BOMBAS SUMERGIBLES

Transcripción

BOMBAS SUMERGIBLES

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BOMBAS SUMERGIBLES
INDICE
Capitulo
1
La Empresa
Capitulo
2
El Diseño
Capitulo
3
Información Técnica
3A Motores
3B Bombas
Capitulo
4
El Pozo
Capitulo
5
R
La Tubería
5A Abrazadera
5B Tapar el pozo
Capitulo
6
Cable Submarino y Mufa
Capitulo
7
Selección de la Bomba
Capitulo
8
Selección del Cable Trifásico
Capitulo
9
Pérdida de Voltaje - El Calibre del Cable
Capitulo
10
El Agua
10A
10B
10C
10D
10E
10F
10G
Planta Querétaro:
Temperatura del agua
Enfriamiento externo del motor
Pozos con arena
Pozos con agua agresiva o que forman depósitos
Pozos aportadores de gas al agua
Pozos de baja producción
Nivel de agua y abatimiento
Av. Felipe Carrillo Puerto 303 Zona Industrial Benito Juárez 76130 Santiago de Querétaro,Qro.
Tel. : (442) 217 0868, 217 1611, 217 0890, 217 1551
Fax : (442) 217 0483
www.bamsa.com
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Capitulo
11
La Electricidad
11A Variación de voltaje
11B Factor de servicio
11C Colores de fase
11D Conexión segura
11E Arrancador magnético a voltaje reducido
11F Protecciones eléctricas opcionales
11G Falla de fase
11H Interruptor termomagnético
11I Relevador bimetálico de sobrecarga
11J Transformador
11K Resistencia al aislamiento
11L Medición de la resistencia del embobiando del motor
11M Tamaño de listón fusible en canillas
R
11N Correción de factor de potencia
11O Sonda neumática y/o eléctrica
11P Medición voltaje - valor mínimo y de equilibrio
11Q Medición del amperaje - desequilibrio
11R Protección contra picos de corriente y pararrayos
Capitulo
12
Arrancar la Bomba
12A Instalación del equipo de bombeo, máxima profundidad
12B Colocación de la bomba y NPSHR (CNPSR), mínima profundidad
12C Máximo de sumergencia
12D Giro del motor BAMSA
12E Pozo nuevo: primer arranque
12F Golpe del ariete
12G Frencuencia de encendidos
12H Encendido y/o operación con válvula cerrada
12I Condiciones especiales de instalación
12J Cavitación
Capitulo
13
Manual de la Instalación
13A
13B
13C
13D
13E
13F
13G
Antes de la instalación
Instalación
Pozo de arena
Conexión a la línea eléctrica
Arranque
Recomendaciones especiales
Algunos síntomas y causas de mal funcionamiento
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INDICE DE TABLAS, FIGURAS Y GRÁFICAS
Capitulo
Tabla 1
Tabla 2
Capitulo
Tabla 3
Tabla 4
Capitulo
3A
Especificaciones Técnicas de Motores
Especificaciones de Medidas de Motores
3B
Especificaciones de Medidas de Bombas
Chumaceras de Carburo de Silicio
6
Tabla 5
Tabla 6
Tabla 7
Capitulo
7
Tabla 8
Tabla 9
Tabla 10
Tabla 11
Tabla 12
Tabla 13
Tabla 14
Tabla 15
Tabla 16
Tabla 17
Tabla 18
Tabla 19
Tabla 20
Tabla 21
Tabla 22
Tabla 23
Tabla 24
Capitulo
Características Técnicas de Transformadores
11K
Tabla 27
Capitulo
Características Técnicas de Arrancadores
11 J
Tabla 26
Capitulo
R
Tubería Nueva
Coeficiente de Rugosidad
Valores K
Accesorios: Longitud Equivalente en Tubería
Materiales en Fe gris para Bombas Estandar
Materiales para Bombas Ejecucción Bronce
Materiales para Bombas Ejecucción Acero Inoxidable
Bujes para Anillo de Desgaste
Materiales en Hierro ductil para Bombas
Lista de piezas de una Bomba Típica “Flujo semiaxial”
Lista de Piezas de un Motor Típico
Especificaciones de Material de un Cuerpo Hidráulico
Normas Bombas y Motores
Lista de piezas de una Bomba Típica “Flujo radial”
Factor de Temperatura
Potencia vs. Factor de Temperatura
Flujo requerido de Agua para Enfriamiento
11E
Tabla 25
Capitulo
Cable: Calibre, Dimensiones, Peso y Ampacidad
Temperatura y Amperes del Cable
Medidas de Tubo PVC para Mufas
Valores de Aislamiento
11M
Tabla 28
Tamaño de Fusible
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Capitulo
11N
Tabla 29
Capitulo
12G
Tabla 30
Capitulo
6
Figura 1
Figura 2
Capitulo
7
Figura 3
Figura 4
Capitulo
Figura 6
ITM, Arrancador Siemens
R
Revelador Bimetálico
Esquema de Medición de Aislamiento
11 L
Figura 8
Resistencia del Embobinado
11 O
Figura 9
Capitulo
Selección de una Bomba
(4-1 a 4-4) Corte de Motores y Cuerpos de Bomba
11 K
Figura 7
Capitulo
Cable Submarino
Mufa Submarina
11 I
Capitulo
Capitulo
Síntomas y Causas de Mal Funcionamiento
11H
Figura 5
Capitulo
Frecuencia de Encendidos
13G
Tabla 31
Capitulo
Capacitor Trifásico Adecuado
Sonda Neumática
12 I
Figura 10 Camisa de Enfriamiento
Capitulo
7
Gráfica 1 Pérdidas por Fricción en Tubería
Gráfica 2 Cuadro General de Curvas de Operación
Capitulo
9
Gráfica 3 (3-1 a 3-4) Cables, Caída de Tensión
Capitulo
14
Gráfica 4
Curvas de Operación
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ESTIMADO CLIENTE :
Felicitaciones por haberse decidido por una Bomba Sumergible marca “BAMSA” fabricada por Bombas Alemanas, S.A.
de C.V. en Santiago de Querétaro, Qro.
Este equipo ha sido diseñado con los últimos adelantos de la tecnología de punta alemana y está construída con materiales de primera calidad. Su fabricación ha sido efectuada con la maquinaria más moderna y precisa de calidad controlada
y la eficiencia hidráulica de este equipo está por encima de la competencia, ¡comprobado!.
La prueba final se efectúa en nuestro Laboratorio de Pruebas “BAMSA”, el cual está certificado y acreditado por la
“E.M.A.” (Entidad Mexicana de Acreditación, A.C.), donde comprobamos la “eficiencia energética” bajo la Norma Oficial
Mexicana NOM-010-Ener-2004, todo dentro de una precisión de 0.5% contra el estándar mexicano del Centro Nacional
de Metrología “CENAM”.
Para operar este equipo sin contratiempos durante largos años, le recomendamos lo siguiente:
1. Efectuar una correcta selección del equipo de bombeo.
2. Ambiente de operación apropiado: agua fría, sin gas, químicamente no agresiva, sin arena, pozo ademado
correctamente y con filtro de grava, etc.
3. Ambiente de operación agresivo: agua químicamente agresiva, caliente, con sólidos arenosos, etc.
Le recomendaremos una ejecución especial para tal fín.
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4. Fuente de energía eléctrica adecuada, confiable y estable.
5. Flujo adecuado de agua sobre el motor para lograr un correcto enfriamiento.
6. Adecuada protección eléctrica.
7. Instalación de sonda neumática con el equipo o chequeo con sonda eléctrica.
8. Instalación de medidores de flujo y de presión.
9. Instalación de válvula de alivio de sobrepresión.
10.Monitoreo periódico de los valores de operación importantes.
En esta CARPETA TECNICA explicaremos algunos de estos requisitos.
Nuestra Planta
Fachada de las instalaciones de
Bombas Alemanas en la ciudad de
Santiago de Querétaro.
Planta Querétaro: Av. Felipe Carrillo Puerto 303 Zona Industrial Benito Juárez 76130 Santiago de Querétaro,Qro.
Tel.: (442) 217 0868, 217 1611, 217 0890, 217 1551 Fax: (442) 217 0483
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Torno Automático de
Control Numérico (CNC)
En Bombas Alemanas,
contamos con máquinas de
este tipo con control computarizado, lo que nos garatiza
la mayor precisión, velocidad
y que todas las piezas sean
de igual calidad.
Centro de Maquinado
Contamos con la
tecnología de punta para
el maquinado de precisión
de nuestras piezas.
Balanceadora Electrónica
Gracias a nuestra a
Balanceadora electrónica
de tecnología avanzada,
podemos garantizar
al 100% que al trabajar el
motor la rotación del rotor
será libre de la más mínima
vibración.
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Lapeadora
Todos los segmentos de bronce
pasan por un proceso de “lapeado”
muy especial en ésta máquina, el
cual permite obtener una superficie
perfectamente lisa en la cara de los
segmentos con la finalidad de
eliminar fricción en la chumacera
axial, prolongándole la vida útil al
equipo de bombeo.
CAPITULO 1
La Empresa
BOMBAS ALEMANAS, S.A. de C.V., se encuentra sobre una superficie de más de 15,000.00 m2 en su planta
instalada en la progresista Cd. de Santiago de Querétaro, Qro., donde se realiza la fabricación de nuestros Equipos de
Bombeo Sumergibles para pozo profundo, que se utilizan para el suministro de agua potable, riego agrícola, industria,
minería, etc.
Nuestro personal, está integrado por verdaderos especialistas en diferentes áreas de la ingeniería mecánica, eléctrica,
industrial y metalúrgica, de la administración y de las finanzas, así como en aquellos aspectos legales y sociales que
pueden llegar a determinar la factibilidad de un proyecto. Esto representa la mayor garantía de calidad de los Equipos de
Bombeo Sumergibles que fabricamos.
El desarrollo tecnológico, la infraestructura y el personal capacitado de BOMBAS ALEMANAS, S.A. de C.V., nos permite
realizar en nuestras propias instalaciones la fundición de piezas de: aceros inoxidables, bronces, hierro gris, hierro
dúctil y diferentes metalurgias especiales, que forman nuestros equipos.
Nuestros departamentos de Ventas e Ingeniería tendrán el gusto de auxiliarles
en la selección y aplicación de Equipos
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de Bombeo en el momento en que lo requiera, así como la asesoría hidráulica, mecánica y eléctrica para la correcta
operación de un sistema de bombeo integral.
Hornos de Fundición
Contamos con instalaciones modernas en nuestra fundición, a base
de hornos eléctricos de inducción que cuentan con el último avance
tecnológico con control de fusión computarizado, así como
analizadores para aleacciones y temperatura e instrumentos de
medición y control, necesarios para garantizar la mejor calidad de
las piezas fundidas.
OFRECEMOS
1. GAMA DE MODELOS
Fabricamos motores sumergibles de 4 HP hasta 350 HP y bombas sumergibles de 2 hasta 120 lt./seg.
2. STAND DE PRUEBAS CERTIFICADO:
Así mismo, somos el primer fabricante en el país de Equipos de Bombeo Sumergible en contar con un “Laboratorio de
Pruebas” acreditado inicialmente por el “SINALP”, y hoy día por la “EMA” (Entidad Mexicana de Acreditación), que
certifica por escrito la eficiencia hidráulica tanto de la bomba, como del conjunto bomba-motor sumergible.
Tel.: (442) 217 0868, 217 1611, 217 0890, 217 1551 Fax: (442) 217 0483
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2 | Capitulo 1
a) La medición hidráulica para el gasto se efectúa con medidores electro inductivos certificados con una tolerancia
garantizada por el fabricante de ±0.25% según “EAL” (European Cooperation for Acreditation of Laboratories), así
como por laboratorios acreditados por la misma “EMA” con patrones trazables al “CENAM” (Centro Nacional de
Metrología), en tanto que para la medición de la Carga Dinámica Total, contamos con una batería de manómetros
tanto análogos como digitales de alta calidad, los cuales se envían periódicamente a un laboratorio acreditado para su
chequeo y calibración.
b) La medición eléctrica se hace mediante un analizador digital.
La exactitud está garantizada por el fabricante del mismo con una tolerancia de ±0.2%.
El consumo de los motores (kilowatts/hora) se puede observar directamente.
Este analizador digital está respaldado por otro analizador también digital y además, por uno del tipo análogo. Todo este
equipo se encuentra calibrado y con certificación de un laboratorio R
acreditado también.
