Wang Zhi

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Estación de bombeo flotante

Bomba flotante + Tubería FRR + Cisterna de sobrealimentación + Pivotes
Estación de bombeo tradicional

Debido al elevado coste de inversión de las estaciones de bombeo tradicionales, para su instalación y operación, los gobiernos deben asumir la mayor parte de los gastos. Pero, cuando un gobierno no puede costear dichas estaciones, las poblaciones que viven en las áreas necesitadas son las principales afectadas.

En esta imagen se observa la tierra reseca cerca del río Nilo en Sudán debido a la escasez de agua.

Desventajas de las estaciones de bombeo tradicionales
1. Necesitan la construcción de grandes proyectos.
2. Requieren infraestructuras grandes.
3. La instalación es complicada.
4. Necesitan la inversión de un enorme capital.

Nuestra meta es llevar agua desde los ríos a la gente que la necesita a un costo sumamente bajo. La siguiente, es la solución que proponemos para estaciones de bombeo más fáciles de construir y más baratas.

El sistema de bombeo para irrigación incluye:
1. Estación de bombeo flotante
2. Tubos FRP fabricados en el sitio de aplicación
3. Estación de bombeo de sobrealimentación empacada en contenedor
4. Pivotes para el equipo de irrigación

Estación de bombeo flotante
Estación de bombeo flotante Wu-Wang
1. Esta estación de bombeo fue construida en China en el año 2000.
2. Cada estación tiene 2.8m3/s x 25= bombas de 70m3/s.
3. El cabezal de bombeo mide 4 m.
4. No son necesarias las tareas de agrimensura.
5. Tiene un menor requerimiento de obras civiles.
6. Bombea agua limpia desde el nivel superior del río.
7. Construcción fácil (se lleva a cabo en apenas 4 meses).
8. Se puede construir en cualquier sitio a lo largo del río.
9. La inversión es mucho más baja que la requerida en el caso de los sistemas de bombeo tradicionales.

Ventajas de la estación de bombeo flotante
1. Se puede construir en cualquier sitio a lo largo del río.
2. No son necesarias las tareas de agrimensura.
3. Requerimientos de construcción mínimos.
4. Producción estándar de la fábrica.
5. Ensamblaje y puesta a punto rápidos y fáciles.
6. Operación segura y fiable
7. Bajo costo de mantenimiento
8. Costo de inversión sumamente bajo (aproximadamente un 20% el costo de la bomba tradicional)

Producción de los tubos FRP en el lugar de instalación de la estación de bombeo
  • Se necesitan tubos de plástico reforzado con vidrio (FRP) de 1400mm x 16km para conectar la estación de bombeo al reservorio de agua.
  • Tuberías FRP para obras civiles
    Longitud: 16 km; Diámetro: 1400mm; 1.6 Mpa; Pérdida por fricción: <1m/km
  • Obras civiles para las tuberías
    Ancho de la tubería DN1400: 2450mm
    Tubería para obras civiles: 8 m3
    16km de tubería para obras civiles: 16000*8=128000m3
  • 1. Transporte en camiones
  • 2. Carga
  • 3. Excavación de la tierra
  • 4. Colocación de la tubería
Equipo necesario para la colocación de los tubos
  • Excavadora: 2 sets
  • Grúa de16 toneladas: 1 set
  • Camión: 3
Costos de transporte de las tuberías desde China a Sudán

1. El costo de carga de un contenedor de 40' desde China a Sudán es de US $ 2300.
2. Un contenedor sólo puede cargar una tubería de 12m.
3. Por tanto, el costo de carga marítimo es: 16000m / 12m x US$ 2300 = US$ 3068200.
4. El costo de carga por metro de tubería es de: US $ 2300 / 12m = US $ 191,6
5. El coste de carga desde China al puerto más cercano y desde el puerto de Sudán al área de Alrawabi es muy alto (tal vez el mismo costo que la carga marítima)
6. El costo de carga por metro puede ser muy caro.
Si compramos las tuberías en Egipto o Turquía, el coste de la carga es ligeramente menor que si se compran en China, pero aún sigue siendo muy alto.

