NDICE

Pg.

JUSTIFICACIN i

INTRODUCCIN ii

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA iii

OBJETIVOS iv

HIPOTESIS iv

CAPITULO I ANTECEDENTES

1. Antecedentes 1

1.1 Fuerza impulsora 1

1.2 Elevacin del fluido 3

CAPITULO II METODOLOGA

2. Metodologa 4

2.1Diseo de la bomba 5

2.1.1 Cloruro de polivinilo (PVC) 6

2.1.2 Caractersticas de la tubera de PVC 7

2.1.2.1 Propiedades mecnicas del cloruro de

polivinilo (PVC) 7

2.1.2.2 Propiedades hidrulicas del cloruro

de polivinilo (PVC) 8

2.2 Construccin de la bomba 10

2.2.1 Deposito de la bomba 10

2.2.2 Tubera de alimentacin 11

2.2.3 Accesorios y conexiones 11

2.2.4 Conexin de las vlvulas 12

2.3 Anlisis de costo de construccin 14

2.4 Funcionamiento de la bomba 15

2.4.1 Energa potencial de elevacin 15

2.4.2 Caudal de descarga 15

2.4.3 Calculo de la cabeza neta positiva de succin

[net positive Suction head (NPSH)] 16

CAPITULO III ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

3.1 Resultados obtenidos 22

CONCLUSIN 23

BIBLIOGRAFA 24

GLOSARIO 25

ANEXOS 27

JUSTIFICACIN

Una forma de solucionar el bombeo o envo de agua para algunas comunidades o

para un sistema de riego, es utilizando una bomba que no consuma energa

elctrica, para lo cual se puede aprovechar la fuerza impulsora que trae una

corriente de agua, de lograr esto se obtendran beneficios econmicos y se

resolvera parcialmente uno de los problemas primordiales de dotacin del agua

para consumo humano o de riego.

Por lo tanto, la construccin de una bomba con estas caractersticas funcionales y

de bajo costo, sera de gran utilidad en las zonas rurales y reas del campo; es

importante hacer notar que este trabajo no constituye una invencin, sino una

adaptacin ya que se han hecho bombas del mismo funcionamiento con otros

materiales y diseos.

INTRODUCCIN

Desde hace mucho tiempo se ha buscado cubrir las necesidades bsicas del

individuo; el agua, es una de las necesidades primordiales para poder subsistir.

En un principio las pequeas poblaciones se establecan a las orillas de los ros y

lagos, logrando as mantener esta necesidad a base de la mano de obra del

hombre, pero el crecimiento y desarrollo de la poblacin requera de otros

sistemas para abastecer las necesidades del vital lquido.

Los romanos realizaron grandes aportaciones con la creacin de acueductos,

estos estaban hechos de ladrillo o de piedra con un revestimiento interior de

cemento impermeable, y en promedio medan 90 cm de ancho y 1.8 m de

profundidad; algunos eran subterrneos y tenan respiraderos cada 73 m

aproximadamente. Una parte de ese caudal llegaba directamente a las casas de

los ricos, que vivan en villas o en manzanas de casonas de un piso. Pero la gente

que habitaba en pisos altos tena que recoger agua de las fuentes y de los

estanques, o contratar los servicios de agua. Estas nuevas necesidades requieren

de nuevas creaciones como la bomba hidrulica.

La primera bomba conocida fue descrita por Arqumedes y se conoce como

tornillo de Arqumedes, descrito en el siglo III a. c., aunque este sistema haba sido

utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a. c.

Una bomba es una mquina hidrulica generadora que transforma la energa

(generalmente energa mecnica) con la que es accionada en energa hidrulica

del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser lquido o

una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la

pasta de papel. Al incrementar la energa del fluido, se aumenta su presin, su

velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli. En

general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo

energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o

altitud a otra de mayor presin o altitud.

