INSTITUTO TECNOLÓGICO

DE MÉRIDA

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL

Materia: ABASTECIMIENTO DE AGUA

GRUPO: 7CA

Profesor: HUMBERTO ESPINOSA CEH

ALUMNOS:
JOSÉ ÁNGEL GUTIÉRREZ LOZADA
AARON HUSAI POOL GUTIERREZ
NEFTALI ESAU POOL GUTIERREZ

08/12/2022
Válvulas
Las válvulas son dispositivos mecánicos que son empleados para detener, iniciar o
controlar las características del flujo en conductos a presión. Pueden ser accionadas
manualmente o por medios automáticos o semiautomáticos. Así, existen accionadores
eléctricos, hidráulicos o neumáticos, los cuales se usan en plantas de tratamiento o en
instalaciones donde se requiere operar frecuentemente las válvulas. En redes de distribución
son más usuales las válvulas que se operan manualmente mediante palancas, volantes y
engranes, debido a que los cierres y aperturas son ocasionales.
Las válvulas permiten el aislamiento de ciertos tramos de tubería para realizar labores de
reparación y mantenimiento, simplemente evitar el flujo o cambiarlo de dirección. También
permiten el drenar o vaciar una línea, controlar el gasto, regular los niveles en los tanques
de almacenamiento, evitar o disminuir los efectos del golpe de ariete (cambios de presión
que pueden colapsar la tubería), la salida o entrada de aire, así como evitar contraflujos, es
decir, prevenir el flujo en dirección contraria a la de diseño.
Las válvulas se dividen en dos clases según su función: 1) Aislamiento o seccionamiento y
2) Control. Según su tipo las válvulas de aislamiento pueden ser: de compuerta, de
mariposa o de asiento (cilíndrico, cónico o esférico). Las válvulas de asiento pueden
realizar ambas funciones. A su vez las válvulas de control pueden ser: de altitud, de
admisión y expulsión de aire, controladoras de presión, de globo, de retención (check) o de
vaciado (de desagüe).
Las válvulas más modernas poseen un excelente diseño hidrodinámico disminuyendo las
pérdidas de carga y la cavitación. Tienen como característica un cuerpo básico al cual se le
pueden agregar los controles necesarios para controlar y regular el flujo o la presión.
Existen además válvulas de admisión y expulsión de aire que no se corroen y son muy
ligeras. En redes de distribución las válvulas de compuerta son las más empleadas para
aislar tramos de tubería, ya sea para su revisión o reparación, debido a su bajo costo, amplia
disponibilidad y baja pérdida de carga cuando están completamente abiertas.
Dentro de las válvulas utilizadas en redes de distribución se pueden identificar:
a) Válvulas de compuerta. Este tipo de válvula funciona con una placa que se mueve
verticalmente a través del cuerpo de la válvula en forma perpendicular al flujo (ilustración
2.12). El tipo de válvula de compuerta más empleado es la de vástago saliente. Tiene la
ventaja de que el operador puede saber con facilidad si la válvula está abierta o cerrada. Es
importante señalar que la válvula de compuerta está destinada propiamente para ser operada
cuando se requiera un cierre o apertura total, no se recomienda para ser usada como
reguladora de gasto debido a que provoca altas pérdidas de carga y porque puede cavitar.
En válvulas de compuerta con diámetros mayores a 400 mm (16") se recomienda el uso de
una válvula de paso (bypass), lo cual permite igualar las presiones a ambos lados de la
válvula haciéndola más fácil de abrir o cerrar. Los diámetros recomendados de la válvula
de paso se anotan en la Tabla 2.5