3. GARANTIZAMOS Y COMPROBAMOS LA EFICIENCIA DE NUESTROS EQUIPOS:
Nuestras curvas de caudal-carga muestran valores reales y en muchas ocasiones, los mismos se logran obtener con
menor potencia de motor.
Laboratorio de Pruebas
Bombas Alemanas S.A de C.V. dentro de su programa de “Mejora Continua”, aplicando un gran esfuerzo, dedicación y
discilpina, obtuvo el 11 de Diciembre de 1998 la acreditación por parte del Sistema Nacional de Acreditación de Laboratorio
de Pruebas (SINALP) para la operación de nuestro Laboratorio de Pruebas conviertiendonos en el primer fabricante de
Bombas Sumergibles con la “Certificación Oficial” para realizar “Pruebas y Certificaciones a Bombas Eléctricas con Motor
Sumergible”; En el año 2001 obtuvimos la acreditación de la “EMA”, la cual se renueva periódicamente y sigue vigente.
4. PARA POZOS ARENOSOS podemos ofrecer bombas en ejecución especial con mayor número de chumaceras de
carburo de silicio en el cuerpo de bomba (dado que nuestro diseño incluye una de estas chumaceras en el último tazón),
y nuestros motores incluyen sellos mecánicos de carburo de silicio en ambas caras, con camisa de acero inoxidable y
con materiales de construcción más resistentes a la abrasión y corrosión que se generan por las arenas, como es el
caso de nuestro material Acero Inoxidable ya sea, SAE-304 o 316, ó bronce al aluminio.
5. MAQUINADO de todos los componentes como chumaceras de los motores, tazones, impelentes, etc., se efectúa con
precisión en nuestros Tornos Revolver automáticos y Centro de Maquinado, todas estas máquinas de Control Numérico
(CNC), con precisión de 0.001 mm
6. ALAMBRE MAGNETO para el embobinado de los motores, de origen alemán, fabricado bajo las normas ISO 9000 y
con certificado de calidad.
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3 | Capitulo 1
7. DEMANDA: Más de 27,000 Equipos de Bombeo
fabricados en nuestra planta (100% Capital Mexicano)
hablan por sí mismos de un producto de alta demanda
y Calidad.
8. TALLER DE SERVICIO en las Ciudades de Querétaro,
Qro., Celaya, Gto.y Chihuahua, Chih. donde se emplean
únicamente refacciones originales y se reacondicionan
los equipos al estado original. En los talleres se efectúa
la prueba final de trabajo en el pozo de pruebas antes
de ser entregados al cliente.
9. INSTALACION: Contamos con transporte, grúa y
personal altamente calificado.
10. TIEMPO DE ENTREGA DE LOS EQUIPOS: Gracias al sistema de producción computarizado, dinámico EPR y APS,
podemos entregar equipos en tiempo de 2 a 10 días en promedio.
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¡Le invitamos a conocer nuestra planta!
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4 | Capitulo 1
CAPITULO 2
El Diseño
El Equipo de Bombeo Sumergible consiste de un motor eléctrico sumergible MSU o MSL directamente acoplado que
acciona una bomba centrífuga vertical multipasos.
La bomba y el motor forman una unidad que está construída de tal forma que se le puede enroscar en la válvula check
de la descarga, el extremo inferior del tubo de columna, el cual a su vez es sujetado en el brocal del pozo por una
abrazadera o codo cabezal de acero.
EL CUERPO DE BOMBA:
La bomba centrífuga vertical multipasos está compuesta de una o varias etapas, mismas que constan de un impulsor
y un tazón. El agua entra por el centro del impulsor, fluye hacia los extremos (por acción de la fuerza centrífuga) y es
descargada a los difusores del tazón, los cuales dirigen el agua hacia el centro (flecha) del siguiente tazón encausándola
al ojo del siguiente impulsor (en su parte inferior).
Mientras el agua fluye a través de la bomba, va adquiriendo mayor presión en cada etapa hasta que es descargada por
la bomba en la columna de bombeo. La presión total generada por la bomba aumenta en proporción directa al número
de etapas.
R esta razón, la bomba nunca debe trabajar en
Todos los tazones tienen cojinetes lubricados por el agua del pozo. Por
seco.
El agua penetra en la bomba a través de una lámina perforada ó malla de acero inoxidable, tipo criba ó colador que evita
la entrada de materiales sólidos externos que son sumamente dañinos para la bomba. Para el buen funcionamiento de
la bomba debe evitarse en lo posible el bombeo de arena o de otros abrasivos que pasen a través del colador y
ocasionen daños a la bomba y al motor. En el Capítulo 10B especificamos el contenido máximo de sólidos permisibles.
CAPITULO 3
Información Técnica
3A Motores
1. Diámetro del Cuerpo de Chumaceras:
En motores MSU-6 y MSU-8, se usan cuerpos de chumaceras con diámetro más grande, que permiten un mayor
contenido de agua en el interior del motor para el enfriamiento de bobinas de hasta 20% más de volumen.
Además, dan mayor espacio a las cabezas de las bobinas, logrando así más separación del alambre magneto entre sí.
2. Cuerpo de Chumacera larga:
En motores MSU-8 desde 60 hasta 125HP además de la mejora anterior, tenemos en los cuerpos de chumacera
superior 50 mm. más de longitud con el objeto de ganar más espacio para la conexión del cable submarino. Así mismo,
hemos integrado 2 agitadores en los rotores, los cuales mejoran sustancialmente el enfriamiento de nuestros motores.
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5 | Capitulo 2-3
3. Alambre Magneto Milimétrico:
Para toda la gama de motores desde 4 HP hasta 350 HP, utilizamos alambre magneto del tipo “grueso”, que además
de tener buena resistencia mecánica, ofrece beneficios para la circulación de agua en las ranuras del estator y en las
cabezas de bobinas.
4. Chumaceras Radiales de Motor
Las chumaceras radiales de nuestros motores son de Carbón sinterizado más babbitt en todos los modelos.
5. Bujes Rotor
Los bujes correspondientes en los rotores de los motores son de Acero inoxidable tipo 431 (DIN 1.4057), martensítico
con 16% de cromo y dureza de 260 Brinell mínimo.
6. Chumaceras Axiales:
Todos los modelos de motores, cuentan con chumaceras tipo Kingsbury (de segmentos)
de Bronce vs. K-II. Esto es lo mejor en términos de resistencia y durabilidad.
7. Propelas Agitadores:
Los incorporamos en rotores MSU-8 de 60 HP en adelante y desde luego en MSU-10 y
MSU-12.
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8. Rejilla Protectora y Guardacable:
Las rejillas para la succión del agua de las bombas y las guardas protectoras del cable son de acero inoxidable
SAE-304.
9. Sello Mecánico:
Bombas Alemanas S.A. de C.V. instala en todos los motores sellos mecánicos de carburo de silicio en ambas caras en
lugar de retenes. Estos sellos además, son intercambiables desde la pieza de conexión sin necesidad de abrir el motor.
Los sellos mecánicos son milimétricos, del tipo “corto” con resorte y platillo de acero inoxidable.
10. Chumacera superior de la Bomba:
Todos los modelos de bombas invariablemente tienen por
diseño y calidad, instalada en el último tazón o tazón superior,
un juego de buje y chumacera de carburo de silicio, en lugar del
anterior buje de acero inoxidable contra chumacera de bronce.
Chumacera de Carburo Silicio
Se recomienda, usar un mayor número de chumaceras y bujes de carburo
de silicio en la bomba cuando esté trabajando en condiciones extremas como
pozos arenosos y pozos con aguas agresivas.
Éstas piezas garantizan que la flecha siempre este girando sobre su eje
manteniendo una rotación uniforme, evitando la traslación (cabeceo) de la
flecha y el destrozo interno de la bomba, debido al desgaste por abrasión de
impulsores vs. tazones.
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6 | Capitulo 3
11. Respiración o alivio del Motor:
Es de vital importancia que el motor esté siempre lleno de agua sin contenido de aire o vapor, por lo que deberá
tenerse mucho cuidado de llenar completamente de agua limpia (preferentemente de garrafón), el motor antes de ser
instalado, siguiendo este sencillo procedimiento:
Desatornillar y separar los 2 tapones de bronce que se encuentran en la parte superior del motor, insertar en uno de
los orificios una manguera que suministrará el agua limpia al interior del motor, verter el agua hasta que por el otro
orificio empiece a derramarse el agua vertida y esperar entre 5 y 10 minutos a que el aire atrapado en las espiras
del devanado se libere a la parte superior del motor, después de ese tiempo, volver a verter agua y colocar uno de los
tapones de bronce.
Por último, colocar el segundo tapón de bronce y bajar el equipo al pozo inmediatamente. El tapón inferior del motor es
un auto-igualador de presión y rellenador de líquido.
Es importante que Ud. sepa que éstos tapones descritos son “tapones de alivio”, es decir, que como durante la
operación del motor se llega a producir determinada cantidad de vapor, éste en cuanto se genera inmediatamente, se
va a la parte superior del motor y va a ser “aliviado” o drenado por estos tapones respiradores, y en tiempo paralelo, el
tapón inferior por medio de un mecanismo propio con filtro permitirá el ingreso de agua del pozo para rellenar al motor,
manteniendo así un adecuado llenado del mismo.
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12. Acoplamiento NEMA:
En el caso de nuestro motores MSU/6 y MSL /6, el diseño de la pieza de conexión es para acoplamiento NEMA
(ajuste y gramil de barrenos). A solicitud del cliente, podemos ofrecer la flecha estriada NEMA también.
Especificaciones Técnicas de Motores
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7 | Capitulo 3
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8 | Capitulo 3
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9 | Capitulo 3
3B Bombas
1. Modelos:
La nomenclatura de las bombas indica el diámetro en milímetros del impelente con los dos ó tres primeros números y el
ancho de salida de agua del mismo, en milímetros, con los tres últimos números. p. ej. 98122 es un impelente con
98 mm. de diámetro y 12.2 mm. de apertura, o bien 189240 es un impelente con 189 mm. de diámetro y 24.0 mm.
de apertura.
2. Material Impelente:
Se utilizan impelentes de Acero Inoxidable en todos nuestros modelos de bombas con flecha también de acero inoxidable.
Así mismo, según deseo del cliente, podemos instalar los impulsores de bronce en cualquier modelo.
3. Chumaceras Extra-durables:
Se recomienda para condiciones adversas, por
ejemplo: en aguas arenosas, adicionar la cantidad
de chumaceras de “carburo de silicio” en el
cuerpo de la bomba que se indican en la Tabla
4; así podemos garantizar, que la flecha gire por
años en forma centrada y eventuales daños de la
bomba no perjudiquen fuertemente el motor.
Tazón e Impelente
Semi-axial
Este tipo de cuerpo hidráulico
(Flujo semi-axial) lo manejamos en nuestros equipos
de bombeo para rangos de
gastos desde 8 hasta
12 L.P.S. con
R eficiencias
hidráulicas desde un 70% y
hasta el 78%.
Desde luego, no se podrá evitar el desgaste por abrasión en
tazones, impelentes, etc. aunque éste desgaste se puede minimizar o retardar utilizando nuestra metalurgia de acero
inoxidable también en tazones y válvula, que en función de años de experiencia indica una duración de aproximadamente
el triple de vida operacional que con el tradicional hierro gris.
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10 | Capitulo 3
CAPITULO 4
El Pozo
El pozo ideal es el que da agua limpia, fria, sin sólidos y sin gas, sin que baje su nivel dinámico durante el año.
Para todos los pozos de menor calidad existen ciertos requisitos y mientras más se cumplan, se garantizará una larga
vida de la bomba.
REQUISITOS:
A: Pozo de diámetro adecuado, que debe tener un ademe de por lo menos 4” más que el diámetro de la columna de
bombeo.
Ejemplo: Se desean extraer 36 litros por segundo, que equivalen a un tubo de 6” lleno, calculando con la
fórmula: “pulgadas por pulgadas de diámetro de tubería”, equivale a “litros por segundo” a fluir por ese tubo.
Este caudal exige un ademe de 10” de diámetro libre.
B: Pozo ademado y con filtro de grava, no colapsado, sin bordes de soldadura en el diámetro interior, correcta verticalidad
y preferentemente no telescopiado.
C: Pozo aforado, niveles estático y dinámico comprobados.
D: Pozo sin azolve ó desazolvado.
E: Video filmación del interior del pozo.
R
F: Dictámen técnico del pozo, de los estratos geológicos y de la calidad del agua.
