Bombas: el corazón de las plantas para el tratamiento de aguas residuales municipales

En una planta municipal para el tratamiento de aguas, una serie de bombas transportan el agua desde las etapas de pretratamiento hasta la distribución. Las distintas aplicaciones requieren diferentes tipos de bombas, en función de los requisitos del sistema, la presión de impulsión deseada, la capacidad de caudal requerida y el espacio disponible.

Las bombas son equipos esenciales en cualquier sistema que traslade fluidos del punto A al punto B. En un ser humano, el corazón envía los materiales necesarios (oxígeno, nutrientes) a las distintas partes del cuerpo y se lleva los materiales no deseados (dióxido de carbono, residuos). Las bombas para el tratamiento de aguas residuales municipales realizan una acción similar:

• Añaden las cantidades correctas de diversos productos químicos para:
  – Eliminar nutrientes y otros componentes no deseados
  – Desinfectar matando parásitos, bacterias y virus
  – Ajustar el pH para mejorar el sabor y minimizar la corrosión de las tuberías
  – Fluorizar el agua potable para fortalecer los dientes

• Eliminar los lodos de los tanques de sedimentación para su posterior tratamiento y eliminación

En los sistemas de distribución, las bombas descargan agua a presión en la red de tuberías y la elevan a mayor altura, como las torres de agua.

Si se utilizan y mantienen correctamente, las bombas ofrecen un servicio fiable y eficaz durante muchos años.

Tipos de bombas en las depuradoras municipales para el tratamiento aguas

Una depuradora típica utiliza tres tipos de bombas:

• Bombas centrífugas
• Bombas sumergibles
• Bombas de desplazamiento positivo

Componentes de una bomba centrífuga

Bomba centrífuga
Este tipo de bomba utiliza la fuerza centrífuga para crear la velocidad suficiente para mover líquidos. En un sistema municipal de aguas, las bombas centrífugas mueven las aguas residuales brutas, las aguas residuales entrantes, los lodos primarios y secundarios y las aguas residuales salientes.

El agua residual o los lodos entran en la bomba a través de la boquilla de aspiración y se encuentran con el impulsor, un rotor en forma de abanico insertado en una carcasa y montado en un eje horizontal: un motor eléctrico o diésel hace girar el eje. El líquido entra por el ojo del impulsor (orificio central). Al girar el rodete, el líquido es empujado radialmente hacia el exterior, ganando energía cinética durante la centrifugación. La carcasa en forma de espiral frena el agua, convirtiendo la cabeza de velocidad en cabeza de presión a medida que el líquido sale por la tobera de descarga. Una junta o anillos de estanqueidad evitan las fugas.

Los impulsores son de tres tipos: cerrados, semiabiertos y abiertos. Cuanto más oclusivo sea el fluido, más abiertos deben ser los álabes del impulsor.

Impulsor semiabierto

Las bombas centrífugas pueden generar diversos caudales y presiones de salida, que dependen del tamaño de la bomba, el espacio entre el impulsor y la carcasa y la velocidad de rotación. Algunas bombas son unidades independientes, mientras que otras se conectan en serie para generar una mayor presión de salida. En estas bombas multietapas, la presión deseada determina el número de etapas necesarias: cada etapa puede alcanzar una presión de salida de hasta 76 metros.

Las bombas centrífugas son muy populares en las plantas para el tratamiento de agua por varias razones:

• Capacidad para manejar grandes volúmenes de agua a una presión de salida constante
• Versatilidad, con capacidades de tratamiento desde unos pocos litros por minuto (lpm) hasta 190 metros cúbicos por minuto
• Caudal y velocidad de salida uniformes con alturas de presión de 1,5 a 215 metros
• Funcionamiento fiable incluso en presencia de sustancias en suspensión en el agua
• Tecnología sencilla y costes iniciales de bajos a moderados

Bomba sumergible

Bomba sumergible
Como ya indica su nombre, una bomba sumergible se utiliza por debajo del nivel del agua y su principal función en una planta de tratamiento es bombear agua dulce de un lago, río, depósito o pozo. Se trata esencialmente de una bomba centrífuga multietapa en un solo equipo. Varios impulsores, montados en un solo eje e instalados verticalmente, hacen pasar el agua a lo largo de la bomba. Los difusores situados encima de cada impulsor garantizan que el agua fluya verticalmente hasta la siguiente etapa. La presión de salida deseada determina el número de etapas de impulsores y difusores en una bomba sumergible: más etapas equivale a mayor presión.

La bomba se acciona mediante un motor sumergible estanco alimentado por la red eléctrica o por paneles solares. El cableado también es impermeable.

Bomba alternativa de simple efecto

Bomba de desplazamiento
A diferencia de una bomba centrífuga, que convierte la energía de rotación en energía cinética, una bomba de desplazamiento positivo utiliza la energía mecánica de un elemento en constante movimiento para transferir fluido desde la cavidad de la bomba hasta el siguiente destino. Existen dos tipos básicos de bombas de desplazamiento positivo: reciprocantes y rotativas.

Las bombas alternativas tienen un pistón que se desplaza hacia delante y hacia atrás o hacia arriba y hacia abajo dentro de un cilindro cerrado. Si el líquido sólo se desplaza durante la carrera de avance, la bomba es de simple efecto: si el desplazamiento se produce tanto en la carrera de avance como en la de retroceso, la bomba es de doble efecto.

El líquido entra en el cilindro a través del tubo de aspiración y una válvula antirretorno. El conjunto pistón, vástago, acoplamiento y biela empuja el volumen hacia el tubo de impulsión a través de otra válvula antirretorno. Como el movimiento es alternativo, el desplazamiento positivo del líquido es irregular: un amortiguador puede amortiguar el caudal.

Bomba rotativa con engranajes (izquierda) y lóbulos (derecha)

La mayoría de las bombas de desplazamiento positivo son bombas rotativas, en las que el líquido se desplaza fuera de la cavidad por medio de un impulsor. El impulsor puede tener forma de engranaje, lóbulo, tornillo o álabe y se mueve con un movimiento circular uniforme. El resultado es un desplazamiento constante del fluido con cada revolución del eje.

Aunque las bombas de desplazamiento positivo no son adecuadas para mover grandes volúmenes de líquido, destacan en servicios de bajo caudal y cada tipo tiene su lugar en las operaciones de suministro de agua.

• Las bombas alternativas se utilizan en aplicaciones que requieren presiones muy elevadas. También son adecuadas para bombear líquidos corrosivos, abrasivos o viscosos, incluidos todo tipo de lodos y fangos.
• Las bombas rotativas son más adecuadas para presiones bajas debido al deslizamiento a presiones más altas. Aunque tienden a atascarse si entran sólidos en los pequeños huecos entre el impulsor y la carcasa, los fluidos de viscosidad variable no son un problema. Las bombas rotativas se utilizan para dosificar productos químicos durante las distintas etapas del proceso de tratamiento.

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