La solución que ofrecemos es llevar una de nuestras plantas de producción de tubos desde China hasta Alrawabi
  • Equipo de producción:12 x 40' HC
  • Equipo de ensayo: 2x40’HC

Contenedor para la estación de bombeo de sobrealimentación
Se usan contenedores de 2×40′

  • Cada contenedor tiene 4 bombas montadas en la fábrica.
  • No es necesario el montaje en el sitio de operación. Sólo se necesita una base de hormigón para fijar el contenedor.

Para accionar la bomba se usa un motor diesel.

Ventajas de la estación de bombeo de sobrealimentación
1. Se puede fabricar y montar dentro de la fábrica.
2. La producción en la fábrica garantiza la calidad.
3. Bajo costo de envío para contenedores estándares.
4. No se necesita de técnicos expertos en el lugar de operación.
5. Bajo costo de instalación y montaje en el lugar de aplicación.
6. Bajo costo de mantenimiento.
7. Se puede desmontar y movilizar posteriormente.

Canal y sistema de filtración
  • Construcción del canal de agua
  • Sistema de filtración del canal

Esta pared bloquea los sedimentos en el canal de desagüe.

  • Sendero para equipos de dragado al lado del canal. El dragado se debe realizar una vez al año.
  • El vertedero entre el canal principal y el tanque desarenador puede bloquear el paso del sedimento al reservorio.
  • La geomembrana HDPE se instala en la parte inferior de la presa para evitar las fugas de agua y proteger el lado del canal de agua.
Proyecto en Sudán
  • Si construimos la tubería de la bomba en posición baja, podemos construir la estación de bombeo en el lugar señalado.




  • Longitud total: 5,51km
    Elevación (superior): 393m, elevación (baja):363. La diferencia desde el nivel alto hasta el río es de 30 metros.
  • Esta es la tubería principal de 5,51km para la primera sección de 31 pivotes.
  • La segunda parte de la tubería es de 3,16km de longitud; 413m de elevación (superior), 393m de elevación (inferior). La diferencia entre el punto más elevado y el río es de 20 metros.
  • Esta es la primera fase con 32 pivotes.
  • Esta es la segunda fase, también con 32 pivotes.

Propuesta para el proyecto:
1. Construiremos una estación de bombeo flotante similar a la estación de Wu-Wang.
2. El flujo total de la estación para 64 pivotes debe ser de 12800m3 / hr (3,47m3 / s).
3. El cabezal de bombeo de la primera fase es de 40 m con un flujo de 6400m3 / hr (1,78m3 / s) para 32 pivotes y el cabezal de carga de la segunda fase es de 30 metros con 6400m3 / hr (1,78m3 / s) para 32 pivotes también.
4. El consumo total de energía de las dos etapas es de aproximadamente 3,9 MW.
5. Cada contenedor de bomba de sobrealimentación puede abastecer de agua a 8 pivotes; para 64 pivotes se necesitarán 8 estaciones de bombeo de sobrealimentación.

Cálculo de costos de Alrawabi
Costo de los equipos:
1. Estación de bombeo principal: US$ 1000000 que incluye; bomba: 3×1,78m3/s; cabezal motor de 40m: 3x 700kw /10kv; sistema flotante
2. Estación de bombeo de sobrealimentación: US$ 900000; bomba: 3x 1,78m3/s cabezal motor 30m: 3x600kw/10kv; carcasa de la bomba
3. Contenedor de la bomba: US$ 900000; 200m3/hr x 8 bombas x 8 unidades = 12.800 m3/hr (3,6m3/s)
4.Tubería FRP y envío: US$ 300000
5. 8,67km de tubería: US$ 420,00/m x 8,67km=US$ 3641400 tubos FRP 0,6Mpa: 1400 mmx 20,5mm; 186kg/m
Total: US$ 6740000
Nota: El costo del canal y de la represa no se incluyen en la cotización.

Costo de energía eléctrica por metro cúbico de agua
Con el uso de este sistema la energía total requerida es:
Estación principal de bombeo: 3x700kw=2100kw
Estación de bombeo de sobrealimentación:3x600kw=1800kw
Energía total requerida: 2100kw+1800kw=3900kw
El costo de la energía eléctrica en Sudán es de 0, 20 SDG/kwh
El costo de energía por hora es: 3900kw x 0, 20SDG/kwh= 780,00SDG
El agua bombeada por hora: 2,10m3/s x 3 bombas x 3600s=21600 m3
Por consiguiente, el costo por metro cúbico de agua es: 780 SDG/ 21800m3=0,036 SDG/m3 (US$ 0,0045/m3), que es mucho más económico que el sistema impulsado por diesel.

