Calculo de una bomba hidráulica.

Necesidades:

La necesidad que se requiere para este sistema y la bomba se plantea de la

siguiente manera:

Requerimos bombear agua desde una cisterna en el subsuelo, de manera que

el depósito al cual se desea suministrar el agua se encuentra a una altura

considerablemente más elevada que el depósito. Para este sistema planteado

se requiere una caudal que suministre al depósito posterior un caudal de 7000

litros por hora. A continuación se presentan los datos del sistema y las

condiciones físicas del lugar en donde se deberá realizar la instalación. Antes

de proporcionar los datos, es necesario comprender algunos conceptos que

nos ayudar a comprender como se realiza el análisis.

Se entiende por rendimiento el caudal nominal, la altura manométrica

y la potencia absorbida que debe tener la bomba para optimar la

instalación.

Caudal (Q)

El caudal nominal es el volumen de líquido requerido en un tiempo

determinado, en el caso de este problema el caudal nominal será de

7000 litros/hora. Se expresa normalmente en litros/minuto o m3/hora.

Altura manométrica total (Hm)

La altura manométrica de la instalación es la altura total de elevación

del líquido. La suma de la altura de aspiración (Ha) más la altura de

impulsión (Hi)

se denomina altura geométrica (Hg). Esta última sumada a las

pérdidas de carga es la altura manométrica (Hm).

Estos conceptos vistos se ejemplizaran en el diagrama del sistema, de

esta manera se podrá visualizar de donde es que sobresalen este tipo

de conceptos, ya que se manejaran en nuestro sistema hidráulico

Una vez realizadas las mediciones físicas del lugar en donde se

realizara el sistema hidráulico, se prosigue a insertar los datos

correspondientemente al lugar que le corresponde a cada uno, las

medidas se realizaran conforme a las necesidades que trate de

solventar el sistema, cabe destacar que los datos que se mostraran

son solo los datos que se pueden conocer, ya que se conocen por

medio de la medición o características del sistema.

Cuando sea ha planteado las características que debe de contener el

sistema se muestran los datos.

Ahora los datos los dividiremos en tres partes, altura, características

de la aspiración y características de impulsión.

Los datos generales son los que se muestran a continuación:

Altura geométrica

(altura de aspiración + altura de impulsión): 17 metros.

Recorrido total de la tubería: 43 metros.

Diámetro interior de la tubería: 38 mm.

Características de la aspiración:

Altura de aspiración: 2 metros.

Longitud de la tubería: 8 metros.

Nº. válvulas de pie: 1

Nº. Codos de 90º: 1

Características de la impulsión:

Altura de impulsión: 15 metros

Longitud de la tubería: 35 metros

Nº. válvulas de compuerta: 1

Nº. válvulas de retención: 1

Nº. Codos de 90º: 2

Ahora que ya se tiene los datos, podemos comenzar a realizar los

cálculos correspondientes para la selección de la bomba.

Primeramente realizaremos el cálculo de la Hg, esta se realiza

mediante la suma de la Hi mas la Ha, la Hg es la diferencia entre los

niveles de la cisterna y el depósito del sistema

Hg=Hi+Ha

Por lo que realizando esa operación nos queda:

Hg=15mts+2mts

Hg=17mts

En la aspiración del sistema se generan perdidas, por lo que en el

siguiente paso se procede a realizar la perdida de cargas en la

aspiración. Las pérdidas se dan por medio de la longitud de la tubería,

ya que entre más larga sea esta la presión del fluido disminuye,

también las pérdidas se generan a través de codos y válvulas.

Cabe señalar que haremos mención de un término llamado pérdida singular

que se esclarece a continuación, ya que se establece que las pérdidas de

carga debidas a codos de 90 equivalen a 5 metros lineales de tubería y las

debidas a válvulas a 10 metros.

Se recomienda instalar tubería de diámetro superior en el lado de aspiración.

Pérdidas de carga en la aspiración:

Longitud de la tubería: 8 metros.

10 metros (válvula de pie) por pérdidas singulares.

5 metros (codo de 90º) por pérdidas singulares.

Longitud equivalente: 23 metros.

La perdida en la aspiración se calculamos mediante las tablas de la pérdida de

carga

Litros por

hora

Diámetros internos en tuberías en milímetros

14 19 25 32 38 50 63 75 89 100 125 150

7000 17.

77

7.8 2.1 0.7 0.3

Los datos de abajo son metros manométricos por cada 100 metros de recorrido

horizontal recto

Ahora procederemos a realizar el cálculo de las pérdidas de acuerdo con la

tabla de arriba, de la siguiente forma.

Debido a que requerimos un caudal de 7000l/h, en una tubería de PVC nos

fijamos en la tabla y podemos observar que el valor correspondiente para el

caudal con respecto al diámetro de la tubería es de 7.8 metros para cada 100

metros lineales de tubería de PVC.

Por lo que para las perdidas en la aspiración queda así:

Pa=(7.8 )(23)/100Pa=1.79m .c .a .

Después calculamos la perdida de carga en la impulsión con los valores antes

señalados dependientes de las características de la impulsión. Las pérdidas en

la impulsión se da al realizar el bombeo del liquido.

Pérdidas de carga en la impulsión:

Longitud de la tubería : 35 metros

10 metros (válvula de compuerta) por perdidas singulares

10 metros (válvula de retención) por perdidas singulares

10 metros (2 codos de 90º) por perdidas singulares

Longitud equivalente de la tubería: 65 metros.

Igual que en el cálculo de las perdidas por aspiración, en este paso volvemos a

buscar en la tabla el valor que nos arroje el caudal con respecto al diámetro

interno de la tubería, el cual será el mismo que en las perdidas por aspiración,

y se realiza el mismo procedimiento con la longitud equivalente.

Por lo que para perdidas en la impulsión queda así:

Pi=(7.89)(65)/100

Pi=5.07m.c .a .

Entonces:

Hmtot=Ha+Hi+Pa+Pi

Donde:Ha= Altura de aspiración.Hi= Altura de elevación.Pa= Perdidas de carga en aspiraciónPi= Perdidas de carga en impulsión.

Hmtot=2+15+1.79+5.07Hmtot=23.86m.c .a .

En consecuencia, se debe seleccionar una bomba que eleve 7000 l/h a una altura de 23.86 m. c. a.