bombas centrífugas conectadas en serie y en paralelo

8/9/2019 Bombas Centrfugas Conectadas en Serie y en Paralelo

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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERBIBLIOTECA ARGEMIRO BAYONA PORTILLO

RESUMEN - TESIS DE GRADO

AUTORES: CARLOS ARTURO MONCADA BROCHERO .

JAIDER VACCA DURN .

FACULTAD: DE INGENIERAS .

PLAN DE ESTUDIOS: INGENIERA MECNICA .

DIRECTOR: CARLOS JAVIER NORIEGA SNCHEZ .

TTULO DE LA TESIS: IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS DE

BOMBAS CENTRFUGAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO PARA EL

LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINAS HIDRULICAS DE

LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA .

. .

RESUMEN

CARACTERSTICAS:

PGINAS 109 PLANOS: ILUSTRACIONES CD-ROM _1__

El banco consiste en dos bombas centrfugas iguales, dotado de tuberas, accesorios yvlvulas que permiten la conexin de una bomba individual para la prueba de referencia ydel sistema de las dos bombas dispuestas en serie o en paralelo. El caudal o gasto de aguase regula mediante vlvulas de globo, las mediciones de precisiones se hacen a travs demanometros y vacuometros colocados en la lnea de succin y descarga.


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IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS DE BOMBASCENTRFUGAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO PARA EL

LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINAS HIDRULICASDE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA

CARLOS ARTURO MONCADA BROCHEROJAIDER VACCA DURAN

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERAS

INGENIERA MECNICAOCAA

2010


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IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS DE BOMBASCENTRFUGAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO PARA EL

LABORATORIOS DE MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINAS HIDRULICASDE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA

CARLOS ARTURO MONCADA BROCHEROJAIDER VACCA DURAN

Proyecto de grado presentado como requisito para optar al titulo de:Ingeniero Mecnico

DirectorCARLOS JAVIER NORIEGA SNCHEZ

Ingeniero mecnico

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERAS

INGENIERA MECNICAOCAA

2010


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AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a:

Carlos Javier Noriega Snchez, Ingeniero Mecnico, U.F.P.S. por la oportunidad, valiososconcejos y colaboracin prestada durante el desarrollo del proyecto y la organizacin delinforme final.

Alfredo Bohrquez Nio, diseador industrial. Por la colaboracin durante la realizacin deeste proyecto.

A todas aquellas personas que estuvieron vinculadas con el desarrollo del proyecto

A la Escuela de Ingeniera Mecnica.


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A DIOS primero que todo que me ha dado salud, licencia y sabidura en la vida.

Dedicado a mis padres Numael Vacca Prez Y Cenovia Duran Gutirrez gracias por suapoyo, esfuerzo y paciencia durante estos aos.

A mis hermanos luz marina, Jos Wuilton y Numael por encaminarme en la Ingeniera.

Jaider


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A DIOS primero que todo que me ha dado salud, licencia y sabidura en la vida.

A mi madre Sonia Brochero y a mi padre Arturo Moncada quien con su amor, apoyoincondicional y sabios consejos, han sabido formarme para afrontar la carrera.

A mis hermanas Mary, Claudia, Emma y Carolina quienes son un gran apoyo y soporte enlos momentos difciles, y porque siempre sigamos unidos.

A mis amigos, que estuvieron conmigo en las buenas y en las malas y se que Puedo contarcon ellos en cualquier momento.

Por ultimo dedico este triunfo a todas y cada una de las personas que de alguna u otra formame han apoyado para conseguir esta meta.

Carlos


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CONTENIDO

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INTRODUCCIN1. IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS DE BOMBASCENTRFUGAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO PARA ELLABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINASHIDRULICAS DE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULASANTANDER OCAA1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA1.3 OBJETIVOS1.3.1 General1.3.2 Especficos1.4 JUSTIFICACIN1.5 DELIMITACIONES1.5.1 Conceptual1.5.2 Operativas1.5.3 Temporal1.5.4 Geogrficas

2. MARCO REFERENCIAL2.1 MARCO HISTRICO2.1.1 A Nivel mundial2.1.2 A nivel nacional2.1.3 A nivel regional2.2 MARCO CONCEPTUAL2.2.1 Bombas centrfugas2.2.2 Sistema en paralelo2.2.3 Sistema en serie2.2.4 Vlvulas2.2.4.1 Vlvula de control.2.2.4.2 Vlvulas de compuerta.2.2.4.3 Vlvulas de macho2.2.4.4 Vlvulas de globo.2.2.4.5 Vlvulas de bola2.2.4.6 Vlvulas de mariposa2.2.4.7 Vlvulas de diafragma2.2.4.8 Vlvulas de apriete2.2.4.9 Vlvulas de retencin (check) y de desahogo (alivio).2.2.4.10 Vlvulas de retencin de elevacin2.2.4.11 Vlvula de retencin de mariposa2.2.4.12 Vlvulas de desahogo (alivio)

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2.2.5 Sistema bsico o Manmetro2.2.6 Medidores de flujo.2.2.6.1Flujo2.2.6.2 Unidades para medir cantidad de fluido

2.2.7 Perdidas de carga2.2.7.1 Factores que influyen en las prdidas de carga2.2.7.2 Regmenes de circulacin de los fluidos2.2.8 Curva de la bomba2.2.9 Tubera2.2.10 Fluido2.3 MARCO TERICO2.3.1. Curva caracterstica de la bomba.2.3.1.1 Bombas en serie2.3.1.2 Bombas en paralelo2.3.1.3 Potencia de la bomba2.3.2 Principios Fundamentales2.4 MARCO LEGAL2.4.1 Ley 373 de 1997 (junio 6)2.4.2 Rehso obligatorio del agua (Art. 5)

3. DISEO METODOLGICO3.1 TIPO DE INVESTIGACIN3.2 POBLACIN3.3 MUESTRA3.4 TCNICAS DE RECOLECCIN DE INFORMACIN3.5 PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE LA INFORMACIN3.6 ANLISIS Y TABULACIN.3.7 RESULTADOS DE LA INVESTIGACIN

4. OPERACIN Y PRUEBAS BSICAS DEL BANCO4.1 DETERMINAR LA ALTURA, CAUDAL, POTENCIA CONSUMIDA YRENDIMIENTO DE UNA SOLA BOMBA.4.1.1 Objetivos4.1.2 Resumen terico4.1.3 Clculos4.2 DETERMINAR LA ALTURA, CAUDAL, POTENCIA CONSUMIDA YRENDIMIENTO DEL SISTEMA EN SERIE.4.2.1 Objetivos4.2.2 Resumen terico4.2.3 Anlisis y comparacin4.2.4 Conclusiones y recomendaciones4.3 DETERMINAR LA ALTURA, CAUDAL, POTENCIA CONSUMIDA YRENDIMIENTO DEL SISTEMA EN PARALELO.4.3.1 Objetivos4.3.2 Resumen terico

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4.3.3 Clculos4.3.4 Anlisis y comparacin4.3.5 Conclusiones y recomendaciones

5. CONCLUSIONES6. RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA

REFERENCIAS DOCUMENTALES ELECTRNICAS

ANEXOS

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LISTA DE CUADROS

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Cuadro 1. Piensa usted que con las prcticas de laboratorio de mecnica de fluidosy maquinas hidrulicas realizadas en otras ciudades satisface la parte prctica deestas asignaturas?Cuadro 2. Cree que el tiempo y la tranquilidad al realizar estas prcticas en otrasciudades es el necesario para cumplir los objetivos de esta?Cuadro 3. El gasto econmico que usted hace en la realizacin de estas prcticasen otras ciudades se ve recompensado en la adquisicin de conocimientos a travsde estas?Cuadro 4. Esta consiente que al viajar a realizar las prcticas en otras ciudadespone en mayor riesgo su vida?Cuadro 5. Esta de acuerdo en que estos laboratorios deben estar completos ennuestra universidad?Cuadro 6. Datos para calcular la altura, potencia elctrica, potencia hidrulica yrendimiento de una bomba.Cuadro 7. Resultados de la experiencia con una sola bombaCuadro 8. Datos para calcular la altura, potencia elctrica, potencia hidrulica yrendimiento del sistema en serie.Cuadro 9. Resultados de la experiencia con el sistema en serieCuadro 10. Resultados de la bomba N 1.Cuadro 11. Resultados sistema en serie.Cuadro 12. Datos para calcular la altura, potencia elctrica, potencia hidrulica yrendimiento del sistema en paraleloCuadro 13. Resultados de la experiencia con el sistema en paraleloCuadro 14. Resultados de la bomba N 1 vs paralelo.Cuadro 15. Resultados en paralelo

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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Corte transversal de una bomba centrfuga convencionalFigura 2. Sistema de conexin en paraleloFigura 3. Sistema de conexin en serieFigura 4 Vlvula de compuerta.Figura 5 Vlvula de macho.Figura 6 Vlvula de globo.Figura 7 Vlvula de bola.Figura 8 Vlvula de mariposa.Figura 9 Vlvula de diafragma.Figura 10 Vlvula de apriete.Figura 11 Vlvula de retensin (tipo de elevacin).Figura 12 Vlvula de desahogo (alivio).Figura 13 Curva caracterstica de una bomba centrfuga.Figura 14 Representacin de un sistema con dos bombas trabajando en serie Engeneral, cuando se dispone de la informacin de llegada y salida de la bomba:Figura 15. Curvas caractersticas de dos bombas trabajando en serie. Donde: Pumpe= Bomba; V = Caudal (Q ). P= Altura dinmica total (

eH ). 1Py 2P son las

alturas dinmicas totales de las bombas 1 y 2, respectivamente.Figura 16 Sistema de dos bombas en paralelo, Refiere Gunt Hamburg.Figura 17 Curvas caractersticas de dos bombas operando en paralelo. Donde:Pump= Bomba. V = Caudal (Q ). P= Altura dinmica total (

eH ), m. 1V y 2V

son los caudales transportados por las bombas 1 y 2, respectivamente.

