Bomba de soga

Bomba de soga Concepto: bomba manual para la extracción de agua.

Bomba de Soga. Es una bomba manual para la extracción de agua desde un pozo u otra fuente hasta la superficie o nivel deseado, con un mínimo de esfuerzo físico.

Utilidad

Se utiliza para el abasto de agua a la población y la ganadería, y para el riego a pequeña escala, fundamentalmente en zonas rurales y periurbanas, aunque se utiliza con aceptación en las ciudades con deficiente suministro de agua. La bomba de soga sustituye la energía convencional, protege el medio ambiente y contribuye a lograr un desarrollo sostenible.

Otras definiciones

• Bomba de cuerda.
• Rope pump
• Pompe

Principios Básicos

El corazón de esta bomba es una soga sinfín, tiene colocado pistones a intervalos que varían en dependencia de la fricción entre el pistón y la tubería escogida. Esta soga sube por un tubo, pasa por una polea y baja al pozo, suelta si es un pozo criollo o de brocal, y por otro tubo de mayor diámetro que los pistones si es un pozo tubular para que no se estropeen con las paredes del mismo. Bajo el agua, una guía garantiza la entrada fluida de la soga y de los pistones al tubo de subida. Al girar la polea, da vueltas la soga con los pistones y una columna de agua es empujada hacia arriba por cada pistón, cada uno de ellos succiona una columna de agua por debajo de el. .Ya en la superficie se desvía hacia el recipiente del usuario.

Rendimiento

Tiene un alto rendimiento y bombea grandes caudales: de 2l/s a la profundidad de 5m, de 0.3 l/s a una profundidad de 40m.

Es apta para su uso intensivo y puede bombear hasta 32 barriles diarios (8m3). Constituye una tecnología apropiada para Cuba y los países del Sur por su bajo costo, sencillez, eficiencia y sobre todo, porque su fabricación, instalación, mantenimiento y explotación pueden ser asumidos por las comunidades mediante sus propios recursos.

Componentes

• Estructura o base. Soporte que permite la colocación de la polea motriz con su eje y manivela, de forma tal que esta quede sobre el pozo. La estructura puede ser construida de madera o de perfiles metálicos, como platinas, angulares, cabillas, etc. El diseño varía en dependencia de las características constructivas del pozo .
• Polea. Puede ser construida de madera o de metal, revestida de goma, o utilizar las pestañas de neumáticos deteriorados. Esta última es la forma más usual. Las pestañas se unen de forma invertida mediante grapas, a las que se van fijando los rayos, de alambrón o cabilla, y los rayos se fijan al centro de la polea.
• Manivela. De madera o metal, se fija al centro de la polea y a la estructura mediante bujes o cojinetes que permiten la rotación. Las manivelas pueden ser simples o dobles, en dependencia del esfuerzo a realizar, y siempre en sus extremos deben estar provistas de manillas, para no dañar al usuario.

• Bujes o cojinetes. Permiten la rotación de la polea, accionada por el usuario mediante la manivela. Pueden ser simples tubos fijos a la estructura o base, por los que gira el eje de la polea, o sistemas más complejos como los cojinetes industriales. Para mejorar la fricción se recomiendan bujes de bronce, metal-metal y teflón. Este último es un polímero ligero, resiste la corrosión y el impacto, funciona como aislante eléctrico y, adicionalmente, es fácil de maquinar, características que le confieren prioridad a su uso cuando se decide realizar una producción seriada.

• Tubería.El tubo de subida debe ser de PVC o manguera plástica. El diámetro a utilizar depende de la profundidad del pozo y en su ensamblaje deben cumplirse algunos requerimientos básicos. El extremo inferior del tubo de subida debe tener forma de campana que permita el paso fluido de la soga y los pistones, sin daño para estos últimos.En caso de utilizar tubos, el empalme de la columna debe hacerse por emboquillado, fijando cada empalme mediante ligas de cámara de autos, o con una goma especial. Se recomienda utilizar dos ligas estiradas longitudinalmente, para mantener la unión comprimida. En el extremo superior de la tubería de subida debe acoplarse un diámetro mayor, provisto de la conexión (Tee) que permite el desvío del agua hasta el recipiente. Con esto también se logra la estabilidad en el flujo de agua que se recibe y se evitan pérdidas por la parte superior. El tubo guía, utilizado sólo en pozos tubulares de pequeños diámetros, siempre debe tener mayor diámetro que el de subida, pues su objetivo es guiar la soga y proteger los pistones de las irregularidades de la pared del pozo.

