Resume Resumen –n – La
La prpreseesente nte invinvestestigaigacióción n fue fue desdesarrarrollaollada da en en un un domdomiciiciliolio ubicado en la
ubicado en la AvAv. Víctor Hugo e . Víctor Hugo e Isaías Toro Ruiz cuenta con unaIsaías Toro Ruiz cuenta con una planta donde se ubica la sala comedor cocina un medio ba!o el planta donde se ubica la sala comedor cocina un medio ba!o el cual para calentar el agua se usa
cual para calentar el agua se usa un calentador el"ctrico.un calentador el"ctrico. Adem#s
Adem#s se muestra un brse muestra un breve an#lisis de estueve an#lisis de estudio de factibilidaddio de factibilidad $ue se pre
$ue se presenta a trav"s de senta a trav"s de la la implementación de una bomba enimplementación de una bomba en un
un domdomiciciliilio o papara ra lo lo cucual al se se %a%ace ce ununa a seseleleccccióión n de de ununaa de
detetermrminainada da bombomba ba papara ra la la indinducuccición ón de de aguagua a dedesdsde e ununaa cisterna %acia el calentador el"ctrico ubicada en la &nica planta cisterna %acia el calentador el"ctrico ubicada en la &nica planta del domici
del domicilio para lo cual lio para lo cual se %a tomado varios aspese %a tomado varios aspectos comoctos como fac
factortores es de de disdise!o de e!o de la la mismisma ma comcomo o perperdiddidas as por friccpor fricciónión acoples en las instalaciones de la tubería la velocidad altura acoples en las instalaciones de la tubería la velocidad altura manom"trica total etc.
manom"trica total etc.
Índices – Índices –
•• Altura, BAltura, Bombas, Combas, Cargas, Diáargas, Diámetro, Vmetro, Veloelocidad.cidad.
I.
I. II NTRODUCCIÓN NTRODUCCIÓN
Bom
Bomba ba es es una máquiuna máquina na que que absabsorborbe e eneenergrgía ía dindinámiámica ca yy restituye al líquido que la atraiesa energía !idráulica. "n los restituye al líquido que la atraiesa energía !idráulica. "n los dis
distitintontos s ti#ti#os os de de disdise$o e$o o o %un%unciocionamnamieniento& to& las las bombombasbas #riilegiarán
#riilegiarán un un caudal caudal determinado determinado o o un un aumento aumento dede #resiones en el %
#resiones en el %luido.luido.
'as bombas se em#lean #ara im#ulsar toda clase de líquidos 'as bombas se em#lean #ara im#ulsar toda clase de líquidos (agua& aceite& combustibles lec!e& etc.).Tambi*n se em#lean (agua& aceite& combustibles lec!e& etc.).Tambi*n se em#lean las bombas #ara bombear líquidos es#esos con s+lidos en las bombas #ara bombear líquidos es#esos con s+lidos en su
sus#s#enensisi+n+n& & cocomo mo #a#aststas as de de #a#a#e#el& l& memelala,a,as& s& %a%angngosos&& des#erdicios& etc.
des#erdicios& etc.
"n la industria& agricultura y en la ida diaria se #resentan con "n la industria& agricultura y en la ida diaria se #resentan con muc!a %recuencia #roblemas de trans#orte de líquidos a tra*s muc!a %recuencia #roblemas de trans#orte de líquidos a tra*s de
de sisiststememas as de de tutubeberíríasas& & dedebibienendo do eencncer er #r#resesioionenes s yy desnieles& que !acen necesario el em#leo de unas máquinas desnieles& que !acen necesario el em#leo de unas máquinas !idráulicas denominadas bombas.
!idráulicas denominadas bombas.
"l em#leo de bombas& tambi*n im#lica instalar un sistema de "l em#leo de bombas& tambi*n im#lica instalar un sistema de im#ulsi+n el mismo que consiste básicamente en ca#tar agua im#ulsi+n el mismo que consiste básicamente en ca#tar agua desde un determinado lugar y elearla o im#ulsarla a otro desde un determinado lugar y elearla o im#ulsarla a otro #unto& ubicado #or l
#unto& ubicado #or lo general a un o general a un niel más altniel más alto.o.