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LISTA DE GRFICOS

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Grfico 1. Las prcticas en otras ciudades no satisfacen a los estudiantes?Grfico 2. El tiempo no es el necesario para las prcticas.Grfico 3. El gasto econmico no se ve recompensado.Grfico 4. Est en riesgo su vidaGrfico 5. Los laboratorios son necesarios en Ocaa.Grfico 6. Curva caracterstica altura vs caudal una sola bombaGrfico 7. Curva caracterstica potencia hidrulica vs caudal una sola bombaGrfico 8. Curva caracterstica potencia elctrica vs caudal una sola bombaGrfico 9. Curva caracterstica rendimiento vs caudal una sola bombaGrfico 10. Curva caracterstica altura vs caudal del sistema en serieGrfico 11. Curva caracterstica potencia elctrica vs caudal del sistema en serieGrfico 12. Curva caracterstica potencia hidrulica vs caudal del sistema en serieGrfico 13. Curva caracterstica rendimiento vs caudal del sistema en serieGrfico 14. Curva caracterstica altura vs caudal del sistema paraleloGrfico 15. Curva caracterstica potencia elctrica vs caudal del sistema paraleloGrfico 16. Curva caracterstica potencia hidrulica vs caudal del sistema paraleloGrfico 17. Curva caracterstica rendimiento vs caudal del sistema paralelo

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LISTA DE ANEXOS

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Anexo A. Formato de encuesta dirigida a los estudiantes de las asignaturasmecnica de fluidos, maquinas hidrulicas e hidrulica de la Universidad Franciscode Paula Santander OcaaAnexo B. Presupuesto de los materiales para la construccinAnexo C. Fotografa prototipo de estudio banco de pruebas de bombas centrfugasconectadas en serie y/o paraleloAnexo D. Gua de mantenimiento del bancoAnexo E. Manual del rotmetroAnexo F. Descripcin de los elementos del banco de pruebasAnexo G. Pre-laboratorio.Anexo H. Guas del laboratorio de bombas en serie o en paraleloAnexo I. Planilla de tabla de datosAnexo J. Software de curva altura vs caudal para el banco de pruebas bombas enserie y paraleloAnexo K. Banco TerminadoAnexo L. Plano Hidrulico

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INTRODUCCIN

Hoy en da el uso de las bombas es tan generalizado que fcilmente se encuentran en el

mercado diversas clases y marcas de bombas que hacen posible la instalacin lo maseconmica posible. El gran campo de aplicacin que tiene la bomba centrifuga paramanejar diversas clases de lquidos, hacen que estas sean las preferidas frente a otros tiposde bombas, adems su costo y mantenimiento son muy econmicos.

Este trabajo se trata de describir a grandes rasgos las caractersticas de los diferentes tiposde bombas, haciendo nfasis en las bombas centrifugas, que son las que competen a nuestroestudio.

El principal objetivo es el de construir el banco de pruebas para bombas en serie y enparalelo con la correspondiente elaboracin de pruebas y anlisis de resultados. Partiendode una breve resea histrica sobre el origen y aplicacin de las bombas, se entraposteriormente a describir el banco de pruebas objeto de nuestro estudio, as como tambinlas bombas y dems.


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1. IMPLEMENTACIN DE UN BANCO DE PRUEBAS DE BOMBASCENTRFUGAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO PARA EL

LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS Y MQUINAS HIDRULICASDE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad la universidad Francisco de Paula Santander Ocaa carece de algunosequipos de laboratorio de fluidos, siendo este un impedimento para el afianzamiento ycomplemento de las asignaturas Mecnica de fluidos y Mquinas hidrulicas, Por talmotivo la Universidad se ve en la necesidad de trasladar docentes y estudiantes, a otrasuniversidades que cuenta con los equipos necesarios para dichas experiencias, esto generaaltos costos, tanto por parte de la universidad (transporte, viticos) como de los estudiantes(alimentacin y estada), quienes en muchas ocasiones no cuentan con los recursoseconmicos para esto, perdiendo el refuerzo de las teoras vistas en el aula de clase.

En vista que la universidad Francisco de Paula Santander Ocaa se encuentra realizando laimplementacin del laboratorio de mecnica fluidos y Mquinas hidrulicas. Se hacenecesario la ejecucin de un banco de pruebas de bombas centrifugas conectadas en serie yen paralelo, con el fin de observar el comportamiento de estos sistemas de conexin.

Es importante tener en cuenta que la realizacin de este proyecto favorecer al refuerzo dela teora a travs de las prcticas realizadas en el laboratorio.

1.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA

La construccin del banco de pruebas de bombas centrfugas conectadas en serie y enparalelo, ser la solucin para resolver el afianzamiento y complementacin de las teorasimpartidas en las asignaturas de mecnica de fluidos, mquinas hidrulicas e hidrulicaevitando las grandes prdidas econmicas?

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 General. Implementar un banco de pruebas de bombas centrfugas conectadas enserie y en paralelo para los laboratorios de mecnica de fluidos y mquinas hidrulicas de laUniversidad Francisco de Paula Santander Ocaa

1.3.2 Especficos. Analizar el sistema hidrulico adecuado para el montaje de bombascentrifugas en serie o Paralelo.


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Seleccionar el sistema de bombeo centrfugo en serie y en paralelo

Elaborar una gua de laboratorio para el manejo de dicho sistema

Determinar las caractersticas de carga/caudal en cada bomba, conectada en serie yparalelo

Evaluar el funcionamiento del montaje de bombas centrfugas en serie y paralelo.

1.4 JUSTIFICACIN

Las prcticas de laboratorio hacen parte primordial en el complemento de la teora vista enclase, por tal razn se hace necesario reafirmar los conocimientos obtenidos en la ctedra atravs de las pruebas realizadas en los laboratorios para alcanzar un mejor rendimientoacadmico.

Es de suma importancia para la universidad contar con laboratorios, que garantizan a losestudiantes el buen desarrollo de la academia.

Este proyecto aportar en la construccin e implementacin del laboratorio de mecnica defluidos, para mejorar el desempeo en esta rea facilitando la realizacin de las prcticas,ya que estas cuando los estudiantes viajan no se realizan completamente dificultando lacomprobacin de la teora debido al poco tiempo para la ejecucin de estas.

La realizacin de este proyecto le permitir a la Universidad Francisco de Paula SantanderOcaa beneficiarse debido a los gastos que genera el desplazamiento a la ciudad deBucaramanga o Ccuta de los estudiantes de las asignaturas de mecnica de fluidos,maquinas hidrulicas e hidrulica.

1.5 DELIMITACIONES

1.5.1 Conceptual. El estudio de los parmetros que intervienen en el bombeo del aguaafianzarn los conceptos sobre: densidad, peso especfico, la temperatura de saturacin.

1.5.2 Operativas. El proyecto abarcar las prcticas realizadas en el laboratorio demecnica de fluidos y maquinas hidrulicas tales como: bombas centrfugas conectadas enserie, bombas centrfugas conectadas en paralelo.

1.5.3 Temporal.La implementacin del banco de pruebas se realizara en un periodo deocho (8) semanas, a partir de la fecha en que el anteproyecto sea aprobado.


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1.5.4 Geogrficas. El banco de pruebas de bombas centrifugas en serie y paralelo serealizar en el laboratorio mecnica de fluidos y maquinas hidrulicas que ser construidoprximamente para el programa de ingeniera mecnica de la universidad Francisco dePaula Santander Ocaa.


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2. MARCO REFERENCIAL

2.1 MARCO HISTRICO

2.1.1 A Nivel mundial. La relacin del hombre con los fluidos en especial con el agua, seinicia desde el comienzo de la historia misma. El transcurrir del tiempo ha mostrado comola Ingeniera ha ido logrando el manejo satisfactorio de la mayor parte de los fluidos parabeneficio del hombre. Tamao avance ha requerido de un entendimiento claro delcomportamiento de los fluidos y su interaccin con el medio que los rodea, refiere UNP 1.

La primera bomba conocida fue descrita por Arqumedes y se conoce como tornillo deArqumedes,descrito porArqumedes en elsiglo III a. C.,aunque este sistema haba sidoutilizado anteriormente porSenaquerib,rey deAsiria en elsiglo VII a. C.

En elsiglo XII,Al-Jazari describi e ilustr diferentes tipos de bombas, incluyendo bombasreversibles, bombas de doble accin, bombas de vaco, bombas de agua y bombas dedesplazamiento positivo, Wikipedia2.

2.1.2 A nivel nacional. En la Universidad Industrial del Santander se realizo un proyectotitulado banco porttil para bombas centrifugas realizado por Giovanni Cortes Daz, CarlosEduardo Figueredo Rodrguez, ubicado en la ciudad de Bucaramanga Santander.

Este proyecto tambin fue realizado como trabajo de grado en la universidad del Valle,Divisin de Ingeniera, 1980, titulado Montaje, estudio y evaluacin de un ModeloDidctico de bombas en serie y el paralelo, ejecutado por Carlos Alberto Gmez Gallego,Harold Hernn Garnica Polo.

Tambin se encontr en la universidad de Ibagu este proyecto llamado Diseo,construccin puesta a punto de un banco didctico de bombas centrifugas para conexionesen serie y paralelo y sus autores son Braulio Vidal Gutirrez Gutirrez, ngelo FrancoVargas

2.1.3 A nivel regional. Se encuentra en la ciudad de Ccuta el proyecto tituladoconstruccin de un banco de pruebas para bombas en serie y paralelo realizado por: Luis f.Maldonado y Luis Alberto Flores, el cual se encuentra funcionando en la universidadFrancisco de Paula Santander.

