Estaciones elevadoras (lift station, sewer, drain)

TECHINT

TEPGE

GUA DE DISEO

ESTACIONES DE BOMBEO

(LIFT STATIONS)

IT-04-R201

REV. A15.NOV.06Pg.

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MANUAL DE PROCEDIMIENTOS TEPGE

TECHINT

TEPGE

GUA DE DISEOESTACIONES ELEVADORAS(LIFT STATIONS)

IT-04-R201REV. BOCTUBRE 2006Pg.12de17

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS TEPGE

NDICE

SeccinPgina21.ALCANCE

22.Introduccin

23.DEFINICIONES

24.CONSIDERACIONES BSICAS DE DISEO

24.1Capacidad normal y mxima de la estacin

34.2Bombas

34.2.1Tipo

34.2.2Cantidad y caudal

44.2.3NPSHA

54.3Foso de succin

54.4Lgica de control de arranque y parada de bombas

54.4.1Bombas iguales

74.4.2Bombas distintas

85.PROCEDIMIENTO DE DISEO

85.1Definicin del caudal de entrada a la estacin elevadora

8a.Lluvias

9b.Agua de incendio

9c.Caudal de entrada a la estacin

105.2Definicin de las bombas

115.3Definicin del foso

116.DIAGRAMAS / FORMULARIOS TPICOS

117.PROGRAMAS DE COMPUTACIN

128.REFERENCIAS

13A.1Hoja de datos tpica de bomba

16Figura 1 Esquema de una estacin elevadora

1. ALCANCE

Esta seccin presenta el criterio y los procedimientos generales para la seleccin y el dimensionamiento de una estacin elevadora (lift station) como parte de un sistema de drenaje industrial (sewer system).

No estn incluidas en la presente seccin las guas para el dimensionamiento del sistema de drenajes como tal, ni los procesos requeridos para el tratamiento del fluido (efluente) que circule a travs de la estacin elevadora.

Solo se plantea el caso con bombas de velocidad constante.

2. IntroduccinLa necesidad de la instalacin de una estacin elevadora ser determinada por la disciplina Ing. Civil dentro del mbito de un proyecto.

El factor principal que interviene en esta decisin es el costo de la estacin comparado con el de las excavaciones necesarias a fin de proporcionar una pendiente adecuada para drenaje por gravedad.

La informacin base que se ha utilizado para el desarrollo de esta gua puede encontrarse bajo la seccin referencias, la cual se ha enriquecido con experiencia adquirida por el departamento de procesos a lo largo de los diversos proyectos.3. DEFINICIONESInvertido: es la pared interna inferior de una caera de drenaje o canal abierto.Cmara colectora (catch basin): dispositivo con una trampa para sedimentos integrada, y un sello lquido en la salida, usada para colectar los efluentes, drenajes superficiales, derrames, etc.

4. CONSIDERACIONES BSICAS DE DISEO4.1 Capacidad normal y mxima de la estacin

Una vez definida la necesidad de la instalacin de una estacin elevadora (lift station), debe establecerse la capacidad de la misma (ref. 4 menciona caudales normales entre 72 y 2340 m3/h).El lquido ser en general agua de lluvia, agua de incendio, o agua oleosa (contaminada con hidrocarburos u otras sustancias, provenientes ya sea de prdidas provenientes de los equipos/caeras ligadas al proceso, o de equipos accesorios, por ej., circuitos de aceite lubricante), normalmente con presencia de slidos (areniscas) provenientes del lavado de las superficies expuestas al lquido colectado.La capacidad estar dada por el caudal de ingreso de lquido segn los escenarios siguientes:1. Operacin normal: el lquido proviene de los drenajes de equipos y caeras, y de lluvias regulares.

2. Mximo caudal de ingreso: es el correspondiente a la mxima simultaneidad prevista, asociada a lluvia mxima o al incendio total de un rea.

Se recomienda ser cuidadoso en la determinacin del caudal mximo de bombeo: entre el nivel mximo (que arranca la ltima bomba operativa prevista) y el de desborde, la diferencia normalmente es mnima. Aunque se prevea el arranque automtico de la bomba de reserva, sta puede no estar disponible y el desborde resulta inevitable, si se estim mal el caudal mximo de ingreso.Es necesario definir las diferentes contribuciones que recibir la estacin elevadora a travs de la red de alimentacin, conectada con embudos (funnels) y cmaras colectoras (catch basins), para drenar una superficie determinada, para la cual se evaluar la densidad de lluvias, el agua de incendio, y cualquier otro aporte previsible.(Fuente: SAES-S-030 Runoff Quantity, sec 4.4 Table 1.)Una vez definidos el caudal normal y el mximo, se determinan las caractersticas de la estacin elevadora: Cantidad de bombas y sus respectivos caudales.

Volumen y dimesiones del foso de succin.

Instrumentacin, incluyendo lgica de arranque y parada de bombas.

4.2 Bombas

4.2.1 Tipo

En general se recurre a bombas centrfugas verticales, totalmente sumergidas en el foso (tipo Flygt para alturas bajas o multietapa para alturas mayores) o con el motor elevado sobre el terreno y el cuerpo de la bomba sumergido.

Las bombas horizontales autocebantes pueden utilizarse para caudales bajos. No es recomendable la instalacin de bombas horizontales por debajo del nivel del lquido (en cmara seca).

Tanto para bombas sumergidas como para bombas con caera de aspiracin, debe informarse al proveedor la geometra del foso, la ubicacin de la conexin de entrada, la distribucin de las bombas o de las bocas de aspiracin y los niveles previstos (ver ref. 3), a fin de que su garanta de funcionamiento incluya el anlisis de vrtices, ingreso de aire o movimiento rotatorio en la zona de succin.Normalmente se recurre a bombas de velocidad constante, ya que el volumen operativo del foso de bombeo permite absorber la diferencia entre el caudal entrante y el bombeado. 4.2.2 Cantidad y caudal

Hoy los modelos comerciales cubren caudales mnimos del orden de 7 m3/h. Capacidades menores pueden requerir el uso de un medio alternativo, por ej., eyectores neumticos.