b) Válvulas de mariposa. Estas válvulas se operan por medio de una flecha que acciona un
disco y lo hace girar centrado en el cuerpo de la válvula (ilustración 2.12). Se identifican
por su cuerpo sumamente corto. El diseño hidrodinámico de esta válvula permite emplearla
como reguladora de gasto en condiciones de gastos y presiones bajos, así como para
estrangular la descarga de una bomba en ciertos casos. La válvula de mariposa puede
sustituir a la de compuerta cuando se tienen diámetros grandes y presiones bajas en la línea.
Tienen la ventaja de ser más ligeras, de menor tamaño y más barato.
c) Válvulas de asiento. En este tipo de válvulas el elemento móvil es un cilindro, cono o
esfera, en lugar de un disco (Ilustración 2.12). Tal elemento posee una perforación igual al
diámetro de la tubería, por lo que requiere usualmente un giro de 90° para pasar de abertura
total a cierre o viceversa. Se emplean para regular el gasto en los sistemas de distribución.
d) Válvulas de altitud. Las válvulas de altitud se emplean para controlar el nivel del agua en
un tanque en sistemas de distribución con excedencias a tanques. Existen de dos tipos
generales: una sola acción y doble acción (Ilustración 2.13) También se les denomina de un
solo sentido o de dos sentidos de flujo. La válvula de una sola acción permite el llenado del
tanque hasta un nivel determinado. El tanque abastece a la red por medio de una tubería de
paso con una válvula de retención. La válvula de retención se abre cuando la presión en la
red es menor a la provista por el tanque. La válvula de doble acción realiza el proceso
anterior sin tener una tubería de paso (bypass). Nótese que la diferencia esencial entre
ambas válvulas es el mecanismo de control, no la válvula en sí. También se les llama
válvulas de altitud a aquellas que están provistas con un flotador, las cuales abren para
llenar los depósitos hasta un nivel máximo, después modulan la apertura para mantener un
nivel de agua constante en el depósito ajustando el suministro a la demanda
e) Válvulas para admisión y expulsión de aire. Este tipo de válvulas se instalan para
permitir la entrada o salida de aire a la línea (Ilustración 2.14). Lo anterior puede requerirse
durante las operaciones de llenado o vaciado de la línea. Así mismo, se emplean en tramos
largos de tubería, así como en puntos altos de las mismas donde suele acumularse aire, el
cual bloquea la circulación del agua o reduce la capacidad de la conducción. También
evitan la formación de vacíos parciales en la línea durante su vaciado, que pudieran causar
el colapso o aplastamiento de la tubería. Son más empleadas en líneas de conducción y de
alimentación ya que se colocan en los puntos altos Estas válvulas poseen orificios de
diámetro pequeño para conexión con la atmósfera. La apertura del orificio a la atmósfera se
produce por medio de un dispositivo activado mediante un flotador. Tal dispositivo
mantiene el orificio cerrado cuando no hay aire en el depósito de la válvula y lo abre
cuando dicho depósito acumula aire o se genera un vacío. Se recomienda ubicarlas
especialmente en las líneas de conducción, en los puntos de cambio de la pendiente o en
tramos largos en donde existen pendientes pronunciadas (ascendentes o descendentes). En
redes de distribución pueden resultar necesarias únicamente en la tubería de gran diámetro
de la red primaria.
f) Válvulas controladoras de presión. Existe una gran variedad de válvulas controladoras de
presión. Así se tienen válvulas: reductoras de presión, sostenedoras de presión o aliviadoras
de presión (según su colocación), anticipadoras de onda y para el control de bombas.
Algunas de estas funciones pueden combinarse entre sí y además puede añadírseles la
función de válvula de retención (unidireccional) La válvula reductora de presión reduce la
presión aguas arriba a una presión prefijada aguas abajo, independientemente de los
cambios de presión y/o gastos. Se emplea generalmente para abastecer a zonas bajas de
servicio. La válvula sostenedora de presión mantiene una presión fija aguas abajo y se
cierra gradualmente si la presión aguas arriba desciende de una predeterminada. Ambas
válvulas pueden combinarse en una sola añadiendo además la característica de ser
unidireccional (o de retención). En lugar de una válvula reductora de presión, se puede
construir una caja rompedora de presión, la cual consiste en un depósito pequeño al cual
descarga la tubería mediante una válvula de flotador o de altitud. Esto permite establecer un
nuevo nivel estático aguas abajo reduciendo la presión original a la atmosférica. Las
válvulas reductoras de presión tienen la ventaja de ajustarse a las condiciones de la tubería,
sean estas variables o no. Esto las hace más aptas para instalarse en la tubería dentro de la
red de distribución, donde las presiones varían con la demanda. Ocupan menos espacio que
una caja rompedora y se evita el contacto directo del agua con la atmósfera, lo que reduce
el riesgo de contaminación del agua potable. Por otro lado, las válvulas reductoras tienen
mecanismos más complejos que requieren de un mejor mantenimiento y de una calibración
periódica. Las cajas rompedoras son más sencillas y con menores necesidades de
mantenimiento. En todo caso, la elección entre una válvula reductora de presión y una caja
rompedora de presión se debe basar en un análisis económico y operativo. Existe una
válvula sostenedora de presión que mantiene una presión determinada aguas arriba
independientemente de los cambios de presión o gasto después de ella. Si se intercala en la
tubería funciona como sostenedora de presión y si se coloca en una derivación funciona
como válvula de alivio. Las válvulas anticipadoras de onda protegen los grupos de bombeo
de la onda de presión causada por el paro de bombas o la falla de energía eléctrica. Se abren
inmediatamente al inicio de la onda de presión negativa y evacuan a la atmósfera el exceso
de presión que provoca la onda de presión positiva. Existe además una válvula de seguridad
de diferencial, la cual mantiene una presión diferencial entre dos puntos, usada por ejemplo