Existe una ambigedad en la utilizacin del trmino bomba, ya que generalmente

es utilizado para referirse a las mquinas de fluido que transfieren energa, o

bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido

de trabajo, a diferencia de otras mquinas como lo son los compresores, cuyo

campo de aplicacin es la neumtica y no la hidrulica. Pero tambin es comn

encontrar el trmino bomba para referirse a mquinas que bombean otro tipo de

fluidos, as como lo son las bombas de vaco o las bombas de aire.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A pesar de los avances tecnolgicos hoy en da uno de los grandes problemas

que existen es el exceso de consumo de combustibles fsiles o la generacin de

energa elctrica que daan de forma considerable los ecosistemas de nuestro

planeta. En el medio rural existe un mnimo de consumo de estos combustibles,

en algunos lugares no se cuenta ni con electricidad ni con agua potable para el

consumo diario. Para resolver estos problemas se requieren de dispositivos que

bombeen el agua la cual se encuentran en zonas distantes en embalses o mantos

freticos, estos dispositivo no debern consumir estos tipos de combustibles, de

lograrse esto se resolvern los de agua potable en los lugares apartados de las

ciudades y se evitarn cualquier tipo de contaminantes al medio ambiente.

Si en el lugar existe la presencia de un Arroyo que tenga alguna cada que genere

una fuerza potencial, sta puede ser canalizada y utilizada para crear una bomba

que trabaje con golpe de ariete, provocando con esto el envo del fluido hasta un

deposito donde se pueda almacenar y posteriormente distribuirlo para sus

diversos usos, la altura que se pretende vencer es por lo menos el doble de la

altura del depsito de descarga, que se pretende colocar por lo menos a 1m 2m

de altura.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Construir una bomba hidrulica aprovechando la energa potencial de una

corriente de agua para el beneficio de reas rurales o zonas de riego, sin

necesidad de energa elctrica u otros combustibles.

OBJETIVO ESPECIFICO

Determinar el funcionamiento de la bomba, la altura mxima de bombeo, el tipo de

material y lograr que el mantenimiento sea de bajo costo.

HIPOTESIS

Es posible construir una bomba de bajo costo aprovechando la fuerza impulsora

de agua sin necesidad de energa elctrica o combustible.

CAPITULO I

1. ANTECEDENTES

Para mejorar las condiciones de vida desde el inicio de las grandes ciudades han

surgido creaciones, innovaciones y modificaciones las cuales nos benefician. Una

de las grandes necesidades que surgen en las primeras grandes ciudades es la

necesidad del agua potable, como traer desde distancias lejanas hasta el centro

de la ciudad el agua, como poder mover el lquido desde un nivel a otro de

diferente gravedad.

Al parecer John Whitehurst de Cheshire en 1772 fabric lo que llam una

"mquina de pulsacin" pero no se tienen detalles sobre el invento. Uno de los

antecedentes histricos esta registrado en Alemania, en 1796, cuando Joseph M.

de Montgolfier, coinventor del globo aerosttico de aire caliente, construy un

ariete de operacin automtica en su fbrica de papel, la bomba de ariete tuvo

mucha popularidad hasta que los motores baratos y la llegada de la electricidad

llegaron, este invento cay en desuso en pases ricos; sin embargo, contina

utilizndose en los pases ms pobres, donde no existe el contacto con las nuevas

tecnologas de electricidad.

Nicaragua es uno de los pases donde se utilizaron y an se siguen utilizando este

tipo de bombas.

1.1 Fuerza impulsora

De acuerdo a la funcin principal de una bomba, que es incrementar la presin de

un lquido aadiendo energa al sistema, para mover el fluido de una zona de

menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud, se podra desarrollar la

bomba con la fuerza potencial del agua.

La fuerza impulsora que trae una corriente de agua, al chocar sobre un objeto

ejerce una presin o una fuerza que es directamente proporcional a la velocidad

del flujo de la corriente, si se reproduce este efecto en una tubera cerrada la

presin ejercida podra ser capaz de reventar la tubera (fig.1.1), pero si la

obstruccin del flujo en la tubera fuera intermitente (fig. 1.2, 1.3) y a esto se le

agregar una pequea salida de flujo a la tubera, la presin disminuira teniendo

un efecto de bombeo.

Fig. 1.1 Presin ejercida en una tubera cerrada

Fig. 1.2 Flujo de la corriente libre de obstrucciones.

Fig. 1.3 Obstruccin del flujo de agua.

Teniendo esta energa potencial del agua, se utilizara como energa para

incrementar la presin de un lquido y poder moverlo de una zona de menor altitud

a otra de mayor altitud.