Puede haber una sola bomba operativa, pero normalmente es mandatorio contar con una reserva instalada, debido a la contaminacin ambiental y al riesgo de incendio (si hay hidrocarburos) asociados a un desborde del foso.

La decisin de adoptar ms de una bomba operativa en caso de caudales importantes, depende del costo total de inversin, incluyendo la reserva (por ej. costo de 2 bombas del 100% frente a 3 del 50%), y del costo operativo (si para el caudal normal el sistema requiere una altura de bombeo significativamente menor que para el caudal mximo, hay incentivo en usar varias bombas iguales para manejar caudales normales y mximos con la menor altura posible, e incluso para adoptar dos conjuntos de bombas distintos, cada uno con su reserva, si eso permite mantener mejor eficiencia para todos los casos operativos con consumo energtico anual importante).Siempre la curva de altura de la bomba debe tener buena pendiente (por lo menos 10% de cada entre caudal nulo y caudal nominal) para que los caudales individuales se mantengan razonablemente iguales al trabajar en paralelo, a pesar de las diferencias habituales por desgaste.Se ver luego que con mayor nmero de bombas en servicio puede disminuirse el volumen operativo del foso de bombeo.

Saudi ARAMCO (ref. 1): El estndar SAES-S-020 (abril 2004) establece, en principio, la necesidad de dos conjuntos de bombeo, cada uno con su reserva, segn lo arriba mencionado. Para las bombas de caudal mximo exige dos fuentes de energa independientes, cada una con su propio transformador.Admite recurrir a un solo conjunto de bombas, si la diferencia entre el caudal normal y el mximo es menor o igual a 10%. Este valor resulta arbitrario, al no tener en cuenta la friccin del sistema, y puede justificarse un pedido de waiver, mostrando la altura y eficiencia con que se manejara el caudal normal con un nmero dado de bombas, y la altura y eficiencia para el caudal mximo con un nmero mayor de bombas del mismo conjunto.4.2.3 NPSHA

La geometra del foso (posicin de la entrada de lquido, de los ejes de las bombas, nivel de fondo, niveles de operacin normal, nivel de alarma de baja y nivel del tope de la fundacin de la bomba) debe definirse preliminarmente segn ref. 3, e informarse al proveedor para su conocimiento y aprobacin.Es usual que, para instalaciones de importancia, el proveedor haga realizar ensayos con modelo en escala reducida, a fin de confirmar que no se generen vrtices ni movimientos rotatorios cerca de la boca de succin para las distintas alternativas de operacin, y pueda as garantizar el funcionamiento. Hay que pedirle al proveedor que defina la posicin de la boca de succin respecto del fondo del pozo y la sumergencia mnima de la boca de succin para el funcionamiento correcto de la bomba. El NPSHA conviene definirlo para la superficie libre en el pozo de bombeo correspondiente a la alarma de bajo nivel.Como nivel de referencia se adopta el recomendado por API 610 (el tope de la fundacin para bombas verticales de pozo seco o hmedo). Teniendo en cuenta la mnima presin atmosfrica local y la mxima presin de vapor, el NPSHA puede calcularse mediante las planillas PUMPSIZE o LIQPIPE.xls.Nota: API 610 tem 3.29 dice que el NPSHA se calcula con el caudal nominal y la temperatura normal, pero debe considerarse siempre la mxima temperatura de operacin. SAES-G-005 Centrifugal Pumps tem 4.2.1 exige la mxima temperatura y adems el 120% del caudal nominal.Para bombas verticales de pozo hmedo no existe lnea de succin (se considera nula la friccin desde la superficie libre hasta la entrada de la bomba, y se desprecia la energa cintica en la superficie libre).Para bombas verticales de pozo seco y para bombas horizontales, valen las mismas hiptesis hasta la boca de aspiracin, pero hay que estimar la friccin en la entrada y en la lnea de succin.Las pruebas de funcionamiento, segn API 610, pueden realizarse conforme a ANSI/HI 2.6 para bombas verticales, donde se usa como nivel de referencia el correspondiente al ojo del primer impulsor. Tngase en cuenta que este dato no se conoce en el momento de pedir la oferta, de modo que el nivel de referencia del API 610 resulta ms conveniente para esa etapa.Las frmulas de clculo pueden verse en ref. 5 y un ejemplo de su aplicacin en el Anexo A.1 de este documento.4.3 Foso de succinEl pozo de bombeo o foso de succin debe:

Actuar como pulmn para absorber las variaciones de caudal entre fluido ingresante y bombeado, mediante el arranque/parada de las bombas segn el nivel de lquido en el foso (ver 4.4). Asegurar un perfil de flujo adecuado en la entrada de las bombas sumergidas o en la boca de succin de las bombas horizontales, de modo de evitar el ingreso de vrtices y pulsaciones. El mximo nivel en el foso debera permitir el drenaje hasta el invertido ms bajo de la red colectora, con excepcin del tramo final de ingreso al foso, que deber cumplir las recomendaciones de la ref. 3. La profundidad depender entonces de la pendiente y del trazado de la red definida por el departamento Civil.El foso de succin debe, adems, contar con un venteo que disponga en forma segura de los vapores de hidrocarburos livianos y de los gases que pudieran haberse arrastrado con los lquidos dentro del sistema de drenaje. Se recomienda un dimetro mnimo de 4, y una descarga a no menos de 3 metros de altura por encima de parrales, de plataformas y de cualquier equipo que maneje hidrocarburos o sus derivados.

4.4 Lgica de control de arranque y parada de bombas4.4.1 Bombas iguales

El Apndice B de la ref. 3 incluye, a ttulo ilustrativo, dos secuencias tpicas para el arranque y parada de bombas iguales en paralelo: Secuencia 1: A medida que sube el lquido en el foso, los niveles L1, L2,Li arrancan respectivamente las bombas P1, P2,Pi. Cuando la capacidad de bombeo supera al caudal de ingreso y el lquido comienza a descender, los niveles Li-1,L1, L0 detienen respectivamente las bombas Pi,P2, P1. Secuencia 2: Las bombas se ponen en marcha de la misma manera que en la secuencia 1, pero todas continan operando hasta el nivel mnimo L0, en el cual todas se detienen.El planteo que se utiliza para definir el volumen de foso requerido para cada secuencia es el siguiente:

El tiempo mnimo entre dos arranques sucesivos de la bomba para evitar sobrecalentamiento acumulativo en el motor elctrico es un valor T fijado por el fabricante. La ref. 4 sugiere 10 minutos para motores por debajo de 15 kW, 15 minutos para motores entre 15 y 75 kW, 20-30 minutos entre 75 kW y 200 kW, y a consultar al proveedor para potencias superiores. Entre dos arranques sucesivos se adopta la simplificacin de considerar constante el caudal de entrada al foso, pero se admite que este valor pueda ser el ms desfavorable (o sea el que da el ciclo ms corto entre arranques sucesivos).