CAPITULO 5
La Tubería
BAMSA recomienda tubo de acero con o sin costura, liso, negro, cédula 40, con cuerdas cónicas derechas “NPT”
en ambos extremos y cople, para operación en pozos normales.
En pozos con aguas agresivas y/o corrosivas, aplicar generosamente pintura epóxica anticorrosiva en el interior y
exterior del tubo, y en las cuerdas pintura con base de zinc.
Una regla práctica y fácil para calcular el diámetro correcto de la tubería de columna de bombeo es: elevar al cuadrado el
diámetro de la tubería propuesta en pulgadas y el resultado son los litros de agua por segundo que pueden fluir por esa
tubería sin elevar demasiado la velocidad de flujo del líquido y las pérdidas hidráulicas.
Ejemplo: Tubería de 4”de diámetro significa 4 x 4 = 16 litros/seg. máximo.
Las pérdidas por fricción de la tubería arriba recomendada se verán en el Nomograma de la fórmula de MANNING
Gráfica 1. El cálculo completo de pérdidas por fricción con válvulas, codos, tees, elevación de nivel etc. se explica
en el Capítulo 7.
5A Abrazadera
BAMSA vende abrazaderas con tornillo de suficiente tamaño para soportar todo el equipo con tubería y también codo
cabezal con placa base de acero para el mismo fín.
5B Tapar el pozo
Esta sugerencia es muy importante, hasta es conveniente soldar una placa ó lámina en el brocal:
1) Cuando no está equipado, con una tapa ciega con puntos de soldadura al ademe.
2) Cuando está equipado con tapa sanitaria.
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11 | Capitulo 4-5
CAPITULO 6
Cable Submarino y Mufa
1. Cables trifásicos sumergibles para equipos de bombeo:
La Figura 1 muestra el diseño del cable. Para su conveniencia incluimos en el catálogo de especificaciones técnicas del cable
sumergible y en gráficas correspondientes, la “Caída de Tensión” tanto para 220 como para 440 volts en uno o dos conductores en paralelo. Estas gráficas están calculadas con un 3% máx. de caída de tensión y muestran el máximo de conducción
en Amperes en función de la longitud del cable a instalar. No se deberán utilizar cables en paralelo de calibres diferentes; es
importante que siempre sean de igual calibre y longitud.
2. Conexión a tierra:
Se requiere un conductor neutro del calibre #4 AWG como mínimo desde el gabinete del arrancador, hasta el ademe del
pozo. Esto es importante para la seguridad de las personas relacionadas con la operación.
3. Exceso del cable trifásico:
Si sobra cable trifásico en la superficie entre el brocal del pozo y el arrancador, éste debe ir extendido formando un serpentín
alargado. Nunca enrollado y menos alrededor de un material ferroso o magnético (Para evitar el efecto bobina).
4. Temperatura:
Las especificaciones de ampacidad, dimensiones, peso, etc. de los cablesRtrifásicos están expuestas en la Tabla 5. La Tabla 6
permite calcular la ampacidad a temperaturas más altas ó más bajas, que los 30° C permisibles en nuestro diseño.
5. Mufa submarina:
El sistema que mejor funcionamiento ofrece, está ilustrado en la Figura 2. Es absolutamente necesario evitar la entrada de
agua entre los cables conductores individuales y la chaqueta del cable sumergible.
En Bombas Alemanas, le podemos vender los materiales requeridos para la fabricación de mufas.
6. Fijación del cable submarino
Debe sujetarse cada 3 metros como mínimo en el tubo de
columna, ya sea con abrazadera tipo sin fin inoxidable,
alambre de cobre (cal. 12 mínimo) ó cinta suficientemente fuerte,
teniendo cuidado de no estrangular la chaqueta de cable
sumergible pues terminará fracturándola y por ende empezará
a ingresar agua entre los cables y la misma chaqueta.
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12 | Capitulo 6
PROCESO PARA HACER MUFA
1.Cortar escalonadamente los 3 hilos a 80 mm. entre puntas. (a)
2.Insertar TUBO PVC (previamente ovalado con calor entre dos
tablas de madera). Ver Tabla 7 para las medidas. Puede ser
tubo sanitario ó hidráulico.
3.Desaislar - 25 mm. cada conductor. (b)
4.Lijar hilos de cobre.
5.Comprimir los conectores con pinzas CRIMP, 2 compresiones
por lado, girada una de otra 90°. (c)
6.Soldar con sistema “CHAROLA”
- usar soldadura 50% estaño y 50% plomo
- Fundente: Pasta para soldar anticorrosiva marca Siler ó similar.
7.Limar y lijar asperezas de la soldadura.
8.Lijar 20 mm. los 3 cables en cada lado del conector.
9.Lijar forro 30 mm. en cada lado.
10.Desengrasar superficies lijadas con thinner.
11.Aplicar hule líquido en superficies lijadas.
12.Poner 2 capas de hule cojín encima de conectores y 20 mm.
lateralmente.
R
13.Encintar con 4 vueltas: Cinta aislar SCOTCH 3M vinilo #33
avance máximo: 50% ancho de cinta. (d)
14.Con hule cojín formar fondo del tubo PVC.
15.Empujar tubo PVC ovalado 15 mm. sobre este “FONDO”.
16.Vaciar el líquido de mufas: 94% Resina Basa 263A más 6%
Catalizador Basa 263B, mezclado 10 min., sin burbujas. (e)
17.Cerrar el lado superior con hule cojín.
18.Terminar ambos lados con 6 capas de cinta para aislar. (f)
19. Dejar endurecer 2 a 4 horas.
Mufa Submarina en Cable Plano
Trifásico Sumergible
Fig. 2
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13 | Capitulo 6
Estator
Hecho también con la misma calidad y
materiales que el rotor y usando la maquinaria más moderna para su rectificación,
terminan el proceso productivo con la
inclusión de las bobinas de alambre
magneto de la más alta calidad corroborada por nuestro departamento de
Control de Calidad.
Impulsores y Directrices de
Acero Inoxidable
Fabricados en nuestra fundición
en ese material especialmente
diseñado para éste uso. Con los
años hemos comprobado su
durabilidad, por lo que
garantizamos la funcionalidad y
resistencia de éstas piezas.
Rotor
Hecho con materiales de primera
calidad como lo son la lámina de acero
al silicio, los bujes o muñones, la flecha y
los perfiles de cobre, así como su
proceso de fabricación garantizan la
entrega de fuerza motriz para lo que
fueron diseñados en todo momento.
R
Tazon e Impelente Radial
Este tipo de cuerpo hidráulico
(flujo radial) se maneja en
nuestros equipos de bombeo para
rangos de gastos desde 2 hasta
22 L.P.S. con eficiencias hidráulicas desde 59% hasta el 72%.
CAPITULO 7
La Selección de la Bomba
INFORMACION REQUERIDA
Para la correcta selección de un Equipo de Bombeo
Sumergible se requieren conocer los siguientes datos:
Q = Gasto (l/s=litros por segundo)
Ne = Nivel Estático (mts.)
Nd = Nivel Dinámico (mts.)
Da = Diámetro interior del Ademe
(pulg. y/o cms.)
Dc = Diámetro de la columna de bombeo
(pulg. y/o cms.)
Lc = Longitud de la columna de bombeo
R
(mts.)
Ltc = Longitud de la tubería de conducción
(mts.)
Dtc = Diámetro y tipo de material de la
tubería de conducción (mts.)
DT = Desnivel Topográfico del brocal del pozo hasta la descarga final (mts.)
S = Sumergencia (mts.)
C = Longitud de la bomba (mts.)
CDT = Carga Dinámica Total (mts.) ya sea calculada por el Cliente o con los datos anteriormente solicitados, nuestro
representante de Ventas la calculará.
A = Accesorios: Estos varían en cantidad, tipo y material y son válvulas, codos, tees, etc., instalados a lo largo de la
tubería de conducción.
Bombas Alemanas S.A. de C.V. ha desarrollado para usted, un
novedoso programa de "Cálculo y Selección de Equipo de Bombeo",
para resolver de manera práctica y sencilla las necesidades
específicas de cada aplicación.
Este moderno software le ayuda a calcular las características
idóneas del equipo necesario, en tan sólo 3 a 5 minutos.
Llame ahora mismo a nuestro departamento de ventas para solicitar
el suyo en formato CD.
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14 | Capitulo 7
CÁLCULO DE LA CARGA DINÁMICA TOTAL (CDT)
La carga dinámica total (CDT) es la altura (expresada en metros ó presión en Kg/cm²), que deberá
vencer el equipo de bombeo para elevar el agua desde el nivel dinámico, hasta el punto de descarga
final, adicionando las pérdidas por fricción en la columna, en la tubería de conducción y los
accesorios, así como pérdidas menores como la energía cinética, etc.
Fórmula para calcular la CDT:
CDT = Nd + DT + Hfc + Hftc + Hfa
donde:
Carga Dinámica Total (mts.)
Nivel Dinámico (mts.)
Desnivel Topográfico (mts.)
Pérdidas por fricción en la columna (mts.)
Pérdidas por fricción en la tubería de conducción (mts.)
Pérdidas por fricción en accesorios (mts.)
CDT
Nd
DT
Hfc
Hftc
Hfa
=
=
=
=
=
=
NOTA: Aumentar desde luego otras cargas adicionales como puede el trabajar 2 o más equipos en
paralelo, generar una inyección a presión a la red de distribución de agua ó riego por aspersión, etc.
CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERIAS
R
Se deben conocer el diámetro, tipo de material y longitud de la tubería, así como el gasto a manejar.
Con estos datos se puede aplicar la fórmula de MANNING:
Hf= K * L * Q2
1 000 000
donde:
Hf
= Pérdidas por fricción (mts.).
L
= Longitud de la tubería (mts.).
Q
= Gasto (l/s).
K
= Constante (en función del coeficiente “n” de rugosidad de la tubería).
Conociendo el tipo de material, en la Tabla 9, se muestra el coeficiente “n” de rugosidad. Con éste y
el diámetro de la tubería, en la Tabla 10, se encuentra “K”, la constante para cada caso.
Si como en la mayoría de los casos, la tubería es de acero nuevo, con ayuda de la Tabla 8, encontrará directamente las pérdidas por fricción para diferentes diámetros y los gastos que se indican.
Si el gasto requerido no aparece en la Tabla 8
le recomendamos aplicar el gasto inmediato
superior, o calcularla como lo indicamos en el
párrafo anterior.
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15 | Capitulo 7
Nomograma de la Fórmula de Manning,
Coeficiente de Rugosidad
n = 0.013 y Valor K según la Tabla 7 (Capítulo 7)
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16 | Capitulo 7
CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN ACCESORIOS
Conociendo el tipo y número de cada uno de los accesorios, en la Tabla 11 encontrará la longitud equivalente de tubería.
Sumando la longitud equivalente de los accesorios, obtendremos la longitud total equivalente. Con este resultado
podremos aplicar nuevamente la fórmula de MANNING.
SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO SUMERGIBLE:
Conociendo el gasto en litros por segundo y la carga dinámica total en metros, remítase a la gráfica de curvas
correspondiente al gasto requerido.
En el eje de las ordenadas “X” (horizontal) se muestra el rango de Gasto. De ese punto de gasto que seleccionamos,
partimos hacia arriba hasta encontrar en el eje de las abscisas “Y” (la columna vertical izquierda), los metros de carga
correspondientes a la C.D.T. calculada. La curva que cruce en el punto
de convergencia o la inmediata superior, definirá
R
el número de pasos necesarios y de acuerdo a ese número de pasos, encontraremos en la tabla de la derecha el modelo
y la potencia del motor requerido. Por último en el ángulo inferior derecho de la misma hoja encontraremos el modelo de
la bomba seleccionada.
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17 | Capitulo 7
*NOTA:
Cada gráfica corresponde a un Modelo de Bomba Sumergible, con el rango de gasto que se indica. La mejor selección de
un equipo será aquella en donde el gasto deseado se tome de una curva donde esté preferentemente lo más cerca del
punto de máxima eficiencia en la curva (ηB)
Como referencia práctica, incluimos en la Gráfica 2: El consensado general de curvas de operación.
EJEMPLO DE CÁLCULO Y SELECCION
A continuación, mostraremos una guía matemática abreviada para calcular la carga dinámica total CDT. Para bombas
con más de 60 L.P.S. y/o pocos metros de CDT, se recomienda adicionar la pérdida cinética (favor de consultar con
fábrica).
