Capítulo IV Sistema de Riego con Elevación Mecánica

Capítulo IV Sistema de Riego con Elevación Mecánica

Capítulo IV
SISTEMA DE RIEGO CON ELEVACION MECANICA
A. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego con elevación mecánica es una captación e impulsión de agua mediante bombeo desde una
fuente hídrica situada bajo el nivel de los terrenos a regar. En Chile, esta forma de regar se denomina riego
mecánico.
Las fuentes de abastecimiento de agua para el regadío mecánico pueden ser superficiales o subsuperficiales,
tales como las que se indican a continuación: ríos, esteros, lagos, lagunas, embalses, canales, desagües,
drenes, pozos excavados, galerías filtrantes y otras fuentes.
Los equipos de elevación mecánica utilizados en el riego mecánico son diferentes según sea la fuente de
abastecimiento y las condiciones de bombeo.
La motobomba centrífuga, con motor eléctrico o a combustión interna, es el equipo de bombeo que se usa en
la mayoría de los casos.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
La obra menor de riego consiste en las siguientes estructuras e instalaciones:






Obra de Captación
Desarenador y Pozo de Aspiración
Caseta de Bombas
Equipo de Elevación Mecánica
Interconexiones Hidráulicas
Instalaciones Eléctricas o Instalaciones para Motores a Combustión Interna
Obra de Captación
Las características técnicas de la obra de captación o toma utilizada en riego mecánico son las siguientes:
En las captaciones de ríos y esteros se utilizan estructuras de toma laterales ubicadas en un lugar situado en la
orilla del cauce natural y a una altura conveniente del fondo. En el caso de esteros de pequeño caudal, se
construye un muro normal al eje de la corriente para asegurar un nivel mínimo de las aguas. En las
captaciones laterales se construyen muros para proteger y acondicionar la entrada del agua al canal de
derivación hacia la planta de bombeo o el equipo de elevación mecánica, en los cuales se colocan compuertas
para regular el gasto y rejillas protectoras para evitar la entrada de materiales extraños.
Cuando se requiere elevar agua para riego desde un río o estero, debe tenerse muy presente las variaciones de
niveles del cauce natural en el punto de captación, para impedir que el motor del equipo de bombeo sea
alcanzado por el agua, o por el contrario, que el equipo de bombeo quede colgado, o sea, que el extremo
inferior de la tubería de succión quede al descubierto. Luego, las variaciones de nivel en un río o estero hay
que estudiarlas en cada caso particular.
En los ríos de gran gasto, con variaciones estacionases importantes de altura, se pueden proyectar estaciones
de bombeo que se bajan o levantan guiadas en rieles inclinados, instalados en la orilla del río y accionadas por
polipastos fijos. La impulsión tiene una parte flexible que permite alargamientos debidamente calculados. El
equipo de bombeo y su diseño deben ajustarse a las normas existentes sobre instalaciones de estaciones de
bombeo.
En lagos y lagunas, la toma se hará lo más alejado de la orilla que sea posible. La entrada a la toma no debe
estar a menos de 1,50 m del fondo y, cuando sea posible, a un mínimo de 3 m de profundidad con respecto a
la superficie del agua. De acuerdo con las necesidades de captación y con el régimen de volumen alimentador
se pueden proyectar torres de toma para entregas de agua a diferentes niveles.
Cuando el cuerpo de agua en donde se instala la captación (río, lago o laguna), tiene variaciones considerables
de alturas, conservando en aguas mínimas un gasto o volumen importante, se puede recurrir, por economía, a
instalar la captación sobre una superficie flotante anclada al fondo o a las orillas. En este caso, la impulsión
debe tener conexión flexible en su comienzo con la cañería que continúa hacia la distribución.
Las captaciones en canales consisten en una derivación hasta la planta de bombeo, con las respectivas
compuertas para desviar y regular el caudal. Cuando este es el caso, la instalación es más sencilla, pues el
agua no presenta variaciones sustanciales en sus niveles, y su profundidad es de escaso margen (1 a 2 m
generalmente).
Cuando se habla de bombeo en pozos excavados a mano, se refiere en la mayoría de los casos a las
captaciones de agua superficial y subterránea. El pozo excavado tiene un diámetro que permite el acceso de
varias personas, o simplemente de una, que logre un espacio lo suficientemente adecuado para desarrollar el
trabajo de perforación y la instalación del equipo de bombeo dentro de él. De esta manera, el diámetro del
pozo excavado queda definido por razones constructivas y de explotación, adaptándose, en general, diámetros
de 1,50 a 2,50 m.
Además, los pozos excavados se emplean en el caso de captación indirecta de aguas superficiales. En
general, se emplean para gastos pequeños, aunque en napas muy permeables se pueden obtener gastos
importantes.
En general, la excavación se hace circulary se colocan tubos de concreto armado, con barbacanas de 25 a 50
mm, envueltos en el exterior por grava. En el fondo se construye un filtro invertido, graduado de grueso a
fino hacia abajo.
En el caso de captación indirecta de aguas superficiales, el pozo excavado debe ubicarse en la zona de estratos
porosos, que se conecta con la fuente superficial.
La distancia mínima de estos pozos a la corriente superficial es aproximadamente de 10 a 1 5 m.
Para calcular la profundidad de estos pozos excavados se estudia la permeabilidad media del estrato mediante
pozos de prueba.
La influencia del diámetro sobre la producción del agua de estos pozos es muy pequeña.
La estación de bombeo necesaria se debe regir por las normas de diseño y construcción de estaciones de
bombeo.
Las galerías filtrantes son obras de captación empleadas en caso de tener que recurrir a fuentes semi
superficiales. Consisten básicamente en tubos ranurados, perforados o de tope, de concreto, de asbesto cemento, de arcilla, de fierro fundido, o de otro material aprobado, rodeados de una capa filtrante adecuada
(de 1 a 2,5 cm de diámetro graduada), colocados en la napa de agua o en el estrato permeable. En el extremo
inferior se coloca una cámara recolectora, en donde se instala el equipo de bombeo, en el caso que sea
necesaria la elevación mecanica, o se usa esta como alimentadora por gravedad.
Sobre la capa filtrante se coloca material de relleno y sobre este relleno se coloca, para terminar, material
impermeable con una altura de 20 cm a fin de impedir la entrada de aguas superficiales nocivas para las
bombas.
Desarenador y Pozo de Aspiración
El desarenador es un dispositivo de seguridad que elimina los elementos que flotan y escurren en suspensión
en el agua captada, con el objetivo de evitar una destrucción prematura de la bomba. Los elementos flotante
se retiran por medio de unas rejas adecuadas, con aperturas no superiores a 50 mm, que corresponden a la
definición de reja media. Las arenas en suspensión se retiran por medio de estructuras, que generalmente
tienen sección transversal rectangular y una determinada longitud, que depende de la velocidad de
decantación y velocidad media del caudal que debe ser de 0,30 m/s. El desarenador debe considerar un
depósito para la decantación de partículas superiores a 0, 16 mm que están en el rango de arenas finas. Cabe
destacar que estas cifras señaladas anteriormente son preliminares y deben ser corroboradas y dependen de las
dimensiones de las bombas, válvulas y tuberías en que escurrirá el caudal que sufre este tratamiento primario.
El retiro hidráulico de las partículas decantadas y la limpieza de las rejas de protección, son operaciones
inevitables.
El pozo o cámara de aspiración de la instalación, con elevación mecánica, es la estructura situada
inmediatamente aguas abajo del desarenador y bajo la caseta o recinto donde se montan los grupos
motobombas, en el cual se instala la tubería de aspiración de las bombas. Esta estructura es generalmente de
hormigón armado y debe resistir las presiones de los empujes de tierra, agua, subpresiones y eventuales
efectos sísmicos.
Caseta de Bombas
La caseta de bombas es en general una construcción convencional de albañilería de ladrillos o estructura
metálica, de dimensiones adecuadas para contener el equipo de elevación mecánica, válvulas, piezas
especiales de acoplamiento, tableros eléctricos y otros elementos o accesorios. Este recinto debe ser ventilado
y mantenerse limpio para evitar que se acumulen humedad, polvo, aceite, etcétera, que deterioran la
maquinaria en breve plazo.
Equipos de Elevación Mecánica
Los equipos de elevación mecánica más usados en regadío son, en general, motobombas centrífugas, con
motores eléctricos o a combustión interna.
Antes de indicar las características técnicas de los equipos de bombeo, daremos una reseña de las bombas
utilizadas en riego mecánico, señalando sus aspectos más relevantes.
Aspectos Relevantes de Bombas Centrífugas
a) Tipos de Bombas:
La bomba hidráulica es una máquina que añade energía a un fluido y consiste en un conjunto de paletas
rotatorias, o impulsores adaptados a un eje o árbol (rodete), el cual está herméticamente encerrado en una
carcasa. La bomba que tenga uno o más impulsores giratorios, que generen el movimiento de un fluído
principalmente debido a la acción de la fuerza centrífuga, se conoce como centrífuga. La bomba que tiene
émbolos o engranajes giratorios que fuerzan el líquido por desplazamiento positivo se llama bomba de
desplazamiento positivo. Estos dos tipos básicos de bombas son apropiados para la descarga de líquidos. En
general, de las bombas nombradas, las centrífugas son las que más uso han tenido en el riego mecánico. A
continuación nos referiremos solamente a las bombas hidráulicas de tipo centrífugas.
b) Clasificación de Bombas Centrífugas:
Atendiendo al flujo del líquido en el interior de la bomba centrífuga, estas se clasifican en tres categorías:



Bomba de Flujo Radial
Bomba de Flujo Axial
Bomba de Flujo Mixto
En la bomba de flujo radial, el líquido entra al impulsor por el centro y escurre radialmente hacia la periferia.
Esta bomba se presta para necesidades de cargas elevadas y capacidad moderada.
La bomba de flujo axial, llamada también bomba de hélice, desarrolla la mayor parte de su carga por la acción
propulsara o impelente de las aspas sobre el líquido. Tiene un impulsor de entrada simples con el flujo
entrando axialmente y descargando casi axialmente en una caja guía. Esta bomba no encuadra en la
definición de una verdadera bomba centrífuga, sin embargo se aproxima más al tipo centrífugo que a
cualquier otro tipo básico. Esta bomba es más conveniente para elevar grandes caudales con pequeña altura
de elevación.
En la bomba de flujo mixto o combinado, la carga es desarrollada en parte por la fuerza centrífuga y en parte
por el impulso de los álabes sobre el líquido. Este tipo de bomba tiene impulsor de entrada simple, con el
flujo entrando axialmente y descargando en direcciones axial y radial, usualmente en el interior de una
carcasa de tipo voluta. Esta bomba es apropiada para usaría con cargas moderadas y gran capacidad.
En la Fig. IV-01 se muestran algunos modelos de bombas de flujo radial y en la Fig. IV-02 se muestran
bombas de hélice.
c) Velocidad Específica:
Las características del comportamiento de las bombas pueden compararse directamente por medio de un sólo
índice llamado la velocidad específica, ns. La velocidad especifica de una bomba, es la velocidad (n) de una
bomba ideal geométricamente similar a la bomba real, la cual, cuando se opera a esta velocidad, a máxima
eficiencia, eleva una unidad de caudal Q (m3/seg o galones/min), hasta una unidad de carga H (metros o pies).
La velocidad específica se calcula, para una bomba de un diseño dado, utilizando los valores de n, Q y H
correspondientes a la capacidad normal de la bomba; es decir, aquellos valores obtenidos en las pruebas, en el
punto de máxima eficiencia, a la velocidad establecida. El valor de la velocidad especifica tiene la expresión
siguiente:
ns 
n Q
H 3/ 4
Donde:
N
·
H
: Velocidad en r.p.m.
: Caudal (m3/s) o (gal/min)
: Carga o altura dinámica de elevación en el punto de máxima eficiencia de la bomba (m) o (pie)
El valor numérico de la velocidad específica ns varía de acuerdo a las unidades en las cuales se expresan H y
Q. En el sistema métrico, Q se expresa en m3/seg y H en metros, y en el sistema de medidas inglesas Q se
expresa en galones por minuto y H en pies. De esta manera, si ns = 46 en el sistema métrico equivale a ns =
2.390 en unidades norteamericanas (galones norteamericanos y pies).
La velocidad específica no depende del peso específico del líquido a bombear.
El valor de ns determina el tipo de bomba a elegir. Debido a que un gran número de bombas comerciales
tienen su origen en los EEUU, en la Figura IV-03 se incluye un gráfico con los valores de ns en unidades
norteamericanas correspondientes a los tipos de rodetes más usados en bombas.
Este número de revoluciones del modelo característico, se utiliza como un número índice de una bomba y se
le denomina "número específico de revoluciones" y se designa habitualmente por ns. De esta manera
podemos decir que el número específico ns corresponde a la velocidad de rotación, en rpm, de un modelo de
la turbina que opera elevando el caudal de 1 m3/seg en 1 m. Este número índice es muy útil para clasificar a
las bombas; porque si nos imaginamos el conjunto completo de bombas centrífuga, cada una de ellas tendrá
una homóloga (modelo),que operará bajo las características indicadas. La diferencia entre estos modelos
estará en su velocidad específica de rotación.
De acuerdo a lo anterior, las características físicas de una bomba y la forma de sus álabes tiene una estrecha
relación con la respectiva velocidad específica ns, y este valor describe la forma más apropiada de la
configuración de¡ rodete. De la misma manera, la velocidad específica de una bomba se refleja en la forma
que adoptan las curvas características de la bomba.
d) Carga Manométrica Total o Dinámica:
La carga manométrica total o dinámica (Hm), que debe vencer la bomba, está compuesta de los siguientes
términos:
Hm = Hest + H + Hf + He + Hs + Hc
Donde:
Hest
H
Hf
He,Hs:
Hc
:
:
:
:
:
Carga estática
Carga debido a la diferencia de presiones sobre el líquido
Carga por pérdidas en fricción y pérdidas singulares
Carga por pérdidas de entrada y salida
Carga cinética
La carga estática es la diferencia de elevación, entre el nivel de¡ líquido en la descarga y el nivel del líquido
en la succión. Si la cañería de descarga está vaciando sobre el nivel del líquido, se considera el nivel del eje
de la tubería de descarga, para calcular la diferencia de nivel. Esta se puede descomponer en dos cargas
estáticas, de succión y de descarga, teniendo de referencia el eje de la bomba (Ver Figura IV-04, Esquema A).
Ahora bien, si el nivel del líquido de la succión está por encima del centro de la bomba, se llama sumersión a
la diferencia de sus niveles.
La carga, debido a las diferencias de presiones entre superficies libres, se puede despreciar, a no ser que se
bombee desde o hacia depósitos confinados, cuyo interior esté sometido a presiones distintas a la presión
atmosférica.
La carga por pérdidas en fricción y pérdidas singulares es una carga equivalente, expresada en metros de
líquido bombeado, necesaria para vencer las pérdidas producidas por el roce del fluido a través de la cañería,
incluyendo las pérdidas de carga producidas en las piezas accesorias. Estas pérdidas varían con la velocidad y
tipo de fluido, y por el material, forma y condición de las piezas especiales y tuberías (diámetro, longitud,
etcétera).
La pérdida en la toma de agua se llama pérdida de entrada, He, depende del diseño de la toma y se puede
reducir si ella tiene forma acampanada. Las pérdidas de salida, Hs, se reducen si la salida tiene forma
conoidal. Esto se hace para disminuir la velocidad de salida y así reducir las pérdidas.
Se debe considerar una carga cinética adicional, si el líquido en el punto de salida se mueve con una velocidad
que produzca una carga de perdida que no sea despreciable, en relación con las otras cargas (Ver Figura IV04, Esquema B).
La carga total (manométrica Hm), la cual debe vencer la bomba, es la carga de trabajo o carga dinámica. Esta
se puede descomponer en una carga manométrica de succión (Hms), más una carga manométrica de descarga
(Hmd).
Hm = Hms + Hmd
e) Potencia de las Bombas:
La potencia útil (Pw) que desarrolla un mecanismo tal como el de una bomba, cuando trabaja para vencer la
carga manométrica Hm, es igual a:
Pw = Q**Hm
Siendo Q el caudal a elevar y  el peso específico del líquido.
Si se divide esta potencia Pw por el rendimiento nominal que tiene la bomba, se obtiene la potencia de entrada
a la bomba (Ps). La diferencia Ps - Pw es igual a la suma de las pérdidas internas de la bomba.
f) Curvas Características de las Bombas:
La carga total en la bomba, la potencia requerida para moverla a una cierta velocidad constante, y la eficiencia
de la bomba, varían con el caudal que ella descarga.
Las interrelaciones de capacidad o caudal elevado, carga, potencia y eficiencia, se denominan características
de la bomba. Estas interrefaciones se pueden combinar y mostrar gráficamente y a esta interpretación gráfica
se denomina curvas características de las bombas. Estas curvas se tratan generalmente a velocidad constante.
En la Figura IV-05, Gráfico A se muestra el conjunto de estas curvas, en las cuales la carga se llama altura, y
la potencia se determina experimentalmente.
Si la velocidad no es constante, se puede describir otra curva característica. Es frecuente, cuando la velocidad
es variable, dar una curva de carga contra el gasto para cada velocidad de la bomba, y sobre cada curva
marcar los rendimientos que corresponden a cierto caudal y carga. Enseguida, se unen los puntos que dan el
mismo rendimiento en las distintas curvas, obteniéndose así curvas de rendimiento constante. La cúspide de
las curvas, con máximo rendimiento, dará el punto para el cual las condiciones de trabajo de la bomba son
óptimas (Ver Fig. IV-05, Gráfico A).
En la Figura IV-05, Gráfico B se muestran, a modo de comparación, las curvas características de carga de una
bomba de hélice y una centrífuga.
De esta comparación se puede decir lo siguiente:
La
curva carga-caudal en la bomba de tipo hélice baja muy rápidamente y la altura de carga eficaz, que
corresponde al rendimiento máximo, es apenas superior a la tercera parte de la carga que corresponde al
caudal cero.