Si se llama:Qpicaudal medio con i bombas en servicio (el caudal de bombeo vara ligeramente al variar el nivel de lquido en el foso)Qincaudal constante de entrada

Vivolumen comprendido entr Li y Li-1,

resultan las conclusiones siguientes:

Secuencia 1 (ref. 3 App. B):Si Qpi-1 < Qin < Qpi:La bomba Pi experimenta un ciclo cuya duracin es la suma del tiempo requerido para llegar del nivel de arranque Li al de parada Li-1, ms el tiempo para que el nivel vuelva a subir desde Li-1 hasta Li:

El caudal de entrada que hace mximo el Vi requerido para respetar el tiempo mnimo T, se obtiene anulando la derivada de Vi respecto de Qin, de donde resulta:

Si se necesitan N bombas para cubrir el caudal mximo, el volumen operativo total resulta:

Obsrvese que, con una sola bomba, el caudal de entrada ms desfavorable coincide con la mitad del caudal de bombeo y el volumen operativo con el bombeado en el lapso T/4.La ref. 1 exige adoptar 15 minutos como mnimo para T.ARAMCO, en SAES-S-010 Sanitary Sewers, tem 5.3.3.b, pide esta secuencia cuando hay ms de una bomba en operacin.

Secuencia 2 (ref. 3 App. B):Comparando con el caso anterior, habr coincidencia para la bomba P1, pero, si en vez de detener la bomba Pi al alcanzar el nivel Li-1, se la deja operar hasta alcanzar el nivel L0, es evidente que disminuir el volumen Vi, aunque seguir aumentando la altura de bombeo requerida. El tiempo del ciclo resulta:

Si se anula la derivada de Vi respecto de Qin, resulta una ecuacin de grado superior a 2, que puede resolverse por iteracin para hallar el caudal Qin que hace mximo el volumen Vi.Nuevamente, el volumen operativo total se obtiene sumando los volmenes requeridos para cada bomba, aunque no resulte una expresin explcita como en el caso anterior.Para P2, si Qp2/Qp1 es menor que 4/3, la derivada no se anula y resulta que el tiempo del ciclo se mantiene superior al mnimo con V2 = 0. En tal caso, el arranque de P2 puede definirse con cualquiera de las tres alternativas descriptas en detalle para secuencia 3. Secuencia 3 (ref. 4 Ej. 9.2):Ninguna de las secuencias anteriores minimiza el volumen operativo. La segunda lo reduce respecto de la primera, pero al detener todas las bombas al alcanzar L0, disminuye el tiempo requerido para el llenado. La estrategia adecuada es detener solamente la bomba Pi, con lo que se obtiene:

Anulando la derivada de Vi respecto de Qin:

El mximo volumen operativo requerido corresponde a la operacin con una sola bomba, ya que Qp1 > Qpi Qpi-1, de donde:

Es decir que operando con varias bombas se obtiene una reduccin sustancial en el volumen del foso (Qp1/QpN respecto de la secuencia 1).A fin de aplicar exactamente esta secuencia, se necesita la medicin del caudal de entrada y los niveles L0 y L1. Al alcanzarse L1, se arranca el nmero de bombas necesario para superar el caudal de entrada. Al alcanzarse L0, se detiene el nmero de bombas necesario para que el caudal de bombeo quede en el escaln inmediatamente por debajo del caudal de entrada.Una forma prctica de implementar esta lgica sin medir el caudal de entrada consiste en fijar los niveles L0 y L1 para el volumen operativo calculado. L2,LN (para arrancar las bombas respectivas) se fijan por encima de L1 a la mnima distancia que permita la precisin de la medicin de nivel (la referencia 4 sugiere entre 7,5 y 15 cm). Con el mismo criterio se agregan los niveles de parada L01 (coincidente con L0) y L02,L0N a la mnima distancia por encima del anterior para detener las bombas respectivas.El volumen operativo total requerido es igual a V ms el asociado a una diferencia de nivel de 7,5 cm por (N-1). ARAMCO para Industrial Drainage and Sewers (ref. 1), al citar ref. 4, implicara el uso de esta secuencia.Otra forma es instalar solamente los niveles L0N y L1 y definir los arranques a partir de L1 con retardo nulo para P1 y retardos crecientes para las bombas siguientes; y las paradas a partir de L0N con retardo nulo para PN y retardos crecientes para PN-1,P1.Siempre conviene disponer de una parada independiente de todas las bombas por cercana a la cavitacin, y del arranque automtico de la bomba de reserva al superarse el nivel de alarma mximo (con parada en L0N).Otra forma de disminuir el volumen requerido consiste en incluir en la lgica la condicin de siempre arrancar la bomba que lleva ms tiempo detenida y sacar de servicio la que lleva ms tiempo funcionando.Para un mximo de 2 bombas en servicio, con la secuencia 1, el volumen se reduce a la mitad.Con la secuencia 2, no se obtiene reduccin.Con la secuencia 3, el volumen se reduce a la mitad.

La bomba de reserva no debe considerarse, porque puede estar en mantenimiento (solo se la usa en una emergencia, si est disponible).

El caso de bombas que pueden operar con un escaln de velocidad (una velocidad baja y una alta) se puede asimilar al caso anterior, suponiendo que el aumento de velocidad corresponde al arranque de una nueva bomba. Hay que tener en cuenta que no deben operar en paralelo una bomba con velocidad baja y otra con velocidad alta (ver ej. 9.2 en ref. 4).4.4.2 Bombas distintasSi se usa un primer conjunto de bombas iguales para caudales de entrada inferiores o iguales al normal y un segundo conjunto de bombas iguales entre s, pero de mayor altura que las anteriores, para caudales de entrada entre el normal y el mximo, hay que tener en cuenta los factores siguientes:

El tiempo mnimo entre arranques T para el primer conjunto normalmente es menor que el tiempo mnimo T para el segundo conjunto.