Seleccione una bomba para entregar un gasto “Q” de 36 L.P.S. a un tanque elevado que está a “Ltc” 685 mts. del pozo.
El nivel dinámico “Nd” es de 70 mts. El diámetro del ademe “Da” es de 12”, la columna “Dc” es de acero de 6”, lo mismo
que la tubería de conducción “Dtc”; además se tienen tres codos de 90° y dos válvulas de compuerta de fierro fundido; el
desnivel entre el brocal del pozo y la descarga “DT” es de 50 mts., la tensión de operación disponible es de 440 Volts.
Para seleccionar la bomba adecuada debemos calcular la Carga Dinámica Total:
CDT = Nd + DT + Hfc + Hftc + Hfa
De esta fórmula conocemos Nd = 70 mts. y DT = 50 mts., pero desconocemos
las pérdidas por fricción tanto en la
R
columna como en la tubería de conducción.
En base al valor del nivel dinámico conocido, deberemos agregar el valor en metros del NPSHR* (marcado en la curva
respectiva del gasto deseado en el punto específico de gasto que pretendemos explotar), como valor “S” en mts. (en este
caso 9 mts.), por último, deberemos adicionar también un margen de seguridad mínimo para prever futuros abatimientos
del nivel por efectos del estiaje, etc. de aproximadamente 5 metros para esta bomba de 6” tubo lleno.
Por lo tanto para conocer “Hfc” buscamos en la Tabla 8 las pérdidas por fricción para tubería de acero y vemos que para
36 lt/s y un diámetro de 6” son 4.8 mts. de pérdida por cada 100 mts. de columna.
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18 | Capitulo 7
Donde:
Longitud de columna = 70 mts. de nivel dinámico + 9 mts.
(de sumergencia “S” NPSHR) + abatimientos futuros
5 mts.
Hfa = 49.88 x 16.4 x 36 x 36 = 1.06mts.
1 000 000
Substituyendo valores en la fórmula de la CDT:
LD Longitud de columna total 70+9+5 = 84 mts.
CDT= 70+50+4.03+33.25+1.06 = 158.34 mts.
Hfc = Hf x LD [ % ]
Hfc = 4.8 x 84 = 4.03mts.
100
*NOTA: el NPSHR se explica en capítulo 12B.
Ahora bien, la pérdida hidráulica en la tubería de
conducción “Hftc” la podemos calcular también por la
fórmula de Manning.
En la Tabla 9 encontramos que el coeficiente para el acero
nuevo es de n = 0.013. En la Tabla 10 vemos que para
tubería de 6” de diámetro y n = 0.013, la constante K será
37.46, substituyendo valores:
Htfc = K * L * Q2
1 000 000
Ya calculada la CDT y el Gasto Q ahora podemos
seleccionar el modelo de la bomba en las gráficas de las
curvas.
Vemos que 36 lt/s está dentro del rango de la bomba
modelo 144165 y con el máximo de eficiencia muy
cercano a nuestros 36 lt/seg. El número de tazones
será de 6 y el motor es un MSU 125/10, por lo tanto el
modelo completo de la bomba y motor será:
144165/6 + MSU 125/10 o sea motor de 125 H.P.
en tamaño de 10” de diámetro exterior para ademe de
12” mínimo.
En las especificaciones técnicas de las Tablas 2 y 3
R
encontraremos
las dimensiones de la bomba y el
diámetro exterior del equipo siendo este de 9.84” de
diámetro, por lo que no hay problema en instalar esta
bomba en un ademe de 12” de diámetro.
En la Gráfica 2 encontramos el “condensado general de
curvas de operación” de nuestros modelos de bombas.
Htfc = 37.46 x 685 x 36 x 36 =33.25mts.
1 000 000
Solo falta calcular las pérdidas por fricción en accesorios.
En la Tabla 11 vemos que la longitud equivalente para
codos y válvulas de 6” es:
Codo 90° x 6” Ø = 4.8 mts.
Válvula de compuerta de 6” Ø = 1.0 mts.
NOTA:
Los símbolos de las formulas están explicados a principio
del capítulo 7.
Por lo tanto, para tres codos y dos válvulas, la longitud total
equivalente será:
Tres codos =
Dos válvulas
=
Suma =
14.4 mts.
2.0 mts.
16.4 mts. de Longitud total equivalente.
En la Tabla 9 encontramos que para el fierro
fundido n = 0.015 .
En la Tabla 10 obtendremos K para 6” de diámetro y
n = 0.015; la constante K será 49.88 . Substituyéndose en
la fórmula de Manning, tenemos:
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19 | Capitulo 7
R
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20 | Capitulo 7
Dibujo de una Bomba Típica
“Flujo Semiaxial”
(con listas de piezas)
Fig. 4 - 1
Ejecución para Motor MSU-8/MSU-10
R
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21 | Capitulo 7
Dibujo de un Motor Típico
Fig. 4 - 2
MOTOR MSU-8 (75 - 125) HP
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22 | Capitulo 7
Dibujo Dimensional de un Cuerpo
Hidráulico Modelo 144165
(con especificaciones de material)
Fig. 4 - 3
Detalle de Barrenos Flanje Inferior
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23 | Capitulo 7
Dibujo de una Bomba Típica
“Flujo Radial”
Fig. 4 - 4
Ejecución para Motor MSU-6
R
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24 | Capitulo 7
CAPITULO 8
La Selección del Cable Trifásico
Para seleccionar el cable trifásico sumergible adecuado se debe conocer el voltaje de operación del Motor y su consumo
en Amperes (ver tabla de datos técnicos de los motores), Tablas 1 - 1 a la 1 - 4 y Tabla 2 (Capitulo 3A) así como la longitud
que tendrá el cable a instalar (en función de la longitud de la columna).
Para calcular la longitud del cable, se suman:
• La longitud C de la bomba (mts), sacado de las Tablas 2 y 3 (Capitulo 3) de dimensiones de motores y bombas.
• La longitud LD de la columna (mts), que es nivel dinámico Nd + sumergencia S.
• 10 metros mínimo, adicionales sugeridos para conectar al arrancador (salvo que este estuviese mucho más lejos del
pozo).
En nuestro ejemplo de la bomba 144165/6, esta suma da:
Primer tazón: 595 + (5 x 160)mm = 595+800 = 1395mm.
R
C = 1395mm =
1.40 mts. del Capítulo 7 de selección de bomba
LD = 84.00 mts.
Para conexión = 10.00 mts.
TOTAL = 95.40 mts.
CAPITULO 9
Pérdida de Voltaje - El Calibre del Cable
Para seleccionar el calibre del cable trifásico adecuado, buscamos el amperaje en la placa de nuestro motor de 125 HP
del ejemplo, para 440 Volts, son 156 Amperes nominales.
Ahora consultamos la Gráfica 3 - 2 de “Amperajes en cables trifásicos sumergibles”, para 440 Volts y “un cable” y
observamos que el calibre 1/0 (un cero) permite transportar los 156 Amperes hasta una longitud de 160 metros sin
caída de tensión, por lo tanto este es el cable que debemos utilizar.
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25 | Capitulo 8-9
Amperaje en Cables Trifásicos Sumergibles
Arranque directo ó voltaje reducido
1 Cable AWG, Tensión: 220 Volts.
Temperatura: Máx. 30°C, caída de Tensión: 3% máx.
LONGITUD (mts.)
Gráfica 3 - 1
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26 | Capitulo 9
1 Cable AWG, Tensión: 440 Volts.
LONGITUD (mts.)
Gráfica 3 - 2
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27 | Capitulo 9
2 Cables paralelos, Tensión: 220 Volts.
LONGITUD (mts.)
Gráfica 3 - 3
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28 | Capitulo 9
2 Cables paralelos, Tensión: 440 Volts.
LONGITUD (mts.)
Gráfica 3 - 4
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29 | Capitulo 9
CAPITULO 10
El Agua
10A Temperatura del Agua
La bomba sumergible eléctrica BAMSA se ha diseñado para operar en pozos de agua hasta 30° centí-grados. Si se desea
bombear agua más caliente, se aconseja un estudio especial por parte del Departamento de Ingeniería de BAMSA, sobre
los efectos al enfriamiento del motor, la capacidad de conducción del cable sumergible, pérdidas magnéticas y aumento
de resistencia eléctrica en el embobinado, etc.
Puede resultar adecuado el uso de un motor con capacidad extra en potencia, una camisa de succión tipo refrigerante
alrededor del motor, cables trifásicos de mayor amperaje, etc.
En las tablas 22 y 23 mostramos el método para determinar la capacidad del motor de acuerdo a la temperatura del
fluido a bombear.
10B Enfriamiento Externo del Motor
Es imperativo que exista un flujo de agua entre el ademe y el motor dado que es la forma, por diseño, de enfriamiento de
los motores sumergibles, dicho flujo debe de tener ciertas características específicas que son, fundamentalmente,
cantidad de agua fluyendo alrededor del motor y la velocidad de este flujo.
Tal es el caso por ejemplo, de un pozo con un diámetro de ademe grande 14” o 16” o aún mayor, donde el equipo a instalar
es de 6” o bién de 8”, en estos casos es recomendable instalar una camisa de succión en el equipo de máximo 4” más
de diámetro que éste para provocar un adecuado flujo y velocidad del agua alrededor del motor y por ende, un correcto
enfriamiento del mismo, consultando la Tabla 24, se podrá observar el flujo y velocidad de agua recomendables
considerando temperatura del agua no mayor a 30° Celsius.
R
Con todo gusto, de acuerdo a las necesidades del Cliente y los datos del pozo, los departamentos de Ventas e Ingeniería
de BAMSA, calcularán el requerimiento particular en base a la temperatura del fluído en el pozo, así como la potencia y
le darán las sugerencias necesarias.
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30 | Capitulo 10
10C Pozos con Arena
En el caso de que el agua a bombear tuviese más de 50 gramos por m³ (metro cúbico = 1000 litros) de contenido de
arena de grano 60 máximo, según AFS y, dependiendo del tipo de esa arena, dureza, forma del grano, abrasividad, peso
específico, etc., nuestra recomendación es:
1.-Instalar Bujes y chumaceras adicionales de Carburo de Silicio en la bomba, como lo indica la Tabla 4.
2.-Emplear metales resistentes al desgaste, según el caso, para la bomba solamente o también para el motor, como son:
Acero Inoxidable o Bronce al Aluminio.
3.-Adicionar a la bomba un separador de arenas o desarenador. Son equipos muy probados, que utilizan el principio de
centrifugado y los beneficios en ahorro de desgastes a la bomba amortizan en poco tiempo su costo. Podemos
recomendar p. ej. la marca ECOVORTEC, que demuestra aumentar la vida útil (con buena eficiencia en la bomba) de
cuando menos el doble de tiempo.
En este caso, el equipo de bombeo completo se encontrará alojado dentro de una “coraza” la cual evitará que el equipo
reciba el agua directa del pozo, forzando la entrada por el separador primero y después a la bomba con la arena ya
separada.
R
4.-En cambio, si la arena del pozo es moderada, pero el consumidor (riego por goteo, aspersión, uso de agua para
alimentos, etc.), requiere de ausencia de arena, se debe instalar un separador centrífugo de superficie, p. ej. de la marca
ECOVORTEC, a la descarga de la tubería de bombeo ya en la superficie.
Este se coloca después del codo de salida. Su objetivo es también separar la arena del agua, pero con ayuda de la
presión de la bomba. Se purgan para remoción de sólidos cada vez que la diferencia de presión entre entrada y salida,
monitoreado con manómetros, sobrepase cierta diferencia, habiendo separadores con purgado automático. Este equipo
adicional es muy efectivo para evitar desgastes y bloqueos en tuberías y boquillas usadas en sistemas de riego por goteo
o aspersión.
La pérdida de presión está en el orden de 0.5 Kg/cm² ó 5 metros columna de agua para considerarlo en el cálculo de
CDT (Carga Dinámica Total).
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31 | Capitulo 10
10D Pozos con Agua Agresiva o que forman Depósitos
Lo indicado en el punto 10C es recomendable también para agua con acidez ó alcalinidad y adicionalmente, si se tuviera
arena. Sin embargo, contenidos de carbonatos, arcillas del tipo sedimentarias y/o similares, tienden a formar depósitos o
costras que bloquean la lubricación de los elementos rotativos de la bomba, del acoplamiento y de los tapones
respiradores del motor, lamentablemente ésta problemática no tiene una solución viable. En aquellos pozos que por
cualquier razón no se operen contínuamente, es importante y necesario que el equipo de bombeo trabaje cuando menos
1 hora cada 15 días, ya que así se logra aflojar las incrustaciones todavía blandas.