para mantener el caudal constante en una bomba. Finalmente, las válvulas de control de
bombas se instalan en la impulsión de la bomba a fin de evitar las ondas de presión en el
arranque y parada de las bombas. La bomba y la válvula se sincronizan para poner en
marcha o parar el motor mientras la válvula está cerrada. En caso de avería o falla de
energía actúa como válvula de retención.
g) Válvulas de globo. Constan de un disco horizontal que se acciona mediante un vástago
que abre o cierra un orificio por donde circula el agua (Ilustración 2.15). Este mecanismo se
encuentra dentro de una caja de hierro fundido con extremos de brida para los diámetros
grandes y de rosca para los pequeños. Son voluminosas y presentan una alta resistencia al
paso del agua, por lo que se emplean generalmente, en tubería de diámetros pequeños
(domésticas). También pueden ser usadas para drenar o vaciar tuberías
h) Válvulas de retención. Las válvulas de retención (check) son automáticas y se emplean
para evitar contraflujos (son unidireccionales), es decir, flujos en dirección contraria a la de
diseño (Ilustración 2.16). Se instalan en tuberías donde el agua contenida puede revertir su
dirección de flujo durante el paro de una bomba o el fallo de energía eléctrica y dañar
instalaciones hidráulicas tales como bombas y sus respectivos motores. Además, impiden el
vaciado de la línea.
Aunque existen otros tipos de válvulas de control de bombas, las de retención son las más
sencillas, pero pueden generar golpe de ariete (ondas de presión) que daña válvulas y
tubería. Así, se emplean válvulas de retención con dispositivos adicionales para permitir un
cierre lento y minimizar los efectos del golpe de ariete.
Tanques
Los almacenamientos o tanques son utilizados en los sistemas de distribución de agua para
asegurar la cantidad y la presión del agua disponible en la red. Según su construcción,
pueden ser superficiales o elevados. Los superficiales se emplean cuando se dispone de
terrenos elevados cerca de la zona de servicio. Usualmente disponen de tubos separados de
entrada (línea de conducción) y salida (línea de alimentación), o un solo tubo por donde el
agua puede entrar y salir al almacenamiento (tanques elevados). En este último caso se dice
que el almacenamiento es 'flotante' en el sistema, debido a que cuando el abastecimiento
excede a la demanda, entra agua al almacenamiento y cuando la demanda rebasa al
abastecimiento sale agua del almacenamiento (regulación). En ambos tipos de
almacenamiento se emplean válvulas de altitud, las cuales utilizan un flotador para
determinar el nivel al cual deben cerrarse. Se dispone además de un rebosadero con drenaje,
con la misma capacidad del abastecimiento al tanque, por donde el agua puede escapar en
caso de una falla de la válvula. Para determinar la eficiencia del funcionamiento de los
almacenamientos, se llevan registros del nivel del agua, ya sea por un observador o
mediante dispositivos especiales. Los tanques de distribución poseen un volumen
determinado de almacenamiento de agua, el cual se compone de un volumen para regular,
otro para almacenar (usado en caso de falla de la fuente o emergencias) y uno adicional
para el combate contra incendios. Según la función del tanque que se considere prioritaria,
el tanque puede ser de regulación o de almacenamiento. Lo más común es emplear el
tanque para regular (tanque de regulación), minimizando los volúmenes para
almacenamiento y combate contra incendios. Es conveniente recordar que la línea de
conducción se diseña con el gasto máximo diario Qmd, mientras que la línea de
alimentación y la propia red de distribución se diseñan con el gasto máximo horario Qmh,
en el día de máxima demanda. De esta forma, la red y la línea de alimentación conducen un
mayor gasto durante las horas de mayor demanda, mientras que la línea de conducción
conduce un gasto menor, pero el abastecimiento está asegurado por la existencia del tanque
de regulación. Con estas disposiciones se tiene una mayor economía en la línea de
conducción.
En un sistema de distribución conviene ubicar el almacenamiento en el centro de la zona de
servicio para tener diámetros económicos en las tuberías de la red y mantener uniformidad
en las presiones disponibles.
Un tanque de almacenamiento dispone de una capacidad para:
a) Regular un abastecimiento constante de la fuente y la demanda variable de la zona de
servicio. Esto permite a las bombas y plantas de tratamiento operar con gasto constante,
elevar su eficiencia y reducir por consiguiente su capacidad. La capacidad de
almacenamiento requerida se obtiene a partir de las fluctuaciones de la demanda horaria en
el día de máxima demanda, así como del periodo de bombeo, y es calculada en forma
tabular o gráfica
b) Combatir incendios, la cual depende del tamaño de la población a servir
c) Emergencias debidas a la falla de: la toma, la energía eléctrica, las instalaciones de
conducción o de bombeo. Esta capacidad depende de la extensión de los daños y del tiempo
de reparación, así como de la línea de conducción.
La capacidad del almacenamiento es obtenida combinando razonablemente los tres
propósitos anteriores. Puede darse el caso de un incendio fuerte en el día de máxima
demanda y por consiguiente, se pueden combinar estas dos condiciones en el
dimensionamiento del tanque. La capacidad necesaria para emergencias puede ser muy
grande, por lo que no suele considerarse.
Por otra parte, los tanques de regulación permiten:
a) Regular las presiones en la red y así reducir las fluctuaciones de presión debidas a las
variaciones de la demanda. Esto provee un mejor servicio a los consumidores y la presión
necesaria para combatir incendios
b) Elevar la presión en puntos lejanos de los tanques de almacenamiento y estaciones de
bombeo, así como mejorar el servicio durante periodos de demanda pico
c) Regular la carga de las bombas. Cuando se colocan tanques de regulación cerca de las
estaciones de bombeo, las cargas de bombeo son más uniformes. Esto influye en una mejor
selección, operación y eficiencia de las bombas.
La capacidad de este tipo de tanques es obtenida a partir de métodos gráficos.