Los caudales operativos del segundo conjunto deben ser superiores al caudal normal, para que se justifique la divisin en dos conjuntos (Qp1>QpN).

La lgica de control debe inhibir la operacin simultnea de bombas de conjuntos distintos, a fin de prevenir que las bombas del primer conjunto se vean forzadas a funcionar con caudales muy bajos (para un mismo caudal, una bomba del segundo conjunto debera dar una altura significativamente mayor que una bomba del primer conjunto: al conectarse en paralelo, la bomba ms chica absorbera una fraccin pequea del caudal total y podra llegar a caudal nulo).La lgica recomendada es adoptar la secuencia 3 anterior:

Para el primer conjunto de bombas, resultan los niveles L0, LN. Para el segundo conjunto, el nivel L01 coincide con L0. L1 resulta de V1 = (T/4) Qp1. Dado que Tdebera ser mayor que T y Qp1 mayor que QpN, L1 tendra que quedar por encima de LN (verificarlo y adoptar un valor mayor de ser necesario).

Cuando el caudal de entrada no supera al normal, todo ocurre como en el caso anterior y opera el primer conjunto.

Cuando el caudal de entrada es mayor que el normal, al alcanzarse L1 se detienen (y quedan inhibidas) todas las bombas Pi del primer conjunto y se arranca la bomba P1 del segundo conjunto.Mientras el caudal de entrada se mantenga por encima de Qp1, todo funciona como en el caso de un solo conjunto de bombas y el nivel se mantiene por encima de L1.Si el caudal de entrada queda por debajo de Qp1, el nivel desciende hasta L01, con lo que se detiene P1 y se desinhibe el arranque de las bombas del primer conjunto. Al subir el nivel, arrancan sucesivamente las bombas Pi a partir de L1. Si el caudal de entrada no supera QpN, pasa a trabajarse solamente con el primer conjunto. En cambio, si el caudal de entrada queda entre QpN y Qp1, volver a alcanzarse L1, se detienen e inhiben las bombas del primer conjunto y arranca P1. Puede observarse que el tiempo de este ciclo es ligeramente mayor que T, porque el arranque de las bombas Pi prolonga ligeramente el tiempo de llenado hasta V1. Dado que T es (o se adopta) mayor que T, tambin se satisface el tiempo de ciclo para las bombas del primer conjunto.Si se adopta el criterio de arranques y paradas rotativas para disminuir V1, hay que verificar que las bombas del primer conjunto no excedan la frecuencia de arranque cuando el caudal de entrada queda entre QpN y Qp1.5. PROCEDIMIENTO DE DISEO5.1 Definicin del caudal de entrada a la estacin elevadoraa. Lluvias

Determinar el rea que ser servida por la estacin elevadora.

Determinar el coeficiente de escurrimiento segn el tipo de superficie que se trate

rea de drenajeCoeficiente de escurrimiento (C)

Pavimento, calles y estacionamientos0.9

Suelos rocosos y compactos 0.8

Zonas comerciales o de servicios comunitarios 0.7

Zonas residenciales 0.6

Escuelas 0.5

Parques y zonas arenosas abiertas 0.3

Estimar el tiempo de concentracin (mximo tiempo que demora el agua de lluvia cada en cualquier lugar del rea para llegar al foso de bombeo). Ver ref. 2 tem 4.1.

En base a informacin meteorolgica de los ltimos 5 aos, determinar la mxima intensidad de lluvia (I) durante un tiempo igual al de concentracin antes estimado (ver SAES-A-112 para proyectos de Aramco).

Calcular el mximo caudal de agua de lluvia que entra al foso de bombeo.

Q = C I A

Q = Caudal de agua de lluvia

C = Coeficiente de escurrimiento (ponderado segn los tipos de terreno)I = Mxima intensidad de lluvia de los ltimos 5 aos durante el tiempo de concentracinA = rea de drenajePara A > 4.084 km2, ref. 2 tem 4.4.2 sugiere una correccin en funcin de la pendiente promedio del terreno.

b. Agua de incendio

Si el sistema de incendio ya est definido, adoptar el mximo caudal previsto para el rea a drenar.

Para una estimacin preliminar, SAES-B-017 recomienda determinar las zonas de proceso independientes (separadas por 15 m como mnimo) y asignar a cada una alto, medio o bajo riesgo, segn el fluido manejado y las condiciones de presin y temperatura de operacin (tems 5.3 a 5.5).El mximo caudal puede estimarse mediante el producto del rea de cada zona independiente por una densidad media recomendada segn el riesgo (para drenaje se adopta el de la zona que requiere mayor caudal):Riesgo alto: 0.14 L/ms (0.20 gpm/ft). El caudal de diseo ser de 63 L/s (1000 gpm) como mnimo, pero no necesita superar 252 L/s (4000 gpm).Riesgo medio: 0.10 L/ms (0.15 gpm/ft). El caudal de diseo ser de 63 L/s (1000 gpm) como mnimo, pero no necesita superar 190 L/s (3000 gpm).Riesgo bajo: 0.07 L/ms (0.10 gpm/ft). El caudal de diseo ser de 19 L/s (300 gpm) como mnimo, pero no necesita superar 63 L/s (1000 gpm).c. Caudal de entrada a la estacin

La ref. 1 tem 4.1 pide disear todo el sitema de drenajes para el mayor de los dos caudales siguientes: Caudal de descarga de hidrocarburos durante operacin o mantenimiento normales ms mximo caudal de agua de incendio segn tem b. Mximo caudal de agua de lluvia segn tem a.