-l momento de reali,ar el dise$o de un sistema de im#ulsi+n& -l momento de reali,ar el dise$o de un sistema de im#ulsi+n& se deben tener #resentes mlti#les %actores como #or e/em#lo0 se deben tener #resentes mlti#les %actores como #or e/em#lo0 dis#o
dis#onibinibilidad de lidad de artíartículos en culos en el el mercmercado& costos& ado& costos& calicalidad&dad& garantía de los elementos& %orma de instalaci+n& etc. los que garantía de los elementos& %orma de instalaci+n& etc. los que indicarán las dimensiones más a#ro#iadas de los elementos a indicarán las dimensiones más a#ro#iadas de los elementos a utili,ar& en es#ecial las características y dimensiones de la utili,ar& en es#ecial las características y dimensiones de la bomba y tuberías.
bomba y tuberías. 123123
II.
II. 4R"4-4R"4-R-CIÓN D"' R-CIÓN D"' TR-B-5O T6CNICOTR-B-5O T6CNICO
a.'(onocimientos teóricos a.'(onocimientos teóricos
'+#e, Diego& 7ran8lin Oca$a
'+#e, Diego& 7ran8lin Oca$a
Universidad Técnica de Ambato (UTA), Universidad Técnica de Ambato (UTA),-mbato 9 "cuador
-mbato 9 "cuador
%ran8:!b8;2<!otmail.es
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diegolos!<!otmail.com
diegolos!<!otmail.com
Calculo de bomba para la impulsión
Calculo de bomba para la impulsión
a un calentador eléctrico desde
a un calentador eléctrico desde
una cisterna.
una cisterna.
Turbo bombas
'as turbo bombas incrementan la energía cin*tica del %luido mediante la acci+n de un rodete que gira a gran elocidad& conirti*ndose esta energía en energía de #resi+n en la bomba. "stán %ormadas #or un disco rotatorio denominado rodete& #roisto de unas neraduras o álabes dis#uestos& que gira a gran elocidad dentro de una carcasa metálica (2=>>?@>>> r.#.m.). "l giro es #ro#orcionado #or un motor el*ctrico& que a aco#lado al e/e de giro del rodete. "l líquido entra a la bomba #or el e/e !ueco del rodete& as#irado como
consecuencia de la disminuci+n inicial de #resi+n que #roducen sus álabes al girar. - continuaci+n& este líquido es #royectado radialmente a lo largo de los álabes #or la acci+n de la %uer,a centrí%uga& aumentando considerablemente su energía cin*tica. - la salida del rodete& esta energía cin*tica adquirida se trans%orma en energía de #resi+n& de acuerdo con la ecuaci+n de Bernoulli& a costa de un ensanc!amiento #aulatino de la secci+n de #aso 1;3.
Gráfico 1: Turbo Bombas
Bernoulli a#licado a una bomba
Ai a#licamos el Bernoulli al caso de una bomba& !ay que !acerlo entre la brida de as#iraci+n (a) y la de im#ulsi+n (i)& y se debe tener en cuenta la energía que #ro#orciona la bomba
al %luido (altura de la bomba& b)& quedando la ecuaci+n
(2)
Todas las alturas (de #resi+n& elocidad& geod*sico y de la bomba) se suelen e#resar en metros de columna de líquido.
Pérdidas por fricción (!)
4*rdida #or %ricci+n se de%ine a la #*rdida de energía #roducto de la resistencia que la ca$ería o#one al #aso del agua. 'a %+rmula general tiene la siguiente e#resi+n
(;) D+nde
E 5 F 4*rdidas de carga #or cada metro de tubería& e#resada en metros.
E ' F 'ongitud de la ca$ería de conducci+n& en metros. 4uede calcularse utili,ando la ecuaci+n de a,en y Gilliams
(@) D+nde
E H F Caudal a trans#ortar (m cbicoss). E d F Diámetro interior de la tubería (m).
E C F Coe%iciente de rugosidad de a,en y Gilliams.
"stas #*rdidas deben calcularse #ara la secci+n de as#iraci+n y eleaci+n res#ectiamente& teniendo en consideraci+n lo siguiente
E No con%undir la altura de as#iraci+n& que a desde el niel del agua !asta el e/e de la bomba con la longitud de la tubería de as#iraci+n que es el recorrido desde el c!u#ador !asta la entrada a la bomba.
E No con%undir la altura de eleaci+n& que a desde el e/e de la bomba !asta el #unto donde se entregará el agua con la longitud de la tubería de eleaci+n& que es el recorrido desde la salida de la bomba !asta donde se entregará e agua 1@3.
Gráfico ": #oeficiente de ru$osidad de a%en&'iiams para diferentes materiaes
4*rdidas Aingulares o secundarias (s)
'as #*rdidas singulares o menores& son #*rdidas de energía que se #roducen #or la instalaci+n de accesorios& tales como llaes& codos& álulas& man+metros& etc.& en el tra,ado de un sistema de #resi+n.