Clasificación de tanques
La selección del tipo de tanque depende del material disponible en la región de las
condiciones topográficas y de la disponibilidad de terreno.
Tanques enterrados
Estos tanques se construyen bajo el nivel del suelo. Se emplean preferentemente cuando
existe terreno con una cota adecuada para el funcionamiento de la red de distribución y de
fácil excavación. Los tanques enterrados tienen como principal ventaja proteger el agua de
las variaciones de temperatura y una perfecta adaptación al entorno. Tienen el
inconveniente de requerir importantes excavaciones para el propio tanque, para todas sus
instalaciones de conexión con la red de distribución y la línea de conducción; además se
dificulta el control de filtraciones que puedan presentarse.
Tanques semienterrados
Los tanques semienterrados tienen parte de su estructura bajo el nivel del terreno y parte
sobre el nivel del terreno. Se emplean generalmente cuando la altura topográfica respecto al
punto de alimentación es suficiente y el terreno presente dificultad para excavación.
Tanques superficiales
Los tanques superficiales están construidos sobre la superficie del terreno. La construcción
de este tipo de tanques es común cuando el terreno es 'duro' o conviene no perder altura y
se tiene la topografía adecuada. Los tanques superficiales se sitúan en una elevación natural
en la proximidad de la zona por servir, de manera que la diferencia de nivel del piso del
tanque con respecto al punto más alto por abastecer sea de 15 m y la diferencia de altura
entre el nivel del tanque en el nivel máximo de operación y el punto más bajo por abastecer
sea de 50 m (Ilustración 2.36).
Tanques elevados
Los tanques elevados son aquellos cuya base está por encima del nivel del suelo y se
sustenta a partir de una estructura. Generalmente son construidos en localidades con
topografía plana donde no se dispone en su proximidad de elevaciones naturales con
altimetría apropiada. El tanque elevado refiere una estructura integral que consiste en el
tanque, la torre y la tubería de alimentación y descarga (Ilustración 2.41). Para tener un
máximo beneficio, los tanques elevados, generalmente con torres de 10, 15 y 20 m de
altura, se localizan cerca del centro de uso. En grandes áreas se colocan varios tanques en
diversos puntos. La localización central decrece las pérdidas por fricción y permite
equilibrar las presiones lo más posible. Cuando el tanque elevado se localiza en la periferia
de la población ocurre una pérdida de carga muy alta en el extremo opuesto, más lejano por
servir. Así, prevalecen presiones mínimas en el extremo más alejado o presiones excesivas
en el extremo más cercano al tanque. Cuando el tanque se ubica en un sitio céntrico de la
población o área por servir, las presiones son más uniformes tanto en los periodos de
mínima como de máxima demanda. Un aspecto importante de los tanques elevados es el
estético: 53 por su altitud son vistos desde puntos muy lejanos. No pueden darse reglas al
respecto, salvo la de buscar su integración al entorno o paisaje.

