rediseÑo de la red hidrÁulica, cÁlculo,...

REDISEÑO DE UN EQUIPO DE BOMBEO, CÁLCULO, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

PARA ABASTECER DE AGUA POTABLE AL PUEBLO DE SAN JUAN ZITLALTEPEC, ZUMPANGO, ESTADO DE MÉXICO

RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ AARÓN - 1 -

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENERÍA MECÁNICA

Y ELÉCTRICA

ESIME AZCAPOTZALCO

“TESIS TRADICONAL”

TEMA

“REDISEÑO DE UN SISTEMA DE BOMBEO, CÁLCULO,

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO PARA ABASTECER DE

AGUA POTABLE AL PUEBLO DE SAN JUAN ZITLALTEPEC,

ZUMPANGO, ESTADO DE MÉXICO”

EL TEMA COMPRENDERÁ LOS SIGUIENTES PUNTOS:

1. GENERALIDADES DE LA LOCALIDAD

2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO EXISTENTE

3. INGENERÍA BÁSICA Y CONCEPTOS GENERALES DE

HIDRÁULICA

4. MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN

5. DESARROLLO DEL PROYECTO

6. ANÁLISIS ECONÓMICO

7.

RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ AARÓN

NO. DE BOLETA: 2003360143




AGRADECIMIENTOS

A Dios

Gracias por darme la vida y una familia,

Por darme las cualidades y las capacidades que tengo,

Por haberme dejado concluir una gran etapa de mi vida.

Y por que nunca se apartara de mí.

A mi Padre

Por apoyarme y haberme enseñado los principios básicos de la vida,

Por enseñare a ser un hombre y varón de provecho,

Por enseñarme a caminar de pie y de frente,

En tiempos buenos y en tiempos malos.

A mi Madre

A ella le dedico este proyecto, con orgullo, respeto y veneración,

Le agradezco por todo el apoyo incondicional que me ha brindado en mi vida

Por haberme guiado, educado y enseñado a ser un buen hijo,

Por enseñarme que nunca hay que dejarse vencer

Gracias mama, Te amo.

A mis hermanos

Braulio, Pamela, Paola, Guadalupe y Ama Patricia Rodríguez Rodríguez.

Les agradezco mucho por estar conmigo en todos momentos,

Como amigos, compañeros y excelentes hermanos

A mí Querida ESIME

Agradezco a mi escuela por ser la casa madre de conocimientos,

Por haberme brincado el conocimiento teórico practico,

Por haberme formado como Ingeniero

Para cumplir objetivos y dar excelentes resultados.




A mis profesores

Con gratitud por haberme transmitido su valiosos conocimientos

Y formado como estudiante e Ingeniero

Y preparándonos para enfrentarnos firmes en la industria

A mis asesores

Ing. Alejandro Hidalgo Rivadeneyra

Ing. Andrés Quintero Miranda

Por haberme apoyado con su valioso esfuerzo y dedicación en este proyecto

Reconozco sus grandes conocimientos como profesores en la escuela

Con toda mi admiración y respeto

Por ser cimientos de edificación para la ESIME

A mis Sinodales

Ing. J. Santana Villareal Reyes

Ing. Eduardo Rico González

Por haber puesto su valioso empeño y conocimiento

En la buena revisión de este proyecto

Además es digno de admiración su gran compromiso en la escuela

Atreviéndome a admirarlos como pirales de la ESIME

A todos

Mis más sinceras gracias y mi eterno

Agradecimiento

“La técnica al servicio de la Patria”




ÍNDICE

JUSTIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 1: GENERALIDADES DE LA LOCALIDAD

1.1 Perfil Histórico

1.2 Localización Geográfica

1.3 Hidrografía

1.4 Clima

1.5 Orografía

1.6 Flora y Fauna

1.7 Educación

1.8 Salud

1.9 Economía

1.10 Población

1.11 Servicios Públicos

CAPITULO 2: DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO EXISTENTE

2.1 Antecedentes del sistema de bombeo

2.2 Ficha técnica

2.3 Pozo profundo

2.4 Niveles de bombeo

2.5 Fuente de abastecimiento

2.6 Conducción

2.7 Almacenamiento

CAPITULO 3: INGENERÍA BÁSICA Y CONCEPTOS GENERALES DE

HIDRÁULICA

3.1 Fluido

3.2 Caudal

3.3 Principio de la Conservación de la energía ecuación de

Bernoulli

3.4 Principio de la Conservación de la materia ecuación de

continuidad

3.5 Regímenes de corriente

3.6 Numero de Reynolds

3.7 Rugosidad

3.8 Diagrama de Moody




3.9 Perdidas de carga de un sistema de bombeo

3.10 Determinación de cargas en un sistema de bombeo

3.11 Carga dinámica total

3.12 Carga Neta Positiva de Succión NPSH

3.13 Potencia

3.14 Factores indeseables en un sistema de bombeo

3.15 Bombas hidráulicas

3.16 Descripción de un equipo de bombeo

CAPITULO 4: MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN

4.1 Mantenimiento

4.2 Tipos de mantenimiento

4.3 Mantenimiento productivo total (TPM)

4.4 Operación de bombas centrifugas

4.5 Seguridad en la operación y mantenimiento

4.6 Propuesta de mantenimiento

CAPITULO 5: DESARROLLO DEL PROYECTO

5.1 Datos del proyecto

5.2 Población del proyecto

5.3 Calculo del caudal

5.4 Memoria de cálculo

5.4.1 Calculo de velocidades

5.4.2 Calculo de la rugosidad relativa

5.4.3 Calculo del Número de Reynolds

5.4.4 Calculo del coeficiente de fricción

5.4.5 Calculo de longitudes L y Le.

5.4.6 Calculo de perdidas primarias y secundarias

5.4.7 Calculo de altura geodésica

5.4.8 Calculo de la carga de velocidad

5.5 Cálculo de la Carga Dinámica Total

5.6 Calculo del NPSHD

5.7 Condiciones de bombeo

5.8 Calculo de potencias

5.9 Selección de la bomba

5.10 Datos de la bomba seleccionada




CAPITULO 6: ANÁLISIS ECONÓMICO

6.1 Recomendaciones

6.2 Presupuesto del equipo y accesorios

6.3 Costos -Beneficio

CONCLUSIONES

GLOSARIO

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

A-1 Nomenclatura

A-2 Simbología

A-3 Diagramas y tablas




JUSTIFICACIÓN:

Actualmente la demanda demográfica del pueblo de San Juan Zitlaltepec,

ha impactado notablemente el consumo de agua potable, siendo deficiente y de

gran carencia, por lo que se tiene la necesidad de suministrar suficiente de este

vital liquido, esto hace necesario proyectar la selección y rediseño del sistema de

bombeo y sus procedimientos de conservación para el funcionamiento eficiente y

continuo diario a toda la población.

INTRODUCCIÓN:

En la actualidad, lograr que cada proyecto sea rentable es una labor

realmente difícil. Tenemos que ser sumamente eficientes y profesionales al

planear y ejecutar un proyecto.

En el área de la hidráulica como en cualquier otra las decisiones sobre la

adquisición de equipos están dirigidas a encontrar la mejor opción para lograr la

productividad de cada proyecto requiere, con la menor inversión posible.

Debido a las necesidades socioeconómicas de los diferentes núcleos de

población, es necesario aplicar mejores técnicas y procedimientos para el mejor

aprovechamiento y el uso de un sistema de agua potable. Por lo que se hace

necesaria la aplicación de mejores sistemas hidráulicos.

La finalidad de este proyecto es presentar procedimientos prácticos para el

planteamiento de soluciones adecuadas a diferentes problemas en relación con el

suministro de agua potable. Conocer los lineamientos que se deben seguir al

proyectar un sistema de agua potable proporcionando un conocimiento general

sobre los aspectos mínimos necesarios para dicho sistema y posteriormente una

aplicación practica para su mantenimiento permanente de este equipamiento.

El sistema de abastecimiento de agua potable se encuentra tomando en

cuenta las necesidades de carencia actual del vital líquido y futura garantizando

el consumo del inmediato crecimiento de la población.

Por lo cual se proyecta una selección de equipo nuevo de bombeo y

rediseñar la fuente de almacenamiento para el buen abastecimiento y

distribución del agua, proponiendo un programa de mantenimiento del equipo

para garantizar la operación continua, y eliminando las posibles fallas

electromecánicas en el equipo, haciéndolo seguro, económico y no afectar el

suministro del vital liquido a la población.

Se pretende que esta solución no sea un caso particular, sino servir por

ejemplo en todos aquellos problemas que presentan semejanza con este.




C A P I T U L O I

GENERALIDADES DE LA LOCALIDAD

1.1 PERFIL HISTÓRICO

Durante el siglo VI d. c., tribus Otomíes se establecieron en las orillas del lago de Citaltepetl y parte del lago de Texcoco. Para aprovechar el tule, el mimbre, la

pesca y la casa.

La llegada de los Toltecas al Lago de Zitlaltepec surgió una nueva corriente

migratoria en esta zona lacustre, que fueron los Chichimecas, siendo éstos una

raza belicosa, bien organizada, y trajo nuevas aportaciones culturales con una estructura social más avanzada y bajo el mando de sus más grandes dirigentes

Xolotl y su hijo Nopaltzin, quienes dan un nuevo matiz a la región y fundan una gran cantidad de pueblos con su capital en Tenayucan.