1UNP. Universidad Nacional de Piura. Informacin general. On line. Actualizado en el 2004. Citado el 8de Junio de 2009. Disponible en Internet En:http://www.unp.edu.pe/facultades/minas/petroleo/Alumn/sylb/mecanica%20de%20fluidos%20I.pdfp. 1 de 6.2 WIKIPEDIA. Bomba hidrulica. On line. Actualizado en el 2005. Citado el 09 de Junio de 2009.Disponible en Internet En: http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulica#Historiap. 1 de 20.
http://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_III_a._C.http://es.wikipedia.org/wiki/Senaqueribhttp://es.wikipedia.org/wiki/Asiriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_VII_a._C.http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIIhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Al-Jazari&action=edit&redlink=1http://www.unp.edu.pe/facultades/minas/petroleo/Alumn/sylb/mecanica%20de%20fluidos%20I.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulica#Historiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulica#Historiahttp://www.unp.edu.pe/facultades/minas/petroleo/Alumn/sylb/mecanica%20de%20fluidos%20I.pdfhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Al-Jazari&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_VII_a._C.http://es.wikipedia.org/wiki/Asiriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Senaqueribhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_III_a._C.http://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedes


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2.2 MARCO CONCEPTUAL

2.2.1 Bombas centrfugas.Es una mquina hidrulica dinmica que transforma la energa

mecnica en energa del flujo en movimiento. Para su correcto funcionamiento se debeverificar, si no son bombas autocebantes, que la bomba que se vaya a operar est cebada.La bomba centrfuga genera un aumento de la presin del lquido bombeado por medio dela aceleracin producida por la fuerza centrfuga.

Esta fuerza es debida al movimiento rotatorio de los impulsores, dentro de una carcasahelicoidal. La salida del fluido en la descarga crea un vaco en la tubera de carga o desuccin y el agua fluye entonces a travs de esta tubera hacia el interior de la bomba.

Dependiendo de la presin que se requiera, se usa una bomba centrfuga de una, dos o msetapas. La bomba centrfuga genera un caudal uniforme sin presiones intermitentes y por lotanto es el tipo de bomba ms comn para transportar lquidos. Refiere Gunt, Hamburg3

Figura 1. Corte transversal de una bomba centrfuga convencional

1. Impulsor o rotor

2. Carcasa helicoidal.

3. Brida de salida (Bore).

4. Brida de entrada

Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica deFluidos Aplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

2.2.2 Sistema en paralelo. En el funcionamiento en paralelo, si el caudal de una solabomba no fuese suficiente, puede aumentarse el caudal conectando varias bombas enparalelo. Sin embargo, no basta multiplicar el caudal de una bomba por el nmero de ellas.

3 Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica de Fluidos Aplicada, No. 4.Barsbuttel, Alemania. p. 2


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Figura 2. Sistema de conexin en paralelo

Fuente: Carratala fuente, Juan y ROCA SUREZ, Manuel. BombasHidrocompresores.On line. Actualizado en el 2008. Citado el 15 de mayo de 2009. Disponible en InternetEn: http://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELO p. 1 de3

2.2.3 Sistema en serie. En el funcionamiento en serie de las bombas. Se efecta laconexin de varias bombas, una a continuacin de la otra (conexin en serie) cuando nobasta una sola bomba centrfuga para vencer la altura de elevacin deseada., refiereCarratala y Roca4.

Figura 3. Sistema de conexin en serie

Fuente: Carratala fuente, Juan y ROCA SUREZ, Manuel. Bombas Hidrocompresores.

On line. Actualizado en el 2008. Citado el 15 de mayo de 2009. Disponible en InternetEn: http://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELO p. 1 de3

4 CARRATALA FUENTE, Juan y ROCA SUREZ, Manuel. Bombas Hidrocompresores. On line.Actualizado en el 2008. Citado el 15 de mayo de 2009. Disponible en Internet En:http://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELO p. 1 de 3
http://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELOhttp://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELOhttp://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELOhttp://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELOhttp://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELOhttp://editorial.cda.ulpgc.es/servicios/2_fontaneria/25/s255.htm#PARALELO


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2.2.4 Vlvulas. Una vlvula se puede definir como un aparato mecnico con el cual sepuede iniciar, detener o regular la circulacin (paso) de lquidos o gases mediante una piezamovible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o ms orificios o conductos.

Las vlvulas son unos de los instrumentos de control ms esenciales en la industria. Debidoa su diseo y materiales, las vlvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,modular o aislar una enorme serie de lquidos y gases, desde los ms simples hasta los mscorrosivos o txicos. Sus tamaos van desde una fraccin de pulgada hasta 30 ft (9 m) oms de dimetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vaci hasta mas de 20000lb/in (140 Mpa) y temperaturas desde las criognicas hasta 1500 F (815 C). En algunasinstalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienenimportancia.

La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero tambin significa para nosotrosla cantidad total de fluido que ha pasado por una seccin de terminada de un conducto.Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por unaseccin determinada del conducto en la unidad de tiempo.

2.2.4.1 Vlvula de control.La vlvula automtica de control generalmente constituye elltimo elemento en un lazo de control instalado en la lnea de proceso y se comporta comoun orificio cuya seccin de paso varia continuamente con la finalidad de controlar uncaudal en una forma determinada.

Partes de la vlvula de control. Las vlvulas de control constan bsicamente de dospartes que son: la parte motriz o actuador y el cuerpo.

Actuador:el actuador tambin llamado accionador o motor, puede ser neumtico, elctrico

o hidrulico, pero los ms utilizados son los dos primeros, por ser las ms sencillas y derpida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las vlvulas utilizadas en la industria sonaccionadas neumticamente. Los actuadores neumticos constan bsicamente de undiafragma, un vstago y un resorte, Lo que se busca en un actuador de tipo neumtico esque cada valor de la presin recibida por la vlvula corresponda una posicin determinadadel vstago. Teniendo en cuenta que la gama usual de presin es de 3 a 15 lbs/pulg en lamayora de los actuadores se selecciona el rea del diafragma y la constante del resorte detal manera que un cambio de presin de 12 lbs/pulg, produzca un desplazamiento delvstago igual al 100% del total de la carrera Refiere monografas 5.

Cuerpo de la vlvul a:este esta provisto de un obturador o tapn, los asientos del mismo yuna serie de accesorios. La unin entre la vlvula y la tubera puede hacerse por medio debridas soldadas o roscadas directamente a la misma.

5Monografas. On line. Actualizado en el 2008. Citado el 26 de mayo de 2009. Disponible en Internet En:http://.monografias.com/valvulasdecontol


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El tapn es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a travs de la vlvula ypuede accionar en la direccin de su propio eje mediante un movimiento angular. Estaunido por medio de un vstago al actuador.

Categoras de vlvulas.Debido a las diferentes variables, no puede haber una vlvulauniversal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creadoinnumerables diseos y variantes con el paso de los aos, conforme se han desarrolladonuevos materiales. Todos los tipos de vlvulas recaen en nueve categoras: vlvulas decompuerta, vlvulas de globo, vlvulas de bola, vlvulas de mariposa, vlvulas de apriete,vlvulas de diafragma, vlvulas de macho, vlvulas de retencin y vlvulas de desahogo(alivio). Estas categoras bsicas se describen a continuacin. Seria imposible mencionartodas las caractersticas de cada tipo de vlvula que se fabrica y no se ha intentado hacerlo.Ms bien se presenta una descripcin general de cada tipo en un formato general, se danrecomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas y otra informacin tilpara el lector.

2.2.4.2 Vlvulas de compuerta. La vlvula de compuerta es de vueltas mltiples, en lacual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ngulos rectossobre el asiento, Refiere monografas6.

Figura 4 Vlvula de compuerta.

Fuente: Monografas On line. Actualizado en el 2008. Citado el 26 de mayo de 2009.Disponible en Internet En: http://.monografias.com/valvulasdecontol

6 Ibd. , p. 3 de 22


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Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulacin.Para uso poco frecuente.

Para resistencia mnima a la circulacin.Para mnimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubera.

Aplicaciones. Servicio general, aceites y petrleo, gas, aire, pastas semilquidas, lquidosespesos, vapor, gases y lquidos no condensables, lquidos corrosivos.

Ventajas

Alta capacidad.Cierre hermtico.Bajo costo.Diseo y funcionamiento sencillos.Poca resistencia a la circulacin.Desventajas

Control deficiente de la circulacin.Se requiere mucha fuerza para accionarla.Produce cavitacin con baja cada de presin.Debe estar cubierta o cerrada por completo.La posicin para estrangulacin producir erosin del asiento y del disco.

Variaciones. Cua maciza, cua flexible, cua dividida, disco doble.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, aceroinoxidable, plstico de PVC.Componentes diversos.

Instrucciones especiales para instalacin y mantenimiento

Lubricar a intervalos peridicos,Refiere monografas7.

Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerraruna tubera para lquidos calientes y al comprobar que las vlvulas estn cerradas.

No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.

Abrir las vlvulas con lentitud para evitar el choque hidrulico en la tubera.

7 Ibd. , p 4 de 22


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Cerrar las vlvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados.

2.2.4.3 Vlvulas de macho. La vlvula de macho es de de vuelta, que controla lacirculacin por medio de un macho cilndrico o cnico que tiene un agujero en el centro,

que se puede mover de la posicin abierta a la cerrada mediante un giro de 90.Figura 5 Vlvula de macho.


Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total.Para accionamiento frecuente.

Para baja cada de presin a travs de la vlvula.Para resistencia mnima a la circulacin.Para cantidad mnima de fluido atrapado en la tubera.

Aplicaciones. Servicio general, pastas semilquidas, lquidos, vapores, gases, corrosivos.

Ventajas

Alta capacidad,Bajo costo, Refiere monografas8.Cierre hermtico.Funcionamiento rpido.

Desventajas

Requiere alta torsin (par) para accionarla.Desgaste del asiento.

