.00
285.00
290.00
295.00
Altura
de
Bombeo
(mts)
1200 mm
1100 mm
1000 mm
900 mm
800 mm
700 mm
2 Bombas 2 Etapas en Paralelo HDR 10x8x14
1 Bomba 2 Etapas HDR 10x8x14
Pto Operación
Los diámetros deben verificar velocidad y pérdidas

9. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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Facilitador: Ubaldo García
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ADUCCIÓN POR BOMBEO
CRITERIOS DE DISEÑO
Análisis Económico para Selección del Diámetro
COSTOS FIJOS O INICIALES
Tubería:
Suministro
Transporte
Colocación
Excavación
Relleno
Revestimiento
Equipos de bombeo:
Motor
Bomba
COSTOS VARIABLES
Tubería:
Revestimiento
Equipos de bombeo:
Energía
Reposición de equipos de bombeo
Mantenimiento
Graficar y obtener el diámetro teórico de menor costo

10. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
ADUCCIÓN POR BOMBEO
CRITERIOS DE DISEÑO
Análisis Económico para Selección del Diámetro
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
0 200 400 600 800 1000 1200
Costos
(MBs)
Diámetro (mm)
Costos Fijos
Costos Operación
Costos Totales
Se selecciona el diámetro teórico de menor costo

11. Acueductos y Cloacas. Lapso 2021-I
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ADUCCIÓN POR BOMBEO
Facilitador: Ubaldo García
Departamento de Hidráulica
Consideraciones finales
 El diseño de aducciones por bombeo, por su naturaleza son mas
laboriosas, de mayor costo y vulnerables desde el punto de vista de
energía eléctrica.
 Su durabilidad en el tiempo está sujeta a la selección adecuada del
material y espesores de la tubería
 Para un buen comportamiento durante el período de diseño:
 Es necesario un diseño apegado a las normas vigentes
 Dotado con el equipamiento de estructuras complementarias
 Cumplir con un plan de supervisión y mantenimiento preventivo.