De la fundación de esta acrópolis surgieron los pueblos de Zitlaltepec y Zumpango. Siendo Zitlaltepec, por razones de ubicación orográfica, el más

antiguo; Ya que, éste se encontraba en las partes más altas del lago estando a salvo de las inundaciones y ataques sorpresivos.

El pueblo de Zitlaltepec, por su ubicación geográfica, resulto ser un sitio

estratégico, ya que era fácilmente defendible y se consideraba “la puerta de entrada del Valle de México”, además, por estar situado en la parte más alta

sobre el nivel del mar está mas seguro en caso de inundaciones. Por esto, los grupos de nativos que dominaron la región establecieron en el pueblo (y hasta la

época de la conquista) sus guarniciones militares.

En la época de la colonia, Zitlaltepec es mencionado como Citlaltepec,

Zitlaltepeque, Citlaltepetl, Citlaltepeque y Zitlaltepec, que es la forma que ha

sobrevivido hasta la actualidad. Ignoramos el año en que ya aparece en los documentos oficiales (1740), el nombre de San Juan, es porque el santo patrono,

es San Juan Bautista.

Etimología:

Zitlaltepec: proviene de la lengua náhuatl, es un topónimo aglutinado que se

compone de tres palabras:

Citlalli: estrella tepetl: cerro, monte c: lugar (Lugar del cerro de la estrella).

San Juan Zitlaltepec en Nahuatl se entiende Zitlal de Citlalli= estrella, Tepetl= Cerro;

(Cerro de la estrella).

http://es.wikipedia.org/wiki/Lengua_n%C3%A1huatl




1.2 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA

El pueblo de San Juan Zitlaltepec se encuentra en el municipio de

Zumpango, estado de México. Se muestra la ubicación del municipio en el mapa

del Estado de México en la figura 1.

FIG. 1

1.2.1 LIMITES:

El municipio de Zumpango colinda al Norte con Texisquiac y Hueypoxtla, al

Sur Coyotepec, Nextlalpan y Teoloyucan, al Este con el Estado de Hidalgo y

Tecamac y al Oeste con Huehuetoca. Se muestran las colindancias en la figura 2.

FIG. 2




1.2.2 UBICACIÓN

El pueblo de San Juan Zitlaltepec esta ubicado geográficamente en las

siguientes coordenadas aproximadamente.

Latitud 19° 46’ 17” del Norte y a los 98° 34’ 49” de latitud oeste con respecto

al Meridiano de Greenwich.

Teniendo una altura entre los 2260 y los 2340 metros sobre el nivel del mar,

con declives del 20% respecto a la topografía.

Cuenta con cuatro barrios o comunidades las cuales son: Santa María, San

Pedro, San Lorenzo y San Miguel, cuenta el con una superficie de 50.07

kilómetros cuadrados. En la figura 3 se muestra un mapa y como esta dividido en

barrios el pueblo.

FIG.3

El acceso al lugar se puede hacerse desde la ciudad de México mediante 60

km aproximadamente por la Carretera Federal México-Pachuca, tomando la

desviación izquierda Carretera los Reyes-Zumpango aproximadamente a 25 km se

llega hasta dicho lugar.




1.3 HIDROGRAFÍA

Por la característica de la topografía de la zona existen varias barrancas, siendo la principal la barranca de la estrella.

No hay ríos o arroyos, pero son abundantes las presas (San Marcos, Del Bodio,

etc.). En la época de lluvias, estas Barrancas forman verdaderos ríos, los cuales

desembocan en la parte sur del pueblo; es decir, en la Laguna de Zitlaltepec.

El plan de Jalpilla y terrenos de Santa María de Guadalupe poseen canales

de riego que proceden del canal de Santo Tomas y túnel de Tequixquiac

respectivamente. San Miguel Bocanegra también posee canales de riego, de la

unidad de Riego localizado en el Túnel Viejo de Tequixquiac.

1.4 CLIMA

La localidad de San Juan Zitlaltepec se encuentra dentro de la zona de los

climas templados del estado de México; se identifica un clima templado

subhúmedo con lluvias en verano, la precipitación del mes más lluvioso de 600

milímetros; la temperatura media anual es de 14.8 °C, siendo la temperatura del

mes más frio 2.3°C. El porciento de la precipitación invernal con respecto a la

anual es menor de 13.

1.5 OROGRAFÍA

Esta constituida en su mayor parte por un sistema de meseta, derivadas de la

meseta denominada, Zitlaltepetl. Las altitudes de este pequeño sistema orográfico

fluctúan entre los 2,260 y los 2,340 metros sobre le nivel del mar.

Las zonas planas están ubicadas principalmente en el Ejido de San Juan

Zitlaltepec (al poniente de la población), con altitud de 2,250 metros sobre el nivel

del mar. Así como también en la región sur del Pueblo; antiguamente, hasta

antes de 1930, estos terrenos formaban parte del Lago de Zitlaltepec. La parte

plana representa solo el 15% de la superficie total.

1.6 FLORA Y FAUNA

La principal flora silvestre es: maguey, nopal, organo, biznagas, cardones,

alcanfor, pirul, palo dulce, huizache, peshtón, árnica, olochiche, tumba vaquero,

gordolobo, pericón, artiguilla, fresno, llorón, lengua de vaca, chicoria, epazote de

zorrillo, diente de león, alfilerillo.

Los campesinos se dedican a cultivar en el campo, maíz que es la

subsistencia, frijol, avena, cebada, alfalfa, etc. y con sus cultivos proveen

alimentos a sus familias y a sus ganados.




La fauna silvestre es: Conejo, liebre, zorrillo, armadillo, coyote, víbora de

cascabel, camaleón, texincoyote, metoro, ratas de campo, tlacuache, palomas,

lechuzas, tecolotes, gorriones, tzenzontles, jilgueros, golondrinas, colibrí, pájaro

maicero y capulashclero, calandrias, tordos, gangas, codorniz, pájara vieja,

chillones, tataviolín, cardenal, gavilanes, zopilotes, pichones, urracas. Además

insectos: moscas, moscos, arañas, alacranes.

Los ganaderos, crían, borregos, vacas y bueyes, pollos, guajolotes, asnos,

caballos, mulas, entre otras conocidas. Lo cual implica que el agua es su

principal fuente de vida y trabajo.

1.7 EDUCACIÓN

En este pueblo dispone con infraestructura educativa en los niveles,

prescolar, primaria, secundaria general, telesecundaria, secundaria técnica

industrial; en cuanto a la educación media superior, existe preparatoria y se

cuenta con un CBTIS. El alfabetismo, se ha abatido considerablemente por medio

del programa del INEA.

1.8 SALUD

La atención a la salud en el pueblo de San Juan Zitlaltepec, se proporciona a

través de instituciones del sector oficial, que tiene cobertura descentralizada de

servicios como es el centro de salud ISSEM y también cuenta con servicio medico

particular.

1.9 ECONOMÍA

Entre las actividades económicas del pueblo se encuentran: la agricultura,

ganadería, pesca, explotación forestal y comercio.

1.10 POBLACIÓN

Día a día el crecimiento de población es demasiada, se podrían crear planes

de contingencia o de desarrollo urbano, los cuales puedan frenar el crecimiento,

pero esto se ve difícil debido a quedas las personas tienen derecho a una vivienda

y a los servicios de una comunidad, lo cual en la actualidad el factor donde se ve

reflejado es en el consumo de agua potable.

La población registrada actualmente en el conteo 2012 de población y

vivienda elaborado por el INEGI, en el presenta un total de 18495 habitantes. A




sí mismo el censo reporto un total de 3338.44 viviendas particulares. De acuerdo

con los datos anteriores el número de habitantes por vivienda en el pueblo es de

5.54.

1.11 SERVICIOS PÚBLICOS

Los servicios son concentrados principalmente al centro y cabecera del

pueblo, donde por su importancia ha sido necesaria la implantación de estos,

brindando a los habitantes los siguientes: agua potable, drenaje, energía

eléctrica, alumbrado público, línea telefónica, centros recreativos y deportivos,

parque y jardín, cuentan con mercado, auditorio, panteón y seguridad pública.




CAPITULO II

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO EXISTÉNTE

El Ingeniero Mecánico debe tener en cuenta las características específicas

de un equipo de bombeo para su selección y su funcionalidad como son:

capacidad, caudal, carga dinámica total, la potencia requerida por la bomba y

eficiencia de la unidad.

Se tiene la información respecto al problema en particular, estos estudios

son indispensables para la mejor realización del proyecto para conocerlos y

darles solución.

a) Estudios de la localidad

b) Levantamiento topográfico

c) Estudio geológico

d) Vías de comunicación

e) Estudio económico

f) Operación

g) Economía de la obra

h) Inversiones

2.1. ANTECEDENTES DEL SISTEMA DE BOMBEO

Los orígenes del sistema de bombeo se dio durante el año de 1980, fecha

en que se dio por primera vez el servicio de agua potable. Los pioneros de esta

fructífera obra fueron los fundadores de este pueblo que con la gran insistencia

de este servicio, el gobierno proporciono todo lo necesario para construirla y los

habitantes de pueblo apoyaron con su mano de obra para agilizar y poner en

marcha el sistema de agua potable.

La constitución del sistema de bombeo en el pueblo de San Juan

Zitlaltepec, es sencilla; es una bomba vertical tipo turbina, que descarga a una

línea de conducción hacia un depósito elevado de almacenamiento y a su vez

también de distribución por gravedad a la red de agua potable para la población.