"stas se calculan mediante la e#resi+n
(J) D+nde
E s F 4*rdidas singulares o menores (m). E K F Kelocidad de circulaci+n del agua (ms). E g F -celeraci+n de graedad (L&M ms;).
E F Constante adimensional de coe%iciente de resistencia que de#ende de los accesorios que se contem#lan en el dise$o.
Gráfico : #oeficientes de pérdida de car$as * de sin$uaridades
Atura teórica de succión
+a atura teórica de succión vara con a atitud - atitud. Para condiciones $eneraes se tiene a si$uiente taba:
Gráfico /: Atura de succión má0ima teórica
Para os distintos tipos de bombas comerciaes se recomiendan as si$uientes aturas má0imas de succión: Bombas centrfu$as: entre 2 - 3 m
Bombas tipo 4et o autocebantes: entre 5 - 6 m 789. Potencia de a bomba
'a #otencia en el e/e de la bomba considerando su e%iciencia& es aquella que corres#onde cuando *sta traba/a #ara elear una determinada masa de agua #or unidad de tiem#o& comunicándole una cierta #resi+n al %luido #ara encer la carga manom*trica (). De este modo& las e#resiones #ara calcular la #otencia de la bomba son
(=)
() D+nde
4 F 4otencia consumida #or la bomba (o #otencia en el e/e de la bomba)& (4)
G 4otencia consumida #or la bomba (o #otencia en el e/e de la bomba)& (G)
H F Caudal eleado (lts) F Carga total o dinámica (m) N F "%iciencia de la bomba& >P n P 2 Obseraci+n 2 4 F QJ= Gatts 1=3.
(Q)
b.' )escripción de necesidades
"l domicilio ubicado en la -. Kíctor ugo e Isaías Toro Rui, tiene una cisterna de la cual se quiere bombear como mínimo @>ltmin de agua !asta un calentador de agua el*ctrico.
(M)
4rimero #rocedemos a calcular el diámetro que debe tener la tubería #ara abastecer un caudal de 2M>>lt! con la %+rmula
(L)
"n el mercado eisten tuberías con diámetros es#ecí%icos& #or eso se recomienda usar una tubería de 2 #ulgada #ara el sistema.
c.' *erdidas por fricción+
4ara elear el agua desde la base de la cisterna !asta el calentador el*ctrico !ace %alta una tubería de Jm& #ara esta a#licaci+n usaremos tuberías metálicas.
E Coe%iciente de rugosidad #ara acero(C) F 2J> E Caudal a trans#ortar (H) F @>ltmin F >&>>>=mseg E "s#esor de tubería de acero F >&2J= #lg F >&>>@M@m E Diámetro interno F 2 #lgF >&>;=Jm (4or selecci+n)
(10)
'a #*rdida #or cada metro es de >&>JLML
d.' *"rdidas secundarias.
"stas #*rdidas se calculan en cada uno de los accesorios y luego se los suman
E Kálula de #ie(8 F ;&=)
E ; Codos de L>grados (8 F >&L)
4rocedemos a calcular la elocidad del %luido #or el interior de la tubería.
(22)
(2;)
e.' *erdidas por altura representativa de velocidad
(2@)
f.' ,nergía de la bomba necesaria para el sistema -,/
4ara calcular la energía necesaria que debe tener la bomba #ara que los @>ltmin lleguen al calentador el*ctrico es necesario sumar la altura de la tubería desde el %ondo de la cisterna con las #*rdidas de carga calculadas
"B F Niel necesario S 5total S s S (2J)
"B F J S >&2LL= S >&;2@2M S>&>JLQL "B F J&J;Mm
g.' 0elección de bomba
Con los alores de la energía de la bomba necesaria #ara el sistema -, 1 22345/ y el caudal -6 1 75 m89%/ en la tabla
seleccionamos una #otencia en 4 #ara la selecci+n de la bomba y satis%acer la necesidad establecida
Gráfico 2: Gráfico vs
Aegn la tabla #ara satis%acer el caudal requerido #ara llenar el calentador el*ctrico es necesario una bomba de 2&JM #
Conclusiones
E Ae !a determinado que la situaci+n actual de las instalaciones del domicilio #ara encender un cale%+n& son mala& ya que sin #oseer una bomba de im#ulsi+n solo alcan,a J& >@ metros& es decir no es su%iciente #ara llegar a los metros de alto total de la casa.