Accesorios de los tanques

Para el diseño hidráulico de los accesorios de los tanques, como la entrada, la salida a la
red, desagüe y vertedor de demasías, se recomienda lo siguiente:
Tanques superficiales
Entrada. El diámetro de la tubería de entrada corresponde en general al de la conducción.
La descarga podrá ser por encima del espejo de agua (para tirantes pequeños), por un lado,
del tanque o por el fondo (para tirantes grandes). En cualquier caso, el proyectista debe
tener especial cuidado en revisar y tomar las providencias necesarias para proteger la losa
de fondo del efecto de impacto por la caída de agua y velocidades altas de flujo de entrada
cuando haya niveles mínimos en el tanque. Es conveniente analizar la colocación de una
válvula de control de niveles máximos en la tubería de entrada al tanque; puede ser de tipo
flotador o de altitud. El gasto de diseño para la fontanería de entrada debe ser el gasto
máximo diario, el máximo que proporcione la fuente de abastecimiento o el que indique la
planeación general de las obras.
Dependiendo del arreglo funcional del tanque existen varias opciones para la llegada al
tanque superficial:
a. Por la parte superior. Este arreglo se presenta en la Ilustración 2.37, que indica su llegada
con válvula de flotador, pero en algunos casos se utiliza únicamente la tubería (cuello de
ganso)
b. Por la parte inferior. Este diseño se utiliza cuando es la misma línea, tanto de llegada
como de distribución, pero también se puede utilizar como llegada únicamente
Salida. La tubería de salida se puede alojar en una de las paredes del tanque o en la losa de
fondo. En tanques que tienen una superficie suficientemente grande o tubería de salida de
gran diámetro, resulta más conveniente que esté ubicada en el fondo del tanque, ya que en
niveles bajos el gasto de extracción puede manejarse más eficientemente que en una salida
lateral (ver Ilustración 2.38). Para dar mantenimiento o hacer alguna reparación a los
tanques de regulación, es indispensable dotar a estas estructuras de un bypass entre la
tubería de entrada y de salida, con sus correspondientes válvulas de seccionamiento.
Los medidores de gasto se instalarán preferentemente en las líneas de salida o en la línea de
entrada. Deberá ponerse especial cuidado en las recomendaciones de los fabricantes
respecto a las distancias aguas arriba y aguas abajo de los medidores, igualmente en que no
haya interferencia o cambios de dirección de flujo. El gasto de diseño de la tubería de
salida, será el gasto máximo horario o el que se indique en la planeación general de las
obras. Cajas rompedoras de presión: Dentro de las instalaciones del bypass y cuando la
alimentación al tanque sea por gravedad, se instalará una caja rompedora de presión, para
mantener la presión estática en las líneas de salida a la misma cota que la generada con los
niveles dentro del tanque. Esta caja puede eliminarse, si al revisar las condiciones de la
tubería de salida y redes de distribución abastecidas por el tanque, se determina que estas
pueden absorber el incremento de presión estática. La caja rompedora debe incluir una obra
de excedencias y de válvulas para controlar el flujo de entrada. Se recomienda instalar por
lo menos una válvula de mariposa en la línea de entrada a la caja.
Desagüe de fondo. En caso de una fuga o reparación, los tanques se vaciarán a través de las
líneas de salida que son las tuberías de mayor diámetro. El volumen último remanente se
extraerá en función del tiempo requerido para la reparación del tanque. Generalmente se
puede adoptar un tiempo de 2 a 4 horas para el vaciado de este remanente, aunque puede
variar este lapso en función de las condiciones particulares de cada caso (ver Ilustración
2.39).
Tubería de demasías: La tubería de demasías se instala principalmente en forma vertical en
el interior del depósito y adosada a las paredes del mismo. Con el propósito de impedir la
entrada de roedores y animales en general. El tubo vertedor estará dotado en su parte
inferior de una trampa hidráulica, que además proporciona un colchón amortiguador para
efectos del impacto de caída del flujo de excedencias. En algunos casos se proyecta la
instalación con salida horizontal y bajada a 60 grados (ver Ilustración 2.40). Es conveniente
unir las líneas de descarga de excedencias, desagüe de fondo y aguas pluviales para tener
una descarga general.

Utilización del tanque como cárcamo de rebombeo

Cuando se utiliza el mismo tanque como cárcamo de rebombeo para distribuir, ya sea a
otros tanques o redes, es conveniente que la tubería de llegada al tanque esté lo más retirada
posible de la ubicación de los equipos de bombeo. Para evitar los vórtices (que pueden
hacer cavitar a los equipos de bombeo), para eliminar las corrientes turbulentas y así
mantener el fluido estable, se recomienda el uso de paredes (mamparas) y un acomodo
adecuado de los equipos de bombeo.