8Ibd., p 5 de 22


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Cavitacin con baja cada de presin.

Variaciones

Lubricada, sin lubricar, orificios mltiples.MaterialesHierro, hierro dctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleacin 20, Monel, nquel,Hastelloy, camisa de plstico.Instrucciones especiales para instalacin y mantenimiento

Dejar espacio libre para mover la manija en las vlvulas accionadas con una llave.En las vlvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio.En las vlvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos peridicos.

2.2.4.4 Vlvulas de globo.Una vlvula de globo es de vueltas mltiples, en la cual el cierrese logra por medio de un disco o tapn que sierra o corta el paso del fluido en un asientoque suele estar paralelo con la circulacin en la tubera Refiere monografas 9.

Figura 6 Vlvula de globo.


Recomendada para

Estrangulacin o regulacin de circulacin.Para accionamiento frecuente.Para corte positivo de gases o aire.Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulacin.

9Ibd., p. 6 de 22


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Aplicaciones. Servicio general, lquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilquidas.Ventajas

Estrangulacin eficiente con estiramiento o erosin mnimos del disco o asiento.

Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgasteen el vstago y el bonete.

Control preciso de la circulacin.

Disponible con orificios mltiples.

Desventajas

Gran cada de presin.

Costo relativo elevado.

Variaciones

Normal (estndar), en Y, en ngulo, de tres vas.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plsticos.Componentes: diversos.


Instalar de modo que la presin este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a altatemperatura.

Registro en lubricacin hay que abrir ligeramente la vlvula para expulsar los cuerposextraos del asiento, refiere monografa10.

Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por laempaquetadura.

2.2.4.5 Vlvulas de bola.Las vlvulas de bola son de de vuelta, en las cuales una bolataladrada gira entre asientos elsticos, lo cual permite la circulacin directa en la posicinabierta y corta el paso cuando se gira la bola 90 y cierra el conducto.

10Ibd., p. 6 de 22


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Figura 7 Vlvula de bola.


Recomendada para

Para servicio de conduccin y corte, sin estrangulacin.Cuando se requiere apertura rpida.Para temperaturas moderadas.Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin.

Aplicaciones. Servicio general, altas temperaturas, pastas semilquidas.

Ventajas

Bajo costo.

Alta capacidad.Corte bidireccional.Circulacin en lnea recta.Pocas fugas.Se limpia por si sola, Refiere monografas11.Poco mantenimientoNo requiere lubricacin.Tamao compacto.Cierre hermtico con baja torsin (par).

Desventajas

Caractersticas deficientes para estrangulacin.Alta torsin para accionarla.Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.Propensa a la cavitacin.

11Ibd., p. 7 de 22


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Variaciones. Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos(partidos), tres vas, Venturi, orificio de tamao total, orificio de tamao reducido.

Materiales

Cuerpo: hierro fundido, hierro dctil, bronce, latn, aluminio, aceros al carbono, acerosinoxidables, titanio, tntalo, zirconio; plsticos de polipropileno y PVC.Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.


Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga.

2.2.4.6 Vlvulas de mariposa. La vlvula de mariposa es de de vuelta y controla lacirculacin por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ngulos rectos con elsentido de la circulacin Refiere monografas12.

Figura 8 Vlvula de mariposa.


Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total.Servicio con estrangulacin.Para accionamiento frecuente.Cuando se requiere corte positivo para gases o lquidos.

12Ibd. p. 8 de 22


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Cuando solo se permite un mnimo de fluido atrapado en la tubera.Para baja ciada de presin a travs de la vlvula.

Aplicaciones. Servicio general, lquidos, gases, pastas semilquidas, lquidos con slidos en

suspensin.Ventajas

Ligera de peso, compacta, bajo costo.Requiere poco mantenimiento.Numero mnimo de piezas mviles.No tiene bolas o cavidades.Alta capacidad.Circulacin en lnea recta.Se limpia por si sola.

Desventajas

Alta torsin (par) para accionarla.Capacidad limitada para cada de presin.Propensa a la cavictacin, refiere monografas13.

Variaciones. Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, altorendimiento.

Materiales

Cuerpo: hierro, hierro dctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleacin20, bronce, Monel.

Disco: todos los metales; revestimientos de elastmeros como TFE, Kynar, Buna-N,neopreno, Hypalon.

Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.


Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena.

Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca.Las vlvulas deben estar en posicin cerrada durante el manejo y la instalacin.

13Ibd. p. 9 de 22


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2.2.4.7 Vlvulas de diafragma. Las vlvulas de diafragma son de vueltas mltiples yefectan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando elvstago de la vlvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento ycorta la circulacin.

Figura 9 Vlvula de diafragma.


Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total.Para servicio de estrangulacin.Para servicio con bajas presiones de operacin,Refiere monografas14.

Aplicaciones. Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilquidasfibrosas, lodos, alimentos, productos farmacuticos.

Ventajas

Bajo costo.No tienen empaquetaduras.No hay posibilidad de fugas por el vstago.Inmune a los problemas de obstruccin, corrosin o formacin de gomas en los productosque circulan.

Desventajas

Diafragma susceptible de desgaste.Elevada torsin al cerrar con la tubera llena.

14Ibd. , p. 10 de 22


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Variaciones. Tipo con vertedero y tipo en lnea recta.

Materiales

Metlicos, plsticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.Instrucciones especiales para instalacin y mantenimiento

Lubricar a intervalos peridicos.

No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla.

2.2.4.8 Vlvulas de apriete. La vlvula de apriete es de vueltas mltiples y efecta elcierre por medio de uno o mas elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho quese pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulacin Refiere monografas 15.

Figura 10 Vlvula de apriete.


Recomendada para

Servicio de apertura y cierre.

Servicio de estrangulacin.Para temperaturas moderadas.Cuando hay baja cada de presin a travs de la vlvula.Para servicios que requieren poco mantenimiento.

15Ibd., p. 11 de 22


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Aplicaciones. Pastas semilquidas, lodos y pastas de minas, lquidos con grandescantidades de slidos en suspensin, sistemas para conduccin neumtica de slidos,servicio de alimentos.

VentajasBajo costo.Poco mantenimiento.No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.Diseo sencillo.No corrosiva y resistente a la abrasin.

Desventajas

Aplicacin limitada para vaci.Difcil de determinar el tamao.

Variaciones. Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metlicos alojados.

Materiales

Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.


Los tamaos grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubera, si los soportespara el tubo son inadecuados.

2.2.4.9 Vlvulas de retencin (check) y de desahogo (alivio). Hay dos categoras devlvulas y son para uso especfico, ms bien que para servicio general: vlvulas deretencin (check) y vlvulas de desahogo (alivio). Al contrario de los otros tipos descritos,son vlvulas de accionamiento automtico, funcionan sin controles externos y dependenpara su funcionamiento de sentido de circulacin o de las presiones en el sistema,Refieremonografas16

De tubera. Como ambos tipos se utilizan en combinacin con vlvulas de control decirculacin, la seleccin de la vlvula, con frecuencia, se hace sobre la base de lascondiciones para seleccionar la vlvula de control de circulacin.

Vlvulas de retencin (check).La vlvula de retencin esta destinada a impedir unainversin de la circulacin. La circulacin del lquido en el sentido deseado abre la vlvula;

16Ibd., p. 12 de 22


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al invertirse la circulacin, se cierra. Hay tres tipos bsicos de vlvulas de retencin: 1)vlvulas de retencin de columpio, 2) de elevacin y 3) de mariposa.

Vlvulas de retencin del columpio. Esta vlvula tiene un disco abisagrado o de

charnela que se abre por completo con la presin en la tubera y se cierra cuando seinterrumpe la presin y empieza la circulacin inversa. Hay dos diseos: uno en Y quetiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fcil del disco sin desmontar lavlvula de la tubera y un tipo de circulacin en lnea recta que tiene anillos de asientoreemplazables.

Recomendada para

Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin.Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulacin en la tubera.Para servicio en tuberas que tienen vlvulas de compuerta.

Para tuberas verticales que tienen circulacin ascendente.Aplicaciones. Para servicio con lquidos a baja velocidad.

Ventajas

Puede estar por completo a la vista.La turbulencia y las presiones dentro de la vlvula son muy bajas.El disco en Y se puede esmerilar sin desmontar la vlvula de la tubera.

Variaciones. Vlvulas de retencin con disco inclinable.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable,acero al carbono.

Componentes: diversos, Refiere monografas17.


En las tuberas verticales, la presin siempre debe estar debajo del asiento.

Si una vlvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento.

Si el asiento esta daada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar.

Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.

17Ibd. , p. 13 de 22


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2.2.4.10 Vlvulas de retencin de elevacin. Una vlvula de retencin de elevacin essimilar a la vlvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presin normal e latubera y se cierra por gravedad y la circulacin inversa.

Figura 11 Vlvula de retensin (tipo de elevacin).


.Recomendada para

Cuando hay cambios frecuentes de circulacin en la tubera.Para uso con vlvulas de globo y angulares.Para uso cuando la cada de presin a travs de la vlvula no es problema.

Aplicaciones. Tuberas para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidadesde circulacin.

Ventajas

Recorrido mnimo del disco a la posicin de apertura total.Accin rpida.

Variaciones

Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.

Tipos con bola (esfera), pistn, bajo carga de resorte, retencin para vapor, Refieremonografas18.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC,Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.

18Ibd., p. 14 de 22


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Componentes: diversos.


La presin de la tubera debe estar debajo del asiento.La vlvula horizontal se instala en tuberas horizontales.

La vlvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulacin ascendente, desde debajodel asiento.

Si hay fugas de la circulacin inversa, examinar disco y asiento.

2.2.4.11 Vlvula de retencin de mariposa.Una vlvula de retencin de mariposa tieneun disco dividido abisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexiblesujeto al disco este a 45 con el cuerpo de la vlvula, cuando esta se encuentra cerrada.Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de lavlvula para abrir por completo.