E 'as #*rdidas #or %ricci+n debido al ro,amiento entre el %lu/o y la tubería& alcan,a un alor de >&MJ m y las #roducidas #or los aco#le es 2&2@ m& debido a las llaes y los codos que son necesarios #ara la conducci+n del líquido -demás se determin+ que la altura manom*trica total es de 2@&>Q metros. Debido al #oco alcance del agua #roeniente de su distribuci+n& es necesario im#lementar una bomba& que mediante análisis matemático se determin+ que su #otencia deber ser de 2 4.
III. -46NDIC"
Ai son requeridos& los a#*ndices deben a#arecen antes de los agradecimientos.
IK. -R-D"CII"NTOA
- #artir del #resente queremos e#resar nuestros más sinceros agradecimientos a el ingeniero Kíctor 4*re, que !a sido nuestro tutor en la materia de mecánica de %luidos que !a sido #ie,a %undamental #ara el desarrollo de la inestigaci+n que se !a reali,ado #ues sin sus ense$an,as no %uera #osible !aber desarrollado esta inestigaci+n Vbombas de im#ulsi+n V
K. R "7"R"NCI-A +ibros:
719 ;Bombas de impusión < 7=n nea9. Avaiabe: >ttp:??@@@.mavainsa.com?documentos?8bombas.pdf
7"9 ;mpusión de A$uas Cesiduaes,< 7=n nea9. Avaiabe: >ttp:??cidta.usa.es?#ursos?redes?moduos?+ibros?unidad
D"E6?casificacion.PF!.
79 . , ;mpusión de fuidos,< "E11. 7=n nea9. Avaiabe: >ttp:??rua.ua.es?dspace?bitstream?1EE/2?"E"66?/?tema"impusion.pdf.
7/9 B. dea, ;Fatos técnicos de >idráuica, Bombas,< 7=n nea9. Avaiabe: >ttp:??@@@.bombas&idea.com?#atao$os?+BCH
D"EFCAU+#AD"ED2BF&"2E11"D2F.pdf.
729 #. #risóstomo, ;Iistemas de impusión,< 7=n nea9. Avaiabe: >ttps:??es.scribd.com?doc?""822"8?Iistemas&de&mpusion&pdf.
KI. BIOR-7W-A
Adolfo :uitelman es un #ro%esional
nacido el ; de Diciembre de 2L== en Buenos -ires& -rgentina con más de @> a$os de e#eriencia en el cam#o de la Ingeniería Ciil e idráulica y la docencia Uniersitaria& con un #er%il mito t*cnico ? cientí%ico.
"gresado como bac!iller del Colegio Nacional Nro. Q X5uan artin de #ueyrred+nY& "gresado con el título de IN"NI"RO CIKI'& con es#ecialidad en idráulica& de la 7acultad de Ingeniería de la Uniersidad de Buenos -ires en el a$o 2LQM & con DI4'O- D" ONOR .
a #artici#ado actiamente en el #royecto en el 'ibro de idráulica eneral elaborado #or los Ingenieros Dalmati y 4*re, 7arrás #ara la cátedra de Xidráulica eneralY. 4ublicado #or el C.".I. y direcci+n de im#ortantes obras de ingeniería en los ltimos a$os& tomando a su cargo el lidera,go de equi#os multidisci#linarios de traba/o.
Costa Noella& "nrique nacido en Kalencia& @ de enero de 2L2& %allecido el >L de 5unio del ;>>>. Doctor en Ciencias Huímicas (Aecci+n de Huímica Industrial) con 4remio "traordinario (2L=;). Catedrático de Ingeniería Huímica (2L2). Director del De#artamento de Ingeniería Huímica de la 7acultad de Ciencias
Huímicas de la Uniersidad
Com#lutense. ran Cru, de -l%onso Z el Aabio del *rito Docente. ran Cru, del *rito ilitar. edalla de 4lata de la Uniersidad Com#lutense& de la que %ue Kicerrector (2LQ) y Decano de su 7acultad de Ciencias. Director eneral de
Uniersidades e Inestigaci+n (2LQ2) y 4residente -d/unto del CAIC. -cad*mico onorario de la Real -cademia de edicina de Kalencia. iembro de la -merican C!emical Aociety y Corres#ondiente de la Aociedad C!ilena de Huímica. Interentor eneral de la Uniersidad de Kalencia. Kocal del Conse/o T*cnico del 4atronato -l%onso el Aabio del CAIC. Conse/ero de Nmero del CAIC.