La potencia requerida por una bomba de tipo hélice disminuye continuamente al aumentar el caudal,
mientras que una bomba del tipo centrífuga absorbe la mayor potencia cuando el caudal es máximo.
Cuando un líquido se mueve en un medio donde la presión es menor que la presión de vapor, hierve y se
forman burbujas de vapor en su interior. Estas burbujas estallan cuando el líquido llega a un medio con
presión mayor. Este fenómeno físico se llama cavilación. Si las burbujas de vapor están próximas a una
pared sólida, el estallido origina presiones diferenciales muy altas que dañan y destruyen las cavidades
microscópicas de la superficie sólida, pues las amplían. La producción de vapor trae consigo ruidos y
vibraciones, parecidas a las que se producen cuando el flúido arrastra arena o piedras. Las burbujas de vapor
disminuyen la densidad del fluido y alteran su recorrido, haciendo que el rendimiento disminuya. Los efectos
producidos por la cavitación son los siguientes: disminuye el rendimiento, daña el material de la bomba y
produce ruidos y vibraciones. Este fenómeno físico se puede prevenir si se proyecta la bomba de tal forma
que, en ningún punto la presión sea menor que la presión de vapor y, en forma particular, a la entrada del
rodete, punto en donde la presión tiende a alcanzar valores bajos. Las paletas curvas del rotor ofrecen mayor
peligro, especialmente en sus lados convexos, pues la cavilación produce corrosión en ellos.
Los laboratorios de hidráulica determinan,un índice de cavitación (T) que posteriormente lo entregan
generalmente los fabricantes de bombas. Se puede así determinar la altura máxima de succión (Hs),
incluyendo pérdidas, a la cual debe instalarse la bomba, sin que se produzca el fenómeno de cavilación, de
acuerdo a la siguiente expresión:

Pa  Pv   Hs
  Hm
Donde:
Pa
Pv

Hm
:
:
:
:
Presión atmosférica
Presión de vapor
Peso específico del líquido
Altura manométrica total
h) Bolsas de Aire y Cebado:
Una bomba centrífuga se ceba cuando los conductos de la bomba se llenan con el líquido que se va a
bombear, pues el líquido desplaza al aire o vapor en dichos conductos. Este cebado puede hacerse
manualmente o automáticamente. En general todas las bombas que deban succionar, también bombean aire;
pero, debido a su baja densidad, la presión negativa que originan es incapaz de elevar agua.
Cuando una bomba centrífuga se pone en servicio, sus conductos están llenos de aire. Si la instalación de la
bomba es tal que esta no succionar o sea, su toma esta por encima del nivel de las paletas, el aire se atrapará
en la bomba y se comprimirá algo al abrir la válvula de alimentación, a menos que la presión positiva sea lo
suficientemente grande que permita el desplazamiento del aire y que llene de agua los compartimentos de la
bomba. En este caso, la bomba no está cebada y habrá que proceder a su cebado para que trabaje. Esto se
logra, incorporando al cuerpo de la bomba una válvula que permita la salida del aire atrapado. Además, en el
extremo inferior del tubo de aspiración debe haber una válvula de pie o aspiración que impida que el agua que
va llenando los conductos de la bomba se salga hacia la fuente de alimentación (Ver Figura IV-06).
En la actualidad se utilizán bombas centrífugas autocebantes que aspiran automáticamente y no requieren
válvula de pie (Ver Figura IV-06).
Las bombas autocebantes tienen una válvula de retención incorporada, que impide que el agua salga por la
succión. Al operar por primera vez este tipo de bombas, se debe llenar con agua su interior; la cual, al
funcionar la bomba, se recicla en su interior, produciendo vacío que levanta el nivel del agua en la succión.
De esta manera, opera inicialmente como una bomba de aire, que aspira aire desde la succión y lo expulsa por
la descarga. Una vez que el nivel del agua de la tubería de succión alcanza a la bomba, ésta empieza a
funcionar totalmente cebada.
Características Técnicas de los Equipos de Elevación Mecánica:
Los equipos de elevación mecánica consisten básicamente en bombas centrífugas, acopladas a motores
eléctricos o a combustión interna. Los motores a combustión interna más utilizados son los motores a
gasolina y los motores diesel.
Las bombas centrífugas utilizadas en nuestro país son, en general, de fabricación nacional. Estas bombas
pueden ser: autocebantes, unicelulares, multicelulares o de ejecución especial. Las bombas autocebantes
aspiran automáticamente y no requieren de válvulas de pie. Las bombas multicelulares están constituidas por
varias etapas con impulsores cerrados y radiales, de fierro fundido, que llevan un colector de presión del tipo
difusor. Las bombas de ejecución especial se fabrican a pedido, pudiendo ser equipadas con sellos mecánicos
especiales, o bien con prensa estopa, para utilizarlas en bombeo de diversos líquidos a distintas temperaturas.
Las bombas centrífugas unicelulares son, en general, las más utilizadas para riego mecánico y también para
riegos presurizados, dentro del rango mas frecuente. Estas bombas son, en general, de eje horizontal, con
cuerpo bomba en espiral, de fierro fundido y boca de aspiración axial. El impulsor, de fierro fundido, es del
tipo cerrado, centrífugo y radial. Los sellos mecánicos son con caras de carbón y cerámica, siendo posible
también montar la bomba con prensa estopa, registrable con empaquetaduras de teflón. En este caso, el eje de
la bomba se proteje por un buje de acero inoxidable, endurecido y de fácil recambio.
Las bombas centrífugas unicelulares pueden ser de modelos monoblock o de cuerpo rodamiento. En los
modelos monoblock el cuerpo de la bomba va unido al motor y en los modelos cuerpo rodamiento, se utilizan
rodamientos sellados, acoplamiento estático al motor y base estructural de acero.
En general, los motores eléctricos utilizados son trifásicos, de 380 V y de 2 y 4 polos.
Los motores a gasolina o bencina utilizados generalmente son estacionarios, de régimen continuo, de 4
tiempos, refrigerados por aire, con árbol horizontal.
Los motores diesel que se usan generalmente son estacionarios, con inyección directa, de 3 ó 4 cilindros en
línea, con aspiración natural o turbo, para 1.500 o 1.800 r.p.m..
En lo que se refiere al montaje y alineamiento de los grupos motobombas, se puede indicar lo siguiente:
Los cimientos de sustentación de la bomba deben ser rígidos. Pueden ser de cualquier material de
característica pesada, de modo que proporcionen rigidez a toda el área de la plancha base, siendo los de
concreto los más usados. El espacio comprendido entre la superficie de hormigón y la placa de la base se
rellena con lechada de cemento.
Los equipos grandes se pueden montar directamente sobre la cimentación, debiéndose colocar placas de
zapata bajo los apoyos de las bombas y el motor. Así se puede corregir el alineamiento por medio de lainas y
es fácil desmontarlas. Los pernos de cimentación se deberán rodear con una camisa de tubo cuyo diámetro
sea tres veces el del perno.
Generalmente la bomba viene sellada en la placa base, pero el sistema impulsor se deja para montarlo en
terreno. Esto se hace por la precaución de desajustes inevitables por el transporte. Durante la nivelación de la
bomba en el sitio de trabajo, se debe mantener un alineamiento preciso entre las dos mitades de acoplamiento
que surgen de los ejes del motor y de la bomba. Para lo cual, es recomendable moverlos a mano antes del
aprete y empujar para verificar su paralelismo. En la actualidad se están usando juntas homócinéticas.
Interconexiones Hidráulicas
En las instalaciones de riego con elevación mecánica, las interconexiones hidráulicas consisten, en general, en
las siguientes tuberías y piezas especiales, con y sin mecanismos:









Cañería de aspiración
Válvula de pie con colador
Curvas de 1/4
Terminales brida
Tubos cortos
Válvulas de retención
Válvulas de corta
Curvas de 1/8
Cañería de impulsión o descarga
La cañería y piezas especiales de la succión van instaladas en el pozo de aspiración, o dentro de la fuente
hídrica donde se capta el agua (canal, embalse, etcétera).
En la Figura IV-07 se muestran las interconexiones hidráulicas de una instalación típica de elevación
mecánica.
Las piezas especiales, con y sin mecanismos, que unen a la motobomba con las tuberías de succión e
impulsión, van colocadas generalmente dentro de la caseta de bombas. En áreas rurales, estas instalaciones
están a la intemperie debidamente protegidas.
La impulsión y sus piezas especiales van generalmente a la intemperie.
En las Figuras IV-08 y IV-09 se detallan las disposiciones típicas de plantas de bombeo, las cuales incluyen
las interconexiones hidráulicas, eléctricas y de combustión respectivas.
Debido a que en las impulsiones, especialmente cuando son de gran longitud y de gran altura de elevación, es
importante estudiar el golpe de ariete que se puede producir en la instalación.Se explicará a continuación esta
materia.
Golpe de Ariete
Siempre que la velocidad de un líquido varia bruscamente en magnitud o dirección, se producen fuerzas,
debido al cambio repentino de la cantidad de movimiento. Cuando se cierra la válvula de una tubería, la
cantidad de movimiento aguas arriba debe reducirse a cero muy rápidamente, lo que origina una gran presión
en la válvula y causa una onda de alta presión que se mueve hacia aguas arriba. En el lado de aguas abajo de
la válvula, el agua tiende a moverse con la misma velocidad (a menos que la presión estática sea lo
suficientemente grande para mantenerla en reposo), mientras que el líquido en contacto con la válvula no
puede producir un vacío menor que el de la presión de vapor, por lo tanto, se producirá una cavilación y el
líquido llega al reposo, poniéndose en contacto con la válvula por medio de un impacto. Esto desarrolla una
onda de alta presión que se mueve hacia aguas abajo. El fenómeno descrito se conoce con el nombre de golpe
de ariete y en su estudio deben distinguirse los siguientes casos:



Cierre Rápido de Válvula
Cierre Lento de Válvula
Detención Brusca de Motor
a) Cierre rápido de válvula:
Se produce un cierre rápido si la válvula se cierra en un tiempo tc menor que el tiempo t necesario para que la
onda de presión vaya al depósito de descarga y regrese a la válvula, o sea:
tc  t
Donde:
L :
C :
y t
2L
C
Longitud de la tubería entre la válvula y el depósito de descarga, en metros.
Velocidad de propagación de una onda de presión o celeridad. Por ejemplo, la celeridad es igual
a 380 m/seg para tubería de PVC Clase 10.
En este caso, la sobre presión h producida en la columna de agua está dada por la siguiente
expresión (fórmula de Joukowski).