Recomendada para

Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin en la tubera.Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulacin.Para uso con las vlvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.

Aplicaciones. Servicio para lquidos o gases.

Ventajas

El diseo del cuerpo se presta para la instalacin de diversos tipos de camisas de asiento.

Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosin.

Funcionamiento rpido.

La sencillez del diseo permite construirlas con dimetros grandes.

Se puede instalar virtualmente en cualquier posicin, Refiere monografas19.

Variaciones

Con camisa completa.Con asiento blando.

19Ibd. , p.15 de 22


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Materiales

Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno,hierro fundido, Monel, bronce.

Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel,Tygon, caucho de siliconas.


En las vlvulas con camisa, esta se debe proteger contra daos durante el manejo.

Comprobar que la vlvula queda instalada de modo que la abra la circulacin normal.

2.2.4.12 Vlvulas de desahogo (alivio).Una vlvula de desahogo es de accin automticapara tener regulacin automtica de la presin. El uso principal de esta vlvula es paraservicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presin, para regularla.

La vlvula de seguridad es similar a la vlvula de desahogo y se abre con rapidez con unsalto para descargar la presin excesiva ocasionada por gases o lquidos comprimibles.

El tamao de las vlvulas de desahogo es muy importante y se determina medianteformulas especificas,Refiere monografas20.

Figura 12 Vlvula de desahogo (alivio).


Recomendada para

Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

20Ibd., p. 16 de 22


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Aplicaciones

Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

VentajasBajo costo.

No se requiere potencia auxiliar para la operacin.

Variaciones

Seguridad, desahogo de seguridad.

Construccin con diafragma para vlvulas utilizadas en servicio corrosivo.

Materiales

Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latn, camisa de TFE,acero inoxidable, Hastelloy, Monel.Componentes: diversos.


Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Cdigo ASME para recipientes depresin sin fuego.

Se debe instalar en lugares de fcil acceso para inspeccin y mantenimiento.

2.2.5 Sistema bsico o Manmetro. Entre los medidores de nivel actuados por presinhidrosttica, el sistema bsico o manmetro es el ms sencillo. Consta solamente de unmanmetro y en el caso de que el lquido cuyo nivel se desea medir, sea corrosivo oviscoso, es necesario, adems del manmetro, un equipo de sello con la finalidad de aislarel instrumento de dicho fluido.

El manmetro puede ser uno convencional, con la diferencia de que la escala en lugar deser graduada en unidades de presin, es graduada en unidades de nivel, refieremonografas21.

2.2.6 Medidores de flujo.

2.2.6.1Flujo.Es la cantidad de fluido que pasa a travs de la seccin por unidad de tiempo.Por ejemplo, en cierta tubera puede haber un rgimen de flujo de 100 galones de agua por

21Ibd., p. 17 de 22


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minuto. Esto quiere decir que durante cada minuto que transcurre pasan 100 galones deagua. Si se considera el numero de galones que van a pasar a partir de cierto momento,despus de dos minutos 200 galones, etc. Si el rgimen de flujo se mantiene con el mismovalor, despus de cierto tiempo habr pasado un numero total de galones igual al rgimen

de flujo multiplicado por el tiempo transcurrido; por ejemplo, despus de 15 minutoshabrn pasado 100 x 15 = 1.500 galones.

Al contrario dividiendo el nmero total de galones entre el tiempo, se obtiene el rgimen deflujo. En el ejemplo anterior 1.500/15 = 100 gal/min.

2.2.6.2 Unidades para medir cantidad de fluido. La cantidad de cierto lquido, gas ovapor se puede medir en unidades de masa, y el rgimen de flujo en unidades de masa porunidad de tiempo, por ejemplo, en libras por hora. De hecho, en la prctica se utilizandichas unidades, especialmente cuando se trata de vapor de agua.

Pero con mucha frecuencia se mide la cantidad de un fluido en unidades de volumen y elrgimen de flujo en unidades de volumen por unidad de tiempo, por ejemplo, galones porminuto, barriles por da, pies cbicos por hora. Generalmente la cantidad de agua se mideen galones a 60 F, la de otros lquidos manejados en la industria del petrleo, en barriles a60 F; la cantidad de gas en pies cbicos a 60 F y 14.7 lb/plg., Refiere monografas 22.

2.2.7 Perdidas de carga.Las prdidas de carga son las prdidas de presin que sufren losfluidos en su circulacin a travs de las tuberas y conductos. Son debidas a los rozamientosde los fluidos con las paredes de las tuberas o conductos y a los rozamientos entre lasdistintas capas de fluido, Afirma a Ingenieros

Se distinguen dos tipos de prdidas de carga:

Prdidas de carga lineales: son las que se producen a lo largo de toda la tubera oconducto.

Prdidas de carga singulares: son las que se producen en los equipos y accesorios.

Los fluidos pueden ser comprimibles o gases (aire, gases combustibles, humos, etc.), eincompresibles o lquidos (agua, aceites, gasleo, etc.); en este tema se estudia nicamenteel caso del agua, aunque las expresiones tericas que se analizan son vlidas para todos losfluidos, Refiere Consultores S.L.23.

2.2.7.1 Factores que influyen en las prdidas de carga.Las prdidas de carga dependende las caractersticas del fluido, de la tubera y del tipo de derrame que se establezca Afirmaa Ingenieros.

22Ibd. , p. 18 de 2223Ingenieros Consultores S.L. Ricardo Garca San Jos Ingeniero Industrial (Noviembre 2.000) p 3 de 6


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El fluido est caracterizado por:

Densidad().Viscosidad().

La tubera por:

Seccin o dimetro interior(D ).Rugosidad interior(K).

El derrame del fluido, a su vez, est caracterizado por:

Velocidad (V ).Numero de reynolds( eR ).

Densidad. La densidad es la masa de fluido contenida en la unidad de volumen. En loslquidos depende de la temperatura, siendo menor cuanta ms alta sea la misma, si bienestas variaciones son pequeas.

En los gases las variaciones de densidad son ms importantes que en los lquidos ydependen de la temperatura y de la presin.

El peso especfico () es el peso de fluido contenido en la unidad de volumen; se obtienemultiplicando la densidad por la aceleracin de la gravedad. = g

Viscosidad. La viscosidad es una caracterstica de los fluidos; indica la resistencia que

oponen a desplazarse paralelamente a s mismos.

La ley de Newton expresa la fuerza que debe vencerse para desplazar un elemento plano deSuperficie S, paralelamente a s mismo, con una velocidad uniforme V .

Rugosidad. Es una caracterstica propia de cada tubera; hay dos tipos de rugosidades:

absoluta(K): Es la altura media de las asperezas interiores de la tubera.

relativa(D

K ): Es la relacin entre la rugosidad absoluta y el dimetro de la tubera.

2.2.7.2 Regmenes de circulacin de los fluidos.Se distinguen dos tipos fundamentales dederrame de fluidos:

Rgimen laminar.Las capas de fluido se desplazan paralelamente a s misma, RefiereConsultores S.L.24s.

24Ibd. , p. 4 de 6


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Rgimen turbulento.Las capas de fluido se desplazan entremezclndose. Es el tipo dederrame que se da prcticamente en la totalidad de los casos de circulacin de agua en lasinstalaciones de calefaccin y A.C.S.

Para determinar el tipo de derrame que se establece en las tuberas, se utiliza el nmeroadimensional de Reynolds: eR = vDV , Refiere Ingenieros Consultores S.L.25

V : Velocidad del derrame ( sm / ).

D: Dimetro de la tubera ( m ).

: Viscosidad cinemtica del fluido ( sm2 ).

eR < 2.000 Rgimen Laminar

2.000 < eR < 3.000 Rgimen de transicin3.000 < eR Rgimen turbulento

2.2.8 Curva de la bomba.Las prestaciones de una bomba centrfuga se pueden evidenciargrficamente por medio de una curva caracterstica que, normalmente, tiene datos relativosa la altura geodsica total, a la potencia efectiva del motor (BHP), a la eficiencia, al NPSHry al nivel positivo, informaciones indicadas en relacin con la capacidad de la bomba

Cada bomba centrfuga se caracteriza por su particular curva caracterstica, que es larelacin entre su caudal y su altura de elevacin. Esta representacin grfica, o sea, latransposicin de esta relacin en un grfico cartesiano, es la mejor manera para conocer qu

caudal se puede obtener a una determinada altura de elevacin y viceversa.

En este caso especfico, la curva consiste en una lnea que parte de un punto (equivalente acero caudal /mxima altura de elevacin) y que llega hasta el final de la curva con lareduccin de la altura de elevacin aumentando el caudal.

Est claro que, para modificar esta representacin, contribuyen otros elementos como lavelocidad, la potencia del motor o el dimetro del rodete. Hay que considerar, adems, quelas prestaciones de una bomba no se pueden conocer sin saber todos los detalles del sistemaen el que tendr que funcionar.

La curva de prestaciones de cada bomba cambia en el momento que cambia la velocidad yse explica con las siguientes leyes:

La calidad del lquido trasladado cambia en relacin con la velocidad, RefiereSavinobarbera.

25Ibd. , p. 5 de 6


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La altura de elevacin vara en relacin con el cuadrado de la velocidad

La potencia consumida vara en relacin con el cubo de la velocidad

La cantidad de lquido bombeado y la potencia absorbida son, aproximadamente,proporcionales. La descarga de una bomba centrfuga con velocidad constante puede variarde cero caudales (todo cerrado o vlvula cerrada), hasta un mximo que depende delproyecto y de las condiciones de trabajo. Por ejemplo, si se duplica la cantidad de fluidobombeado se duplica la velocidad y todas las dems condiciones permanecen iguales,mientras que la altura de elevacin aumenta 4 veces y la potencia consumida 8 veces conrespecto a las condiciones iniciales26.