10E Pozos Aportadores de Gas al Agua
Eventualmente existen acuíferos que transportan agua con gas al pozo, esto se puede apreciar en el flujo bombeado en la
descarga libre a la salida del pozo y de no ser apreciable a simple vista o por la fluctuación de la aguja de un ampérimetro
análogo, se podrá comprobar semi-llenando una botella transparente con el agua descargada por la bomba, tapándole la
boca a la botella y agitándola, al destaparla inmediatamente se podrá apreciar y escuchar la separación de gas del agua.
Es importante realizar este chequeo en virtud de que este fenómeno produce en los equipos de bombeo el mismo o muy
similar efecto que el que provoca la cavitación o falta de presión positiva en la succión de la bomba (NPSHR) ó (CNSPR),
R
donde NPSHR > NPSHD por tanto, esto provocará severo daño a la chumacera
axial del motor, reduciendo considerablemente la vida útil del equipo.
10F Pozos de Baja Producción
En algunos casos, la bomba extrae el agua del pozo con mayor rapidez de la que el pozo puede aportar a ese nivel, o bien,
el gasto de explotación es mayor que el gasto de aportación al pozo, provocando un descenso excesivo del nivel de agua en
el pozo (Nivel Dinámico abatiéndose). Si esto ocurre, la bomba empezará a succionar aire al interior del primer impulsor
provocando el fenómeno de cavitación y ocasionará un brincoteo y golpeteo hacia arriba y abajo del mecanismo rotativo,
lo que destruirá las partes internas del conjunto Bomba–Motor.
En casos como arriba descritos, se requiere aumentar la profundidad de instalación del equipo. Si no hay posibilidad de
realizar esto, el gasto de explotación deberá restringirse de emergencia mediante válvula para igualar la capacidad de
aportación de agua del pozo. Se recomienda extraer el equipo y realizar un Aforo al pozo y en función de ello recalcular o
recortar impulsores para extraer menos agua.
10 G Niveles del Agua en el Pozo
El “nivel de agua natural en el pozo” (conocido con el nombre de espejo del agua), se llama “Nivel Estático” y es la distancia
desde el brocal del pozo hasta el nivel del agua cuando la bomba no está funcionando. (Puede variar durante el año.)
Después de que el equipo de bombeo ha estado funcionando el tiempo suficiente y que se ha estabilizado el pozo, el Nivel
Estático sufre un abatimiento de nivel, al cual se le llama “Nivel Dinámico” o nivel de bombeo.
El “abatimiento” del pozo es la diferencia entre los dos niveles antes descritos.
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32 | Capitulo 10
Control de Calidad
Es uno de nuestros departamentos más
importantes, toda vez que éste realiza una
inspección minuciosa de los diversos
componentes de los equipos avalando la calidad
que marcan las especificaciones del
departamento de Ingeniería del producto, para lo
cual, contamos con toda la instrumentación
digital y de precisión requerida como verniers,
micrómetros de interiores, exteriores,
profundidad, mármoles, etc.
Prueba Hidrostática
Todas y cada una de las partes que
en operación trabajan sometidas a
presión, ingresan a una “Prueba
Hidrostática” en la cual se le aplica
para garantizar la total hermeticidad
de las partes que componen tanto los
cuerpos hidráulicos como los
motores.
R
Ingeniería Computarizada
Nuestro departamento de Ingeniería
emite todos los planos de los
productos bajo un programa
computarizado que nos permite ver
desde la pantalla, en 3 dimensiones,
las piezas para su constante
actualización dentro de nuestro
“Programa de mejora continua”.
CAPITULO 11
La Electricidad
11A Variación de Voltaje
Los motores sumergibles marca BAMSA están diseñados para una variación máxima de ±5% en la tensión eléctrica
(voltaje) y también para un máximo de 5% de desbalance entre fases, esto es ±2.5% entre fase más baja y fase más alta
respecto de la tensión nominal.
11 B Factor de Servicio
Nuestros motores soportan por tiempos razonables (media hora) una sobrecarga de 5%. Si se preveen condiciones
más adversas, recomendamos consultar con nuestro Departamento de Ventas/Ingeniería, para una aplicación
particular como lo es un motor con factor de servicio mayor, es decir de 1.10 ó 1.15 .
En el campo ocurre con frecuencia al arrancar una bomba después de mucho tiempo de estar parada o sin utilizar, que
al principio el nivel dinámico Nd esté muy por encima de lo normal y corre el punto de operación a la derecha de la curva,
aumentando extremadamente la potencia (amperaje del motor). Sugerimos estrangular la válvula de salida a tal punto,
que mantenga el amperaje máximo del motor en el valor de placa e ir abriendo la válvula obturada poco a poco hasta
que se llegue al Nivel Dinámico previsto.
11 C Colores de Fases
R negro del cable trifásico sumergible a la Fase
Es una buena práctica, invariablemente colocar el cable con aislamiento
central (fase 2 o fase b) del “INTERRUPTOR” y IRRELEVADOR BIMETALICO” para que en caso de requerir el cambio de
rotación o giro del motor solamente se deberán invertir los otros 2 cables con colores de aislamiento diferentes al negro
del mismo cable trifásico sumergible.
11 D Conexión Segura
Una vez concluida toda la instalación eléctrica, como para poder arrancar el equipo, nuestra recomendación útil es
reapretar todas las conexiones eléctricas en el transformador, arrancador, interruptor, etc., para evitar falsos contactos
y calentamientos.
IMPORTANTE: Si el arrancador empieza a zumbar o a vibrar ¡Pare el equipo! e inmediatamente revise aprietes de tornillos,
destape las cámaras de arqueo de los contactores y limpie o sustituya los platinos tanto fijos como móviles o los
contactores en mal estado.
NOTA: Esta operación solamente realícela con las canillas de los cortacircuitos fusible desconectadas y por un electricista
calificado!
11 E Arrancador Magnético a Voltaje Reducido (Tipo Autotransformador)
Nuestros motores de corriente alterna, trifásica tipo jaula de ardilla, necesitan arrancadores magnéticos para
protegerlos contra los arcos eléctricos que se dan en los interruptores de seguridad, la corriente excesiva y los altos
esfuerzos mecánicos durante el arranque; para limitar la sobre-corriente momentánea de arranque demandada por el
motor en los conductores que llegan a éste y para obtener un funcionamiento apropiado de aceleración suave en relación
con el cuerpo de bomba acoplado.
Bombas Alemanas, S.A. de C.V., así como la C.F.E. recomiendan arrancar los Equipos de Bombeo a “Tensión Reducida”,
a partir de 10 H.P. ya sea con arrancador magnético a voltaje reducido o bien, con arrancador electrónico de rampa
suave. Este tipo de arranque usualmente inicia con el 65% del voltaje en el primer paso durante 5 a 8 segundos y en el
segundo paso entrega el 100% del voltaje. Así, se disminuye el levantamiento del conjunto rotativo (rotor y flecha de
bomba con impelentes), llamado “efecto tirabuzón”, excesivo calentamiento del cable sumergible y del embobinado, así
como esfuerzos torsionales.
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33 | Capitulo 11
En general, las funciones de los arrancadores son las siguientes:
A) Arrancar y parar los motores de una manera conveniente, ya sea por control manual o automático, o inclusive de
manera “remota”.
B) Limitar la intensidad de la corriente en la línea durante el arranque a máximo 3.5 veces el valor nominal durante
medio segundo aprox.
C) Proteger el motor contra sobrecargas eléctricas.
D) Proporcionar una aceleración uniforme y suave del motor y de la flecha de bomba.
E) Proporcionar un procedimiento definido y un retardo de tiempo apropiado para el arranque.
F) Proteger al motor por falla de voltaje.
G) Proporcionar seguridad a los operadores.
Aplicación: El arrancador magnético a tensión reducida usa un autotransformador del tipo seco para proporcionar un
voltaje reducido a las terminales del motor durante el arranque, con derivaciones al 50, 65 y 70% del voltaje de línea
(lo recomendable es que se use al 65%), después de 3 a 5 segundos se desconecta el auto-transformador del circuito y
por medio del contactor de tensión plena, se envía al equipo de bombeo el 100% del voltaje.
La transición cerrada evita que el par durante el cambio perjudique al equipo de bombeo y asegura una carga continua.
Este arrancador es por completo automático en su operación.
R mayores para equipos grandes.
El tiempo del primer paso se puede ajustar con el temporizador, con valores
Arrancadores magnéticos
a voltaje reducido marca
Siemens con voltímetro y
amperímetro integrado
11 F Protecciones Eléctricas Opcionales
Algunos de los equipos adicionales que recomendamos son:
- Electroniveles magnéticos o electrónicos, o bien, sondas eléctricas o neumáticas que desconecten la bomba en caso
de falta de sumergencia.
- Fasealert, protege contra falla de fase y fase a simetría.
- Sensor Plus, protege contra alto y bajo voltaje y descargas atmosféricas.
- Instrumentos análogos o digitales en el tablero (voltímetro, amperímetro, kilowatorímetro, factorímetro, etc.).
- Alternador simultaneador, para el caso de 2 ó 3 bombas en una red.
- Detector de nivel de mercurio, para cárcamos de rebombeo.
- Interruptor de presión a la descarga del pozo (con rango de presión diferencial).
- Capacitores para corregir factor de potencia.
- Sensor de temperatura en el devanado del motor interconectado a pirómetro programable con paro y arranque
pre-establecido.
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34 | Capitulo 11
11G Falla de Fase
En el caso de que el suministro de energía eléctrica al motor sea inadecuada y que por cualquier razón a la salida del
arrancador se tenga alimentación eléctrica solamente en 2 fases, el motor No podrá iniciar el giro, lo que ocacionará que
el devanado solamente genere calor por lo que se degradará el aislamiento de éste y se quemará. Si la pérdida de fase
ocurre cuando el motor ya está trabajando, éste seguirá girando toda vez que el fenómeno de “inercia” vence el segmento
equivalente al tercio de giro que se encuentra “no alimentado por la fase caída”, es decir 120° del giro, pero los 2 pares
de bobinas que sí están alimentadas sufrirán un incremento sustancial de intensidad (amperaje), de tal suerte que unos
minutos, por efecto de la sobre-corriente y del calor que ésta sobre-corriente genera, el aislamiento del alambre magneto
de éstas bobinas se degradará y se irá irremisiblemente a corto-circuito ese motor y se quemará. Esto es justamente
lo que se puede y debe evitarse utilizando un relevador Falla de fase y Fase a Simetría, independientemente de que el
relevador bimetálico del propio arrancador registre dicho incremento de intensidad y pare la operación del motor por
auto-desconexión del arrancador.
11 H Interruptor Termomagnético
En base a la experiencia mostrada en años de operación, nos permitimos recomendar ampliamente los interruptores
termomagnéticos marca Siemens y Federal Pacific.
R
El Interruptor Termomagnético (ITM) trifásico está incorporado en los arrancadores magnéticos a tensión reducida. Debe
tener una capacidad del 60% arriba del valor del amperaje nominal del motor. Sugerimos un ITM con intensidad ajustable.
Como ejemplo damos nuestro motor MSU-125/10 que consume 156 Amperes en 440 Volts, el cual requiere un ITM
de 155 x 1.6 = 250 Amps.
ITM Marca SIEMENS de 250 AMPS.
Fig. 5
CARACTERISTICAS
Este ITM diseñado para una intensidad de corriente nominal de 250 Amps., opera bien entre -20° C y +50° C de
temperatura. Tiene capacidad nominal de ruptura de 20 KA (20,000 Amps.) a 440 Volts con 15 milisegundos de retardo
y 6,000 ciclos mecánicos útiles. El número máximo de maniobras por hora es de 20, pero es importante recordar que el
equipo de nuestro ejemplo solo puede ser arrancado 1(una) vez cada 30 minutos.
RESTABLECER
La palanca de accionamiento se dispara hacia el centro en un caso de sobrecarga; bajándola a “Restablecer” y subiéndola
a “Conectado” se puede restablecer el ITM, después de que se haya enfriado, aproximadamente 5 minutos después.
NOTA: Si vuelve a disparar en corto tiempo, es necesario, buscar la falla y corregirla.
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35 | Capitulo 11
AJUSTE DE UN ITM
Los tres tornillos del “Ajuste magnético” pueden dejarse entre los números 5 y 10, pero siempre los tres en posición
idéntica. El número 5 significa 5 veces intensidad de capacidad nominal interruptiva, en este caso 5 x 250 = 1250 Amps.
cortocircuito a 8 segundos. El número 10 significa 10 veces capacidad nominal interruptiva = 2500 Amps. a 3.5 seg.