vo C
g
(m.c.a.)
Donde:
g
:
Aceleración de gravedad, en m/seg2
La sobrepresión debida al golpe de ariete es instantánea y debe sumarse algebraicamente a la presión normal
de trabajo (pueden resultar valores positivos y negativos).
b) Cierre lento de válvula:
Si el cierre es lento, o sea tc > -t, entonces el golpe de ariete se amortigua y por ende la sobrepresión es
menor. Por esta razón, en las instalaciones se utilizan válvulas de cierre lento.
En este caso, la sobrepresión se calcula mediante la expresión siguiente (fórmula de Michaud):
h 
2 L  vo
(m.c.a.)
g  tc
En el caso que el motor que acciona la bomba se detenga bruscamente, debido a la interrupción de¡ suministro
eléctrico o por otras causas, se produce un golpe de ariete en la tubería de impulsión.
La fórmula de Joukowski se emplea para calcular las sobrepresiones, en las impulsiones, en el caso que el
golpe de ariete se produzca por un paro imprevisto del motor de la bomba.
La magnitud de las presiones que se originan en este caso y su importancia, se pueden apreciar observando el
diagrama real tiempo-presión dado en la Figura IV-10.
El golpe de ariete se puede evitar incrementando la inercia en las partes móviles de la bomba, por medio de
una rueda pesada, de modo que la bomba tarde en pararse; intercalando en el tubo de descarga una válvula
automática, que abra cuando pare el motor; permitiendo que la onda de presión se disipe, mediante una
comunicación con la atmósfera; y mediante la instalación de otros dispositivos contra el golpe de ariete
(estanques hidroneumáticos, etcétera).
El golpe de ariete se amortigua analizando y seleccionando dispositivos o válvulas de retención que se
fabrican especialmente para aminorar estos impactos. El fabricante VAG ARMATUREN GMBH ofrece
válvulas: a clapeta de acero y hierro fundido, de cierre elástico y de asientos metálicos; a membrana de cierre
silencioso y de amortiguador de golpes de ariete; y de ciapeta basculante. El fabricante francés ASRTHOM
ATLANTIQUE MEYRTEC ofrece la válvula CHECK CLASAR que funciona hasta para cargas que
ascienden a 640 m.c.a.
Instalaciones Eléctricas o Instalaciones para Motores a Combustión Interna
Instalaciones Eléctricas:
Las instalaciones eléctricas necesarias para operar una obra hidráulica de riego mecánico, con bombas
centrífugas y motores eléctricos, son en general las siguientes:
a)
b)
c)
d)
e)
Extensión de la Línea de Alta Tensión
Sub-Estación Eléctrica y Transformador
Empalme Aéreo, Equipos de Medida y Línea de Enlace
Tablero de Comando de Fuerza
Líneas de Alimentación de Motor
a) Extensión de la Línea de Alta Tensión:
La extensión de la red primaria en alta tensión y la construcción de la subestación aérea se requerirán en todos
los casos en que la empresa eléctrica correspondiente no esté en condiciones de suministrar la energía
eléctrica necesaria en baja tensión, en el lugar en que se habilitará la planta de bombeo.
La extensión de la línea de alta tensión (A.T.) desde la red primaria existente en la zona hasta el lugar de
captación dependerá de las condiciones existentes en cada caso particular. Las características de esta
extensión son establecidas por las empresas propietarias de las redes primarias, pero en general consisten en
líneas de A.T. aéreas, con tres conductores de cobre y postes de hormigón armado o madera.
b) Sub-estación Eléctrica y Transformador:
La potencia de la subestación eléctrica y el transformador dependen de la potencia instalada necesaria para la
captación. La subestación con transformador se monta generalmente en postes de hormigón armado de 10 m
y debe contemplar los desconectadores y tomas de tierra y de servicio.
c) Empalme Aereo, Equipo de Medida y Línea de Enlace:
Desde la subestación hasta el tablero de comando de fuerza se instala un empalme aéreo tetrafilar, con un
equipo de medida y protección, con medidor en baja tensión. Este equipo de medida se conecta al tablero de
comando de fuerza mediante una línea de enlace aérea.
d) Tablero de Comando de Fuerza (T.C.F):
El tablero de comando de fuerza puede ir montado en una caja metálica y tiene generalmente los siguientes
elementos: interruptor de mando, placa porta fusibles, interruptor selector M-O-A, pulsador doble partir-parar
manual, interruptor conmutador de voltímetro, fusible de amperaje adecuado, transformador para luces piloto,
luces piloto, relé guarda nivel de pozo, voltímetro, amperímetro interruptor automático termomagnético
unipolar, arrancador magnético con protección de sobrecarga, contactor auxiliar de accionamiento magnético
y otros elementos.
Las conexiones del tablero deberán permitir el siguiente esquema de funcionamiento:


La bomba deberá funcionar o parar manual o automáticamente.
Si el nivel del agua en el pozo de aspiración desciende y deja seco al electrodo, la bomba se detendrá
automáticamente.
Las luces pilotos indicarán lo siguiente:



Bomba funcionando (luz verde)
Bomba detenida por sobre carga (luz roja)
Bomba detenida por falta de agua en el pozo de aspiración (luz amarilla)
e) Líneas de Alimentación del Motor:
Entre el tablero de comando de fuerza y la caja de empalme de fuerza y control del motor eléctrico se instalan
líneas de alimentación subterráneas, en cañería galvanizada o de PVC, de fuerza y de telecomando para el
motor.
Instalaciones para Motores a Combustión Interna:
Los motores a explosión no requieren generalmente de instalaciones costosas para su operación. A lo más,
habrá que disponer de tambores para mantener un stock de combustible.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Seguridad de la Obra
El lugar elegido para la captación debe cumplir con el requisito que el caudal máximo y los niveles máximos
de la fuente de agua superficial no vulneren la seguridad de la estructura de captación ante eventos sísmicos,
temporales de lluvias y viento, a lo menos. Además se debe verificar que no afecte la seguridad de terceros,
no contamine el agua, ni produzca impactos ambientales.
Potencia del Equipo de Elevación Mecánica
La potencia útil (Pw) desarrollada por una bomba es equivalente al peso específico del agua () por el caudal
de agua (Q) elevado y por la altura manométrica total (Hm) contra la cual funciona. Su medida constituye la
potencia hidráulica, que afectada por la eficiencia de la bomba nos da la potencia mecánica útil Ps que debe
suministrar el motor en el eje de acoplamiento de la bomba.
Para el caso de equipos de bombeo con motores eléctricos, se tiene:
Ps 
  Q  Hm
102   B
(kw)
Donde:

Q
Hm
B
:
:
:
:
Peso específico del agua (kg/m3) = 1.000 kg/m3 para agua fria
Caudal a elevar (m3/seg)
Altura manométrica de elevación (m)
Eficiencia de la bomba (varía entre 53 y 76% para bombas nacionales)
La potencia del motor eléctrico debe ser entre un 10 a 20% mayor que la potencia Ps. En general la potencia
del motor eléctrico debe satisfacer los requerimientos de potencia de las bombas en todo su rango de
operación.
Para determinar la altura manométrica de elevación, se deberá considerar el nivel mínimo de las aguas de la
fuente elegida para el riego mecánico.
Además, cuando el largo de la tubería es de importancia, debe calcularse el diámetro óptimo de la impulsión
que permite que la inversión en equipos, tubería y energía sea mínima.
La elección de un determinado diámetro se define para determinado grupo de motobomba y el problema es
indeterminado. En el costo total, tanto de la impulsión como del grupo motobomba, se debe entender como a
la suma de: costo del equipo, costo de operación y amortización correspondiente.
Si se confecciona una curva que represente la variación del costo total de la impulsión vls diámetro pertinente,
la curva sería creciente en la medida que aumenta el diámetro de la impulsión.
Si se dibuja en el mismo gráfico el costo total del grupo motobomba, más el costo de la energía consumida
para el diámetro pertinente de impulsión, se tendrá que esta curva es decreciente en la medida que el diámetro
aumenta.
Naturalmente para un determinado diámetro de impulsión, el costo final de la elevación mecánica es la suma
de los costos totales del grupo motobomba, más el costo de la energía consumida y de la impulsión. Si se
confecciona esta nueva curva, se observará que pasa por un costo mínimo para un determinado diámetro de
impulsión, y este diámetro sería la solución, para lo cual la operación y el consumo de energía sería mínimo.
Curvas Características de las Bombas
En general, los fabricantes de las bombas centrífugas proporcionan catálogos en los cuales se incluyen las
curvas características de las bombas. Estos catálogos deben utilizarse para elegir el equipo de bombeo más
apropiado.
Las curvas características de las bombas generalmente se representan mediante las curvas Q-H para los
distintos diámetros de rodetes y las curvas que unen los puntos de igual eficiencia en el gráfico. Además se
incluyen las curvas P-Q, de la potencia del motor en función del caudal y para cada diámetro de rodete.
Conocido el caudal máximo de diseño y la elevación manométrica que resulta de los cálculos hidráulicos, se
elige la serie de bombas recomendada y, a continuación, se introduce en el gráfico que proporcione el mejor
rendimiento de la bomba. Con el caudal y el rodete resultante, se introduce en el gráfico del centro y se
obtiene la potencia; la potencia del motor eléctrico resulta de la división de esta potencia, obtenida por el
rendimiento del motor pertinente. Si se desciende con el caudal de diseño al tercer gráfico, se debe verificar
que para el rodete mencionado la altura de succión sea menos de 6,0 m (Ver Figura IV-1l).
Curva Característica del Sistema Hidráulico
La selección de una bomba adecuada para un sistema hidráulico de captación para riego mecánico depende,
además de la curva característica Q-H de la bomba, de la curva característica de dicho sistema. Esta curva es
la representación gráfica de la relación entre el caudal a bombear y la carga total del sistema a vencer. La
carga total del sistema hidráulico consiste en la suma de la carga geométrico, desde el nivel mínimo de la
fuente de agua hasta el nivel del punto de entrega, y las pérdidas hidráulicas en el sistema. Las pérdidas
hidráulicas en el sistema varían con el cuadrado del caudal a bombear y dependen de la forma, diámetro y
longitud de las cañerías, piezas especiales con y sin mecanismos, y otros dispositivos del sistema.
La intersección de la curva característica (curva Q-H) de la bomba más apropiada, con la curva característica
del sistema hidráulico (curva Q-carga), determina un punto común a ambas curvas, o punto de operación, al
cual la bomba se ajusta automáticamente al estar funcionando.
En resumen, la selección del equipo de bombeo depende del sistema hidráulico de descarga y de las
motobombas más apropiadas que pueda ofrecer el fabricante, de modo que la bomba funcione en el punto de
operación de mejor rendimiento. Como ejemplo, se muestra el Cuadro IV C-01.
Bombas Centrífugas
Los requisitos de operación de la bomba centrífuga son en general los siguientes:











La temperatura máxima del ambiente debe ser 40°C.
El número de partidas máximas por hora debe ser de 20 igualmente distribuidas.
El tiempo máximo de funcionamiento con descarga cerrada y líquido a 20°C será de 15 minutos.
La altura manométrica de aspiración debe ser, en todo caso, menor de 7 m y se recomienda que en lo
posible sea menor que 6 m.
En la selección del grupo motobomba se considera fundamental tener presente los siguientes aspectos
técnicos en la etapa del proyecto.
Que el caudal de diseño esté de acuerdo con la demanda necesaria, considerando las horas diarias de
funcionamiento en el mes de máxima demanda.
La altura manométrica queda definida adecuadamente volviendo a afinar los cálculos, haciendo estudios
de sensibilidad de rango (por ejemplo haciendo variar la rugosidad).
Considerar que el tiempo de operación usualmente fluctúa entre 18 y 24 horas en el mes de máximo
consumo, con el objeto de realizar el mantenimiento adecuado.
Comprobar que las temperaturas de operación están de acuerdo con las ofertas de temperaturas
especificadas por el fabricante a lo largo del año.
Analizar las presiones que estarán solicitando los equipos y tuberías, bajo las circunstancias que falle la
válvula de retención, y las presiones admisibles especificadas por el fabricante.
Desde el punto de vista estructural, y definida las revoluciones de funcionamiento de los equipos, se
comprobará que las estructuras de fundación se alejan de¡ eventual efecto de la resonancia.
Interconexiones Hidráulicas
En general, para elegir las cañerías, piezas especiales, válvulas, y otros elementos que componen las
interconexiones hidráulicas de una instalación de captación para riego mecánico, es necesario considerar los
siguientes factores: costo del material, rugosidad, resistencia al desgaste, vida útil, facilidad de instalación,
resistencia a las aguas agresivas, resistencia mecánica, tipo dejuntura, estanqueidad, tamaños comerciales
disponibles, etc. En la práctica, ningún material tendrá todas las condiciones requeridas para la instalación,
pero siempre se podrá seleccionar el más adecuado.
En lo que se refiere a las obras anexas necesarias, tales como pozos de aspiración y casetas de bombas, estas
deberán tener las dimensiones suficientes para permitir la colocación o el desarme de las interconexiones
hidráulicas en su interior.
Válvulas de Retención y de Corta
La válvula de retención de la impulsión impide que el agua impulsada se devuelva hacia la bomba en caso de
detener el equipo. Esta válvula deberá ser de cierre lento o con by-pass para evitar golpes de ariete.
La válvula de corta permite regular el caudal bombeado para operar convenientemente la bomba. Esta
válvula se debe maniobrar lentamente cuando la bomba está funcionando, ya que una de las causas principales
del golpe de ariete se debe al cierre rápido de las válvulas de corta. Como dato práctico, se puede recomendar
que la duración del cierre, en minutos, debe ser por lo menos igual a la longitud, en km, del tramo de
impulsión afectado.
Pozo de Aspiración y Caseta de Bombas
El pozo de aspiración y la caseta de bombas deberán tener las dimensiones suficientes para permitir la
colocación o el desarme del equipo de bombeo y de las piezas especiales, con sin y mecanismos, en su
interior. Además, deberán ser ventiladas y de fácil acceso. Si el agua transporta elementos flotantes y/o arena
en suspensión, debe considerarse dispositivos de rejas y/o desarenador.
Estas obras civiles deberán estructurarse y calcularse de modo que soporten los empujes de tierras, las
presiones de agua y los esfuerzos sísmicos a que estarán sometidas.
Instalaciones Eléctricas
Las instalaciones eléctricas se ejecutarán de acuerdo a las normas y reglamentos de la Superintendencia de
Electricidad y Combustible, especialmente las que se refieren a instalaciones interiores en baja tensión,
instalaciones en corrientes fuertes, tensiones normales, empalmes aéreos, pruebas y ensayos tipo para equipos.
Además, se considerarían las recomendaciones de los fabricantes de los equipos de bombeo y de los aparatos
o dispositivos eléctricos que deban ser instalados en la obra.
En general, una vez determinada la potencia y el tipo de motobomba eléctrica a utilizar, se debe elaborar un
proyecto de la instalación eléctrica, consistente en un plano y sus respectivas especificaciones, el cual debe
contar con las aprobaciones de rigor.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Con el objeto de poder determinar costos de la obra menor de riego, definida como instalaciones de riego con
elevación mecánica, se hace necesario establecer algunas disposiciones típicas.
Para este caso se establecieron dos disposiciones típicas que se definen a continuación:


Disposición típica de la planta de bombeo con motor eléctrico.
Disposición típica de planta de bombeo con motor a combustión interna.
Además, se establecieron las siguientes condiciones para estas disposiciones típicas.
b)
El rango de variación de los caudales a elevar será entre 5 y 60 l/seg.
c) El rango de variación de las alturas de elevación será entre 10 y 60 m.
d) La longitud de la impulsión se calculará considerando una pendiente del terreno sobre el cual va instalada
de 100% (ángulo de inclinación de 450 ).
e) Para las instalaciones de riego con elevación mecánica, cuyos caudales a elevar sean inferiores a 20 l/seg,
no se contempla la construcción de pozo de aspiración, ni caseta para bombas, ya que estas instalaciones
deben ser de bajo costo y, en general, son móviles.
f) Para instalaciones con motores a combustión interna de potencia superior a 20 HP se considera instalar
motores diesel.
Planos de las Obras Tipo
Las disposiciones típicas establecidas, de las instalaciones de riego con elevaciones mecánicas, están
detalladas en las Figuras IV-08 y IV-09, en las cuales se muestran: el pozo de aspiración, la caseta de bombas,
los equipos de elevación mecánica, las interconexiones hidráulicas y las instalaciones eléctricas de estas obras
tipo.
Especificaciones de las Obras Tipo
En los párrafos siguientes se han incluido las especificaciones más relevantes de las obras tipo.
E. CUBICACION DE LAS OBRAS TIPO
De las cubicaciones realizadas para determinar los costos de las obras tipo en todo su rango de diseño se
estima conveniente señalar las siguientes:
Interconexiones Hidráulicas
Las piezas especiales consideradas para determinar los costos de las interconexiones hidráulicas son las
siguientes:








Válvula de corta BB
Válvula de retención BB
Válvula de pie y colador B
Uniones extensibles BB
Curvas 1/4 BB
Curvas 1/8 BB
Terminales B
Tubos cortos BB
Impulsión
Las longitudes consideradas, en largos comerciales de 6 m, para determinar los costos de la impulsión son las
siguientes:
Altura de elevación
Longitud cañería impulsión
:
:
10 m 30 m 40 m 60 m
18 m 42 m 60 m 85 m
La impulsión se consideró en cañería de P.V.C., Clase 1 0.
F. COSTOS DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
Los costos de inversión de las obras tipo establecidas se determinaron en base a las cubicaciones realizadas y
a los precios unitarios de materiales y equipos obtenidos de cotizaciones y listados de precios actuales.
Estos costos incluyen todos los gastos de mano de obra y leyes sociales. No se incluye el impuesto al valor
agregado, IVA, los gastos generales, las utilidades e imprevistos, el montaje del equipo de bombeo ni el
transporte de materiales.
Dada la cantidad de combinaciones que resultan, al considerar el rango de variación de los caudales y de las
alturas de elevación, los costos se presentan en los cuadros que se indican a continuación, incluídos en el
Anexo.
En el Cuadro IV F-01 se detallan los costos parciales de impulsión, interconexiones hidráulicas, pozo de
aspiración y caseta de bombas, para cada diámetro de cañería considerado en las instalaciones.
En el Cuadro IV F-02 se detallan los costos totales de impulsión, más interconexiones hidráulicas y obras
anexas, obtenidos sumando los costos del Cuadro IV F-01, columnas 1, 2 y 3, para lo cual se consideró el
diámetro de la impulsión necesario para cada caudal a elevar.
En el Cuadro IV F-03 se indican los costos de las motobombas eléctricas, incluyendo su montaje en fábricas,
para todo el rango de diseño de ellas.
En forma similar, en el Cuadro IV F-04 se indican los costos de las motobombas, con motores a combustión
interna, incluyendo el montaje en fábricas, para todo el rango de diseño de ellas.
En el Cuadro IV F-05 se indican los costos directos totales de las instalaciones con elevación mecánica que
tienen motores eléctricos, incluyendo costos de la instalación eléctrica en baja tensión. En los Cuadros IV F07 y IV F-08, y en la Figura IV-12, se indican los costos de la instalación eléctrica en alta y baja tensión.
En el Cuadro IV F-06 se indican los costos directos totales de las instalaciones con elevación mecánica que
tienen motores a combustión interna.
Finalmente en los Cuadros IV F-09 y IV F-10 del Anexo, se indican los costos totales de las instalaciones con
elevación mecánica o plantas de bombeo, con motores eléctricos y motores a combustión interna
respectivamente. Los costos totales son la suma de los costos directos, más el 35% de dichos costos por
concepto de imprevistos, gastos generales y utilidades. Cabe destacar que, no se considera el impuesto al
valor agregado, IVA.
Se debe hacer notar que los costos totales indicados en el Cuadro IV F-09 no incluyen los costos de líneas de
alta tensión, subestación y transformador. En los casos en que se deba contemplar la extensión de alta tensión
se deberá agregar a los costos directos antes mencionados, los costos de la extensión en alta tensión, los
cuales se indican en el Cuadro IV F-07 y en la respectiva curva de la Figura IV-12. En cada instalación se
deberá agregar el costo de la línea de alta tensión, considerando un costo unitario de US$ 4.760 por km de la
línea a construir, sin incluir los costos de gastos generales e impuesto al valor agregado, ]VA.
Además, los costos totales de plantas de bombeo con motor eléctrico, indicados en el Cuadro IV F-09,
incluyen los costos de la instalación eléctrica en baja tensión.
Los costos totales de plantas de bombeo con motores a combustión interna, indicados en el Cuadro IV F-10,
no incluyen los costos de transporte de materiales y equipos. Además, estos costos directos incluyen un 35%
pbr concepto de gastos generales y utilidad, sin considerar el impuesto al valor agregado, IVA.
Las alturas de elevación H indicadas en los cuadros corresponden a alturas manométricas de elevación.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de operación, mantenimiento y reposición, para instalaciones de riego con elevación
mecánica, se indican a continuación:
Costos Anuales de Operación:
Los costos de operación anual corresponden a los costos de personal, energía o combustible, y otros insumos.
Estos costos dependen del número de horas que opera el equipo de bombeo en un año.
Costos de Operación para Instalaciones con Motor Eléctrico
a) Personal
Se considerará un sueldo de operador temporal, durante la temporada de riego, incluyendo leyes sociales y
movilización.
Costo Personal
Valor de 1 hora
= 30,53 USS/día
= 3,82 US$/hora
b) Energía Eléctrica
Los costos de energía eléctrica para las instalaciones con elevación mecánica que tienen motores eléctricos, se
deben calcular en la forma descrita en el Capítulo III (Ver pág.150).
En el Cuadro IV G-01 del Anexo se indican las potencias de los motores eléctricos. La potencia eléctrica
consumida por el motor es igual a la potencia mecánica (Ps) entregada en el eje de la bomba dividida por la
eficiencia del motor. La eficiencia de los motores eléctricos trifásicos varía entre 77% para potencias de 1,5
HP y 92% para potencias de 50 HP.
Para la operación de una instalación con motor eléctrico no se considerarán otros insumos.
Costos de Operación para Instalaciones con Motores a Combustión Interna
a) Personal
Se considera el siguiente costo: 30,53 US$/día o sea 3,82 US$/hora.
b) Energía para la Combustión
Los consumos de combustible promedío estimados para los motores a gasolina y sus costos son los siguientes:
Para motores enfriados por aire, el consumo es de 0,473 1/HP-hora y el costo es de US$ 0,24/HP- hora.
Para motores enfriados por agua, el consumo es de 0,379 1/HP-hora y el costo es de US$ 0,19/HP-hora.
Los consumos y costos de combustible para motores diesel son los siguientes:
Motor diesel de 34 HP 7,15 l/hora y US$ 2,53/hora
Motor diesel de 70 HP 14,16 l/hora y US$ 5,01/hora
En el Cuadro IV G-02 del Anexo se incluyen las potencias de los motores a combustión interna.
c) Lubricantes
Para los equipos de combustión interna se pueden considerar los siguientes costos de lubricantes por hora de
operación:
Aceite
Grasa
: US$ 0,0072/HP
: US$ 0,072
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento corresponden a los gastos de mano de obra, repuestos, pinturas
protectoras, etc. Estos costos anuales se estiman iguales al 2% del valor total de la inversión en equipos e
instalaciones hidráulicas y al 1% de la extensión eléctrica en baja tensión y conexión al motor eléctrico.
Costos Anuales de Reposición