La potencia absorbida por la bomba puede localizarse en el punto donde la curva de lapotencia se encuentra con la curva de la bomba en el punto de trabajo. Pero esto no indicatodava la medida requerida del motor.

Existen distintas maneras para determinar la potencia de los motores de alimentacin de labomba:

Se puede elegir el motor adecuado a la velocidad de accionamiento o al margen defuncionamiento (el mejor mtodo y el menos costoso cuando las condiciones de trabajo dela bomba no cambian tanto).

Se puede leer la potencia al final de la curva (la solucin ms frecuente que garantiza unapotencia adecuada en casi todas las condiciones de ejercicio).

Se puede leer la potencia que corresponde al punto de trabajo sumando el 010% (sistemausado generalmente slo en las refineras o en otras aplicaciones donde no hay variacionesen las caractersticas de la instalacin).

Usando las curvas, todas las condiciones operativas pueden ser consideradas (el mejormtodo donde estn presentes efectos sifones, grandes variaciones en altura geodsica,largas tuberas para llenar)

Las prestaciones de una bomba, y en especial de las bombas rotodinmicas, estn ilustradascon una curva tal que evidencia perfectamente la relacin entre el lquido en movimientopor unidad de tiempo y el aumento de la presin.

Pero las curvas referidas a las distintas categoras de bombas tienen caractersticas muydiferentes. Por ejemplo, las bombas volumtricas presentan un volumen de caudal

26 SAVINOBARBERA. Curva de la bomba. On line. Actualizado en el 2007. Citado el 17 de Junio de2009. Disponible en Internet En: http://www.savinobarbera.com/espanol/teoria.html p. 1 de 15.


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independiente de la diferencia de presin Refiere Savinobarbera27, (y la curva respectivaes, casi siempre, una lnea vertical), mientras que las bombas centrfugas tienen una curvade prestacin que, como ya hemos visto, aumentando la altura de elevacin opone ladisminucin del caudal y viceversa. La curva de las bombas perifricas, en cambio, tienen

una marcha que al medio de estas dos categoras de bombas.Una regla general para comprender las fuerzas desarrolladas por una bomba centrfuga es lasiguiente: una bomba no crea presin sino que aporta slo caudal. La presin es nada msque la medida de la resistencia del caudal.

2.2.9 Tubera.Es un conducto que cumple la funcin de transportar agua u otros fluidos.Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el lquido transportado es petrleo,se utiliza la denominacin especfica de oleoducto.

Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominacin especfica de gasoducto.Tambin es posible transportar mediante tubera materiales que, si bien no son un fluido, seadecan a este sistema: hormign, cemento, cereales, documentos encapsulados, etctera,Refiere Zerpa28.

2.2.10 Fluido:Sustancia que cambia fcilmente su forma bajo la accin de fuerzas muypequeas, si se confina el cuerpo, este puede resistir la compresin, pero en las condicionesordinarias nicamente puede resistir en un grado despreciable o insignificante. La falta decapacidad de un fluido para resistir esfuerzos cortantes lo diferencia tambin de un solido.

Bajo la accin de uno de esos esfuerzos, por pequeo que este sea, un fluido se deforma ycontinua hacindolo en tanto que est presente el esfuerzo, refiere Russell29

2.3 MARCO TERICO

2.3.1. Curva caracterstica de la bomba.

2.3.1.1 Bombas en serie.Para aumentar la altura dinmica total (He) se utilizan dos o msbombas trabajando en serie, las cuales pueden ser diferentes, pero lo usual es que seaniguales. Si se tiene un sistema con dos bombas 1 y 2 en serie, la succin de la bomba 2 sealimenta con la descarga de la bomba 1, Refiere Gunt Hamburg30.

27Ibd., p. 3 de 1528ZERPA, Enrique. Accesorios de tubera. On line. Actualizado en el 2005. Citado el 18 de mayo de 2009.Disponible en Internet En. http://www.arqhys.com/tuberias-accesorios.htmlp. 2 de 5.29RUSSELL, George E. Hidrulica, Compaa editorial continental, S. A. Mxico 1974.p. 25730Gunt, op. cit . , p .2 de 15
http://www.arqhys.com/tuberias-accesorios.htmlhttp://www.arqhys.com/tuberias-accesorios.html


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44

Figura 13 Curva caracterstica de una bomba centrfuga.

Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica de

Fluidos Aplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

Figura 14 Representacin de un sistema con dos bombas trabajando en serie En general,cuando se dispone de la informacin de llegada y salida de la bomba:

Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica deFluidosAplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

fsfdsde hhhhH

Donde:

eH : Altura dinmica total. , Refiere Gunt Hamburg31.

dh : Altura esttica de descarga

sh : Altura de succin.

31Ibd., p. 3 de 15


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fdh : Prdidas de carga en la descarga.

fsh : Prdidas de carga en la succin.

Si se tiene la informacin solamente antes y despus de la bomba (caso de la presenteprctica), tomara la forma:

g

VVPPZZHe

2

2

1

2

21212

1Z y 2Z son las alturas sobre el plano de referencia de los puntos (en el eje de la tubera)

Donde se miden las presiones de succin ( 1P) y descarga ( 2P) para cada bomba, por medioDe sus respectivos manmetros.

2V y 1V son las velocidades respectivas en los puntos nombrados.es el peso especfico del lquido transportado.

Nota: A la ecuacin se le debe sumar la cabeza de velocidad gV 2/2 si la descarga delsistema est localizada por encima del nivel del lquido. Adems, si la bomba est pordebajo del nivel del agua en la fuente, entonces la altura de succin ser negativa.

Cuando los impulsores de las bombas 1 y 2 se encuentran dentro de la misma carcasa, setiene entonces una bomba de dos etapas, donde la etapa 2 se alimenta de la descarga de la 1.As, se tiene un sistema que puede trabajar con una mayor presin. El sistema de bombas enserie se utiliza generalmente en pozos profundos, en los cuales la bomba es de varias etapas(usualmente entre 6 y 10).

Es de anotar que el caudal permanece constante mientras que la presin de descargaaumenta y por lo tanto, tambin la altura dinmica total. La Figura 15 representa las curvascaractersticas de dos bombas idnticas operando en serie, donde:

21 eee HHH

Donde:

1eH y 2eH son respectivamente, las alturas dinmicas totales de las bombas 1 y 2, RefiereGunt Hamburg32

32Ibd., p. 4 de 15


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Figura 15. Curvas caractersticas de dos bombas trabajando en serie. Donde: Pumpe =Bomba; V = Caudal (Q ). P= Altura dinmica total ( eH ). 1P y 2P son las alturas

dinmicas totales de las bombas 1 y 2, respectivamente.

Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica de

FluidosAplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

2.3.1.2 Bombas en paralelo. Para el abastecimiento remocin de grandes flujosvolumtricos de agua, el tipo ms comn de estacin de bombeo consiste en un sistema debombas operando en paralelo.El sistema en paralelo mantiene constante la presin de bombeo pero aumenta el caudal.

Figura 16 Sistema de dos bombas en paralelo, Refiere Gunt Hamburg33.

Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica deFluidosAplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

33Ibd., p. 5 de 15


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La Figura 17 muestra que puede ser descargado un mayor caudal ( Q ) con una misma altura

dinmica total (eH ), si el sistema funciona en paralelo.

Por lo tanto:

21 QQQtotal

Figura 17 Curvas caractersticas de dos bombas operando en paralelo. Donde: Pump=Bomba. V = Caudal (Q ). P= Altura dinmica total (

eH ), m. 1V y 2V son los caudales

transportados por las bombas 1 y 2, respectivamente

.Fuente: Gunt, Hamburg. D-22881. Equipo para la Enseanza Tcnica Dinmica deFluidosAplicada, No. 4. Barsbuttel, Alemania. p. 2

2.3.1.3 Potencia de la bomba. La potencia total de la bomba para una eficiencia dada,resulta del caudal y de la altura dinmica total para el lquido transportado:

B

eHQP75

Donde:

P : Potencia de la bomba, Kw.: Peso especfico del lquido transportado, Kg/m3.

Q : Caudal, m3/s.

eH : Altura dinmica total, m,

B : Eficiencia de la bomba (decimal). , Refiere Gunt Hamburg34.

34Ibd., p. 6 de 15


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2.3.2 Principios Fundamentales. Los principios fundamentales que se aplican a Flujos deFluidos son:

Principio de la conservacin de la masa, a partir del cual se establece la ecuacin de

continuidad.Principio de la energa cintica, a partir del cual se deducen ciertas ecuaciones aplicables alflujo.

Principio de la cantidad de movimiento, a partir del cual se deducen ecuaciones paracalcular las fuerzas dinmicas ejercidas por los fluidos en movimiento.

Flujo Laminar y Turbulento: a velocidades bajas los fluidos tienden a moverse sin mezclalateral, y las capas contiguas se deslizan ms sobre otras. No existen corrientestransversales ni torbellinos. A este tipo de rgimen se le llama flujo Laminar. En el flujolaminar las partculas fluidas se mueven segn trayectorias paralelas, formando el conjuntode ellas capas o lminas. Los mdulos de las velocidades de capas adyacentes no tienen elmismo valor.