Como en toda localidad el crecimiento de la población, afecta directamente

en los servicios, ya que este índice se ve reflejado en la demanda o consumo de

los mismos, se hace hincapié en el consumo de agua potable ya que es nuestro

tema de estudio para el proyecto, por lo cual resulta escasa la fuente de

extracción, y sobre todo el servicio de agua potable es deficiente actualmente a la

población. En la figura 4 se muestra como esta actualmente el arreglo del sistema

de bombeo del pueblo.




Con anterioridad este problema ya venia reflejando la carencia, por lo que

se pensó en construir un deposito de almacenamiento mas grande y a mayor

altura, por lo que en el año de 1995, el delegado del pueblo pidió apoyo al

municipio para la construcción de dicho deposito de 1000 m³ de capacidad y un

año después fue terminado. Pero la bomba que se tiene en el sistema de bombeo

no cumplió las condiciones de bombeo para ese nuevo arreglo y fue ineficiente la

obra de construcción, y se sigue con depósito anterior trabajando.

FIG.4

Un sistema de bombeo consiste en el conjunto de elementos que permiten

el transporte a través de tuberías y almacenamiento temporal de un líquido, de

tal forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarios. Los

elementos que constituyen las unidades de bombeo son: bomba, motor, tuberías

de succión y descarga.




2.2 FICHA TÉCNICA DE L SISTEMA DE BOMBEO

FICHA TECNICA DEL SISTEMA DE BOMBEO

SISTEMA DE BOMBEO TABLERO DE BAJA TENSION

MARCA: GM REGISTRDA CONTACTORES

TIPO: TURBINA MARCA: SIEMENS

MODELO: 121170 PIEZAS: 3

SERIE: RON -240-1980 MODELO: LC1F165

No. PASOS: 3 TAMAÑO NEMA: 4

RELEVADORES DE SOBRE CARGA

CABEZAL DE DESCARGA MARCA: SIEMENS

MARCA: GOULDS RANGO: 40 - 70 A

DIMENSIONES: 24X10 PULG BIBINA DE CONTROL

MARCA: SIEMENS

MOTOR PIEZAS: 1

MARCA: U.S. VOLTAJE: 440 V

MODELO: NB-1324 TRANSFORMADOR DE CONTROL

CORRIENTE: 58 A MARCA: EE1

POTENCIA: 50 HP CAPCIDAD: 50KVA

TENSION: 440 V TENSIÓN: 110/480 V

INTERRUPTOR PRINCIPAL

TRANSFORMADOR DE POTENCIA MARCA: SIEMENS

MARCA: ESA MODELO: JFA-100

CAPACIDAD: 75 KVA

VOLTAJE (PRIM/SEC.) 23000/440 V FONTANERIA

CAPACIDAD DE ACEITE: 405 LTS VALVULA EXPULSORA DE AIRE

MARCA: VAMEX

SUBESTACION ELECTRICA DIAMETRO: 3 PULG

MARCA: ICESA TIPO: ESFERA

TIPO: COMPACTA VALVUA DE COMPERTA

CAPACIDAD: 200 KVA MARCA: BRIGMAN

MODELO: 1980-EME-6 DIAMETRO: 10 PULG

VALVULA DE RETENCIÓN

CABLE ALIMENTADOR DE MOTOR MARCA: BRIGMAN

CALIBRE: 3X1/0 DIAMETRO: 10 PULG

TIPO: USO RUDO MANOMETRO:

LONGITUD: 78 m MARCA: DALTON

LINEA: 1x3 MODELO: EGT-150




2.3 POZO PROFUNDO

El proyecto consiste en la selección de un equipo de bombeo y el rediseño

de una red de distribución de agua potable, utilizando el agua de un pozo

profundo ya existente perforado en 1980 por los fundadores de esta comunidad.

La fuente de abastecimiento es un pozo tiene una profundidad de 98

metros esta perforado en materiales tipo basáltico en conglomerados, arenas

finas y gruesas, así como arenas compactadas en arcilla. La perforación se realizo

(508 mm) 20" de diámetro y se ademo con tubería de (457 mm) 18” de diámetro,

con tubería comercial de acero.

2.3.1 DIÁMETRO DE ADEME

Es importante conocer el diámetro del ademe (457 mm) 18” en donde se va

a instalar el equipo de bombeo ya que este diámetro limita el tamaño del diámetro

de la bomba que se puede introducir en el.

También es importante que entre el diámetro exterior del cuerpo de

tazones y el diámetro interior del tubo del ademe debe de haber por lo menos 2”

de separación para que se facilite la instalación de la bomba. En la figura 5 se

muestra las dimensiones e ilustración del pozo y ademe del mismo.

FIG. 5




2.3.2 PROFUNDIDAD DEL POZO

La profundidad del pozo es de 98 metros se considera dependiendo las

capas y niveles de los acuíferos.

La calidad del agua y gasto-explotación deseado, este conocimiento aunado

a la sumergencia que el equipo debe tener, así como las dimensiones del tubo de

succión y el colador permite también establecer la profundidad del pozo.

2.4 NIVELES DE BOMBEO

2.4.1 NIVEL ESTÁTICO (NE)

Es la distancia vertical que existe entre la línea central de la bomba o línea de

centros de la bomba de eje horizontal, hasta el nivel libre del agua, cuando esta

no esta siendo bombeada; es decir, es el nivel en el cual se estabiliza el agua del

pozo. El nivel estático del pozo es de 33 metros.

2.4.2 NIVEL DINÁMICO (ND)

Es la distancia vertical desde la descarga de la bomba o línea de centros de la

bomba de eje horizontal, hasta el nivel al cual se mantiene cuando es bombeada

el agua, a cualquier velocidad. El nivel dinámico del pozo es de 42 metros.

2.4.3 ABATIMIENTO:

Es la reducción del nivel de agua en un pozo debido al bombeo continuo, es

decir es la diferencia entre el nivel dinámico y el nivel estático. Tenemos una

distancia de abatimiento en el pozo de 9 metros.

2.4.4 AFORO

El aforo de un pozo consiste en determinar la máxima cantidad de agua

que puede explotarse del, manteniendo constante el nivel dinámico de agua en el

pozo. El caudal aforado del pozo es de 65 l/s.




2.5 FUENTE DE ABASTECIMIENTO

La fuente de abastecimiento es el pozo profundo (sin nombre) con

coordenadas 19° 63’ 47” de latitud Norte y 98° 05’ 76” de longitud Occidental. El

manantial se localiza a una distancia de 1200 metros del tanque de

almacenamiento.

El agua del pozo es potable mas sin embargo se aplica cloro. La captación

es mediante una bomba vertical que bombea directamente del pozo al tanque de

almacenamiento, pero es ineficiente el caudal bombeado con respecto al consumo

de la población y también el tanque solo se llena una cuarta parte de su

capacidad, lo esta razón se tiene la necesidad de desarrollar este proyecto. En la

figura 6 se muestra las características del pozo y niveles agua que son datos

necesarios para desarrollar el proyecto.

FIG. 6




2.6 CONDUCCIÓN

La línea de conducción tiene origen en el pozo de bombeo hacia el tanque

de almacenamiento y ahí se distribuye por gravedad. La línea de conducción tiene

una caja rompedora de presión a 40 m de desnivel del pozo hacia el tanque. En

la figura 7 se muestra de forma clara el croquis del pueblo y se visualiza la

ubicación del pozo, del tanque de almacenamiento y la línea de conducción de la

tubería.

FIG. 7

2.7 ALMACENAMIENTO

En 1980 se perforo el pozo y se construyo un tanque de almacenamiento

de 500 m3, el cual esta construido de mampostería, piso y losa de concreto

reforzado, pero a través del tiempo no era suficiente el agua que almacenaba y

había cada vez mas consumo como actualmente se lleva presente, por el

incremento de población.

Entonces se creyó que para abatir la demanda deseada por la población,

se construyera un deposito de almacenamiento mayor y a mayor altura, por lo

que se pidió apoyo al gobierno del estado de México y construyo en 1995 un




tanque nuevo de 1000 m3 aun costado y a una altura mayor del primer tanque a

una elevación de 50 metros a nivel, construido de acero y concreto

autocompactable de alta resistencia.

Cuando la obra fue terminada se cambio la instalación de descarga de

agua al nuevo tanque, la bomba no dio el caudal necesario para llenarlo y así

abastecer las necesidades de la población por lo que se continuo operando el

sistema de la misma forma que se había trabajado con anterioridad y ya no se

utilizo el nuevo tanque y el comité de agua potable, continuo tandeando cada

tercer o cuarto día, el suministro de agua potable en zonas divididas del pueblo,

por lo que se a agravando esta problemática. En la figura 8 se muestra el tanque

de abastecimiento actual.

FIG. 8

En el tanque se aplica un compuesto de cloro (hipoclorito), a través de un

dosificador tipo tinaco con descarga directa al tanque, siendo la dosificación de

0.95 Kg/día.

http://www.heraldotoluca.com.mx/wp-content/uploads/zumpango-suministro-de-agua.jpg




CAPITULO III

INGENIERÍA BÁSICA Y CONCEPTOS GENERALES DE HIDRÁULICA

3.1 FLUIDO

Se entiende como fluido a la modalidad de materia que debido a su poca

cohesión intermolecular carece de forma propia y adopta la forma del recipiente

que lo contiene. También podemos definirlo como aquella sustancia capaz de fluir

y experimentar propiedades en presión, temperatura y peso.