5.2 Definicin de las bombas

Calcular la curva del sistema de descarga y definir uno o dos conjuntos de bombas y el nmero respectivo:Si la friccin del sistema de descarga es despreciable frente a la altura esttica, el incremento de caudal por cada bomba que entra en servicio es prcticamente constante y se puede trabajar siempre alrededor de la eficiencia ptima (el caudal individual disminuye muy poco al aumentar el nmero de bombas en servicio). Se recurre a un nico conjunto de bombas que d el menor costo total en bombas y volumen de foso. Para caudales pequeos, 2 bombas del 100% del caudal mximo es la opcin habitual. A medida que crece el caudal mximo, puede resultar ms econmico 3 bombas del 50%, con volumen de foso reducido a casi la mitad, o 4 bombas del 33,3% con foso reducido a casi un tercio y as sucesivamente.En cambio, si la friccin es apreciable, la altura para caudal mximo puede ser muy superior a la del caudal normal. En tal caso, al recurrir a bombas iguales en paralelo, el caudal individual puede variar en forma inaceptable segn el nmero de bombas en servicio (ya sea por la cada de eficiencia, ya sea por caudal mnimo o mximo fuera del rango recomendado). O sea que la cantidad de bombas centrfugas en paralelo est limitada por la curva del sistema de descarga cuando hay alta friccin.En este caso, adems de la inversin inicial hay que considerar el costo operativo anual. Puede resultar rentable (mayor inversin inicial en bombas, pero menor costo operativo) instalar un conjunto de bombas (con reserva) para el caudal mximo, y otro conjunto (con reserva) para el caudal normal y una altura nominal inferior a la del conjunto anterior. De esta forma el consumo especfico por m3 bombeado (proporcional a la altura de bombeo dividida por la eficiencia) puede mantenerse mnimo para cada condicin operativa que impacte en el consumo anual.El sistema de control debe inhibir el funcionamiento de bombas distintas en paralelo.

:Definir caudal y altura nominales y completar hoja de datos (formulario A1 o similar).Recordar que para bombas centrfugas adems de caudal y altura nominales hay que definir: mxima presin de succin (define la resistencia del sello mecnico; puede distinguirse entre mxima presin con bomba detenida y en funcionamiento, si la diferencia es grande). Si puede haber vaco en la boca de succin, conviene informar el valor. En el caso de pozo hmedo, basta con definir el mximo nivel de lquido. Conviene dejar en blanco la presin de succin nominal, la presin de descarga y la presin diferencial, porque las definiciones de la norma no son precisas (el nivel de referencia se aplica solo para el NPSH) y se prestan a inconsistencias. La presin diferencial que genera la bomba a distintos caudales es la que se calcula con la altura respectiva y la densidad normal (ver API 610 tem 3.20; la norma permite al comprador pedir que se use la densidad mxima para definir la mxima presin de descarga). Este valor no coincide con la diferencia entre la presin en la boca de descarga y la presin en la boca de succin cuando hay diferencias de nivel o de velocidad.

NPSHA (se calcula al caudal nominal para la mnima energa esperada en la succin y la mxima presin de vapor. Se puede restar el margen de seguridad que se quiera adoptar, o informar el valor calculado para un caudal del 120% del nominal segn pide ARAMCO).

Si el rango de caudales operativos es amplio, conviene definir el mnimo, el normal y el mximo. Propiedades del lquido bombeado (densidad, viscosidad, presin de vapor, calor especfico) para el rango de temperaturas de operacin. La mnima presin atmosfrica local (o la altura sobre el nivel del mar).5.3 Definicin del foso Determinar las dimensiones bsicas del foso, segn ref. 3

Seleccionar los niveles y el volumen operativo (se recomienda la secuencia 3, segn la ref. 4 recomendada por ARAMCO en ref. 1, y analizar si conviene recurrir a rotacin de arranque/parada para reducir ms el volumen).

Pedir al proveedor de las bombas que apruebe las dimensiones del foso (salvo para caudales pequeos).6. DIAGRAMAS / FORMULARIOS TPICOSArchivo MicrostationArchivo PDF/Word

Piping & Instruments Diagram

Esquema de Lift Station

Datasheet Bomba cent Vert.

7. PROGRAMAS DE COMPUTACIN

Planilla Excel 2003, revisin 0: lift stations_rev 0.xls (Desarrollado por departamento procesos, contacto Eduardo Rodrguez Arias).La planilla permite: Estimar los caudales de agua de lluvia y agua de incendio a ser drenados a partir de las densidades superficiales de caudal y de las reas afectadas. Calcular el volumen mnimo requerido para las estaciones elevadoras a partir del mnimo perodo del ciclo de bombeo, caudales de bombeo, cantidad de bombas y secuencia operativa de las mismas.

En la hoja de trabajo instr se encuentra el manual de instrucciones para el uso de la misma.

8. REFERENCIAS

SAUDI ARAMCO Engineering Standards1. SAES-S-020Industrial Drainage and Sewers2. SAES-S-030Storm Water Drainage Systems

3. ANSI/HI 9.8-1998. Pump Intake Design 4. Ingeniera Sanitaria, Redes de Alcantarillado y bombeo de Aguas residuales (Metcalf & Eddy Inc, Editorial Labor S.A.)

5. RW-24Curvas de altura y ANPA disponible (PUMPSIZE.doc)

A.1 Hoja de datos tpica de bombaLa figura muestra los niveles previstos y pide al proveedor confirmar sumergencia mnima y distancia al piso de la boca de succin.Debera mostrar tambin en planta la posicin del cao de entrada, de las dos bombas, las dimensiones de la cmara y si hay rejas para retencin de slidos.

La cota de 5.27 m debera extenderse hasta el tope de la fundacin (est mostrando el nivel de piso terminado alrededor de la fundacin).