Los costos anuales de reposicion se deben determinar en base a la vida útil de las obras, equipos o elementos,
y a los costos de inversión de ellos. El término de la vida útil de una obra o elemento depende de las
condiciones ambientales locales y de la mantención que se le haya efectuado.
En el Cuadro IV G-03 del Anexo se indica la vida útil que se puede considerar para reemplazar una obra o
elemento de una instalación de riego con elevación mecánica.
ANEXO
Cuadro IV C-01
Serie de Bombas Centrífugas del área agrícola
N°
Series de Motobombas Centrífugas
Diámetros (pulgadas)
Entrada
Salida
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
2.1
3.
3.1
4.
Serie U-Unicelulares con rango de trabajo
Bajo
1½
Intermedio
2½
Alto
5
Alto en caudal intermedio en altura
8
Serie N-Unicelulares con rango de trabajo
Super alto en caudal y bajo en altura
10
Serie L-Multicelulares con rango de trabajo
Bajo en caudal y super alto en elevación
2
Serie AC-Unicelulares-no necesitan válvula
de pie-son autocebantes-con rango de trabajo
4.1 Caudal intermedio y elevación baja
4
4.2 Caudal alto y elevación baja
8
Fuente: Catálogo General de Bombas Industria Mecáncia VOGT S.A.
Nota: Los parámetros indicados son máximos
Q
m3/hr
H
m.c.a.
t
°C
1½
1½
4
6
28
107
258
540
36
70
90
54
40
40
40
40
10
820
18
80
1½
42
235
40
4
8
108
336
27
27
Cuadro IV F-01
Costos parciales de impulsión, interconexiones hidráulicas y obras anexas (US$)
Diámetro
cañería
(mm)
75
110
125
140
160
200
250
(1)
Costos
interconexión
hidráulica
963
1.249
1.703
2.258
2.258
3.374
5.037
(2)
Costo Obras
Anexas
4.023
4.134
4.240
4.240
4.462
10
110
216
280
351
460
718
1.124
(3)
Costos impulsión
Altura de elevación (m)
30
40
235
336
505
721
653
932
818
1.169
1.073
1.532
1.677
2.396
2.623
3.747
60
481
1.033
1.337
1.675
2.196
3.434
5.370
Cuadro IV F-02
Costos total de impulsión, interconexiones hidráulicas y obras anexas (US$)
Caudal a elevar
(l/s)
5
10
20
30
40
50
60
10
1.073
1.465
6.006
6.743
6.958
8.332
10.623
Altura de elevación (m)
30
40
1.198
1.299
1.754
1.970
6.379
6.658
7.210
7.561
7.571
8.030
9.291
10.010
12.122
13.246
60
1.444
2.282
7.063
8.067
8.694
11.048
14.869
Cuadro IV F-03
Costo de motobombas eléctricas (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
5
331
571
634
806
10
571
822
884
1.082
20
822
1.171
1.237
2.424
30
988
1.851
2.428
2.870
40
2.182
2.428
2.874
3.069
50
2.182
2.948
3.143
5.102
60
2.244
2.948
3.143
5.102
(1) Incluye el montaje en fábrica de las motobombas, puesta en bodega del proveedor, no incluye IVA
Cuadro IV F-04
Costo de motobombas a combustión interna (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
5
967
1.472
1.508
2.255
10
1.262
1.870
2.243
3.101
20
1.546
2.641
7.133
7.976
30
2.612
7.722
8.014
9.463
40
3.056
8.014
8.749
9.670
50
3.056
8.823
9.682
10.262
60
7.606
9.682
9.682
10.262
(1) Incluye el montaje en fábrica de las motobombas, puesta en bodega del proveedor, no incluye IVA.
Cuadro IV F-05
Costos directo total de plantas de bombeo con motor eléctrico (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
5
2.968
3.359
3.537
10
3.626
4.180
4.475
20
8.432
9.206
9.583
30
9.387
10.783
11.742
40
10.796
11.752
12.727
50
12.170
14.062
15.044
60
14.555
16.893
18.280
(1) Costos pertinentes de Cuadros IV F-02; IV F-03 y IV F-08
60
3.871
5.020
11.240
12.760
13.654
18.210
22.031
Cuadro IV F-06
Costos directo total de plantas de bombeo con motor a combustión interna (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
5
2.040
2.670
2.807
10
2.757
3.624
4.213
20
7.552
9.020
13.791
30
9.355
14.932
15.575
40
10.014
15.585
16.779
50
11.388
18.114
19.692
60
18.229
21.804
22.928
(1) Costos pertinentes de Cuadros IV F-02 y IV F-04
60
3.699
5.383
15.039
17.530
18.364
21.310
25.131
Cuadro IV F-07
Costo directo de la extensión de alta tensión (1) (US$)
Potencia Motor
Valor Total
(HP)
(US$)
1.5
5.043
2.0
5.055
3.0
5.080
4.0
5.104
5.5
5.141
7.5
5.189
10.0
5.250
15.0
5.314
20.0
5.494
25.0
5.616
30.0
5.710
40.0
5.982
50.0
6.226
70.0
6.562
75.0
6.897
100.0
7.372
(1) Incluye los costos de la Sub-estación y Transformador
Materiales
85
85
85
85
85
85
85
86
86
87
88
89
91
93
93
93
Incidencia (%)
Mano de Obra
15
15
15
15
15
15
15
14
14
13
12
11
9
7
7
7
Cuadro IV F-08
Costo directo de la extensión de baja tensión (1) (US$)
Potencia Motor
Valor Total
(HP)
(US$)
1.5
1.564
2.0
1.567
3.0
1.573
4.0
1.580
5.5
1.590
7.5
1.604
10.0
1.621
15.0
1.656
20.0
1.688
25.0
1.722
30.0
1.753
40.0
1.823
50.0
1.891
70.0
1.976
75.0
2.060
100.0
2.229
(1) Incluye conexión eléctrica a la motobomba
Materiales
83
83
84
84
84
85
85
86
87
88
89
91
93
93
93
93
Incidencia (%)
Mano de Obra
17
17
16
16
16
15
15
14
13
12
11
9
7
7
7
7
Cuadro IV F-09
Costos total de plantas de bombeo con motor eléctrico (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
5
4.007
4.535
4.775
5.226
10
4.895
5.643
6.041
6.777
20
11.383
12.428
12.937
15.174
30
12.672
14.557
15.852
17.226
40
14.575
15.865
17.181
18.433
50
16.430
18.984
20.309
24.584
60
19.649
22.806
24.678
29.742
(1) Estos costos incluyen un 35% por concepto de Gastos Generales y Utilidades, no incluyen instalación de
equipo de bombeo, ni transporte de materiales
Cuadro IV F-10
Costos total de plantas de bombeo con motor a combustión interna (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
5
2.754
3.605
3.789
4.994
10
3.681
4.892
5.688
7.267
20
10.195
12.177
18.618
20.303
30
12.629
20.158
21.026
23.666
40
13.519
21.040
22.652
24.791
50
15.374
24.454
26.584
28.769
60
24.609
29.435
30.953
33.927
(1) Estos costos incluyen un 35% por concepto de Gastos Generales y Utilidades, no incluyen instalación de
equipo de bombeo, ni transporte de materiales
Cuadro IV G-01
Potencia de motores eléctricos (HP)
Caudal a elevar
Q (l/s)
5
10
20
30
40
50
60
Nota: 1 HP = 0.746 kW
10 m
1.5
5.5
7.5
15.0
15.0
15.0
20.0
Altura de elevación
30 m
40 m
5.5
7.5
7.5
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
30.0
40.0
40.0
50.0
40.0
50.0
60 m
10.0
15.0
30.0
40.0
50.0
75.0
75.0
Altura de elevación H
30 m
40 m
8 (G)
8 (G)
10 (G)
16 (G)
18 (G)
25 (D)
38 (D)
38 (D)
38 (D)
50 (D)
50 (D)
67 (D)
67 (D)
67 (D)
60 m
16(G)
20(G)
38(D)
67(D)
67(D)
102(D)
102(D)
Cuadro IV G-02
Potencia de motores a combustión interna (HP)
Caudal a elevar
Q (l/s)
5
10
20
30
40
50
60
(G) Motor a Gasolina
(D) Motor Diesel
Nota: 1 HP = 0,746 kW
10 m
3 (G)
5 (G)
8 (G)
18 (G)
18 (G)
18 (G)
25 (D)
Cuadro IV G-03
Vida útil de elementos de riego mecánico
Obra o elemento
Vida Util
(años)
Bombas centrífugas (1)
10
Motores eléctricos
20
Motores a bencina (2)
4
Motores diesel
15
Instalaciones eléctricas
33
Interconexiones hidráulicas
33
Obras civiles de hormigón o albañilería
40
Compuertas
20
(1) La vida útil se considera utilizando la bomba aproximadamente 1.500 horas al año
(2) Los motores a gasolina deben ajustarse cada 1.000 horas