Utilización de válvulas de flotador o altitud a la entrada de los tanques

Cuando se quiera utilizar válvulas a la entrada de los tanques para mantener su nivel de
llenado, es conveniente:
a) Realizar una revisión de la línea de conducción (tubería, válvulas de admisión y
expulsión de aire, etc.), para evitar que, en caso de un paro súbito por el cierre de la válvula
en los tanques, se ponga en peligro la línea de conducción
b) En caso de utilizarse se debe diseñar un sistema de control a fin de garantizar que, al
llenarse el tanque, se envíe una señal para que los equipos de bombeo dejen de funcionar

Tanques elevados
Para el diseño de la entrada, salida, desagüe y demasías, se tomarán en cuenta las siguientes
recomendaciones:
Entrada y salida. Para las funciones de llenado y vaciado de tanques elevados (de concreto
y metálicos) generalmente se utiliza la misma tubería. Su diámetro, de preferencia, debe ser
el de la alimentación a la red. Dicho conducto se aprovecha también para efectuar la
limpieza del depósito, utilizando piezas especiales y válvulas de seccionamiento (ver
Ilustración 2.41). Para facilidad de operación y mantenimiento se recomienda que las
fontanerías de entrada y salida queden alojadas en 'trincheras'.
La entrada en este tipo de tanque puede tener varios arreglos, entre los cuales destacan:
a) Llegada y salida por la misma tubería. Este tipo de arreglos representa un ahorro en
tubería. La llegada es por la parte inferior del tanque y sirve como amortiguador cuando se
presenta una sobre presión (golpe de ariete). En caso de control se utilizarían electroniveles
(Ilustración 2.42 e Ilustración 2.43).
b) Llegada y salida por tubería independiente. En este arreglo se utiliza más tubería por
tener líneas independientes. Se utiliza para tener carga constante en la distribución. Su
control se puede hacer tanto con electroniveles como por válvulas de flotador.
Tubería de demasías. Deberá asegurarse que no se tengan demasías, dado que
representaría un desperdicio de agua cuyo bombeo representa un costo de operación. Esto
se logra evitar usando válvulas de flotador, electroniveles o de preferencia con válvulas de
altitud. Como un requisito de seguridad es conveniente instalar un vertedor de demasías,
constituido por una tubería situada en el interior del depósito, la que puede colocarse unida
a una de las columnas de la torre del tanque. La ventilación a los tanques se proporciona
por medio de tubos verticales u horizontales que atraviesan el techo o la pared. También
puede hacerse por medio de aberturas con rejillas de acero instaladas en la periferia del
tanque. Para la limpieza del tanque se recomienda colocar un tubo de desagüe en el fondo.
Esta tubería no debe conectarse al alcantarillado, sino que debe descargar libremente en un
recipiente abierto desde una altura no menor de dos diámetros del tubo sobre la corona del
recipiente y de ahí por gravedad descargar a un depósito.
SELECCION DE EQUIPOS DE BOMEO TÍPO TUBERÍA VERTICAL PARA POZO
PROFUNDO.

Antes de iniciar el cálculo de un equipo de bombeo tipo turbina vertical-para pozo