Fig. 1.4 Movimento de gua de una zona de menor a mayor altitud. Fuente: Autor

2.2 Elevacin del fluido

Este diseo de ingeniera se basa en la necesidad de elevar agua desde una

fuente (rio o tanque de almacenamiento) a zonas rurales sin la utilizacin de

energa elctrica, esta bomba funciona aprovechando la fuerza producida por una

cada de agua para elevar parte de la misma a una mayor altura, es la alternativa

elegida debido a su simplicidad y bajo costo.

Z2

Z1

CAPITULO II

2. METODOLOGA

Dentro de la metodologa se abarcaron los siguientes puntos:

a) Bsqueda bibliogrfica

b) Diseo de la bomba

c) Construccin de la bomba

d) Pruebas de funcionamiento

e) Costos de construccin

El diseo de la bomba comenz con una bsqueda de bibliografa con el propsito

de identificar antecedentes importantes y fsicamente comprobar acerca de las

bombas y su funcionamiento, la bsqueda de informacin se realiz en libros e

internet principalmente.

En la construccin de bombas es importante hacer notar que ya se han hecho

bombas aprovechando el golpeteo del agua con otros tipos de materiales, el

diseo de este trabajo es una adaptacin de los datos que se encontraron

registrados.

Como primer paso ser comprobar que el material de construccin de la bomba

sea el ms econmico y que no afecte la eficiencia ni condiciones de operacin de

la bomba como tampoco requiera de un mantenimiento costoso de acuerdo a las

necesidades que presentan las reas rurales a las que se pretende destinar este

proyecto.

El siguiente paso ser, una vez definido el material, se llevar a cabo la

construccin de dicho sistema y se comprobar la cantidad de fluido que puede

bombear y la altura mxima a vencer determinando la factibilidad de las bombas

ya construidas con otro tipo de material.

2.1. DISEO DE LA BOMBA

El diseo de la bomba esta hecho en funcin de las necesidades y recursos

disponibles de acuerdo a nuestras capacidades.

La bomba requiere de un flujo constante de agua y una pequea cada de presin,

estas condiciones se pueden encontrar en pequeas corrientes de ros o

manantiales, como las corrientes son muy pequeas se sustituyen por un

depsito con capacidad suficiente para poder apreciar el funcionamiento de la

bomba, el siguiente paso es encontrar el tipo de tubera por la cual se transportar

el fluido del depsito hasta la bomba, el material debe ser resistente a la corrosin

debido al fluido que se maneja, econmico y fcil de manipular, el dimetro de la

tubera deber ser en funcin del depsito del agua que se utiliza, como el sistema

funcionar de acuerdo al flujo y a la presin del fluido se colocar una vlvula de

paso para poder controlar el funcionamiento del sistema. Despus de la vlvula

se necesita un dispositivo colocado al final de la tubera que selle el flujo del agua

para poder generar la presin, una vez que la presin sea liberada el dispositivo

se abrir automticamente. Si el sistema se encuentra cerrado la presin no se

liberar as que se hizo una conexin a la tubera principal para que el fluido sea

liberado por esa conexin, la presin del fluido liberado ser la que se

aprovechar para elevar desde una altura cero hasta una altura considerable, por

lo menos el doble de la altura del depsito.

En base a los datos antes mencionados el diseo de la bomba quedara de la

siguiente manera (fig. 2.1)

Fig. 2.1 Diseo de la Bomba

2.1.1. Cloruro de polivinilo (PVC)

Los materiales de cloruro de polivinilo provienen hoy en da de grandes beneficios

de desarrollo a travs de la tecnologa moderna.

El PVC es construido de material termoplstico, el cual, en un sentido prctico

puede ser considerado inerte cuando se expone al ataque de agentes qumicos,

incluyendo los cidos, alcalinos, gasolinas y corrosivos, el PVC es un material de

peso liviano, de alta durabilidad, productivo, prctico, resistente, eficz y barato.

2.1.2. Caractersticas de la tubera de PVC

Una de las caractersticas de la tubera de PVC es que los distintos compuestos y

sus propiedades pueden ser seleccionados de acuerdo al tipo de tuberas que se

deseen fabricar, segn requerimientos de diseo.