• Pistones. Los más recomendables son los de goma, pero se utilizan también de madera dura, plástico y otros materiales. Su diámetro se determina en dependencia del diámetro interior de la tubería de subida, de forma tal que exista una holgura entre ellos para evitar el atasco total (Fig. 5). La durabilidad de este elemento depende de la calidad del material y de su correcto uso. La distancia a que van colocados se determina a partir de la holgura mencionada, o sea, mientras mayor sea la holgura menor será la distancia entre los pistones. Sin embargo, la distancia entre pistones será mayor en la medida en que aumente la profundidad del pozo. En ocasiones, los pistones construidos de goma o plástico tienen forma de campana, con su periferia flexible y un centro rígido. La distancia entre pistones varía de 0,5 a 5 m; pero comúnmente es de 2 m.
• Guías.Se construyen de metal, madera dura y de cerámica esmaltada; esta última es la más recomendable para alargar la vida de la soga y los pistones. La forma de la guía puede ser variada. Guías de profundidad. Su función básica es guiar la soga y los pistones al girar hacia arriba, además de permitir la entrada fluida a la tubería de subida. De esta guía pende el contrapeso. Guía superior. Generalmente, se utilizan rodillos de cerámica esmaltada o aisladores eléctricos y su función es, en el caso de pozos tubulares, guiar la soga y los pistones hacia la entrada del pozo, para eliminar fricciones perjudiciales.

• Contrapeso. Su función principal es mantener la tubería en una posición lo más perpendicular posible, y puede ser una piedra, un bloque, algún pedazo de metal u otro cuerpo pesado.

• Soga.Preferiblemente de nailon y su diámetro oscila entre 5 y 10 mm, en dependencia al diámetro del tubo de subida. En la práctica, su vida útil es de 2 años, aproximadamente.
• Sistema de bloqueo o freno.Este elemento se incorpora para impedir el retroceso de la polea en sentido contrario al convenido, o accionar la polea en sentido opuesto. Así se evitan roturas en el equipo.

Instalación

Inicialmente se debe comprobar la limpieza del pozo, de modo que esté libre de raíces u otras suciedades que puedan obstruir el funcionamiento de la bomba. Con posterioridad, se debe determinar el nivel del espejo del agua y la profundidad total del pozo.

Para la instalación de la bomba se deben realizar las siguientes acciones:

• Fijar la tubería de descarga a la parte superior de la tubería de subida.
• Fijar la guía de profundidad a la parte inferior de la tubería de subida, mediante ligas, teniendo en cuenta que la parte libre es opuesta a la descarga y que es necesario colocar o conformar una campana de entrada.
• Fijar los pistones a la soga, a la distancia necesaria, mediante nudos. Cuando los pistones no tienen el mismo diámetro, se crea un «vacío».
• Pasar la soga con pistones por dentro de la tubería de descarga y a través de la guía de profundidad, para amarrar los extremos en la parte superior. Tener cuidado para no colocar los pistones al revés.
• Colocar contrapeso al final del tubo de subida.
• Colocar la estructura en la parte superior del pozo.
• Introducir en el pozo la columna de tubos y fijarla a la estructura.
• Pasar la soga por la polea, calcular su tensión y hacer el amarre final.
• Comenzar el accionamiento para el bombeo.

Mantenimiento y reparación

Las operaciones de mantenimiento son sencillas:

• En las primeras semanas de uso puede ser necesario tensar la soga, ya que los nudos tienden a alargarse. Para realizar esta operación se deben soltar las puntas y unirlas luego, cuando se haya obtenido la tensión necesaria para que la soga no patine sobre la polea.
• Con cualquier tipo de aceite se deben engrasar periódicamente los bujes o cojinetes del eje de la polea y la manivela.
• Es aconsejable revisar con periodicidad la fijación de la polea a la manivela y a la estructura.
• Se debe limpiar y pintar la bomba cada año para evitar la corrosión.

Las reparaciones más frecuentes, con un intervalo de 18 a 24 meses, son el cambio de los pistones y la soga.

• Es aconsejable cambiar la soga cuando se detecte un desgaste pronunciado. Esta operación se realiza uniendo la soga vieja a otra nueva (similar, pero sin pistones). Con esa soga de apoyo se puede introducir otra nueva con pistones.
• Cuando la soga se rompe, antes de quitar la tubería del pozo se deja bajar una soga de apoyo con algún peso amarrado en uno de sus extremos. Después se quita la tubería del pozo y se introduce la soga nueva con pistones, con ayuda de la soga de apoyo.
• Si el problema radica en la obstrucción de la tubería por las suciedades del pozo, se debe sacar e intentar su limpieza, o sustituirla total o parcialmente.

Ventajas fundamentales de la bomba.

• Puede bombear a profundidades mayores de 25m, aspecto que supera a las bombas tradicionales construidas en Cuba.
• Su eficiencia supera el 80%, este valor es prácticamente el doble que el de las bombas fabricadas en Cuba.
• No utiliza tubería metálica, ni cheque, ni cilindros, por lo que su costo es se abarata.
• El mantenimiento y reparación de esta, se limita al cambio de la soga y los pistones, ya que los otros elementos se deterioran en muy pocos casos.

Fuentes

• Ing. Victor Gonzalez Diaz, Dr Ing. Francisco Bulté Piña, "Calculo tecnico-economico de algunas tecnologias de bajo costo para el abasto de agua en comunidades rurales."
• http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/energia19/html/articulo02.htm