3.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS

En cuanto a su variación con respecto a la tensión cortante o viscosa, se

clasifican en:

a) Fluidos Ideales

b) Fluidos Reales o Newtonianos

c) Fluidos No Newtonianos

Fluidos Ideales.- Aquí el fluido no se considera viscoso y por lo tanto la

resistencia a la deformación cortante tensión es nula, cualquiera que sea el

movimiento del fluido.

Fluidos Reales o Newtonianos.- Son aquellos fluidos cuya viscosidad depende de

la presión y temperatura pero no de la velocidad tangencial. Siendo proporcional

a la velocidad de deformación. Como lo son, el aire, el agua, etc.

Fluidos No Newtonianos.- Estos fluidos se deforman de manera que la tensión

cortante no es proporcional a la velocidad de deformación, excepto que sean

tensiones cortantes pequeñas, llamadas deformaciones plásticas. Como lo son los

aceites pesados.

También los fluidos se dividen en líquidos y gases. Los líquidos son

incompresibles mientras que los gases si son compresibles. En el caso de los

líquidos, estos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres, en cambio

una masa dada de gas, este puede expandirse hasta ocupar todas las partes del

recipiente que lo contiene.




3.2 CAUDAL (Q)

El caudal es la cantidad de fluido que pasa por unidad de tiempo, el gasto de

una bomba es la rapidez de flujo, líquido o suspensión que circula a través de la

bomba.

En donde:

3.3 PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE ENERGÍA ECUACIÓN DE BERNULLI

Bernoulli nos dice que la energía se manifiesta de tres maneras, en un fluido.

a) Energía de presión

b) Energía potencial

c) Energía cinética

3.3.1 Para un fluido ideal

3.3.2 Para un fluido real entre dos puntos, la ecuación de Bernoulli establece:

La energía del fluido en el punto 1 (-) y la energía perdida entre el punto 1 y en el

punto 2 (+), la energía suministrada al fluido por las bombas que haya entre el

punto 1 y el punto 2(-) la energía cedida por el fluido a las turbinas que haya

entre el punto 1 y 2, ha de ser igual a la energía en el punto 2

𝑉 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚3

𝑡 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑠

𝑣𝑥 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑚/𝑠

𝐴 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑢𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑚




En donde:

3.3.3 Si no existe cesión de energía a las turbinas

En donde:

𝑃 𝛾

𝑌 𝑃

𝛾 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛

𝑣

𝑔 𝑦

𝑣

𝑔 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑

𝑧 𝑦 𝑧 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑔𝑒𝑜𝑑é𝑠𝑖𝑐𝑎

𝑓 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 1 𝑦

𝑡 𝐼𝑛𝑐𝑟𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑠 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 1 𝑦

𝑃 𝑦 𝑃 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑒𝑗𝑒𝑟𝑐𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜𝑠 1 𝑦 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒

𝛾 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑣 𝑦 𝑣

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 1 𝑦 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒

𝑔 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑

𝑍 𝑦 𝑍 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑔𝑒𝑜𝑑é𝑠𝑖𝑐𝑎𝑠

𝑓 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑟𝑜𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 1 𝑦

𝐶𝐷𝑇 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑃 𝛾

𝑍 𝐻 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 1

𝑃 𝛾

𝑍 𝑣

𝑔 𝐻 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 1




3.4 PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA, ECUACIÓN DE

CONTINUIDAD.

Esta ecuación nos dice que el caudal a través de diferentes secciones es

constante como se muestra en la figura 9.

Q Q

1 2 3 4 5

FIG. 9

3 3

En donde:

En donde:

3.5 RÉGÍMENES DE CORRIENTE

3.5.1 FLUJO LAMINAR

Es un flujo perfectamente bien ordenado de manera que el fluido se mueva en

láminas paralelas (si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos) o en

capas cilíndricas coaxiales.

Este se presenta generalmente con velocidades bajas en donde la acción de la

viscosidad amortigua la tendencia a la turbulencia.

𝐴 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑚

𝑣 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑚/𝑠

𝑄 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑚3/𝑠

𝑉 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚3

𝑡 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑠




3.5.2 FLUJO TURBULENTO

Este tipo de flujo, las partículas se mueven en forma desordenada en todas

direcciones, además de existir variaciones continuas de sus características por lo

que es difícil hacer un análisis detallado del flujo turbulento, de ahí que para su

estudio se recurre a la obtención de valores experimentales así por tener en

cuenta algunas consideraciones: como tomar los valores promedios de velocidad y

presión si se conservan constantes a través de un intervalo de tiempo razonables

(flujo permanente) lo que facilita su estudio. En la figura 10 se pueden observar

los diferentes flujos de corriente.

FIG.10

3.6 NÚMERO DE REYNOLDS (Re)

Debido a que los fluidos laminar y turbulento son diferentes entre si, tanto en

naturaleza como en su efecto, es importante conocer las condiciones bajo las

cuales se pueden expresar cada uno de ellos, el numero de Reynolds (Re) es en

esencia el medio para determinar si el fluido es de una u otra clase.

Es una forma de ordenar el grado de turbulencia (desordenamiento de las

partículas) en un flujo, es la siguiente ecuación:




Donde:

Este valor adimensional se denomina Numero de Reynolds y nos ayuda a

definir si es un flujo laminar o turbulento.

Si el valor de Reynolds Re ≤ 2000, se dice que el flujo es laminar; este valor es

de interés práctico, ya que por debajo de este límite toda turbulencia es

amortiguada por la acción de la viscosidad del fluido.

La experiencia demuestra que si en una tubería el valor de Reynolds es Re >

2000, se tendrá flujo turbulento.

Si Re ≤ 2000 el flujo es laminar

Si Re > 2000 el flujo es turbulento

Se supone que la velocidad media promedio la podemos determinar a partir de

la ecuación de continuidad Q=AV. Sin embargo, en algunos casos debemos de

determinar la velocidad del fluido en un punto dentro de la corriente.

La magnitud de la velocidad no es uniforme a través de una sección

particular del conducto, la forma en la que varían con respecto a la posición

dependiendo del tipo de fluido que exista. La velocidad máxima para cualquier

flujo se presenta en el centro del conducto.

3.7 RUGOSIDAD

3.7.1 RUGOSIDAD ABSOLUTA (ε)

Son aquellas imperfecciones en el interior de la tubería dependen del diámetro

interior y tipo de tubería expresada en centímetros.

3.7.2 RUGOSIDAD RELATIVA (

)

Es la relación de la rugosidad absoluta entre el diámetro de tubería es

adimensional. En la figura 11 se visualiza la rugosidad en un tubo.

𝑅𝑒 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙

𝑣 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑚/𝑠

𝐷 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑚

𝜗 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑖𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝐾𝑔/𝑚 𝑠




FIG.11

3.8 DIAGRÁMA DE MOODY

- Es aplicable a todos los problemas de perdidas de cargas primarias en tuberías

con cualquier diámetro, cualquier material de tubería y cualquier caudal.

- Puede aplicarse con tuberías de succión no circular sustituyendo el diámetro

(D) por el radio hidráulico Rh.

- Se usa para determinar el coeficiente λ, el cual lleva a la ecuación de Darcy

Weisbach.

Por el contrario, en las tablas, curvas, etc., de que están llenos los formularios de

hidráulica.

- No suele ser de uso universal

- Sirven también para determinar el coeficiente λ, de la ecuación de Darcy

Weisbach.

- Con frecuencia no tienen en cuenta todas las variables de que en general

depende el coeficiente λ.

- Sin embargo, pueden ser de uso más cómodo que el diagrama de Moody en

casos particulares.

El diagrama de Moody se muestra en compartimento de los anexos.

3.8.1 EL FACTOR (λ)

El factor λ, es el coeficiente adimensional de pérdidas de carga en función

de dos variables adimensionales: el número de Reynolds y la rugosidad relativa.

EL factor λ en la ecuación de Darcy Weisbach es obviamente adimensional

{L/D ES adimensional y v²/2g tiene la misma dimensión que Hrp, es decir (l)}. El

factor λ depende de la velocidad v, del diámetro de la tubería D, de la densidad ρ,




de la viscosidad η y de la rugosidad k, la cual, puede expresarse en unidades de

longitud, m, SI.

3.9 PÉRDIDAS DE CARGA DE UN SISTEMA DE BOMBEO

Para considerar el flujo real, deben tomarse en cuenta las perdidas de carga o

de energía que suceden debido a la resistencia al movimiento del mismo, ya sea

en el contacto del fluido con el conducto o cauce, en el rozamiento interno entre

las capas de fluido, o el rozamiento debido al intercambio de movimiento

molecular de las partículas del fluido. El cálculo de cargas se divide en perdidas

de cargas primarias y perdidas de carga secundarias.

3.9.1 PÉRDIDAS PRIMARIAS

Las perdidas primarias son las perdidas de superficie en el conducto del fluido

con la tubería (capa limite) rozamiento de unas capas de fluido con otras (flujo

laminar), o de las partículas de fluido entre si (flujo turbulento). Tiene lugar

uniforme, por tanto principalmente en los tramos de tubería de sección

constante.

3.9.1.1 CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS

Las perdidas primarias se calculan mediante la expresión, conocida también

como la ecuación de Darcy Weisbach

En donde:

Hrp= Perdidas de carga primarias (m)

λ= Coeficiente de rozamiento (adimensional)

L= Longitud de la tubería (m)

D= Diámetro de la tubería (m)

V= velocidad media del liquido en la tubería (m/s)




3.9.2 PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Las pérdidas secundarias (llamadas menores) son las pérdidas de forma, que

tienen lugar en las transiciones, expresiones o estrechamientos de la corriente,

codos, tees, válvulas, medidores y en toda clase de accesorios de las tuberías.