La clasificacin de los compuestos de PVC se efecta por medio de un cdigo

numrico, donde se indica el Tipo (resistencia al impacto), Grado (resistencia

qumica) y el Esfuerzo Hidrosttico de diseo (c/100 psi)

Los diferentes tipos de grados de acuerdo a una clasificacin de propiedades son:

Tipo 1: compuestos con las resistencias qumicas y mecnicas ms elevadas,

exceptuando el impacto.

Este tipo se divide en tres diferentes grados de acuerdo al balance de propiedades

mecnicas y qumicas.

Grado 1: propiedades mecnicas y qumicas ms altas.

Grado 2: altas resistencias mecnicas y qumicas normales.

Grado 3: altas resistencias qumicas y mecnicas normales.

Tipo 2: compuestos con alta resistencia al impacto y moderada resistencia

qumica.

Tipo 3: compuestos de mediana resistencia al impacto y resistencia qumica baja.

Actualmente la mayora de fbricas de tubera PVC en el mundo entero, utiliza el

compuesto PVC 1120, que es un compuesto grado 1, tipo 1 con 2000 lb/pulg2 de

esfuerzo hidrosttico de diseo.

2.2.2.1. Propiedades mecnicas del cloruro de polivinilo (PVC)

Las caractersticas mecnicas para el PVC 1120 se pueden observar en la tabla

1.1.

Tabla 1.1 Propiedades mecnicas

PROPIEDAD NORMA ASTM VALOR

Peso especifico D-792-66 1.38 g/cm3

Resistencia a la tensin

(a 25C)

D-638-72 500 kg/cm2

Resistencia a la

compresin

D-695-69 675 kg/cm2

Mdulo de elasticidad Mnimo 10%

Mximo 30%

Elogacin hasta ruptura Mximo 30%

Dilatacin trmica lineal D-696-70 0.08 mm/m/C

Dureza shore D-785-65 75

Presin de trabajo a

23C, 160 PSI

D-2241 SDR 26 11.2 kg/cm2

Presin mnima de

ruptura 500 PSI

D-241 SDR 26 35.1kg/cm2

Fuente: http://www.amanco.cr/descargas/Amanco_MT.pdf

La normalizacin de las dimensiones de la tubera PVC est basada en determinar

los espesores de pared mediante la ecuacin: ISO R 161-1960 que dice:

Donde:

S= Esfuerzo hidrosttico de diseo, kg/cm2 (PSI)

P: Presin de trabajo, kg/cm2 (PSI)

d: Dimetro exterior, mm (pulg)

e: Espesor de pared, mm (pulg)

2.1.2.2 Propiedades hidrulicas del cloruro de polivinilo (PVC):

Una de las mayores ventajas del cloruro de polivinilo es que ofrece una alta

resistencia a la corrosin y a las diversas sustancias qumicas, es decir, que no se

corroe, lo que elimina la necesidad de mantenimiento continuo y le da una vida

ms larga.

Esta propiedad le permite conducir fluidos que bajo otras circunstancias requieran

materiales costosos, como materiales anticorrosivos, uso de vidrio, arcilla o en el

ltimo de los casos de tuberas protegida.

Dado que el PVC resiste el ataque de los cidos, soluciones de sal, ciertos

alcoholes y algunos otras sustancias qumicas, y tambin es qumicamente inerte,

lo que le da la posibilidad que actu como catalizador en el mantenimiento del

fluido a lo largo de su recorrido.

El PVC no es toxico, resultado de pruebas que ha hecho la Fundacin Nacional

Sanitaria (NSF) de los Estados Unidos de Norteamrica, han demostrado que los

componentes de cloruro de polivinilo han sido catalogados como aceptables para

la conduccin de agua potable.

2.2. Construccin de la bomba

Para la construccin de la bomba se realizaron varias pruebas de las cuales tres

fueron sin xito, en base a los errores que surgieron en cada prueba se mejor el

diseo y los accesorios hasta lograr el funcionamiento en la cuarta prueba.

Lista de materiales.