A velocidades superiores aparece la turbulencia, formndose torbellinos. En el flujoturbulento las partculas fluidas se mueven en forma desordenada en todas las direcciones.Ecuacin General Del Flujo de Fluidos: el flujo de fluido en tuberas siempre estaacompaado del rozamiento de las partculas del fluido entre si, y consecuentemente, por laperdida de energa disponible, es decir, tiene que existir una perdida de presin en elsentido del flujo

Frmula de Darcy-Weisbach: la frmula de Darcy-Weisbah, es la frmula bsica para elclculo de las prdidas de carga en las tuberas y conductos. La ecuacin es la siguiente:

g

Vx

fhf x

2D

L 2

La ecuacin de Darcy es valida tanto para flujo laminar como para flujo turbulento decualquier lquido en una tubera. Sin embargo, puede suceder que debido a velocidadesextremas, la presin corriente abajo disminuya de tal manera que llegue a igualar, la presinde vapor del lquido, apareciendo el fenmeno conocido como cavitacin y los caudales.Con el debido razonamiento se puede aplicar a tubera de dimetro constante o de

diferentes dimetros por la que pasa un fluido donde la densidad permanecerazonablemente constante a travs de una tubera recta, ya sea horizontal, vertical oinclinada. Para tuberas verticales, inclinada o de dimetros variables, refiere Mataix 35, elcambio de presin debido a cambios en la elevacin, velocidad o densidad del fluido debehacerse de acuerdo a la ecuacin de Bernoulli.

35MATAIX, Claudio, Mecnica de fluidos y maquinas hidrulica. Madrid del Castilo S.A. 1982. p. 25.


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Factor de friccin: la frmula de Darcy puede ser deducida por el anlisis dimensional conla excepcin del factor de friccin f , que debe ser determinado experimentalmente. El

factor de friccin para condiciones de flujo laminar es de ( eR < 2000) es funcin sola del

numero de Reynolds, mientras que para flujo turbulento ( eR > 4000) es tambin funcin

del tipo de pared de tubera. Zona Crtica: la regin que se conoce como la zona critica, esla que aparece entre los nmeros de Reynolds de 200 a 4000. En esta regin el flujo puedeser tanto laminar como turbulento, dependiendo de varios factores: estos incluyen cambiosde la seccin, de direccin del flujo y obstrucciones tales como vlvulas corriente arriba dela zona considerada. El factor de Friccin en esta regin es indeterminado y tiene limitesmas bajos si el flujo es laminar y mas altos si el flujo es turbulento.

Para los nmeros de Reynolds superiores a 4000, las condiciones de flujo vuelven a ser msestables y pueden establecerse factores de rozamiento definitivos. Esto es importante, yaque permite al ingeniero determinar las caractersticas del flujo de cualquier fluido que semueva por una tubera, suponiendo conocidas la viscosidad, la densidad en las condicionesde flujo.

Factor De Friccin Flujo Laminar ( eR < 2000)

Factor De Friccin Para Flujo Turbulento ( eR >4000)

uando el flujo es turbulento el factor de friccin no solo depende del nmero de Reynolds,sino tambin de Rugosidad relativas de las paredes de la tubera, De / , es decir, larugosidad de las paredes de la tubera ( e ) comparadas con el dimetro de la tubera ( D ).Para tuberas muy lisas, como las de latn estrudo o el vidrio, el factor de friccindisminuye mas rpidamente con el aumento del nmero de Reynolds, que para tubera con

paredes ms rugosas.

Como el tipo de la superficie interna de la tubera comercial es prcticamente independientedel dimetro, la rugosidad de las paredes tiene mayor efecto en el factor de friccin paradimetros pequeos. En consecuencia las tuberas de pequeo dimetro se acercan a lacondicin de gran rugosidad y en general tienen mayores factores de friccin que lastuberas del mismo material pero de mayores dimetros.

La informacin mas til y universalmente aceptada sobre factores de friccin que se utilizaen la formula de Darcy, la presento Moody, este profesor mejoro la informacin encomparacin con los conocidos diagramas y factores de friccin, de Pigott y Kemler,

incorporando investigaciones mas recientes y aportaciones d muchos cientficos de grannivel, Refiere Mataix36.

Distribucin de Velocidades: la distribucin de velocidades en una seccin recta seguiruna ley de variacin parablica en el flujo laminar. La velocidad mxima tiene lugar en el

36Ibd. , p. 35.


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eje de la tubera y es igual al doble de la velocidad media. En los flujos turbulentos resultauna distribucin de velocidades mas uniforme.

Coeficiente de Friccin. el factor o coeficiente de friccin f puede deducirse

matemticamente en el caso de rgimen laminar, mas en el caso de flujo turbulento no sedispone de relaciones matemticas sencillas para obtener la variacin de f con el nmerode Reynolds. Todava mas, Nikuradse y otros investigadores han encontrado que sobre elvalor de f tambin influye la rugosidad relativa en la tubera.

a.- Para flujo Laminar la ecuacin de friccin puede ordenarse como sigue.

eRf

64

b.- Para flujo Turbulento hay diferentes ecuaciones para cada caso:

1.- Para flujo turbulento en tuberas rugosas o lisas las leyes de resistencia universalespueden deducirse a partir de:

2

02

2

0 V8

8

VVf

2.- Para tuberas lisas, Blasius ha sugerido:

25.0

316.0

eRf

3.- Para tuberas rugosas:

8.0log21

fRf

e

4.- Para todas las tuberas, se considera la ecuacin de Colebrook como la ms aceptablepara calcular f ; la ecuacin es, Refire Robert H37.

fRDf e

51.2

3.7log2

1

Aunque la ecuacin anterior es muy engorrosa, se dispone de diagramas que dan lasrelaciones existentes entre el coeficiente de friccin f , el eR y la rugosidad relativa "/d.

Uno de estos diagramas se incluye el diagrama de Moody, que se utiliza normalmentecuando se conoce Q . Formacin de Capa Lmite en Tubos Rectos: la formacin de la capalmite se produce en una entrada brusca del tubo, en la cual se forma una vena contracta.

37Robert H. Manual del Ingeniero Qumico. McGraw Hill. 6t.a. Edicin. de Mxico, S.A. 1978.p. 38.


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A la entrada del tubo recto comienza a formarse una capa lmite, y a medida que el fluidose mueve a travs de la primera parte de la conduccin va aumentando el espesor de lacapa. Durante esta etapa, la capa lmite ocupa solamente parte de la seccin transversal deltubo, y la corriente total consta de un ncleo central de fluido que se mueve con velocidad

constante, y de una capa lmite de forma anular comprendida entre el ncleo y la pared. Enla capa lmite la velocidad aumenta desde el valor cero en la pared, hasta la velocidadconstante que existe en el ncleo. A medida que la corriente avanza por el tubo la capalmite ocupa mayor seccin transversal.

Debido a esto surgen dos tipos de friccin:

1.- Friccin de Superficie: es la que se origina entre la pared y la corriente del fluido, hfs.Las cuatro magnitudes ms frecuentes para medir la friccin de superficie son wPshfs ,, y f , y se relacionan mediante la ecuacin:

gcDVLfP

wLwhfs

.2....4

...2

El subndice s indica que se trata del factor de friccin de Fanning que corresponde a lafriccin de superficie.

2.- Friccin debida a Variaciones de Velocidad o Direccin: cuando ocurre una variacinde velocidad de un fluido, tanto en direccin como en valor absoluto, a causa de un cambiode direccin o de tamao de la conduccin, se produce una friccin adicional a la friccinde superficie, debida al flujo a travs de la tubera recta. Esta friccin incluye a la Friccinde Forma, que se produce como consecuencia de los vrtices que se originan cuando se

distorsionan las lneas de corriente normales y cuando tiene lugar la separacin de capalmite. Debido a que estos efectos no se pueden calcular con exactitud, es preciso recurrir adatos empricos Refire Robert H38.

Prdidas por Friccin debido a una Expansin Brusca de la Seccin Transversal: si seensancha bruscamente la seccin transversal de la conduccin, la corriente de fluido sesepara de la pared y se proyecta en forma de chorro en la seccin ensanchada. Despus elchorro se expansiona hasta ocupar por completo la seccin transversal de la parte ancha dela conduccin.

Las prdidas por friccin, correspondientes a una expansin brusca de la conduccin, son

proporcionales a la carga de velocidad del fluido en la seccin estrecha, y estn dadas por:

gc

VKehfe

.2.

2

38Ibd. , p. 125.


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Siendo Ke un factor de proporcionalidad llamado coeficiente de prdida por expansin y2V , la velocidad media en la parte estrecha de la conduccin

Efectos del tiempo y uso en la friccin e tuberas: las prdidas de friccin en tuberas son

muy sensibles a los cambios de dimetro y rugosidad de las paredes. Para un Caudaldeterminado y un factor de friccin fijo, la perdida de presin por metro de tubera variainversamente a la quinta potencia del dimetro. Por ejemplo, si se reduce en 2% eldimetro, causa un incremento en la perdida de la presin de un 11%; a su vez; unareduccin del 5% produce un incremento del 29%. En muchos de los servicios, el interiorde la tubera se va incrustando con cascarilla, tierra y otros materiales extraos; luego en laprctica prudente da margen para reducciones del dimetro de paso. Los tericosexperimentados indican que la rugosidad puede incrementarse con el uso debido a lacorrosin o incrustacin, en una proporcin determinada por le material de la tubera y lanaturaleza del fluido, Refire Robert H39.

2.4 MARCO LEGAL

2.4.1 Ley 373 de 1997 (junio 6). Por la cual se establece el programa para el uso eficientey el ahorro del agua.

2.4.2 Rehso obligatorio del agua (Art. 5). Las aguas utilizadas, sean estas de origensuperficial, subterrneo o lluvias, en cualquier actividad que genere afluentes lquidos,debern ser reutilizadas en actividades primarias y secundarias cuando el proceso tcnico yeconmico as lo ameriten y aconsejen segn el anlisis socio econmico y las normas de

calidad ambiental. El ministerio del medio ambiente y el ministerio de desarrolloeconmico reglamentaran en un plazo mximo de seis meses, contados a partir de lavigencia de la presente ley, los casos y los tipos de proyectos en los que se deber reutilizarel agua, refiere CRA40.