Estos datos son según la curva característica proporcionada por el fabricante SIEMENS.
El ajuste antes descrito, significa por ende que simplemente damos más sensibilidad contra corto-circuito en el numeral
5. BAMSA recomienda trabajar la bomba así.
11 I Relevador Bimetálico de Sobrecarga
Nos permitimos recomendar las marcas Siemens y Telemecanique. Es de vital importancia ajustar la intensidad de
corriente permisible del relevador máximo al valor del amperaje de placa del motor. Como una buena práctica de
protección en el caso de que el motor no esté tomando todo el amperajeRde placa, es recomendable ajustarlo al punto de
intensidad que demanda físicamente (medido con amperímetro) una vez el equipo ya en operación.
El “arrancador a tensión reducida” siempre cuenta con esta protección, el “relevador de sobrecarga” es el elemento más
importante de todos para la adecuada protección térmica de la bomba. En la Tabla 25 se aprecia el tamaño requerido,
abarcando por ambos lados el valor del amperaje nominal.
Ajuste del “Relevador Bimetálico de Sobrecarga”
Lo más importante de una protección adecuada es ajustar correctamente el “elemento bimetálico”, montado al final del
circuito de corriente en el gabinete del arrancador automático.
Relevador Bimetálico Marca SIEMENS de 150 - 180 AMPS.
Fig. 6
Ejemplo para una bomba:
Demanda en condiciones normales (al siguiente día de la puesta en marcha y nivel dinámico estable) = 150 Amps.
medido con amperímetro.
Si hacemos coincidir 150 Amps. en el “Botón de Amperaje” 1, posicionado en la marca 4, estará demasiado sensible.
No tolerará este ajuste la operación del motor por tiempo indefinido y va a disparar. Esto nos indica un funcionamiento
correcto, la bomba se para entre 2 y 5 minutos después. Ahora posicionamos el Botón de Amperaje en 156 Amps. y el
ajuste queda correcto, con 6 Amperes de seguridad.
Es siempre recomendable antes de conectar el cable del motor al lado secundario del relevador bimetálico, poner en
operación el arrancador y ya energizado oprimir el botón rojo de prueba 3, así deberá aparecer el pequeño botón
verde 5, se deberá encender el foco de sobrecarga situado en la puerta frontal del gabinete del arrancador y se deberá
parar el arrancador. Con esta sencilla operación confirmamos que el relevador bimetálico trabaja adecuadamente.
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36 | Capitulo 11
Sugerimos mantener siempre el botón azul 2 en la posición H (manual) para que el operador tenga que abrir la puerta del
gabinete del arrancador para restablecer y pueda observar si no existe alguna anomalía aparente dentro del tablero.
Bimetálico Disparado
Restablecer es: esperar 5 minutos después del disparo, tiempo suficiente de enfriamiento para el relevador bimetálico y
oprimir el botón azul 2. Ahora se puede arrancar nuevamente el equipo.
Si el disparo se repite, conviene medir el amperaje, o según el caso, revisar las demás condiciones (como cables calientes,
niveles, voltajes, caudal, presión, fusibles, etc.).
Otra buena verificación del funcionamiento correcto es: reducir con el botón el amperaje abajo de lo que requiere la
bomba y conforme aumente el decremento, más se calentarán los elementos térmicos y más rápido debe disparar este
relevador, parando el equipo. Una vez verificado lo anterior, no olvide regresar el ajuste a su estado original.
R
11 J Transformador
Es preferible tener un transformador exclusivo para la bomba sumergible, o sea, sin tener conectados otros equipos.
Se selecciona según esta tabla:
La especificación detallada de un transformador por ejemplo de 45 KVA, sería: Transformador eléctrico, trifásico, de
distribución, de 45 KVA, 13,200 volts, autoenfriado en aceite “OA”, con 4 derivaciones, 2 arriba y 2 abajo de 2.5% c/u de
la tensión nominal en el primario y 440/254 volts en el secundario, con neutro fuera del tanque y accesorios normales.
11K Resistencia al Aislamiento
Esta prueba indica rápidamente, si hay algún problema en el embobinado del motor o con el aislamiento del cable
sumergible. El modo de probar el nivel de aislamiento, cuando la bomba ya está instalada, es:
1. Desconectar el interruptor principal del arrancador.
2. Quitar físicamente los tres conductores del cable submarino del arrancador.
3. Con el Megóhmetro (Megger) de 1000 volts C.D. medir cada uno de los conductores del o
de los cables submarinos contra la columna de bombeo. (ver Fig.7)
4. Valores aceptables:
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37 | Capitulo 11
5. Valores abajo de 0.5 Megohms ó 500,000 Ohms, se consideran no aceptables, por lo que es necesario extraer la
bomba y revisarla o bien, repararla, sobre todo para evitar posible drenado de la energía eléctrica enviada al motor hacia
el ademe, lo que generará descargas eléctricas a la persona que toque la tubería de descarga o el ademe del pozo.
Esquema de medición de Aislamiento del
Embobinado del Motor.
Fig. 7
11 L Medición de la Resistencia del Embobinado del Motor
Se miden los ohms entre fases del cable submarino. El instrumento debe ser un “ohmmetro de precisión”, ya que los
valores esperados en un motor funcional son del orden de 0.8 a 3 ohms dependiendo del tamaño del motor, longitud y
calibre de cable sumergible.
Revisando la Continuidad del Motor y Resistencia del
Embobinado con la Unidad en el Pozo.
Fig. 8
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38 | Capitulo 11
11 M Tamaño de Listón Fusible en Canillas
El tamaño del fusible adecuado para el equipo se puede obtener en esta tabla (para proteger el transformador), que vale
para Transformadores Trifásicos.
11 N Corrección de Factor de Potencia
Es deseable corregir el factor de potencia del equipo de bombeo BAMSA, aún cuando no se tenga instalado un factorímetro por parte de la Comisión Federal de Electricidad. Fluyen menos amperes en el transformador, en el cable trifásico
y en el embobinado del motor, lo que se traduce en aumento de vida útil. Además, si la C.F.E. ha instalado la medición del
FP, habrá una multa si este factor de potencia se encuentra por debajo de 0.90 y en cambio habrá una bonificación si
éste se encuentra por arriba de 0.90 .
Para 60 ciclos por segundo, la siguiente tabla da el tamaño de capacitor trifásico requerido.
11 O Sonda Neumática y/o Eléctrica
Lo más adecuado desde la instalación, es proveer una manguera para sonda neumática o un ducto (manguera de PVC)
para la inserción de una sonda eléctrica, así se podrán tomar lecturas constantemente del nivel dinámico y detectar una
falta eventual de sumergencia.
LISTA DE MATERIALES PARA SONDA NEUMÁTICA
1 Bomba de aire manual o compresor portátil.
Manguera PX de 1/4 “ de diámetro interior
4 Abrazaderas sinfín para 1/2 “ de diámetro
1 Manómetro 3 Kg/cm² de 2” de diámetro carátula
R
2 Conexiones manguera a cuerda 1/4 “ N.P.T.
1 Tee de fierro 1/4 “ N.P.T.
1 Niple para manguera 1/4 “ de diámetro interior (Tubo de gas 1/4 “)
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39 | Capitulo 11
NOTA: Amarrar al tubo de columna, la manguera (sonda neumática) a cada 2 mts. sin estrangulamientos.
11 P Medición Voltaje - Valor Mínimo y de Equilibrio
La medición se realiza con el arrancador conectado a la línea eléctrica con potencial aplicado, y debe medirse en pares
ordenados 1º: L1 y L2, 2º: L2 y L3, 3º: L1 y L3.
Los valores obtenidos en las lecturas tomadas tanto con equipo sin operar, como con equipo en operación, no deberán
estar abajo de 209 volts ó 418 volts según sea el voltaje de operación del motor (ver placa de datos del motor).
En caso necesario, mover los cambiadores de derivaciones del transformador (quitar canillas!).
Así mismo, deberá observarse de los valores de voltaje que arrojen las lecturas tomadas, el desequilibrio entre la fase más
alta y la más baja, el cual NO debe exceder del 5%. En caso contrario, notificar a la C.F.E. quién deberá corregirlo.
11 Q Medición del Amperaje – Desequilibrio
Operando el equipo con el amperímetro de gancho, se miden las tres fases. Valores permitidos son los de la placa del
motor, con tolerancia de 5% máximo arriba del valor de amperaje R
marcado en la placa, siempre y cuando el voltaje esté
correcto, es decir, dentro de los parámetros señalados en el punto 11P.
Ejemplo:
Valor de Placa = 156 Amps.
Valor máximo 5% = 163.8 Amps. máximos aceptables.
Así mismo el valor máximo de desequilibrio de aperaje en un motor será del 6% entre el valor de la fase más alta y el valor
de la fase más baja.
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40 | Capitulo 11
En el caso de que exista por bajo voltaje un amperaje que exceda lo explicado en el párrafo anterior, se podrá reducir el
amperaje cerrando la válvula de compuerta de la descarga poco a poco hasta que el amperímetro marque el amperaje
de placa. Y en un caso extremo, deberá extraer el equipo del pozo y reducir el diámetro de los impelentes. (De preferencia
favor de remitir el equipo a fábrica con los datos exactos de las lecturas eléctricas, de gasto obtenido, etc. que se hayan
tomado). Esto es necesario para el caso de que los “taps” del transformador no permitan ya subir más el voltaje.
Para evitar calentamiento excesivo del motor por fases con amperaje (corriente) desequilibradas, se permite un
desequilibrio entre fases del 6% máximo.
Ejemplo: Nuestro motor de 125 H.P. operando en 440V demanda nominalmente 156 A y físicamente:
156 Amps. Cable Rojo en la Fase 1
152 Amps. Cable Negro en la Fase 2
163 Amps. Cable Blanco en la Fase 3 (aceptable como máximo).
El valor en porcentaje de desequilibrio se determina de esta manera:
163 – 152
156+152+163 % = 7.0%
3
Este valor está por encima del 6% permitido por lo tanto NO se debe operar el equipo así.
R
Para determinar si el desequilibrio de la corriente del motor es causado por el motor o por la alimentación de la energía,
haga lo siguiente:
• Identifique el color de cada línea del cable sumergible y anote en que fase está conectado. Ejemplo: Cable Rojo
en Fase 1, Cable Negro en Fase 2 y Cable Blanco en Fase 3.
• Lea y anote el amperaje en cada fase.
• Mueva cada hilo del cable sumergible a la siguiente fase: Cable Rojo a Fase 2, Cable Negro a Fase 3 y Cable Blanco
a Fase 1.
• Otra vez lea y anote el amperaje en cada fase.
Si el valor del amperaje de cada uno de los cables continúa siendo el mismo, es decir que ya cambiadas las fases el cable
Rojo sigue teniendo 156 amperes, el Negro 152 amperes y el Blanco 163 amperes, podemos determinar que el
problema está en el motor. Pero si el desequilibrio se mueve y el cable Rojo es el que tiene 152 ó 163 amperes, el Negro
152 ó 156 amperes y el Blanco 152 ó 163 amperes, entonces el problema está en la alimentación de energía, ya sea en
el transformador, o bien, en la línea de Alta Tensión de la C.F.E.
Revise la línea de alta tensión, cortacircuitos, fusibles y canillas, transformador, arrancador, conexiones en baja tensión y
como último recurso: exija que la C.F.E. corrija el desequilibrio.
Mientras este último recurso ocurre, conecte las fases con el menor desequilibrio posible.
11R Protección contra Picos de Corriente y Pararrayos
Los fusibles de alta tensión (cuchillas con canillas) deben hacer buen contacto, los “listones fusible” deberán tensarse bien
comprimiendo en un 90% el resorte.
Es de suma importancia que toda Subestación cuente con sus 3 apartarrayos del tipo Oxidos Metálicos de la capacidad
adecuada para protección contra descargas atmosféricas para evitar daños irreversibles al transformador, arrancador y
hasta el motor. Estos apartarrayos deben de estar invariablemente conectados sólidamente a la red de tierras de la
subestación que de acuerdo a la capacidad del transformador y tipo de terreno deberá de contar con un sistema de
tierras construido a partir de 1, 2, 3, o más varillas copper weld ( 5/8” de diámetro x 3 mts. de longitud), interconectadas
sólidamente con alambre de cobre suave desnudo calibre 4 mínimo.