Deposito abierto

Tubera de PVC de 2

Vlvula de paso o de alimentacin de PVC 2

Vlvula check de paso de bronce de 2

Pichancha de bronce de 2

Cmara de aire

Tubera de salida o descarga

Reduccin bushing de 2 a

Tapn galvanizado

Conexiones macho y hembra

Codo de PVC de 90 de 2

Angulo de 45 de PVC de 2

Niple de 2 x 10 cm

Manguera industrial de

2.2.1. Depsito de la bomba

El primer punto que se consider para la construccin de la bomba fue la

capacidad de depsito para crear la corriente artificial modulo. En un principio se

ideo utilizar una bomba de motor para simular la corriente de agua, esta primera

prueba no se lograron resultados favorables, la segunda prueba fue colocar un

depsito con capacidad de 50 L. La columna de presin que ejerca el depsito

logr el funcionamiento, pero la capacidad no fue suficiente para determinar la

eficiencia de la bomba por lo que utiliza un depsito con capacidad de 200 L

(fig.2.1).

Fig. 2.1. Deposito de 200 L. Fig. 2.2. PVC hidrulico de 2

2.2.2 Tubera de Alimentacin.

Lo siguiente es la tubera de alimentacin del agua, que ser la columna que

generara la presin, misma que ser utilizada para la elaboracin de la bomba. El

material debe ser econmico resistente a la corrosin y fcil de manipular por lo

cual se eligi el PVC sanitario para las primeras pruebas, las dificultades que se

presentaron con este material son los accesorios ya que para este material no

existan los accesorios que se requera para la construccin, la siguiente opcin

fue el PVC hidrulico (fig. 2.2.). Anteriormente se presentaron algunas

caractersticas y propiedades de este material por lo que es el adecuado para el

proyecto.

2.2.3. Accesorios y conexiones.

Para unir la tubera de 2 al depsito se le realiz una perforacin de 2 (fig. 2.1.)

para colocar una reduccin y una conexin macho para colocar el ngulo roscado

de 45 lo siguiente fue utilizar conexiones y accesorios pertinentes (fig. 2.4) para

unir el tubo completo al depsito como se muestra en la figura (fig. 2.3.).

Fig. 2.3. Conexin de la tubera al depsito. Fig. 2.4. Accesorios y conexiones

2.2.2.4. Conexiones de las vlvulas

En el primer ensayo de la bomba se le realizaron tres perforaciones y se sello el

final de la tubera (fig. 2.4), la finalidad de las tres perforaciones fue liberar la

presin para que esta no presentara un impacto fuerte dentro de la tubera pero

debido al flujo de la corriente no logr el choque de presin por lo que se hizo la

modificacin colocando un codo y una reduccin en la cual se coloc un tornillo

con una arandela y un tapn esto simulara una vlvula check (fig. 2.5). El objetivo

de la simulacin era asegurarse de que la vlvula check funcionara para el

proyecto de lo contrario se tendra perdidas econmica, otra simulacin se hizo en

la vlvula que se colocara en la conexin en T, que sera una vlvula check de

paso (fig. 2.6.), esta estara conectada a un tubo sellado con un tapn de rosca

galvanizado, la cual funcionaria como una cmara de aire (fig. 2.7.) es decir la

presin del fluido comprimira el aire de la cmara hasta que por diferencia de

presiones el fluido rebote sellando la vlvula de paso quedando atrapado

provocando otro golpe de presin el cual impulsara nuevamente el fluido a la

tubera de salida en la que se coloca una reduccin bushing de 2 a (fig. 2.8.),

posteriormente para colocar una manguera de jardn de 10 m de largo quedando

armado de la siguiente manera (fig. 2.9.).

Fig. 2.5. Adaptacin de la vlvula check.

Fig. 2.7. Cmara de aire Fig. 2.8. Reduccin bushing

Fig. 2.9. Imagen ilustrativa del equipo de

bombeo con accesorios ya instalados

Fig. 2.6. Adaptacin de

vlvula check de paso.

2.3. Anlisis de costo de construccin.

Los costos del material empleado se presentan en la tabla siguiente.