Si la conducción del fluido es larga como los gasoductos y oleoductos, las

perdidas secundarias tienen poca importancia relativa respecto a las pérdidas de

carga primarias, pudiendo en ocasiones despreciarse las secundarias o

considerarse como un porcentaje pequeño de la pérdidas de carga primarias

cuantificadas.

Si la cuantificación es corta y bifurcada (subdividida) como flujo de la mezcla

aire-gasolina en un carburador, donde las perdidas de carga primarias son

despreciables en comparación con las perdidas de carga secundarias obtenidas.

3.9.2.1 CÁLCULO DE PÉRDIDAS SECUNDARIAS

Las pérdidas secundarias se pueden calcular por dos métodos:

Primer Método.- Por la formula especial y un coeficiente de perdidas adimensional

de pérdidas secundarias, Su ecuación matemática es:

Donde:

Hrs Pérdidas de carga secundarias

ζ Coeficiente adimensional de la perdida de carga secundaria

v Velocidad media en la tubería

Segundo Método.- Es por la misma formula de la perdidas primarias,

sustituyendo en dicha formula la longitud de la tubería, L por la longitud

equivalente Le.

Este segundo método consiste en considerar las pérdidas secundarias como

longitudes equivalentes, es decir longitudes en metros de un trozo de tubería del

mismo diámetro que producirá las mismas perdidas de carga que los accesorios

en cuestión. Se emplea la longitud equivalente (Le) implica homologar las

perdidas secundarias con las primarias, es decir que se iguala la pérdida de carga




secundaria que produce el accesorio, con la que ocasionaría una longitud

equivalente de la tubería del mismo diámetro que el accesorio.

Aplicaremos la ecuación fundamental de las pérdidas primarias en la siguiente

forma: como la ecuación de Darcy Weisbach

En donde:

Hr = Suma total de perdidas primarias y secundarias

λ= Coeficiente de rozamiento (adimensional)

L= Longitud de la tubería (m)

ΣLe = Suma de todas las longitudes equivalentes a los accesorios diversos

D= Diámetro de la tubería (m)

V= velocidad media del liquido en la tubería (m/s)

3.9.3 Métodos de cálculo de pérdidas de carga

TUBERÍAS

RÉGIMEN

FÓRMULA

AUTOR

Lisas y Rugosas

Laminar

Poíseulle

Lisas

Turbulento Re˂100.000

1

/

Blasíus

Lisas

Turbulento Re˂100.000

1

√ ( √ )

Kármán –Prandtl (Primera ecuación)

Rugosas

Turbulento

(Zona de transición)

1

√ (

/

1

√ )

Colebrook

Rugosas

Turbulento (Zona final)

1

√

1

Kármán –Prandtl

(Segunda ecuación)




3.9.3.1 ECUACIÓN DE DARCY – WEISBACH (PÉRDIDAS PRIMARIAS)

Esta ecuación establece que: En tuberías de agua de diámetro constante la

pérdida de carga es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad media

en la tubería y a la longitud de la tubería e inversamente proporcional al diámetro

de la misma.

En donde:

= Perdida de carga (m)

λ = Coeficiente de perdida de carga primaria

L = longitud de la tubería (m)

D = Diámetro de la tubería (m)

v = Velocidad media del fluido (m/s)

Esta formula es de uso universal en el mundo entero en los libros y

formularios de la hidráulica.

3.10 DETERMINACIÓN DE CARGAS EN UN SISTEMA DE BOMBEO

3.10.1 CARGA ESTATICA DE DESCARGA (hd)

Es la distancia vertical en metros, entre el eje central de la bomba y el punto

de entrega libre del líquido. Debe tenerse cuidado que el punto de entrega libre

del líquido se use cuando se calcule la columna de descarga.

3.10.2 CARGA ESTÁTICA DE SUCCIÓN NEGATIVA (hs)

Se tiene cuando la fuente de abastecimiento o suministro esta por debajo de

la línea central de la bomba. E s decir, es la distancia vertical en metros del nivel

del suministro de liquido al eje central de la bomba, encontrándose la bomba

arriba del nivel del suministro.

Así la altura estatice de succión, es la distancia vertical que existe entre la

línea central de la bomba al nivel del liquido que va a ser bombeado.




Las distancias horizontales no se consideran como parte de la elevación de

succión estática. No se consideran las perdidas por fricción en la tubería y sus

accesorios. En la figura 12 y 13 se muestra los diferentes arreglos para la carga

negativa.

3.10.3 CARGA ESTÁTICA DE SUCCIÓN POSITIVA (hs)

Se tiene cuando la fuente de suministro esta por arriba de la línea central de

la bomba. Es decir, es la distancia vertical que existe entre la línea central de la

bomba al nivel del liquido que va a ser bombeado. En la figura 14 se muestra el

arreglo del sistema de bombeo con carga estática de succión positiva y además

también se la carga estática total.

3.10.4 CARGA ESTÁTICA TOTAL (He)

Es la distancia vertical en metros, entre el nivele libre de succión y descarga

libre del liquido que se maneja.

He = hd ± hs

Sistema con carga estática de succión negativa

FIG.12




Sistema con carga estática de succión negativa

FIG.13

Sistema con carga estática de succión positiva

FIG.14




3.10.5 CARGA DE ROZAMIENTO (hƒ )

Es la columna en metros de líquido que se maneja, equivalente y necesaria

para vencer la resistencia de las tuberías de succión descarga y de sus

accesorios. La columna de rozamiento existe, tanto en el extremo de succión

como en el de descarga de una bomba y varía con la velocidad del líquido, tamaño

del tubo, condición interior del tubo y naturaleza del líquido que se maneje.

La resistencia de los aditamentos de los tubos generalmente se expresan en

función de la longitud equivalente de tubo recto de la misma dimensión de

accesorio.

La carga se determina por la adición de pérdidas primarias y secundarias.

= hp +hsec

3.10.6 CARGA DE VELOCIDAD

Es la carga de un líquido que se mueve a cualquier velocidad dentro de un

tubo, tiene energía cinética debido a su movimiento.

La carga de velocidad es la distancia de caída necesaria para que un liquido

adquiera una velocidad dad. Dependiendo su naturaleza de la instalación de

bombeo, la columna de velocidad puede no ser un factor importante en la

columna de la bomba.

La carga se determina por la siguiente ecuación.

3.10.7 CARGA DE PRESIÓN

Esta es la carga esta referida cuando se tiene un sistema de bombeo que

empieza o termina en un tanque presurizado, misma que debe convertirse a

columna de liquido.




3.11 CARGA DINÁMICA TOTAL (CDT)

La carga dinámica total de bombeo es la altura útil H que da a bomba, se define

como la suma total de resistencias del sistema, correspondientes a la carga estática total, a la

pérdida de carga por fricción en la tubería de succión y descarga y a la carga dinámica de

velocidad.

CDT = Hd + Hs (con carga de succión)

CDT = Hd - Hs (con elevación de succión)

Para determinar la carga dinámica total del sistema, se hace uso de la

ecuación de Bernoulli, y que aplicada a un sistema de bombeo como el mostrado

en la figura 15.

FIG.15

- (1) Nivel superior del agua en el pozo de aspiración

- (2) Nivel superior del agua en el deposito de impulsión

- (s) Entrada de la bomba

- (d) Salida de la bomba




Se tiene que:

Despejando:

3.12 CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN (NPSH)

La carga neta positiva de succión o NPSH (Net Positive Suction Head), es la

carga que hace que el líquido circule por la tubería de succión hasta el ojo del

impulsor.

Esta carga que hace que el liquido circule es producida ya sea por la presión

atmosférica o por una carga estática mas la presión atmosférica. Este análisis de

energía en la tubería de succión de una bomba es para determinar si un líquido

puede o no vaporizar en puntos de baja presión, debido a que esta cantidad de

energía es limitada, es necesario extremar las precauciones para evitar un

funcionamiento anormal por insuficiencia de NPSH.

El NPSH es una medida de la cantidad de carga existente en la succión para

prevenir la vaporización del líquido en el punto de menor presión de la bomba.

Hay dos valores de NPSH, que deben considerarse:

- La carga neta positiva de succión requerida ( )

- La carga neta positiva de succión disponible ( ).

El es la carga positiva en la succión de la bomba necesaria para vencer

las pérdidas de presión y mantener al liquido arriba de su presión de vapor, es

determinado por el fabricante, este depende solo del diseño de la bomba y se

obtiene del fabricante, para cada bomba en particular, según su tipo, modelo,

capacidad y velocidad.

El es característico de la instalación, especialmente depende de la

succión o elevación, la carga de fricción y la presión de vapor del liquido

manejado a la temperatura de bombeo. Si varia cualquiera de estos puntos, la

NPSH puede alterarse. Debe cumplirse la siguiente desigualdad.

>




El NPSH, siempre debe tener un valor positivo, y puede determinarse con las

siguientes ecuaciones.