profundo, es indispensable contar con datos exactos sobre las características del pozo. En
consecuencia, deben hacerse pruebas adecuadas
con la mejor exactitud posible, ya que una capacidad ó carga erróneamente calculadas
resultan muy perjudiciales, por lo que los datos que a continuación se mencionan, son los
necesarios para determinar el tamaño de bomba, los cuales se obtienen precisamente del
resultado del aforo.
a). - Diámetro libre del ademe: Es Indispensable conocer una prueba de verticalidad, el
diámetro libre del ademe del mozo, en donde se va a instalar el equipo de bombeo, ya que
este diámetro limita el tamaño de la bomba que se puede colocar en él.
Se recomienda, que el diámetro exterior del cuero de tazones del equino-
de bombeo, sea por lo menos de (2") 5,08 cms., menor que el diámetro interior libre del
ademe.
b). - Profundidad total del pozo. - Es importante conocer la profundidad total del pozo, ya
que en algunos casos no se deja suficiente cámara de bombeo, lo que viene hacer una
limitante para la selección del equipo.
Hay que tener en cuenta que la longitud del equino abajo del nivel de
bombeo es aproximadamente de 16.0 metros, que incluye 3 tramos de columna, cauros de
tazones, tubo de succión y colador.
c). - Nivel dinámico. - Antes de empezar a trabajar un pozo con el equipo de aforo se toma
el nivel del agua dentro del mismo, a este nivel se le denomina estático, al operar la bomba
este nivel se abate, al nivel abatido se le nombre nivel dinámico. En los datos obtenidos del
aforo se puede obtener el nivel dinámico que corresponde a la cantidad de agua que se
piensa extraer del pozo.
f). - carga en la bomba (CB). - Es el nivel de bombeo, más las pérdidas por fricción y
velocidad que se tienen desde este nivel, hasta la descarga del cabezal de la bomba.
G). - carga adicional en la descarga (CAD). - Es la carga que tiene que vencer la bomba a
partir de su cabezal hasta el punto libre y Comprende el desnivel topográfico 6 carga
estática de descarga (hd), las pérdidas por fricción en la tubería de conducción y en los
dispositivos -
instalados en ella, tales como válvulas, codos, aspersores, etc., o carga de fricción en la
descarga (hfd).
h) .- Carga manométrica total 5 carga dinámica total (C.O.T.). En un sistema de bombeo, se
le da el nombre de carga manométrica total o carga dinámica total, a la suma de las energías
contra las que debe operar una bomba para mover determinada cantidad de agua de un
punto a otro, es
decir: CDT = CB + CAD.
i). - Información complementaria
1.- Tipo de energía con que se cuenta para la operación del equipo de bombeo: Es necesario
saber si los motores serán eléctricos o de combustión interna. En caso de que se trate de
energía eléctrica, se requiere - el ciclaje y el voltaje de la línea de alta tensión, para poder
seleccionar el equipo adecuado, si es de combustión interna, se requerirá conocer la altitud
del sitio de instalación y las curvas de operación en servicio continuo y a diferentes
velocidades del mismo.
2.—tipo de lubricación Se necesita saber el tipo de lubricación que se
Desea o bien, el que se recomienda. Puede ser lubricada por aceito o por
agua, dependiendo del uso que se destine, así, por ejemplo, en bombeos con niveles
someros y en pozos destinados a uso doméstico; es conveniente quo su utilice tubería de
columna lubricada exclusivamente con agua y en los pozos que arrojan arena fina o tengan
niveles de bombeo profundos, debe usarse columna lubricada con aceite. Ambos tipos han
dado buenos resultados y la diferencia principal entre uno y otro, es que la tubería de
columna lubricada con aceite, además de la flecha, lleva un tubo cubreflecha.
CONDICIONES DE SERVICIO.
1.- Capacidad requerida: (Q) = 31.54 L.p.s. = 500.0,
G.P.M.
2.- Nivel dinámico o de bombeo (NB).- 51.82 mts. = 170**
3.- Nivel estático (NE).~ 35.58 mts. = 120*
4.- Profundidad del Pozo - 76,21 mts. = 2501
5.- Diámetro libre del adame y su longitud = 304.8 mm. (12") y 70 mts.
6.- Carga adicional en la descarga (CAD).- 10.67 mts. = 35
7.- Tipo de energía. - Eléctrica
8.- Características eléctricas: Voltaje alta tensión: 13200, Voltaje baja tensión: 440, fases:
3, ciclos: 60.
9.- Velocidad de operación deseada: 1800 A.P .M.
10.- Tipo de lubricación: Aceite
11.- Líquido a manejar: Agua limpia

CALCULO DEL EQUIPO DE BOMBEO

1.- Determinación de la longitud de la columna de bombeo como cada tramo mide 3.05 mts
de la longitud y el nivel de bombeo es de 51.82
se tiene:
51.82/3.05 = 17 tramos
Con el objeto de prever futuros abatimientos, es recomendable que la longitud de la
columna sea mayor que el nivel dinámico, por lo que generalmente se solicita con tres
tramos más.
Por lo anterior se tiene 17+3=20 tramos
2.- Cálculo de la carga dinámica total tentativa. Para poder pasar a la selección del equipo
de bombeo nos hace falta tener la altura manométrica total, que no podemos obtener por
fricciones en la columna (fc), por lo que se consideraran pérdidas del orden del 5 % en la
columna obteniéndose así una altura manométrica total tentativa.
COT = CB + CAD
CB = NB + hfc
NB = 51.82 mts.
Se desconoce, der lo que inicialmente se considerará el 5 % del
N.B. y posteriormente se determinará su valor real.
hfc = 5 % NB = 2.6 mits.
CB = 51.82 + 2.6 = 54.42 mts.
C.A.D. = 10.67 mts,
C.o.T. = 54.42 + 10.62 = 65 mts.
Por lo tanto, procedemos a seleccionar una bomba capaz de dar 31,54 l.o.s. contra una
carga dinámica total de 35 mts.