R sera 0.3 m segn SAES-S-010 tem 5.3.5.d. El nivel operativo mximo HLL resultara -1.62 m; el mnimo LLL, -3.22 m. La alarma por bajo nivel podra instalarse a -3.52 m (5.27 m por debajo del tope de la fundacin), y la parada de emergencia a -3.82 m, en correspondencia con la sumergencia mnima. La boca de succin estara a -4.62 m.El NPSHA, calculado para el nivel de alarma de baja y referido al tope de la fundacin, resultara (1.03-0.102)*10-5.27 = 4.01 m

La mxima presin de succin para una situacin de desborde sera de 0.8 kg/cm2g (correspondiente a 3.4 m + 4.62 m).Applicable to: FORMCHECKBOX

Proposal FORMCHECKBOX

Purchase FORMCHECKBOX

As BuiltSupplier / Manufacturer:

Equipment name:ASU Lift Station PumaQuantity : 2Type: FORMCHECKBOX

Horizontal FORMCHECKBOX Vertical In-line

TAG N: C070-P-0001 A/B FORMCHECKBOX

Vertical multistage FORMCHECKBOX

Vertical Sump

Design Criteria1670-8410-RQ-9999-0001Model/Size:Stages No.:

Location : Rabigh SAUDI ARABIASeries No

NOTE: (()INDICATES INFORMATION FILLED IN BY PURCHASER( )BY SUPPLIER(( ) BY PURCHASER OR SUPPLIER

PUMPS (()DRIVERS ( ( ) (Note 3)

Service Type Continuous FORMCHECKBOX

Intermittent FORMCHECKBOX

Type : Electric MotorNominal Power [kW] : Frame:

Service Mode: 1 (one) Pump in operationTag No: Rated Power [kW]: Voltage [V] / Ph.:480 / 3

1 (one Pump in Stand-bySpeed [rpm]:Frequency [Hz]: 60

Service Factor: Mounted by: Pump mfr

LIQUID HANDLED (() (Notes 5 & 10)OPERATING CONDITIONS (() (Note 1 & 2)SITE DATA (()

Liquid: Contaminated Surface WaterFlow [m3/h] Rated:180Temperature [C]: Max: 46 Min: 5

Temp.[C]: Norm: 35 Max: 46 Min: 5 Minimum:Relative hum. [%]: Max: 96 Min: 6

Sp Gr: 1 Viscosity [cP]:0.71Suction pressure [kg/cm2g]: 0.8 max.Elev. above sea level [m]: 5

Vapor pres.@ normal temp [kg/cm2]: 0.06Discharge pressure [kg/cm2g]: Location FORMCHECKBOX Indoor FORMCHECKBOX Outdoor

Vapor pres.@ max temp. [kg/cm2]: 0.102Differential Pressure [kg/cm2]: FORMCHECKBOX Under roof FORMCHECKBOX Winterization reqd

Solid ParticlesType:Max. Size [mm]: Total Head [m]: 35 FORMCHECKBOX Heated FORMCHECKBOX Unheated

Density of Solids [kg/m3]:NPSHa @ rated capacity [m]: 4 (Note 1)Area class : Class 1 Zone 1

Concentration: [% w/w]: NPSHa @ 120 % rated cap.[m]:

PUMP PERFORMANCE ( ( ) ( Note 1))

Curve No:Minimum Cont. Flow [m3/h], ThermalNPSHr [m] At Rated Capacity :

Rated Speed [rpm]: Stable At 120% of rated capacity:

Efficiency at Rated point [%]: Max. head with nominal impeller [m]:Viscosity correction factors cQ: cH: cE:

Rated Power [kW]:De-Rating Factors:

PUMP CONSTRUCTION (( )

NOZZLESNominal Dia.[in]ANSI Rating [lb]FacingPositionAux. ConnectionsNominal Dia.[in]TypePosition

Suction# R.F.Drain

Discharge#R.F.Vent

CASING (( )IMPELLER (( ) BEARING & LUBRICATION (( )

Horizontal Mounting: FORMCHECKBOX Centerline Mounting type: FORMCHECKBOX Overhung Bearing TypeRadialThrust

FORMCHECKBOX Foot FORMCHECKBOX Between bearings Antifriction; Qty / ISO N

Vertical Mounting: FORMCHECKBOX In-line Diameter [mm]Nominal:Sleeve

FORMCHECKBOX Sump Max.: Min.: Lubrication Type FORMCHECKBOX Grease FORMCHECKBOX Grease for life

FORMCHECKBOX Radial Split FORMCHECKBOX Axial Split Impeller type FORMCHECKBOX Open FORMCHECKBOX Semi-Open Oil: FORMCHECKBOX Ring Oil FORMCHECKBOX Mist FORMCHECKBOX Flood

FORMCHECKBOX Single volute FORMCHECKBOX Double volute FORMCHECKBOX Closed FORMCHECKBOX Other: FORMCHECKBOX Constant level oiler:

FORMCHECKBOX Staggered volutes Impeller attachment method:Radial sleeve lubrication of vertical pumps:

Maximum Allowable Working

Pressure [kPa]: COUPLING ( ( ) (Note 5)SHAFT SEALING ( ( ) N.A.

Type: FORMCHECKBOX Mechanical seal Type: Cartridge FORMCHECKBOX Packing

Hydrotest Pressure [kPa]: Manufacturer:API 610 Code: Mfr:

Model/Size:Flush Plan (API 610):No. of rings:

Service factor: Manufacturer: Mtl:

Mounted by: Pump ManufacturerModel:

MATERIALS (Acc. to ASTM Std) VKA TEST & INSPECTIONS (( )WEIGHTS [kg] (()

Casing: Stuffing box: ObsNon-witWitPump:

Casing liners: Hydrostatic FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Driver:

Casing liners thickness [mm]: Performance FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Accessories:

Impeller:NPSH (Note 1) FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Base plate :

Case wear rings:Vibration @ nin. flow FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Impeller wear rings:Shop inspection FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Total:

Shaft:Shaft sleeve:Sound level FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Mechanical seal,Gland:Sleeve:

Bearing housing:Material Certification required:

Aux. piping/tubing: FORMCHECKBOX Casing FORMCHECKBOX Impeller FORMCHECKBOX Shaft

Casing bolts: Base plate:Other:

NOTES:

1- NPSHa IS REFERRED AT TOP OF FOUNDATION LEVEL.

2- NPSH TEST IS REQUIRED IF THE DIFFERENCE BETWEEN NPSHa AND NPSHr (BOTH REFERRED AT THE SAME LEVEL) AT the rated flow IS LESS THAN 1 m.

3- THE PUMP MANUFACTURER IS RESPONSIBLE FOR THE DRIVER EQUIPMENT DOCUMENTATION APPROVAL. EACH PUMP AND DRIVER ASSEMBLY SHALL BE MOUNTED AND ALIGNED BY PUMP MANUFACTURER.