= Pabs + hs – hrs – Pv (con succión positiva)

= Pabs – hs – hrs – Pv (con succión negativa)

En donde:

Pabs: Presión absoluta en (m), en la superficie libre del liquido, esta presión no

corresponde a la atmosférica cuando el suministro se hace de un tanque abierto o

cárcamo. Corresponde a la presión absoluta cuando el tanque de succión esta

cerrado.

hs= altura estática en (m),

hrs = todas las perdidas en la línea de succión en (m), incluyendo las perdidas de

entrada y de rozamiento a través de la tubería, válvulas y accesorios.

Pv = carga en (m), correspondiente a la presión de vapor del liquido a la

temperatura de bombeo.

Otra forma particular de calcular el es la siguiente.

= Pabs ± Pgs – Pv – hv

En donde:

Pgs = lectura del manómetro de la brida de succión de la bomba.

hv = carga de la velocidad en el punto de conexión del manómetro.

Se muestran en las figuras 16,17 Y 18 los diferentes tipos de instalacion para

calcular el NPHS.




Caso I:

FIG. 16

Caso II:

FIG. 17

Caso III:

FIG.18




3.13 FACTORES INDESEABLES EN UN SISTEMA DE BOMBEO

3.13.1 GOLPE DE ARIETE

El golpe de ariete se define como el cambio de presión arriba o debajo de la

normal y causado por los cambios súbitos en la razón del flujo de agua. E n el

caso de estaciones de bombeo, el cambio súbito en la razón del flujo de agua,

ocurre durante el paro y arranque de la bomba debido al cierre brusco o apertura

de la válvula de no retorno con que están equipadas todas las instalaciones de

bombas.

Conforme la compuerta de la válvula empieza a cerrar una onda positiva de

presión empieza a viajar desde ese punto, por la tubería de descarga y la tubería

de presión o el emisor hasta la descarga, como se muestra en la figura 19.

De la descarga, la onda es reflejada como una onda negativa que regresa por

la tubería y que la misma magnitud que la onda positiva.

FIG.19

La siguiente figura representa una tubería de longitud (L), espesor (E), y

diámetro interior (D), por la que circula agua proveniente de un embalse y que

termina en su extremo derecho en una válvula.

Si se cierra esta rápidamente en virtud del principio de la conservación de la

energía, al disminuir la energía cinética, esta se va transformando en un trabajo

necesario para dilatar esta ultima; se ha producido una sobrepresión o un golpe

de ariete positivo. Por lo contrario, al abrir rápidamente una válvula, se puede

producir una depresión o golpe de ariete negativo como se muestra en la figura

20.

http://www.google.com.mx/imgres?q=golpe+de+ariete&hl=es-419&sa=X&biw=1366&bih=673&tbm=isch&prmd=imvnsb&tbnid=JxFKu5JcWx-l6M:&imgrefurl=http://notaculturaldeldia.blogspot.com/2010/09/golpe-de-ariete-la-onda-de-presion-que.html&imgurl=http://2.bp.blogspot.com/_I2Scpuz55bg/TIP2fGcMgyI/AAAAAAAABz0/DbM7t1GMee8/s320/golpe-de-ariete.jpg&w=294&h=249&ei=G-JHULHtE8msywGH5oHQDg&zoom=1&iact=hc&vpx=838&vpy=304&dur=203&hovh=199&hovw=235&tx=107&ty=103&sig=116472025444243053921&page=1&tbnh=136&tbnw=161&start=0&ndsp=21&ved=1t:429,r:4,s:0,i:96




FIG. 20

3.13.8 CAVITACIÓN

Es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto, la

zona de corriente de un líquido desciende por debajo de cierto valor mínimo

admisible.

Por lo tanto, cuando la corriente en un punto de una estructura o de una

maquina alcanza una presión inferior a la presión de saturación de vapor, el

líquido se evapora y se originan en el interior del líquido “cavidades” de vapor, de

ahí el nombre de cavitación. En la figura 21 se muestra el colapso de una

burbuja resultado de la cavitación.

FIG. 21




La cavitación en las bombas produce dos efectos perjudiciales:

a) Disminución del rendimiento

b) Erosión

El lugar donde puede presentarse este fenómeno con mayor frecuencia y por

lo tanto debe dársele primordial importancia, es en la succión de una bomba.

Suponiendo que en un momento el nivel del agua en el pozo llegase a quedar

debajo del primer impulsor del cuerpo de bombeo.

En el momento que la bomba empieza a funcionar se crea un vacío que junto

con una carga neta de succión positiva disponible adecuada hace posible el flujo

de agua a través de la tubería de succión al ojo del impulsor. Si esta carga neta

positiva es insuficiente, es decir, la energía disponible es igual o menor que la

presión de vapor, el liquido entrara en fase de vapor con la consiguiente

formación de un gradiente de presiones que aceleran las partículas,

produciéndose impactos sobre el impulsor que originan desprendimiento de

material como se muestra en la figura 22.

FIG.22

Este fenómeno puede percibirse desde el exterior de la bomba por la vibración

y ruido excesivo presentes durante su funcionamiento y se presenta la cavitación

cuando el:

3.14 POTENCIA

En un sistema de bombeo en donde se involucran bomba y motor, el trabajo

desarrollado, para mover un líquido, depende del peso bombeado por unidad de

tiempo contra la carga total.




3.14.1 POTENCIA HIDRÁULICA (Ph )

Se conoce también como potencia de líquido o potencia útil y se define como el

trabajo cedido del líquido por la bomba.

1

3.14.2 POTENCIA AL FRENO ( )

Se conoce también como potencia de accionamiento, absorbida, de entrada o

en el eje, es la potencia requerida en la flecha de la bomba.

1

3.14.3 POTENCIA ELÉCTRICA ( )

Es la potencia suministrada en la flecha de la bomba, mediante el

acoplamiento del par y un motor trifásico de características conocidas.

3.15 BOMBAS HIDRÁULICAS

3.15.1 BOMBA

Una bomba es una maquina diseñada para incrementar la energía a un

liquido. Su función es convertir la energía mecánica en energía hidráulica al

empujar el líquido dentro del sistema.

3.15.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS

Las bombas pueden clasificarse en base a su aplicación, a los materiales

de construcción, a los líquidos que manejen. Sin embargo estas clasificaciones




causan confusiones entre si, por lo que se a determinado un método de

clasificación mas real que las identifique.

Este método esta basado en el principio por el cual se agrega la energía al

líquido, divide a las bombas en dos grandes grupos: Dinámicas y de

Desplazamiento Positivo.

3.15.2.1 BOMBAS DINÁMICAS

En estas bombas la energía es comunicada al liquido en forma continua,

produciendo un aumento de velocidad en el fluido de tal forma que

posteriormente dentro o mas allá de la bomba se provoca una disminución

gradual de esta velocidad convirtiendo la en gran parte en presión estática.

Estas bombas a su vez se dividen en otras variedades como se indicara

posteriormente.

Las características generales de las bombas dinámicas pueden resumirse

como sigue:

a) Caudales grandes

b) Presiones reducidas o medias

c) No son reversibles (si trabaja como turbina reduce su eficiencia y en

algunos casos no produce ninguna potencia.)

d) Trabajan con velocidades angulares altas

e) El cambio de energía es por variación de energía cinética

3.15.2.2 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

En estas bombas se agrega energía al fluido en forma periódica

aumentando la presión hasta un valor requerido para desplazar el líquido. Se

dividen a su vez en reciprocantes y rotatorias dependiendo de la naturaleza de los

miembros que producen la presión.

a) Caudales pequeños y medianos

b) Pueden trabajar a altas presiones

c) Son reversibles

d) Mayor eficiencia

e) Se basan en el principio de desplazamiento




3.15.3 CUADRO DE CLASIFICACIÓN

Siendo tan variados los tipos de bombas existentes es conveniente recurrir

a cuadros para su correcta clasificación, para saber que tipo de bomba nos es

más conveniente utilizar en un problema determinado.

Hay varias formas de clasificar a las bombas en las figura 23 se muestran

cuadros de clasificación de manera general de las bombas.

FIG. 23




3.15.4 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS VERTICÁLES

El bombeo puede definirse como la adición de energía de un fluido, para

moverse de un punto a otro; energía que es proporcionada por una maquina

llamada comunicante bomba centrifuga, la cual esta constituida de un elemento

dinámico (impulsor) y un elemento estático (carcaza o tazón).

De manera general se puede decir que existen dos tipos de bombas

centrifugas: horizontales y verticales, dependiendo de la posición de la flecha. Las

bombas centrifugas verticales, generalmente se instalan en cárcamos húmedos o

pozos profundos, de acuerdo al servicio ya sea de abastecimiento municipal,

industrial o irrigación.

MULTI PASO.- El número de pasos esta en función de la cantidad de impulsores

necesarios para proporcionar la carga total de trabajo requerida por el sistema.

FLUJO MIXTO.- Se les llama así ya que este tipo de bombas, se combinan los

principios de flujo radial y axial, tomando como base la dirección principal del

flujo con relación al eje de rotación.

SIMPLE SUCCIÓN.- El líquido entra al ojo de succión por un lado del impulsor.

3.16 DESCRIPCIÓN DE UN EQUIPO DE BOMBEO

El sistema de bombeo es un conjunto de maquinas que nos sirve para

transformar un liquido de un punto a otro. Lo constituyen todas las unidades de

bombeo (bomba, motor, tuberías de succión y de descarga) instaladas para

proporcionar el gasto requerido así como los accesorios de control y protección.

3.16.1 COLADOR

El objetivo de este elemento en la bomba es evitar la entrada de solidos al

interior de la misma. Existen dos tipos de coladores: cónico y de canasta.