Tabla 2. Costo de materiales

MATERIAL CANTIDAD PRECIO UNITARIO $

PRECIO TOTAL $

Adaptador macho

C-40 2

9 Pza. 8.90 80.10

Adaptador hembra

C-40 2

4 Pza. 10.38 41.52

Adaptador macho

C-40

1 Pza. 2.24 2.24

Check resorte 2 1 Pza. 370.01 370.01

Codo PVC C-40 2x45 3 Pza.

16.80 48.00

Cople galvanizado 2 1 Pza. 25.28 25.28

Manguera de hule

transparente 1/2

10 m 5.12 51.20

Niple galvanizado 2 1 Pza. 22.99 22.99

Reduccin bushing

C-40 2x1

1 Pza. 11.29 11.29

Reduccin bushing

C-40 1 x

1 Pza. 4.48 4.48

Pichancha c/canasta

2

1 Pza. 252.07 252.07

Tapn hembra

galvanizado 2

1 Pza. 44.54 44.54

Tubo hidrulico PVC C-40 2

6 m 23.33 152.00

Tubo hidrulico PVC

C-40

6 m 11.90 71.40

Tuerca unin rosca PVC C-40 2

1 Pza. 152.20 152.20

Vlvula de bola PVC

rosca 2

1 Pza. 95.60 95.60

Cotizacin de material: FERREHOGAR. Total: $ 1272.92

2.4. Funcionamiento de la bomba

Esta bomba funciona bajo el siguiente sistema: la vlvula de impulso se mantiene

abierta por su propio peso o gravedad, hasta que de momento se cierra por el

impulso del agua que llega de la tubera de impulsin.

La columna de agua entonces contina pasando de la vlvula de impulso a la

vlvula en la parte baja de la cmara de aire, buscando la salida del tubo de

descarga.

Cuando momentneamente el agua se agota, la columna de la misma se

suspende, se cierra el choque de la cmara de aire (vlvula de liberacin), el agua

sobrante se escapa por la vlvula de liberacin y el ciclo se repite sucesivamente

por el propio impulso de agua (fig. 2.10.).

2.4.1. Energa potencial de elevacin.

Se considera este tipo de energa a la habilidad de desarrollar un trabajo en

funcin de la fuerza de la gravedad, ya que el lquido puede pasar a otra posicin

variando su altura respecto al plano de referencia considerado, dado en una

cantidad H.

As, el trabajo realizado ser igual a W x H, siendo W el peso del lquido, si se

considera a W = 1, el valor de H dar la energa por unidad de peso y que se

expresa en kilogramo-fuerza-metro han tomado estas unidades de medida. A este

valor se le llama carga de altura.

2.4.2. Caudal de descarga.

Para determinar el caudal de la bomba se utiliz un depsito de 2 L y se tom

lectura a diferentes alturas en el siguiente orden:

A 2.3m = 0.078400627 L/s = 0.078400627 L/S 4.704 L/min.

A 5m = 0.075815011 L/s = 0.075815011 L/s 4.55 L/min

2.4.3 Clculo de la cabeza neta positiva de succin [NET POSITIVE SUCTION

HEAD (NPSH)].

El valor de la NPSH depende de la presin de vapor del fluido que se bombea,

perdidas de energa en el tubo de succin, la ubicacin del almacenamiento del

fluido y la presin que se aplica a ste. Esto se expresa de la siguiente manera

NPSHA= hsp hs hf hvp (2)

En la figura 2.10 se ilustran estos trminos y se define a continuacin. La figura

2.10(a) incluye un almacenamiento presurizado colocado sobre la bomba. En la

parte (b) de la figura se muestra la bomba que impulsa el fluido desde un

almacenamiento abierto que se encuentra debajo de ella.

Psp= presin esttica (absoluta) sobre el fluido del depsito.

Hsp= Carga de presin esttica (absoluta) sobre el fluido en el almacenamiento; se

expresa en metros o pies del liquido.

Hf= Diferencia de elevacin desde el nivel del fluido en el depsito a la lnea

central de la entrada de succin de la bomba; se expresa en metros o en pies

Si la bomba esta debajo del depsito, h, es positiva [figura 2.10 (a)]

Si la bomba est arriba del depsito h, es negativa [figura 2.10 (b)]

Hf= Prdida de carga en la tubera de succin, debido a la friccin y perdidas

menores; se expresa en m o en pie.