4- ROTOR ASSEMBLY MUST BE BALANCED IN ACCORDANCE WITH ISO 1940 CLASS G2.5

5- COUPLING SHALL BE NON- LUBRICATED FLEXIBLE STAINLESS STEEL DISK TYPE. SPACER OF AT LEAST 127 mm LENGTH SHALL BE FURNISHED. COUPLING SERVICE FACTOR SHALL NOT BE LESS THAN 1.5 BASED ON THE DRIVER NOMINAL POWER.

6- SHAFT SLEEVE SHALL BE PROVIDED IN ZONES OF SHAFT BUSHING. SHAFT SLEEVE HARDNESS SHALL BE HIGHER THAN THE BUSHING HARDNESS. THE BUSHING SHALL BE CONTINUOUSLY LUBRICATED BY THE PUMPED LIQUID, EVEN THOUGH THE PIT IS GOING TO EMPTINESS.

7- VENDORS SHALL COMPLETE AND SUBMIT FOR APPROVAL THIS PUMP DATA SHEET AND MOTOR DATA SHEET.

8- REQUIRED SOUND PRESSURE LEVEL FOR THE DRIVER SHALL BE SPECIFIED FOR PUMP VENDOR TAKING INTO ACCOUNT THAT 85 dB(A) IS THE ALLOWABLE MAXIMUM NOISE LEVEL FOR THE TRAIN.

9- PUMP MANUFACTURER SHALL SUPPLY THE MOUNTING PLATE

10 DISCHARGE PRESSURE IS REFERRED AT TOP OF FOUNDATION LEVEL

Figura 1 Esquema de una estacin elevadora

Observaciones:SAES-S-010 Sanitary Sewers pide:

5.3.5.a: el nivel inferior del volumen operativo debe estar por lo menos 0.5 m por encima de la boca de succin de la bomba.

5.3.5.c: la detencin automtica para proteger la bomba debe fijarse a un nivel por encima de la boca de succin no inferior a 0.3 m y no inferior al recomendado por el fabricante.

5.3.5.d: el nivel superior del volumen operativo debe situarse por lo menos 0.3 m por debajo del invertido del cao de drenaje ms bajo.SAES-S-020 Industrial Drainage and Sewers pide:

4.14.8: los niveles de arranque y parada de la bomba para caudal normal deben permitir un tiempo de funcionamiento no inferior a 5 minutos.

4.14.9: las lneas de drenaje debern permanecer secas cuando no estn en uso. El nivel mximo en el foso no impedir el flujo entrante. 4.14.10: las lneas de drenaje contarn con sello hidrulico a la entrada. La seccin de salida deber quedar por lo menos 0.15 m por debajo del nivel de detencin automtica de la bomba (no corresponde a lo mostrado en la figura). La ref. 4 en la pg. 383 sugiere la posibilidad de aprovechar el tramo final de los colectores, instalado por debajo del nivel superior del foso, para incrementar el volumen operativo. Si el foso est distanciado de la planta a drenar, el tem 4.14.9 podra restringirse a los colectores dentro de la planta.

S and T= According to vendor proposed design (S estimated as 0.8 m)

L = R + 2 m + S + 0.3 m + T; however L minimum length shall be 3.5 m

S and T= According to vendor proposed design (S estimated as 0.8 m)

L = R + 2 m + S + 0.3 m + T; however L minimum length shall be 3.5 m

En el proyecto 3015 Rabigh Utilities & Offsites Package 1 se utiliz un solo conjunto de bombas en situaciones donde la diferencia entre los caudales era de 14%; el waiver fue aprobado por Petrorabigh Saudi ARAMCO/Sumitomo.

Archivo: TEA_TEPGE TEC_GD Lift Stations_rev 0.doc PAGE Archivo: TEA_TEPGE TEC_GD Lift Stations_rev 0.doc

_1211036642.unknown

_1211036958.unknown

_1213164690/Typical PID Lift Station.dgn

_1213164723/Typical P&ID Lift Station.pdf

_1213164593/Esquema lift station - preliminar.dwg

_1213164652.doc

TECHINT

HOJA DE DATOS / DATA SHEET

Title

Client Doc Number

Techint Doc Number

Job: XXXXXXXXX

Page

2

of

2

-CLIENT-

Applicable to:

FORMCHECKBOX

Proposal

FORMCHECKBOX

Purchase

FORMCHECKBOX

As Built

Supplier / Manufacturer:

Equipment name:

Quantity :

Type:

FORMCHECKBOX

Horizontal

FORMCHECKBOX

Vertical In-line

TAG N:

FORMCHECKBOX

Vertical multistage

FORMCHECKBOX

Vertical Sump

Design Criteria

Model/Size:

Stages No.:

Location :

Series No

NOTE:

(()

INDICATES INFORMATION FILLED IN BY PURCHASER

( ( )

BY SUPPLIER

(( )

BY PURCHASER OR SUPPLIER

PUMPS (()

DRIVERS ( ( ) (Note 3)

Service Type

Continuous FORMCHECKBOX

Intermittent FORMCHECKBOX

Type :

Electric Motor

Nominal Power [kW] :

Frame:

Service Mode:

Tag No:

Rated Power [kW]:

Voltage [V] / Ph.:

Speed [rpm]:

Frequency [Hz]:

Service Factor:

Mounted by: Pump mfr

LIQUID HANDLED (() (Notes 5 & 10)

OPERATING CONDITIONS (() (Note 1 & 2)

SITE DATA (()

Liquid: Oily Water

Flow [m3/h]

Rated:

XX

Temperature [C]: Max: XX Min: XX

Temp.[C]: Norm: XX Max: XX Min:

Minimum:

XX

Relative hum. [%]: Max: XX Min: XX

Sp Gr:

XX

Viscosity [cP]:

XX

Suction pressure [BARg]: XX max

Elev. above sea level [m]: XX

Vapor pres.@ normal temp [kg/cm2]:

Discharge pressure [BARg]:

Location

FORMCHECKBOX Indoor

FORMCHECKBOX Outdoor

Vapor pres.@ max temp. [kg/cm2]: XX

Differential Pressure [BAR]:

FORMCHECKBOX Under roof

FORMCHECKBOX Winterization reqd

Solid Particles

Type:

Max. Size [mm]:

Total Head [m]: XX

FORMCHECKBOX Heated

FORMCHECKBOX Unheated

Density of Solids [kg/m3]:

NPSHa @ rated capacity [m]:

XXX

Area class : Class 1 div 2

Concentration: [% w/w]:

NPSHa @ 120 % rated cap.[m]:

PUMP PERFORMANCE ( ( ) ( Note 1))

Curve No:

Minimum Cont. Flow [m3/h],

Thermal

NPSHr [m]

At Rated Capacity :

Rated Speed [rpm]:

Stable

At 120% of rated capacity:

Efficiency at Rated point [%]:

Max. head with nominal impeller [m]:

Viscosity correction factors

cQ: 1

cH: 1

cE:1

Rated Power [kW]:

De-Rating Factors:

PUMP CONSTRUCTION (( )

NOZZLES

Nominal Dia.[in]

ANSI Rating [lb]

Facing

Position

Aux. Connections

Nominal Dia.[in]

Type

Position

Suction

#

R.F.

Drain

Discharge

#

R.F.

Vent

CASING (( )

IMPELLER (( )

BEARING & LUBRICATION (( )

Horizontal Mounting:

FORMCHECKBOX Centerline

Mounting type:

FORMCHECKBOX Overhung

Bearing Type

Radial

Thrust

FORMCHECKBOX Foot

FORMCHECKBOX Between bearings

Antifriction; Qty / ISO N

Vertical Mounting:

FORMCHECKBOX In-line

Diameter [mm]

Nominal:

Sleeve

FORMCHECKBOX Sump

Max.:

Min.:

Lubrication Type

FORMCHECKBOX Grease

FORMCHECKBOX Grease for life

FORMCHECKBOX Radial Split

FORMCHECKBOX Axial Split

Impeller type

FORMCHECKBOX Open

FORMCHECKBOX Semi-Open

Oil:

FORMCHECKBOX Ring Oil

FORMCHECKBOX Mist

FORMCHECKBOX Flood

FORMCHECKBOX Single volute

FORMCHECKBOX Double volute

FORMCHECKBOX Closed

FORMCHECKBOX Other:

FORMCHECKBOX Constant level oiler:

FORMCHECKBOX Staggered volutes

Impeller attachment method:

Radial sleeve lubrication of vertical pumps:

Maximum Allowable Working

Pressure [kPa]:

COUPLING ( ( ) (Note 5)

SHAFT SEALING ( ( ) N.A.

Type:

FORMCHECKBOX Mechanical seal

Type: Cartridge

FORMCHECKBOX Packing

Hydrotest Pressure [kPa]:

Manufacturer:

API 610 Code:

Mfr:

Model/Size:

Flush Plan (API 610):

No. of rings:

Service factor:

Manufacturer:

Mtl:

Mounted by: Pump Manufacturer

Model:

MATERIALS (Acc. to ASTM Std) ( ( ) (Note 10)

TEST & INSPECTIONS (( )

WEIGHTS [kg] (()

Casing:

Stuffing box:

Obs

Non-wit

Wit

Pump:

Casing liners:

Hydrostatic

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Driver:

Casing liners thickness [mm]:

Performance

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Accessories:

Impeller:

NPSH (Note 1)

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Base plate :

Case wear rings:

Vibration @ nin. flow

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Impeller wear rings:

Shop inspection

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Total:

Shaft:

Shaft sleeve:

Sound level

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

FORMCHECKBOX

Mechanical seal,

Gland:

Sleeve:

Bearing housing:

Material Certification required:

Aux. piping/tubing:

FORMCHECKBOX Casing

FORMCHECKBOX Impeller

FORMCHECKBOX Shaft

Casing bolts:

Base plate:

Other:

NOTES:

1- NPSHa IS REFERRED AT TOP OF FOUNDATION LEVEL.

2- NPSH TEST IS REQUIRED IF THE DIFFERENCE BETWEEN NPSHa AND NPSHr (BOTH REFERRED AT THE SAME LEVEL) AT 120% of the rated flow IS LESS THAN 3 ft.

3- THE PUMP MANUFACTURER IS RESPONSIBLE FOR THE DRIVER EQUIPMENT DOCUMENTATION APPROVAL. EACH PUMP AND DRIVER ASSEMBLY SHALL BE MOUNTED AND ALIGNED BY PUMP MANUFACTURER.

4- ROTOR ASSEMBLY MUST BE BALANCED IN ACCORDANCE WITH ISO 1940 CLASS G2.5

5- COUPLING SHALL BE NON- LUBRICATED FLEXIBLE STAINLESS STEEL DISK TYPE. SPACER OF AT LEAST 127 mm LENGTH SHALL BE FURNISHED. COUPLING SERVICE FACTOR SHALL NOT BE LESS THAN 1.5 BASED ON THE DRIVER NOMINAL POWER.

6- SHAFT SLEEVE SHALL BE PROVIDED IN ZONES OF SHAFT BUSHING. SHAFT SLEEVE HARDNESS SHALL BE HIGHER THAN THE BUSHING HARDNESS. THE BUSHING SHALL BE CONTINUOUSLY LUBRICATED BY THE PUMPED LIQUID, EVEN THOUGH THE PIT IS GOING TO EMPTINESS.

7- VENDORS SHALL COMPLETE AND SUBMIT FOR APPROVAL THIS PUMP DATA SHEET AND MOTOR DATA SHEET.

8- REQUIRED SOUND PRESSURE LEVEL FOR THE DRIVER SHALL BE SPECIFIED FOR PUMP VENDOR TAKING INTO ACCOUNT THAT 85 dB(A) IS THE ALLOWABLE MAXIMUM NOISE LEVEL FOR THE TRAIN.

9- PUMP MANUFACTURER SHALL SUPPLY THE MOUNTING PLATE

10- CASE AND WETTED PARTS IN 316 SS

XX

REASON FOR ISSUANCE

REV.

DESCRIPTION

DATE

EXEC.

APPROVED

_1212488462.unknown

_1211036755.unknown

_1211033655.unknown

_1211034632.unknown

_1211033111.unknown

_1192263578.dwg