Los coladores cónicos se utilizan en norias o pozos profundos en donde no

hay limitación de espacio prácticamente por cuanto a profundidad se refiere. El

colador de tipo canasta no es aplicable en equipos destinados a pozo profundo,

porque el diámetro del mismo excede el diámetro del cuerpo de tazones y

causaría muchos problemas.




3.16.2 CUERPO DE TAZONES

El cuerpo de tazones es el elemento por medio del cual se añade energía al

fluido en forma de presión, y así se le conoce al conjunto formado por las

siguientes partes principales: cono de succión, tazones y cono de descarga; así

también: bujes, bujes opresores de los impulsores, anillos de desgaste,

chumacera de ultimo paso superior o cople.

3.16.3 TAZÓN

Cada tazón incluye la cámara de bombeo, que aloja al impulsor, a la

flecha del impulsor y el buje opresor que mantiene al impulsor en posición con

respecto al tazón y anillo de desgaste que va dentro del tazón. Internamente el

tazón lleva venas de guía o pasajes directrices para conducir el flujo de descarga

del primer paso al siguiente o sea entregarlo al cono de descarga.

3.16.4 COLUMNA

Es el elemento que sirve para llevar el fluido desde la salida del mismo en

el cono de descarga hasta el cabezal de descarga. Su longitud es variable,

dependiendo de los niveles estáticos y dinámicos en el pozo.

3.16.5 FLECHA DE LINEA

Se denomina así a la flecha que transmite la energía mecánica proveniente

de la flecha superior a la flecha de los impulsores, normalmente esta hecha de

acero al carbón.

3.16.6 CABEZAL DE DESCARGA

Este elemento de la bomba, construido de hierro fundido tiene tres

finalidades.

- Soportar a la bomba, es decir, columna, tazones, coladores, etc.

- Sirve de base a la maquina motriz o al dispositivo de conversión de

movimiento motriz.

- Dar salida al fluido una vez que este ya ha circulado por los demás

elementos. Se muestran todos los elementos de la bomba vertical antes

mencionada en la figura 24.




FIG. 24




CAPITULO IV

MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN

4.1 MANTENIMIENTO

El mantenimiento es el conjunto de actividades destinadas a conservar o

asegurar la disponibilidad de maquinas, equipos, edificios e instalaciones en un

nivel optimo de rendimiento, menor costo posible, sin que esto afecte la operación

y la producción. La función del mantenimiento debe considerarse como parte

integral e importante de la organización, que maneja una fase de operaciones.

4.1.1 PUNTOS IMPORTANTES DEL MANTENIMIENTO

- El mantenimiento debe ser considerado como un factor económico de la

maquinaria industrial.

- El mantenimiento debe ser planificado eliminando la improvisación. Debe

existir o diseñar un programa de mantenimiento.

- Debe de existir un equipo de mantenimiento, con funciones claramente

definidas dentro de las jornadas de trabajo.

- La calidad de reparación no debe ser sujetas a urgencias salvo decisión

consiente de los responsables del servicio o del equipo.

- Debe existir información técnica en relación a sus especificaciones técnicas

del equipo.

- Las actividades y costos de mantenimiento deben traducirse en índices de

referencia y comparación, pudiendo de esta forma seguir los pasos de la

gestión y resultado del servicio de mantenimiento.

4.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO

4.2.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO

Puede ser definido como la conservación planeada de una maquina o

equipo, producto de inspecciones periódicas que descubre condiciones

defectuosas reduciendo al mínimo los paros del equipo. Este mantenimiento es de

gran utilidad por su forma de aplicación pues por lo general es guiado por estos

puntos.

El mantenimiento preventivo es el principal requisito es Guiado mediante un

programa, que consiste en revisiones periódicas, indicando los puntos de

revisión, para reducir la frecuencia y seguridad de descomposturas de las

maquinas. Se utilizan tres amplias medidas para vigilar.




1. Cobertura del mantenimiento preventivo en los puntos críticos a

inspeccionar o revisar.

2. Cumplimiento del mantenimiento preventivo de rutinas que han sido

encomendadas de acuerdo al programa.

3. Trabajo generado de acuerdo a las rutinas, dando seguimiento a las

acciones solicitadas u originadas de las rutinas programadas.

4.2.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO

Puede ser definido como el trabajo de reparación del equipo, provocada por

una situación imprevista o no programada generalmente de emergencia originada

por negligencias que afectan la conservación del equipo.

El empleo del programa de mantenimiento, controles ayudan a detectar

situaciones de fallas repetidas por parte de un elemento pieza del equipo. En

estos casos ocurre a un mantenimiento correctivo para evitar su reiteración,

posteriormente se examinan los registros del equipo (bitácora) y se le hace

conocimiento al personal encargado.

El personal encargado, previa aprobación, estudiara el problema y

determinara que es lo que se necesita para hacer solucionar el problema o

reducirlo a su mínima expresión. Esto tal vez requiera de una modificación al

diseño de la pieza, emplear un material diferente, implementar controles de

mayor eficacia o hasta determinar la situación del equipo por un mejor

funcionamiento.

Si se emplea el mantenimiento correctivo de una manera apropiada,

servirá para disminuir el costo de mantenimiento, complementado con un cambio

radical de actitud que nos permita tener un panorama mas amplio del problema

de la corrección de una forma diferente, encaminada para eliminar

paulatinamente esta problemática que suele causar estragos en cualquier tipo de

compañía, tratando de tener mas preventivos que correctivos.

4.2.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Persigue los mismos objetivos que el mantenimiento preventivo, pues se

basa en inspeccionar los equipos a intervalos regulares y tomar acción para

prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas. Incluye tanto en las

inspecciones objetivas (con instrumentos) y subjetivas (con los sentidos), como la

reparación del defecto o falla potencial.




El mantenimiento predictivo incorpora además, ciertas variables que

aumentan la información del estado de los equipos. Los dos aspectos

fundamentales que conocemos serán el funcionamiento del equipo desde el punto

de vista de operación y el estado del equipo respecto a sus componentes.

Conocer en detalle las variables del equipo permite ante una anomalía no

solo prever la avería sino cambiar el ritmo de trabajo para optimizar la operación.

El margen de error es considerable, por lo que para poder aplicar este tipo

de mantenimiento de la manera correcta surge la necesidad de algo (maquina,

instrumento, aparato, etc.) mas sofisticado que permita calcular la vida útil de

cualquier elemento del equipo o maquinaria, conocer las causas puede provocar

paros imprevistos (lubricantes defectuosos, desbalanceos, etc.) que afecten al

funcionamiento propio del equipo.

Para la implementación de este mantenimiento es necesario fijar

magnitudes que mejor definan el proceso interno del equipo. Una vez

seleccionadas, fijar los valores normales de funcionamiento y los valores limite

que puede alcanzar cada una de estas magnitudes; por ultimo, dotar a l equipo

de aparatos de medición y centralizarlos para su seguimiento.

4.3 MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM)

El TPM es un modelo completo de dirección industrial. El TPM es

una estructura de administración industrial que involucra sistemas de

dirección, cultura de la empresa, arquitectura organizativa y dirección del

talento humano.

Mantenimiento Productivo Total es la traducción de TPM (Total

Productive Maintenance). El TPM es el sistema japonés de mantenimiento

industrial desarrollado a partir del concepto de “mantenimiento

preventivo”.

El TPM es una estrategia compuesta por una serie de actividades

ordenadas que una vez implantadas ayudan a mejorar la competitividad de

una organización industrial o de servicios. El TPM permite diferenciar en

relación a su competencia debido al impacto en la reducción de los costos,

mejora de los tiempos de respuesta, fiabilidad de suministros, el

conocimiento que poseen las personas y la calidad de los productos y

servicios finales.




El JIM define el TPM como un sistema orientado a lograr:

- Cero accidentes

- Cero defectos

- Cero averías

Las etapas básicas del TPM se apoyan en el registro y conservación de

la experiencia adquirida por los trabajadores en el cuidado y conservación

de los equipos. Cada reparación e inspección de un equipo se constituye

en un proceso de generación de conocimiento. Si no existe información, no

existirá la posibilidad de generarse conocimiento.

El TPM requiere realizar un plan de formación y de obtención de

conocimiento. El TPM aporta metodología para aprender a partir de los

análisis de averías y fallos. Las enseñanzas de cada evento se conservan y

transfiere a los demás integrantes de la fábrica evitando su repetición en el

futuro, siendo este uno de los mecanismos de un correcto mantenimiento

planificado.

Algunas de las posibilidades de aprendizaje en un proceso de TPM

son:

- Reflexión permanente sobre el grado de avance del TPM a través de

auditorias de progreso.

- Sesiones de dialogo y encuentros para compartir experiencias

adquiridas.

- Implantación del TPM a través de líneas piloto. Cada experiencia

piloto es monitoreada en profundidad para identificar la mayor

cantidad de conocimiento en su avance.

4.3.1 PILARES FUNDAMENTALES TPM

Los pilares fundamentales del TPM, son los procesos que sirven de

apoyo para la construcción de un sistema de producción ordenado. Los

pilares considerados como necesarios para el desarrollo del TPM.




4.3.1.1 MEJORAS ENFONCADAS O KOBETSU KAIZEN

Son las actividades que se desarrollan con la intervención de las

diferentes áreas comprometidas en el proceso productivo, con el objeto de

maximizar la Efectividad Global de los Equipos, procesos y plantas; todo

esto a través de un trabajo organizado en equipos fundamentales e inter

funcionales que emplean metodología especifica y centra su atención en la

eliminación de cualquiera de las perdidas existentes en las plantas

industriales.