3.- Selección del cuerno de tazones. Todos los fabricantes de equipos de bombeo tienen
curvas de operación para diferentes tamaños de tazones, diferentes recortes de impulsor y
diferentes velocidades.
En el caso que nos ocupa se seleccionó un impulsor modelo 10 LC-A de la - fábrica de
bombas Fairdanks Worse (Ver lamina 1), que es un impulsor cuyos tazones tienen un
diámetro exterior de 25.4 cms (10") aproximadamente y que por lo tanto pasan libremente
por el ademe de 304,0 mm. (12"). Las curvas que corresponden a los recortes "B' y "C", de
una altura de álabe menor
Se utilizan para ajustar la altura que proporciona cada recorte del impulsor.
Como puede observarse en la curva, este impulsor con recorte "A" proporciona 31.54 l.n.s.
(500 G,P.M.), a una altura de 11.23 mts. (35.51), por tazón con una eficiencia de 83 %, por
lo tanto se requieren.
65/11.73= 5.54 = 6 impulsores
En el cuerpo de tazones para que pueda vencer la altura marionetica total.
4.- Cálculo de la potencia teórica. -- Como pueda observarse, ya se ha determinado los
datos necesarios para calcular la potencia que demanden los impulsores para lo cual se
utiliza la fórmula siguiente
En el sistema métrico decimal:
HP= Q X COT x Ge/25 X EF en donde
G.E . Gravedad específica del agua (para agua limpia es igual p 1).
O = Gasto en litros por segundo
COT • Carga dinámica total en metros
EF = Eficiencia en der ciento.
(75).- Constante para obtener la potencia en H.P

5.- Selección del diámetro de la flecha. - Como ya se conoce la potencia que consume los
impulsores, se procede a calcular el diámetro de la flecha que-los accionará, mismo que
deberá soportar esta potencia a la velocidad de operación de la bomba, para lo cual se
consulta la tabla de selección de - flechas (Ver lámina (° 2) que los Fabricantes han
colaborado, en donde su -
observa que a 1770 R.P.M. la flecha más adecuada es la de 2.54 cm. (1")
6.- Selección de la columna de bombeo. - Se-hace en Función del gasto, del valor mínimo
de las pérdidas por fricción, en la tabla-vemos que para 31.54 l.p.s, (500 G.P .M.) y flecha
de 2,54 cms. (f"), la - tubería de columna y tubo cubreflecha adecuados son de 15.24 cm. y
- 3.8 cms. de diámetro, ya que solamente hay 3.70 mts. de pérdidas por fricción por cada
100 mts. (6 3.70 pies por cada 100 pies).
Por lo tanto, las pérdidas en la columna son:
0.037 x 61 = 2.25 mts.
7.- Cálculo de la carga dinámica total real.
CDT = CB + CAD
CB = NB + hfc = 51.82 + 2.25 = 54 mts.
C.A.D. = 10.67 mts. Dato proporcionado por
la Residencia de Proyectos
Por lo tanto la carga dinámica total real será:
COT = CB + CAD = 54 + 10,67 = 64.67 mts.
8.-- Carga real por tazón.- La carga real por tazón 6 carga por paso =64.67 /6= 10.78 mts.

9. Potencia real demandada. - Volviendo a la curva de operación y entrando, por la escala

vertical con el número de metros

tazón, vamos que para obtener los 31.54 l.p.s. (500 G.P.M.), que se desean, tenemos que
recortar el álabe del impulsor que las proporciona el fabricante.
La eficiencia continúa siendo 83 % por lo tanto, la potencia que se consume
realmente (tomando en cuenta la AMT definitiva) es:
HP = 31,54 × 64.67/76 x 0.83= 32.25
10.- Pérdidas de potencias en la flecha. - Tomando en consideración que existen pérdidas
por fricción en la flecha que transmite la potencia del motor a los impulsores, éstas se
obtendrán en función de las revoluciones por minuto de la bomba y del diámetro de la
flecha, por lo que a la potencia anterior deberá agregarse la pérdida por fricción,
61 x 0.6 /30.4 = 1.2 H
11.- Consumo total de potencia. - Hp = 32.25 + 1.2 = 33.31
En virtud de que comercialmente no se encuentran motores con esta capacidad
se escoge el motor eléctrico más cercano a la potencia requerida que pare - nuestro caso
será el de 40 HP, qua trabajará a la velocidad de 1750 R.P.M..
440 volts, 4 poles, 3 fases a prueba de goteo, con trinquete de no retroceso, ets.
12.- Selección del cabezal de descarga. - se nace en función tanto del diámetro de la base
del motor como de la columna de bombeo seleccionada para el presente ejemplo un motor
de 40 IP,' una tase cuyo diámetro es de
41.91 cAs.