La conexión del cable con las varillas copper weld deberá de hacerse preferentemente con soldadura tipo caldwell para
evitar oxidaciones futuras y por ende un incorrecto drenado de las corrientes al terreno.
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41 | Capitulo 11
Es importante aclarar que no hay protección infalible contra descargas atmosféricas a pesar de los apartarrayos sólidamente conectados en la tierra. Esto se debe a que las descargas son de corriente directa y desgraciadamente éstas se
originan en el pozo al ser éste la tierra o polo negativo y la corriente directa fluye del polo negativo al polo positivo. De ésta
manera se presenta que muchas veces el embobinado del motor ya explotó (generando las características bolitas de
cobre) antes de que la descarga llegue de abajo hasta los apartarrayos y por ende, éstos ya no disparan.
CAPITULO 12
Arrancar la Bomba
R
12 A Instalación del Equipo de Bombeo, máxima profundidad
La distancia libre mínima entre el fondo del pozo o del nivel de azolve y el motor, debe ser de 3 mts. en Bombas cuyo
gasto no sea mayor de 15 L.P.S., y en el caso de Bombas de mayor flujo deberá de ser no menor a 5 mts. para evitar que
sean succionados los sedimentos que generalmente se depositan en el fondo del pozo y así mantener un enfriamiento
adecuado del motor.
Es de vital importancia que el motor nunca quede instalado en o dentro del azolve o lodos inferiores del pozo.
12 B Colocación de la Bomba y NPSHR (CNPSR), mínima profundidad
La bomba requiere ser instalada con un mínimo de 2 metros por abajo de nivel dinámico Nd en bombas chicas hasta 4”
(16 litros/seg.) y los metros adicionales en bombas más grandes según las curvas NPSHR = net positive suction head
required (Presión neta requerida de succión positiva, en la succión de la bomba) de cada modelo. Este valor se observa en
nuestras curvas de operación para cada gasto Q.
12 C Máximo de Sumergencia
El máximo de sumergencia, aún abajo del nivel estático, son 50 metros. Es importante especificarlo así para asegurar
que no entre agua a la conexión que se hace del cable trifásico sumergible al alambre magneto del devanado. En caso
contrario informar a planta al hacer el pedido con la finalidad de proveer un aislamiento especial, que soporte esta presión
excesiva.
12 D Giro del Motor BAMSA
Visto desde la flecha de salida (de arriba para abajo), el giro es contra reloj (contrario a las manecillas del reloj).
Consecuentemente con tubería de rosca derecha cónica norma “NPT”, en cada arranque del motor ocurre un torque
reactivo que tiende a apretar más el enroscado entre coples y tubos.
Giro correcto en el pozo
Es necesario buscar el giro correcto (contra reloj) del equipo instalado sin poder verlo ó medirlo. El mejor sistema es
arrancar momentáneamente el equipo de bombeo y observar el caudal de agua. Luego apagado y parado el equipo,
invertir dos fases en el arrancador, como está explicado en el punto 11C repetir el arranque momentáneo y observar si
hay mayor o menor caudal que en la primera ocasión. El mayor caudal es el giro correcto y definitivo.
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42 | Capitulo 12
Si la bomba no tuviera descarga libre y visible, p.ej. porque
inyecta directamente en un ramal, se cierra la válvula antes del ramal y nos guía la presión mayor obtenida de los
2 diferentes giros, leída en el manómetro.
IMPORTANTE: Insistimos NO PROBAR fuera del pozo el
sentido de giro del equipo ya que no debe girar en seco el
sistema rotativo de la bomba aunque sea por un momento, ya que la falta de lubricación dañará las chumaceras
radiales del equipo.
La medición del amperaje no siempre coincide con el giro
correcto, sobre todo en bombas chicas, debido a fricciones internas en el motor y configuración de los canales
en tazones e impelentes. Por eso, determinado en base al
caudal y no al amperaje, da el resultado correcto.
Sin embargo, existen dos condiciones adversas al buscar
el giro correcto del motor en el procedimiento del
párrafo anterior.
1. Pozo con un Nivel Estático muy profundo (por ej. 300
mts.), donde el volúmen de agua requerido para llenar
toda la tubería de columna es tal que requerirá varios
minutos de operación del equipo de bombeo sin poder determinar si es o no el giro correcto y como consecuencia
perjudicial para un primer arranque del equipo, en virtud
de que en el caso de estar el giro al revés, el agua tardará
considerablemente más tiempo en salir a la superficie
para observar la cantidad de agua o probablemente ni
siquiera pueda llegar a brotar.
Esto se puede preveer realizando antes del arranque un
cálculo del volumen de agua requerido para llenar la
columna, dividido entre el gasto de bombeo del equipo
obteniendo el tiempo que deberá transcurrir desde el
arranque del equipo (una vez que opere ya a tensión
plena), hasta ver brotar el agua a nivel del brocal. Si en el
tiempo calculado previamente no tenemos agua brotando, deberemos apagar el equipo, realizar una inversión de
fases y volver a efectuar el procedimiento descrito.
Metodología del cálculo del volúmen de agua requerido
para llenar la columna de bombeo hasta el brocal.
V=( π * D² * L.c. ) * 250
donde:
V = Volumen (litros totales necesarios)
π = 3.1416
D² = Diámetro de la columna expresado en metros, elevado al cuadrado.
L.c. = Longitud de la columna de bombeo en metros.
Ejemplo:
•Diámetro de la tubería de la columna = 8”, cuyo diámetro
expresado en metros es = 0.2032
•Longitud de la columna = 300 metros.
V = (3.1416 * 0.2032 * 0.2032 * 300) * 250
V = 9,728.8 litros requeridos para llenar la columna
Después: T.e. = V / Q
Donde:
T.e. = Tiempo de espera (tiempo que tardará en llegar el agua al nivel del brocal).
V = Volumen de agua requerido para llenar la columna.
Q = Gasto de bombeo del equipo. Suponemos un equipo para 40 L.P.S.
R
Ejemplo:
T.e. = 9,728.8 Lts / 40 L.P.S.
T.e. = 243 segundos = 4min 3seg.
NOTA: Si en este tiempo no sale el agua, entonces se
deberá invertir el giro.
2. Equipo de bombeo de poco gasto de explotación con
tubería de columna más grande de lo requerido. En este
caso aplicar la misma metodología del punto No.1.
3. Referente a la columna de bombeo, no es
recomendable instalar un equipo con columna de
diámetro mayor al de la descarga del mismo, es decir,
una bomba con descarga de 4” Ø con columna de 6” Ø,
o bien, una descarga de 6” Ø con columna de 8” Ø.
Esto es en razón de que por efecto del volumen de agua
contenido en la columna, la velocidad de desplazamiento
de ésta es menor (rompimiento del momento de inercia),
lo que genera un incremento del valor del empuje que
debe soportar la chumacera axial, que para tal fín tienen
nuestros motores, de tal suerte que en esta circunstancia, dicha chumacera sufrirá más teniendo mayor desgaste y por ende, menor duración.
Al utilizar 2 tamaños de columna mayor (en diámetro),
p.ej: 4”Ø de descarga en la bomba, y se usa columna de
8”Ø, lo señalado en el párrafo anterior, se vuelve más
importante y más inmediata será la destrucción de la
chumacera axial.
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43 | Capitulo 12
12 E Pozo Nuevo: Primer Arranque
Si el pozo cuenta con un aforo, que demostró agua limpia, la bomba trabajará desde el principio sin presentar problemas.
Sin embargo, si no existe el dato de aforo y se desea utilizar la bomba para “limpiar” el pozo, lo recomendable es trabajarla
durante una hora con una válvula de compuerta cerrada más o menos 7/8 en la salida. Una vez saliendo clara el agua,
se puede abrir a 3/4 y así sucesivamente.
Es recomendable realizar esta tarea solamente en pozos con poca arena, suciedad, agua turbia, etc., nunca con
contenidos abundantes de sólidos de cualquier clase o tipo. Una buena práctica, para asegurar una larga vida del equipo,
es cerciorándose de que opere sin vibraciones significativas perceptibles en la columna de bombeo, sin paros y arranques
muy seguidos y que el equipo no se encuentre recargado en el ademe del pozo.
12 F Golpe de Ariete
En virtud de las cargas sobre cabeza que manejan los equipos de bombeo es imprescindible la instalación, calibración y
buen uso de las “Válvulas aliviadoras de presión y contra golpe de ariete”, que para ese efecto trabajan adecuadamente ya
que su función consiste en que una vez calibrada a la presión de línea, cualquier incremento de presión va a ser detectado
por el piloto hidráulico e inmediatamente abrirá para expulsar toda la sobrepresión que se haya generado y volverá a
cerrar en forma automática cuando la presión de línea normal se R
vuelva a presentar.
12 G Frecuencia de Encendidos
El menor número de arranques es mejor para el motor sumergible y para el sistema de arranque.
La Tabla 30 es aplicable para el montaje vertical de la bomba. El arrancar a tensión plena motores mayores a 10 HP,
causa desgaste prematuro a las cuñas y a las ranuras cuñeros de la flecha de la bomba e impelentes, así como al
acoplamiento bomba-motor, a las cuñas y cuñeros del rotor y desde luego, hace mas intenso el efecto explicado en el
segundo párrafo del Capítulo 11 inciso E.
12 H Encendido y/o Operación con Válvula cerrada
Esta es una práctica no permisible aunque sea por poco tiempo, pues generará daños tanto a la chumacera axial del
motor por carga excesiva, como al embobinado por falta de enfriamiento.
12 I Condiciones Especiales de Instalación
Eventualmente existen pozos en condiciones especiales tales, que requieran de ciertas consideraciones adicionales o
específicas de instalación para obtener el buen servicio de una bomba sumergible. La principal preocupación son aquellas
instalaciones donde se restringe el enfriamiento adecuado del motor, ocasionando un incremento anormal de la
temperatura y posibles fallas del mismo.
Es más factible que esto ocurra en aplicaciones de fosas o de agua estancada; en instalaciones cerca del fondo del pozo,
donde la acumulación gradual de arena o sedimentos pueden azolvar el motor; también cuando el venero del pozo se
encuentra arriba del nivel del motor, o en aguas que tienen la tendencia a acumular arcillas o carbonatos en el motor
que se incrustan y en aquellos pozos con ademes grandes 12, 14, 16 o más pulgadas de diámetro, pero con gastos de
explotación chicos, con motores de diámetro pequeño (6”Ø por ejemplo).
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44 | Capitulo 12
Donde se esperen estas condiciones, usalmente se puede evitar la falta de enfriamiento del motor, instalando una camisa
de succión sobre el motor y la succión de la bomba, forzando el agua a bombear a pasar alrededor del motor como se
ilustra en la Fig. 10.
La camisa deberá tener, preferentemente, 1 mt. de longitud abajo del motor.
Instalación de la Camisa
Enfriadora del Motor.
Fig. 10
12J Cavitación
Es el fenómeno de “implosión”, (como los cinescopios de televisión o las lámparas fluorescentes, que se rompen o estallan hacia su interior) y es generalmente causado en las bombas por “falta de sumergencia”, es decir por falta de presión
positiva de succión (NPSHR ó CNPSR), como se explica en el Capítulo 12 inciso B.
Si el pozo no permite bajar la bomba, por azolve o porque se colapsó o porque simplemente ya llegó a la profundidad de
perforación, es necesario reducir el gasto desface de explotación Q hasta que se logre mantener la sumergencia
requerida por el equipo y así desaparezca este fenómeno.
También el contenido de gases en el agua es un fenómeno negativo, porque puede causar el efecto cavitación. De igual
manera, el remedio puede ser más sumergencia o menor gasto de explotación Q. (ver Capítulo 10 inciso E).
R
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45 | Capitulo 12
CAPITULO 13
Manual de Instalación
13A Antes de la Instalación
1. Revise y controle que el
equipo no haya sufrido daños durante
el transporte. En caso de que presente
señales en este sentido o que el motor
demuestre tener una fuga de agua al
llenarlo, no efectúe la instalación y dé
parte al distribuidor o al fabricante.
2. Antes de instalar en el pozo,
verifique que el voltaje y la frecuencia
de su línea eléctrica de baja tensión
corresponda a los datos indicados en
la placa del equipo. No hacer funcionar
el equipo fuera del agua ya que podría
sufrir severos daños y descompostura.