Costo del equipo por metro cúbico de agua
1. La inversión total del equipo es de US$ 6740000 :
Entonces, si el sistema se usa durante 6 años, la inversión anual será de: US$ 6740 000/6=US$ 1123333
2. El agua bombeada desde el río por año es: 1,78m3/s x 3 bombas x 3600 s x 24 hr x 300 días=138412800m3
3. La inversión por metro cúbico de agua es de US$ 1123333 / 138412800m3=US$ 0,008/m3

Costo total de energía y equipo:
El costo total ( equipo + energía eléctrica) US$ 0,008 x 8 + 0,036 SDG= 0,10 SDG/ m3

Porcentaje del costo de agua en la producción de alfalfa:
Si 1000m3 de agua producen una tonelada de alfalfa, el costo de agua por tonelada de alfalfa es: 0,10 SDG x 1000=100 SDG
La tasa de conversión del dólar americano a libras sudanesas es de 1:8
El costo del agua para una tonelada de alfalfa es de 100 SDG/ 8= US$12.50
Si el precio de la alfalfa es de US$ 320,00/tonelada, entonces, el costo del agua para una tonelada de alfalfa será de US$12,5/320=4%

El cálculo del costo del agua producida por los pozos perforados con motores diesel será de la siguiente forma.

Cálculo del costo de la perforación de pozos con motor diesel

Este es el sistema de pivote para perforación de pozos de agua accionado por motor diesel.

Costo de diesel por metro cúbico de agua:
1. El motor diesel para pivote de 50ha tiene una potencia de 140kw, el consumo de diesel es de 36 L/h
2. El precio del diesel en Sudán es de US$ 0,60/L
3. El costo del diesel por hora es: 36 L/h x US$ 0,60=US$ 21,00
4. La cantidad de agua por pozo perforado es de 200m3/h
5. El costo del metro cúbico de agua es de US$ 21,00/200m3=US$ 0,11
6. El costo de la energía eléctrica es de US$ 0,0045/m3, que equivale al 4% del costo del diesel.

El costo del equipo de agua por metro cúbico:
1. El coste de inversión para el motor diesel y la perforadora es de US $ 180000 / pivote
2. Si se lo utiliza durante 6 años, la inversión anual será de 180000 /6 = US $ 30000
3. El volumen de agua bombeada desde el pozo por año es de 200m3 / h x 24 h x 300 días = 1440000 m3
4. El costo de inversión por metro cúbico de agua es: US $ 30000 / 1440000 = US $ 0,028 / m3
5. El costo del sistema flotante es de US$ 0,008/m3, el cual es igual al 28% del sistema de perforación de pozos

Costo total del diesel y del equipo:
1. Costo total del agua: US$ 0,028+US$ 0,11= US$ 0,138 /m3
2. Si por 1000 toneladas de agua producimos 1 tonelada de alfalfa, el costo del agua por tonelada de alfalfa será de US$ 0,138 /m3 x1000=US$ 138,00.

Porcentaje de costo del agua por tonelada de alfalfa:
Si el precio de la alfalfa es de US$ 320,00/tonelada, el costo del agua para una tonelada de alfalfa por pozo perforado será de US$ 138/320=43%
En el caso del sistema flotante, este valor corresponde al 4%.

Resumen
Los aspectos claves del proyecto son:
1). La bomba flotante puede ahorrar una enorme cantidad de dinero en costes de construcción.
2). La fabricación de tuberías FRG en el sitio de instalación permite el ahorro en costes de envío.
3). El conjunto de bomba de sobrealimentación reduce el costo de instalación y es fácil de montar.
4). El costo del agua para la producción agrícola es extremadamente bajo.
5). El costo del agua de pozos propulsados con diesel corresponde al 43% del valor de la venta de alfalfa.
6). El costo de bombeo del agua desde la estación es de sólo un 4% el valor de la venta de alfalfa.
7). Esto acarreará grandes beneficios agrícolas a las zonas empobrecidas de África

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