39Ibd. , p. 125.40CRA. Ley 373 de 1997. On line. Actualizado en el 2007. Citado el 18 de mayo de 2009. Disponible enInternet En.http://www.cra.gov.co/portal/www/resources/ley_373.doc.
http://www.cra.gov.co/portal/www/resources/ley_373.dochttp://www.cra.gov.co/portal/www/resources/ley_373.doc


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3. DISEO METODOLGICO

3.1 TIPO DE INVESTIGACIN

Investigacin descriptiva y aplicativa, tambin conocida como la investigacin estadstica,se describen los datos y caractersticas de la poblacin o fenmeno en estudio. LaInvestigacin descriptiva responde a las preguntas: quin, qu, dnde, cundo y cmo.

Aunque la descripcin de datos es real, precisa y sistemtica, la investigacin no puededescribir lo que provoc una situacin. Por lo tanto, la investigacin descriptiva no puedeutilizarse para crear una relacin causal, en caso de que una variable afecta a otra. En otraspalabras, la investigacin descriptiva se puede decir que tienen un bajo requisito de validezinterna.

La descripcin se utiliza para frecuencias, promedios y otros clculos estadsticos, refiereWikipedia41.

Nuestro proyecto se realizo teniendo en cuenta la investigacin descriptiva, que Tienecomo objetivo central la descripcin de los fenmenos, de situaciones y eventos.

3.2 POBLACIN

Se define la poblacin, en su acepcin sociolgica, como "Conjunto de los individuos ocosas sometido a una evaluacin estadstica mediante muestreo". Afirma Saldao.42

La poblacin total del proyecto estuvo conformada por los estudiantes que ya han cursadolas asignaturas mecnicas de fluidos y maquinas hidrulicas (70 estudiantes) de laUniversidad Francisco de Paula Santander Ocaa, basndose en la indagacin directarealizada por los autores del proyecto.

3.3 MUESTRA

Habitualmente, el investigador no trabaja con todos los elementos de la poblacin queestudia sino slo con una parte o fraccin de ella; a veces, por que es muy grande y no esfcil abarcarla en su totalidad. Por ello, se elige una muestra representativa y los datos

41 file:///F:/Investigaci%C3%B3n%20descriptiva%20-%20Wikipedia,%20la%20enciclopedia%20libre.htm42SALDAO, Horacio Omar . tesis de grado de la metodologa de la investigacin 02/03/2009 Argentina p115: disponible en internet http://www.mailxmail.com/autor-osmar-horacio-saldao


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obtenidos en ella se utilizan para realizar pronsticos en poblaciones futuras de las mismascaractersticas. Afirma Saldao43

Teniendo en cuenta que la poblacin era reducida, no se tomo muestra sino que se delimito

al 100% de los estudiantes que ya han cursado (70 estudiantes) las asignaturas de mecnicade fluidos, maquinas hidrulicas e hidrulica de la Universidad Francisco de PaulaSantander Ocaa.

3.4 TCNICAS DE RECOLECCIN DE INFORMACIN

Como tcnica de recoleccin de la informacin se utilizo como instrumento la encuesta alos estudiantes que ya han cursado las asignaturas de mecnica de fluidos, maquinashidrulicas e hidrulica de la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaa, la cual fueefectuada directamente por los responsables del proyecto

3.5 PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE LA INFORMACIN

Para la Recopilacin de la informacin se aplico el cuestionario cada respuesta se analizocualitativamente a travs de tablas y grficos.

3.6 ANLISIS Y TABULACIN.

Los resultados de la encuesta (vase en el anexo A el formato de la encuesta) aplicada a 70estudiantes que ya han cursado las asignaturas de mecnica de fluidos, maquinashidrulicas e hidrulica de la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaa.

Cuadro 1. Piensa usted que con las prcticas de laboratorio de mecnica de fluidos ymaquinas hidrulicas realizadas en otras ciudades satisface la parte prctica de estasasignaturas?

Opcin No de respuestas ProporcinSI 70 100%NOTOTAL 70 100%Fuente: Proponentes

43 Ibd. , p. 117


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Grfico 1. Las prcticas en otras ciudades no satisfacen a los estudiantes?

Fuente: Proponentes

La totalidad de los estudiantes encuestados en tan de acuerdo que realizar las practicas enotras ciudades no satisface la parte prctica de las asignaturas mecnica de fluidos,maquinas hidrulicas e hidrulica.

Cuadro 2. Cree que el tiempo y la tranquilidad al realizar estas prcticas en otras ciudadeses el necesario para cumplir los objetivos de esta?

Opcin No de respuestas ProporcinSINO 70 100%

TOTAL 70 100%Fuente: Proponentes

Grfico 2. El tiempo no es el necesario para las prcticas.

Fuente: Proponentes


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La totalidad de los estudiantes encuestados en tan de acuerdo que el tiempo en que serealizan las practicas en otras ciudades no es el necesario para alcanzar los objetivostrazados en estas.

Cuadro 3. El gasto econmico que usted hace en la realizacin de estas prcticas en otrasciudades se ve recompensado en la adquisicin de conocimientos a travs de estas?

Opcin No de respuestas ProporcinSINO 70 100%TOTAL 70 100%Fuente: Proponentes

Grfico 3. El gasto econmico no se ve recompensado.

Fuente: Proponentes

La totalidad de los estudiantes encuestados en tan de acuerdo que el gasto econmico quehacen al realizar las practicas en otras ciudades no se recompensado en la adquisicin deconocimiento en estas.

Cuadro 4. Esta consiente que al viajar a realizar las prcticas en otras ciudades pone enmayor riesgo su vida?

Opcin No de respuestas ProporcinSI 70 100%NOTOTAL 70 100%Fuente: Proponentes


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Grfico 4. Est en riesgo su vida

Fuente: Proponentes

La totalidad de los estudiantes encuestados en tan de acuerdo que al viajar a otras ciudadesa realizar las practicas, ponen en un riesgo mayor su vida.

Cuadro 5. Esta de acuerdo en que estos laboratorios deben estar completos en nuestrauniversidad?

Opcin No de respuestas ProporcinSI 70 100%NO

TOTAL 70 100%Fuente: Proponentes

Grfico 5. Los laboratorios son necesarios en Ocaa.

Fuente: Proponentes


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La totalidad de los estudiantes encuestados en tan de acuerdo que los laboratorios de fluidosdeben estar en la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaa.

3.7 RESULTADOS DE LA INVESTIGACIN

Con la investigacin realizada a travs de la encuesta efectuada a los estudiantes que hancursado las asignaturas mecnica de fluidos, maquinas hidrulicas e hidrulica se observoque el tiempo y la concentracin de los estudiantes no son los adecuados por lo cual esnecesario implementar el banco de pruebas de bombas centrifugas conectadas en serie yparalelo para mas facilidad del estudio de comportamiento de este sistema de conexiones.


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4. OPERACIN Y PRUEBAS BSICAS DEL BANCO

Las pruebas a realizar estn catalogadas como pruebas de funcionamiento, y son

importantsimas, ya que con esto nos define las caractersticas de la maquina (bomba) enparmetros como altura, caudal, potencia consumida y rendimiento; permitindonosdeterminas las curvas correspondientes.

Existen varias pruebas que pueden hacerse en este banco, pero nos limitaremos en aquellaspruebas que solo competen a nuestro estudio, tales como.

Determinar la altura, caudal, potencia consumida y rendimiento de una sola bomba.

Determinar la altura, caudal, potencia consumida y rendimiento del sistema en serie.

Determinar la altura, caudal, potencia consumida y rendimiento del sistema en paralelo.

4.1 DETERMINAR LA ALTURA, CAUDAL, POTENCIA CONSUMIDA YRENDIMIENTO DE UNA SOLA BOMBA.

4.1.1 Objetivos. El objetivo primordial de esta prueba es la determinacin de estosparmetros (ALTURA, CAUDAL, POTENCIA Y RENDIMIENTO) para la comparacincon los sistemas en serie y paralelo.

Por medio de estos parmetros determinar y elaborar la curva correspondiente.

4.1.2 Resumen terico. Para calcular los parmetros anteriormente mencionados,debemos tomar en cuenta principalmente las lecturas tomadas del los instrumentos demedicin que utilizaremos, tales como manmetros, vacuometros, voltmetros,ampermetros y rotmetro.

Los datos tomados de los instrumentos deben ser anotados en una hoja de datos, que masadelante ilustraremos.

Para el clculo de la altura total del sistema las presiones de aspiracin e impulsin de laprimera bomba

La potencia consumida por el motor de la bomba ser obtenida mediante el producto delvoltmetro por la lectura del ampermetro de la bomba 1.

cosNAV 11mP


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Este producto nos dar en unas unidades (Wattios). La potencia hidrulica de la bomba sercalculada mediante la formula siguiente:

HQPh , Donde.

Peso especifico del fluido (agua).Q = Cantidad de fluido en unidad de tiempo (Caudal).H= Altura total.

Para el clculo del rendimiento del sistema se halla la relacin entre la potencia hidrulica yla del motor, a saber:

m

h

P

Pn , Donde;

n = Rendimiento del sistema ( n


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El proceso a seguir para la prueba es:

Llenar el tanque de agua.

Enchufar la extensin del equipo a la toma de 110 Voltios.Se cierra la vlvula numero 2

Se cierra la vlvula numero 4.

Se cierra la vlvula numero 1

Se abre completamente la vlvula numero 3, este es el punto de ensayo numero 1

Se prenden la bomba y se toman las lecturas de los instrumentos.

Se coloca la vlvula numero 3 en el punto de ensayo numero 2, para esto se va cerrando lavlvula hasta que el manmetro numero 1 marque la presin a la que se va hacer la prueba.

Se toman las lecturas de los instrumentos en este punto.

Se coloca la vlvula numero 3 en el punto de ensayo numero 3 y as sucesivamente hastahaber realizado las pruebas en todos los puntos de ensayo y tomando los datos respectivos.

4.1.3 Clculos. Con los datos tomados en la prueba calculamos los parmetroscaractersticos en la prueba para cada pu

bombas centrífugas conectadas en serie y en paralelo

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