Pvp= Presin de vapor (absoluta) del liquido a temperatura que se bombea.

Hvp= carga de presin de vapor del liquido a temperatura de bombeo; se expresa

en m o pies del liquido; Hvp=

ha

hvp=Carga de presin del tanque

Lquido con carga de presin

de vapor hvp

Lnea de descarga

Lnea de succin

Flujo

hf debido a la friccin en la tubera, dos codos, vlvula y entrada

a) Si la bomba est abajo del depsito ha es positiva.

Fuente: Mecnica de fluidos, mott, 6ed.

Utilizando la ecuacin (2). En primer lugar, se encontrar hsp.

Figura 2.10. Detalles de la lnea de succin de la bomba y definiciones de

trminos para el clculo del NPSH

-ha

Vlvula de pie con filtro

Lquido con carga de presin

De vapor hvp

hvp = carga de presin atmosfrica Con el tanque abierto

Reductor excntrico

Flujo

hf debido a las perdidas en la lnea de succin

Lnea de descarga

b) si la bomba est arriba del depsito ha es negativa.

Pero sabemos que

Ahora con base a la elevacin del tanque, se tiene:

Para encontrar la prdida de friccin se debe encontrar la velocidad, el nmero

de Reynolds y el factor de friccin:

Por ltimo, de la tabla 5. Se obtiene:

Al combinar estos trminos queda

CAPITULO III

3.1 RESULTADOS OBTENIDOS

Los costos de construccin descritos en el capitulo anterior no solo son de la

elaboracin de la bomba sino tambin de la adaptacin del depsito por lo cual

los costos de la bomba se reducen a la cantidad de $ 1,010.35 MN y tomando en

cuenta que los materiales se compraron por piezas y considerando que este es el

prototipo, los costos de construccin al realizarlo se puede reducir an ms ya que

si se realiza en serie se puede aprovechar el resto del materia considerando que

de la pieza de PVC de 2 de 6m solo se utiliz 1.20 m y del metro de PVC de

solo se utiliz 10 cm, las conexiones de rosca tambin pueden ser sustituidas en

este prototipo lo cual reduce un mnimo la cantidad a $ 932.23 MN.

En cuanto al funcionamiento de la bomba el flujo de descarga es de 4.55 L/min

pero debido a que esta funciona con energa potencial del agua al liberar la

presin que provoca el impulso de bombeo existe una prdida de fluido la cual es

considerada ya que el flujo que se descarga del depsito es de 101.2 L/min as

que la cantidad del flujo que se aprovecha solo es del 4.5 % y el lquido sobrante

se pierde, lo cual no sera ningn problema si la bomba se colocara cerca de la

toma de agua, otra forma de reducir prdidas seria continuar modificando el

diseo hasta encontrar la mxima eficiencia posible.

El material debido a su costo, durabilidad, funcionalidad y fcil manejo fue el ms

adecuado para la realizacin del proyecto y como se pretende utilizar para uso de

agua potable debido a sus propiedades no presenta ningn riesgo de

contaminacin.

CONCLUSIN

Con las pruebas realizadas se concluye que la bomba logr vencer una altura de

8 m con una capacidad de 4.700 L/min, lo mismo que equivale a 282 L/hr o 6768

L/da, este tipo de bomba funciona las 24 horas del da, los 365 das del ao,

solamente requiere de una cada de agua o desnivel constante de un arroyo, rio,

etc., esta bomba no necesita de energa elctrica ni combustible, por lo tanto es

una bomba ecolgica que no contamina el medio ambiente, de acuerdo a las

propiedades que presenta el PVC, es tambin un material no toxico, resistente, no

se corroe, es de fcil manipulacin y es de cero costos de mantenimiento, esta

es una alternativa de solucin a las necesidades que presentan las comunidades

rurales.

El diseo de este equipo hidrulico tiene un costo unitario de $932.23 MN., si se

construyen en cantidades mayores su precio seria ms bajo ya que se

aprovechara todo el material utilizado y el precio por accesorio se reduce por ser

a mayoreo; As que s es posible construir una bomba de bajo costo

aprovechando la fuerza impulsora del agua para el beneficio de reas rurales o

zonas de riego sin necesidad de consumo energtico o combustible.