3. Desmonte la rejilla de la
entrada del agua a la bomba y haga
girar la flecha insertando en el
primer impelente un
desarmador o una varilla corta para
cerciorarse de que ésta gire
libremente.
4. Levante con un desarmador o
llave española grande el
mecanismo rotativo agarrando la
ranura del cople. El juego axial
debe ser verificable (1 a 2 mm.).
De tener + ó – juego que 1-5mm
(± 0.2 mm) se dañará el equipo.
5. Retire los dos tapones
superiores situados en la parte
intermedia del equipo.
Adicionalmente verifique que el tapón
de la salida del agua (al pie del equipo)
esté bien colocado y apretado.
6. Manteniendo el equipo en posición
vertical, introduzca agua potable
limpia (de garrafón) al motor por la
entrada de uno de los tapones hasta
llenarlo y que el agua se derrame
por el orificio del otro tapón.
No utilizar agua sucia o dura.
7. Permaneciendo con el equipo en
posición vertical, espere 20 minutos
girando esporádicamente la flecha,
como se indica en el punto No.3. Con
ligeros golpes de martillo de hule
sobre la carcasa del motor se logra
expulsar al máximo el aire
atrapado en el embobinado.
8. Después de los 20 minutos,
complete el llenado del motor con el
agua mencionada en el punto 6,
enrosque y apriete perfectamente
los dos tapones superiores del motor
y vuelvaRa colocar la rejilla. El llenado
correcto del motor con agua es de
suma importancia ya que ésta tiene
doble funcionalidad: lubricar las chumaceras y enfriar el embobinado del
motor.
De no esperar los 20 min. iniciales
durante el llenado del motor con agua
y efectuar el llenado complementario,
burbujas de aire quedarán
aprisionadas entre los alambres del
embobinado formándose posteriormente un cojín de aire en la parte
superior del motor. Este cojín de aire
evita la lubricación necesaria de la
chumacera superior e impide
el correcto enfriamiento de la parte
superior del embobinado, lo que
conduce dentro de poco tiempo a
desperfectos costosos en el motor.
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46 | Capitulo 13
13B Instalación
5 m
1. Permaneciendo el equipo en su
posición vertical, instálelo en el pozo
de inmediato, después del correcto
llenado del motor
asegurándose de que se logre un
espacio de por lo menos 5 mts.
entre la base del equipo y el fondo
del pozo (el apoyo del motor sobre el
fondo del pozo o tenerlo inmerso en
el asolve causa sobrecalentamiento
del mismo en su área inferior).
2. Al instalar el equipo en el pozo,
evite cuidadosamente que el cable
submarino sea prensado o que
su aislamiento sea deteriorado,
asimismo, evite el jaloneo del equipo
y los golpes del mismo contra el
ademe. Se debe asegurar de que
cada 3 mts. se sujete el cable a la
columna (con fleje plástico o
alambre de cobre forrado; nunca
lo haga con alambre de acero) y
procure no enrollarlo alrededor de
la columna.
5
3. Las bombas de capacidad de
hasta 22 LPS, recomendamos
instalarlas con el borde superior de
la válvula check a por lo menos
5 mts. por debajo del nivel dinámico
(nivel de abatimiento de bombeo) del
pozo. Todas las bombas con
capacidades mayores deberán
tener sumergencia por debajo del
nivel dinámico conforme loindica la
curva NPSHR correspondiente a
cada modelo de bomba.
La no observancia de este requisito
conducirá a daños por cavitación
en el equipo. Si existen indicios de
boqueo, instalar la bomba a más
profundidad, siempre y cuando la
profundidad del pozo lo permita,
o bien, instale una válvula que
estrangule la salida del agua.
13C Pozo con Arena
1. La bomba sumergible BAMSA
debe introducirse en una camisa de
succión sellada (coraza) que hace la
función de cámara de bombeo, que
recibe sólo el agua libre de sólidos,
procedente del desarenador. Los
pasos a seguir son:
1. Desmontar la tapa brida de
la camisa.
2. Conectar la válvula check de
la bomba, al tubo inferior de
la tapa brida
3. Sellar con silicón la apertura
para el paso del cable
eléctrico en la tapa de la
brida, para evitar entrada de
arena.
4. Colocar la bomba dentro de
la camisa, centrando la tapa
brida, sujetándola con los
prisioneros.
13D Conexión a la Línea
Eléctrica
R de que haya hecho
1. Asegúrese
el cálculo correcto del calibre y
cantidad de cable plano (submarino),
según los metros requeridos desde
la profundidad de instalación hasta el
arrancador.
2. Compruebe que el cable que se va
a utilizar esté en buenas
condiciones, sin raspaduras,
quemaduras etc., ya que podría
ocasionar un corto durante el
funcionamiento. En caso de duda,
mejor cortar el tramo defectuoso o
cambiarlo por cable nuevo.
Adicionalmente, asegúrese que la
mufa de empate esté bien hecha y
aislada según el dibujo de Bombas
Alemanas, S. A. de C.V.
No usar dos cables paralelos de
distinto calibre!.
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47 | Capitulo 13
3. Antes de proceder con la conexión del cable al
arrancador, verifique con la ayuda de un megger
(megóhmetro, inductor de manivela) que la resistencia
contra tierra del embobinado del motor incluyendo
cable(s) plano(s) esté bien y que no exista un corto circuito
en el cable submarino o contacto a tierra.
Al emplear el megóhmetro, use la manecilla en 1,000
Volts máximo de corriente directa revisando que el valor
mínimo en equipos nuevos sea de
2 Meghoms y en equipos reparados
de 0.5 Megohms. Revise las tres
puntas de alimentación. En caso
que haya corto circuito (por ej. que
el cable se haya dañado durante la
instalación del equipo), no proceder
a la conexión del mismo a la línea
eléctrica hasta que se haya
corregido el desperfecto en
cuestión, avisando al distribuidor o a
la fábrica.
4. Verifique que tanto el
arrancador como el interruptor
de seguridad tengan la capacidad
adecuada al caballaje del motor del
equipo y que estén en perfecto
estado de funcionamiento. Aunque
se trate de aparatos nuevos,
cheque y apriete todos los tornillos
para evitar falsos contactos que
puedan dañar el motor. El amperaje
medido no debe de sobrepasar el
amperaje nominal indicado en la
placa del equipo.
5. Asegúrese de que el
relevador bimetálico de sobrecarga
sea el adecuado para el amperaje
nominal del motor y ajustarlo
correctamente según instrucciones
de este catálogo.
6. Revise que el cableado de la
acometida al arrancador sea del
calibre adecuado.
7. Bombas Alemanas S. A. de C.V.
recomienda el uso de arrancadores
automáticos a voltaje reducido con
relevador bimetálico trifásico,
equipados con interruptor
termomagnético, voltímetro y
amperímetro. El tiempo entre paso 1
y paso 2 debe de ser de
aproximadamente 4 segundos y la
derivación debe estar colocada
aproximadamente al 65% del voltaje.
8. Tomar el voltaje de las tres fases
antes de arrancar el equipo y verificar
que el mismo sea muy aproximado a
220 o bien 440V según
corresponda, y que además no estén
desbalanceadas (las tres fases con
un mismo o muy similar voltaje).
Tolerancia permitida en el
capítulo respectivo de este
catálogo.
13E Arranque
1. Al arrancar el equipo, compruebe de inmediato el
correcto sentido de giro de la siguiente manera:
• AforarRel agua que sale de la tubería una vez que esté en
marcha el equipo.
• Intercambiar entre sí 2 de los 3 hilos del cable submarino
en los bornes del arrancador.
• Arrancar el equipo nuevamente y medir el caudal de
agua.
El sentido de giro correcto es aquel que proporciona
mayor caudal de agua. No verificar visualmente el sentido
de giro estando el equipo fuera del agua.
La comprobación del giro es de
suma importancia ya que si éste es
erróneo, además de no suministrar
la bomba el caudal correcto, se
producirán daños a la chumacera
axial del motor perjudicando el
equipo y provocando su falla en
corto tiempo.
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48 | Capitulo 13
2. Compruebe que el equipo esté
tomando el amperaje
correcto y de no ser así, pare
el motor inmediatamente,
encuentre la falla o contacte
a su distribuidor o
directamente a la fábrica.
3. Una vez en correcta marcha el
motor y con los amperajes
adecuados, ajuste la
graduación del elemento
térmico del relevador
bimetálico al amperaje de la placa
del motor. Es importante el ajuste
de los elementos
térmicos, ya que de esta manera, se
asegura de que el equipo se
desconecte automáticamente en
caso de que exista alguna
sobrecarga o anormalidad en la
alimentación eléctrica, dando la
oportunidad para verificar
el origen del desperfecto antes de
que se ocasionen daños
considerables al motor y logrando
una protección más efectiva del
mismo. Los motores eléctricos
sumergibles marca BAMSA tienen
un factor de servicio de 1.0, lo que
se debe de considerar al
seleccionar los elementos
térmicos, atendiéndose a las
indicaciones respectivas del
fabricante de estos elementos.
13F Recomendaciones Especiales
1. En caso de que el pozo tuviese arena o sólidos después
de perforarse (aún habiendo sido
desasolvado) o cuando no lo haya utilizado por algún
tiempo, recomendamos colocar una válvula compuerta
a la salida del agua y trabajar la
bomba con la válvula estrangulada hasta que el agua de
este caudal reducido salga totalmente limpia.
Posteriormente, abra la válvula
paulatinamente a medida que el agua vaya
apareciendo más limpia, hasta obtenerla
totalmente clara.
bomba impidiendo que se dañe
prematuramente o se atasque.
Para pozos que tienen
abrasivos como arena,
recomendamos nuestra
ejecución especial con un mayor
número de chumaceras de carburo
de silicio, cuerpo en ejecucción de
acero inoxidable de la
bomba, aunado a materiales de
mayor resistencia al desgaste en
dicho cuerpo.
2. Es recomendable hacer
mediciones periódicas de los niveles
estáticos y dinámicos, voltaje,
amperaje, gasto, etc. para poder
detectar a tiempo cualquier
anomalía que se presentase y
corregirla antes que se ocasione un
daño en el equipo.
3. No obstante que el equipo
sumergible en sí no requiere de un
mantenimiento específico, es
necesario dar mantenimiento
periódico al arrancador y al
interruptor o “breaker”. Se debe de
asegurar Rque el interruptor esté
siempre en buen estado y que el
arrancador a su vez no tenga
contactos flameados.
Se recomienda revisar periódicamente el amperaje del motor para
comprobar la marcha correcta del
equipo.
4. En caso de que se requiera
almacenar un equipo sumergible,
se recomienda enviarlo a la fábrica
para su adecuada preparación y
almacenarlo en posición vertical
cubriendo la succión y la válvula
check con un plástico para evitar el
ingreso de polvos o basuras.
Por medio de este procedimiento, se evita la entrada
masiva de arena a la
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49 | Capitulo 13
13G Algunos Síntomas y Causas de Mal Funcionamiento
Los productos fabricados por Bombas Alemanas, S.A. de C.V son de calidad
máxima garantizada, misma que está avalada por nuestro Laboratorio de Pruebas
“BAMSA”, aprobado y acreditado por la Entidad Mexicana de Acreditación (EMA), así como
por la Comisión Nacional de Ahorro de Energía (CONAE), en el que todos los equipos de
bombeo se someten a las pruebas de rigor que marca la Norma Oficial Mexicana NOM-010ENER-2004.
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Acreditación “EMA” No. MM-043-006/05
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50 | Capitulo 13
La Familia Bamsa
Bombas Alemanas S.A de C.V., está integrada por profesionales
cuya capacidad y experiencia son el resultado de más de 38 años
de participación en multitud de proyectos sobresalientes para el
desarrollo de nuestro país, que han incursionado en todas las
fases de planeación, diseño, construcción y operación de varios
sistemas de bombeo.
Nuestro personal, integrado por verdaderos
especialistas en las diferentes áreas de la
ingeniería, eléctrica, industria, metalúrgia,
administración y diseño, así como aspectos sociales,
representa la mayor garantía de calidad de los equipos de
bombeo sumergibles que fabricamos.
R
Bombas Alemanas S.A. de C.V. pone
a su disposición las siguientes direcciones:
Planta Querétaro
Av. Felipe Carrillo Puerto 303
Zona Industrial Benito Júarez
76130 Santiago de Querétaro, Qro.
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217 0890
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Oficina USA
P.O. BOX 780983
San Antonio Texas
78278 USA
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Ciudad de México
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31125 Chihuahua, Chihuahua.
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BOMBAS SUMERGIBLES

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