BIBLIOGRAFA

1. Alan S. Foust, Leonard A. Wenzel, Curtis W. Clump, Louis Maus, L. Bryce Andersen; Principio de Operaciones Unitarias; Editorial Cecsa.

2. Merle C. Potter. David C. Wiggert; Mecnica de fluidos; Tercera Edicin.

3. Perry, Robert H; Manual del ingeniero Qumico; Editorial Mc Graw Hill, tomo 2.

4. Richard W. Greene; Vlvulas seleccin, uso y mantenimiento; Editorial

Mc Graw Hill.

5. Robert L. Mott; Mecnica de fluidos; 6ta Edicin.

http://es.wikipedia.org/wiki/Golpe_de_ariete

http://html.rincondelvago.com/bombas-centrifugas_3.html

http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/TBombas.html

http://www.alfabuceo.cl/conversiones.htm#presion

http://www.amanco.cr/descargas/Amanco_MT.pdf http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga

.html

A. DEFINICIN DE TRMINOS

Acueducto: Es un sistema o conjunto de sistemas de irrigacin que permite

transportar agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que sta

accesible en la naturaleza, hasta un punto de consumo distante.

Catalizador: Es una sustancia que est presente en una reaccin qumica en

contacto fsico con los reactivos acelera, induce o propicia dicha reaccin sin

actuar en la misma.

Corrosin: Deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroqumico

por su entorno.

Dureza shore: Se basa en la reaccin elstica del material cuando dejamos caer

sobre l un material ms duro.

Elongacin: Alargamiento que sufre un cuerpo que se somete a esfuerzo de

traccin.

Envergadura: Es el ancho de la vela mayor de una embarcacin a vela.

Fraguar: Trabajar un metal, especialmente el hierro, y darle una forma definida

cuando est caliente por medio de golpes o por presin.

Hormign: Es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro

conglomerante) con ridos (grava, gravilla y arena) y agua.

Intermitente: Que se interrumpe y prosigue cada cierto tiempo.

Inerte: Se aplica a la sustancia o materia que carece de la capacidad de provocar

reacciones qumicas

Pichancha: Rejilla o canastilla de plstico que evita el paso de partculas gruesas

suspendidas en el agua, que podran daar la bomba, por lo que garantiza un

suministro constante de agua.

PSI: Unidad de presin cuyo valor equivale a 1 libra por pulgada cuadrada.

Termoplstico: Es una mezcla de ingredientes slidos, que se hace liquida

cuando se la calienta, y luego se solidifica nuevamente cuando se enfra.

Temperatura C

Presin de vapor kPa (abs)

Peso especifico (kN/m3)

Carga de Presin de vapor (m)

0 0.6105 9.806 0.06226

5 0.8722 9.807 0.08894

10 1.228 9.804 0.1253

20 2.338 9.789 0.2388

30 4.243 9.765 0.4345

40 7.376 9.731 0.7580

50 12.33 9.690 1.272

60 19.92 9.642 2.066

70 31.16 9.589 3.250

80 47.34 9.530 4.967

90 70.10 9.467 7.405

100 101.3 9.399 10.78

Fuente: Mecnica de fluidos, mott, 6ed.

Tabla 3. Presin de vapor y carga de presin del agua:

Tabla 4. Valores de rugosidad absoluta para distintos materiales:

RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES

Material (mm) Material (mm)

Plstico (PE, PVC) 0,0015 Fundicin asfaltada 0,06-0,18

Polister reforzado con fibra de vidrio

0,01 Fundicin 0,12-0,60

Tubos estirados de acero 0,0024 Acero comercial y soldado 0,03-0,09

Tubos de latn o cobre 0,0015 Hierro forjado 0,03-0,90

Fundicin revertida de cemento

0,0024 Hierro galvanizado 0,06-0,24

Fundicin reversible de bituminoso

0,0024 Madera 0,18-0-90

Fundicin centrifugada 0,003 Hormign 0,3-3,0

Fuente:http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Aguas/PerdidaCarga.html

Grafica 1. Coeficiente de friccin f en funcin del nmero de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubera ( / D).

Fuente: Mecnica de fluidos, mott, 6ed.