Las mejoras enfocadas son las actividades que se desarrollan con la

intervención de las diferentes áreas comprometidas en el proceso

productivo, con el objeto de maximizar la efectividad global de los equipos,

procesos y plantas; todo esto a través de un trabajo organizado en equipos

inter funcionales, empleando metodología especifica y concentrando su

atención en la eliminación de los despilfarros que se presentan en las

plantas industriales.

Se trata de desarrollar el proceso de mejora continua similar al

existente en los procesos de control total de calidad aplicando

procedimientos y técnicas de mantenimiento.

Si una organización cuenta con actividades de mejora similares

simplemente podrá incorporar dentro de su proceso Kaizen o de mejora,

nuevas herramientas desarrolladas en el entorno TPM. No deberá

modificar su actual proceso de mejora que aplica actualmente.

Las técnicas TPM ayudan a eliminar dramáticamente las averías de

los equipos. El procedimiento seguido para realizar acciones de mejoras

enfocadas sigue los siguientes pasos del conocido Ciclo Deming o PHVA

(Planificar-Hacer-Verificar-Actuar).

El desarrollo de las actividades Kobetsu Kaizen se realizan a través

de los pasos mostrados en la siguiente figura 25.




Fig. 25 Mejora Enfocada

4.3.1.2 MANTENIMIENTO AUTÓNOMO O JISHU HOZEN

Una de las actividades del sistema TPM es la participación del

personal de producción en las actividades de mantenimiento. Este es uno

de los procesos de mayor impacto en la mejora de la productividad. Su

propósito es involucrar al operador en el cuidado del equipamiento a

través de un alto grado de formación y preparación profesional, respeto a

las condiciones de operación, conservación de las áreas de trabajo libres

de contaminación, suciedad y desorden.

El mantenimiento autónomo se fomenta en el conocimiento que el

operador tiene para dominar las condiciones del equipamiento, estos

mecanismos, aspectos operativos, cuidados y conservación, manejo,

avería, etc. Con este conocimiento los operadores podrán comprender la

importancia de la conservación de las condiciones de trabajo, la necesidad

de realizar inspecciones preventivas, participar en el análisis de problemas

y la realización de trabajos de mantenimiento liviano en una primera

etapa, para luego asimilar acciones de mantenimiento más complejas.

PASO 1

SELECCIÓN DEL TEMA

DE ESTUDIO

PASO 2

CREAR ESTRUCTURA

DEL PROYECTO

PASO 3

IDENTIFICAR

SITUACIÓN ACTUAL Y

ESTABLECER OBJETIVO

PASO 7

EVALUACIÓN DE

RESULTADOS

PASO 6

IMPLANTAR MEJORAS

PASO 5

FORMULAR PLAN DE

ACCIÓN

PASO 4

DIAGNOSTICO DEL

PROBLEMA DE

ESTUDIO

ACTUAR PLANEAR

VERIFICAR HACER




El mantenimiento autónomo esta compuesto por un conjunto de

actividades que se realizan diariamente por todos los trabajadores en los

equipos que operan, incluyendo inspección, lubricación, limpieza,

intervenciones menores, cambio de herramientas y piezas, estudiando

posibles mejoras, analizando y solucionando problemas del equipo y

acciones que conduzcan a mantener el equipo en la mejores condiciones

de funcionamiento. Estas actividades se deben realizar siguiendo

estándares previamente preparados con la colaboración de los propios

operarios. Los operarios deben ser entrenados y deben contar con los

conocimientos necesarios para dominar el equipo que opera.

Los objetivos fundamentales del mantenimiento autónomo son:

- Emplear el equipo como instrumento para el aprendizaje y adquisición de

conocimiento.

- Desarrollar nuevas habilidades para el análisis de problemas y creación

de un nuevo pensamiento sobre el trabajo.

- Mediante una operación correcta y verificación permanente de acuerdo a

los estándares se evite el deterioro del equipo.

- Mejorar el funcionamiento del equipo con el aporte creativo del operador.

- Construir y mantener las condiciones necesarias para que el equipo

funcione sin averías y rendimiento pleno.

- Mejorar la seguridad en el trabajo.

- Lograr un total sentido de pertenencia y responsabilidad del trabajador.

4.3.1.3 MANTENIMIENTO PLANIFICADO O PROGRESIVO

El objetivo es el de eliminar los problemas de equipamiento a través

de acciones de mejora, prevención y predicción. Para una correcta gestión

de las actividades de mantenimiento es necesario contar con bases de

información, obtención de conocimiento a partir de los datos, capacidad de

programación de recursos, gestión de tecnologías de mantenimiento y un

poder de motivación y coordinación del equipo humano encargado de estas

actividades.




El mantenimiento progresivo es uno de los pilares más importantes

en la búsqueda de beneficios en una organización industrial. El JIPM le ha

dado a este pilar el nombre de “Mantenimiento Planificado”, que consiste

en avanzar gradualmente hacia la búsqueda de la meta “cero averías” para

una planta industrial. Se muestra en la siguiente figura 26.

FIG. 26 Mantenimiento Planificado




4.3.1.4 MANTENIMIENTO DE CALIDAD O HUINSHITSU

Esta clase de mantenimiento tiene como propósito mejorar la calidad del

producto reduciendo la variabilidad, mediante el control de las condiciones

de los componentes y condiciones del equipo que tienen directo impacto en

las características de calidad del producto. Frecuentemente se entiende en

el entorno industrial que los equipos producen problemas cuando fallan y

se detienen, sin embargo, se pueden presentar averías que no detienen el

funcionamiento del equipo pero producen perdidas debido al cambio de las

características de calidad del producto final. El mantenimiento de calidad

es una clase de mantenimiento preventivo orientado al cuidado de

condiciones del producto resultante.

4.4 OPERACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS

Por lo general, las bombas centrifugas se seleccionan para una

capacidad y carga total determinada cuando trabajan a la velocidad

especificada. Estas características se conocen como “Condiciones de

servicio específicas”, o sean las condiciones en las que la bomba operará la

mayor parte del tiempo y por lo tanto en donde se obtendrá la eficiencia

máxima de la bomba.

Sin embargo y por necesidades del servicio, se necesita que las

bombas trabajen fuera de estas condiciones específicas modificando ya sea

la carga o la capacidad. Por lo tanto es muy importante que el operador

sepa que sucede al operar las bombas en condiciones distintas a las

especificadas.

Primero se debe verificar la siguiente:

1. Alineamiento.

2. Dirección de rotación del motor con él acople desconectado. 3. Lubricación de las chumaceras. Las bombas lubricadas por aceite

no deben ser llenadas con aceite en la fábrica. 4. Bombas con prensaestopas pueden estar con las tuercas sueltas. 5. La bomba debe llenarse con líquido. Si existe algún mecanismo de

cebadura debe operar antes de arrancar la bomba.




4.4.1 ARRANQUE Y OPERACIÓN

Puesta en servicio

Por razones de tranquilidad de funcionamiento y para evitar el peligro de cavitación, deben funcionar las bombas radiales y semiaxiales

solamente hasta el caudal máximo, indicado en las curvas características, es decir, solamente hasta el final de la curva correspondiente.

Control del sentido de giro.

Para determinar el sentido de giro correcto en las bombas se hará

funcionar el motor en ambos sentidos con l válvula compuerta cerrada. El cambio de sentido de giro se efectúa intercambiando dos fases en la acometida de corriente. Al funcionar la bomba se podrán comprobar el

manómetro con dos presiones diferentes. La presión más alta indica siempre el sentido de giro correcto. Si la descarga de la bomba es libre,

también se puede determinar el sentido de giro correcto por el caudal del agua y en los surtidores se puede determinar por la altura que alcanzan

los chorros de agua.

Antes de arrancar una bomba se deberá verificar las condiciones de succión, ver si la bomba esta provista de un colador o pichancha y

asegurar que no esta obstruida. Estas precauciones se toman solo cuando la bomba trabaja por primera vez o el operario la desconoce.

Una vez que se haya inspeccionado el equipo auxiliar de la bomba, efectuando el cebado si lo requiere y verificado sus condiciones normales

de succión se puede arrancar la bomba.

Antes de arrancar la bomba y especialmente por primera vez, en caso de chumaceras lubricadas por aceite, con el aceite lubricante frío y la

superficie seca, es importante girar el rotor algunas vueltas, a mano, con la bomba llena de agua, operando momentáneamente el interruptor. Así se

induce el flujo de aceite lubricante hacia las superficies de las chumaceras.

Cuando la bomba está llena de líquido, la válvula de succión abierta y la unidad totalmente lista, observar el vacío ó presión estática en el manómetro de succión; arrancar el motor y observar que la bomba alcanza

su velocidad en forma suave. La bomba debe operarse por corta tiempo con la válvula de descarga cerrada sin recalentamiento o daño.




Si es necesaria una prueba en las condiciones anteriores por mayor tiempo, se debe mantener abierta la válvula de venteo para desalojar aire

de la bomba y del sistema.

Cuando se considere que la bomba está en condiciones satisfactorias

se procede a ponerla en servicio, cerrando la válvula de venteo y abriendo la válvula de descarga lentamente. En este momento, si la presión en el

manómetro de succión se reduce considerablemente respecto a la indicada con la bomba en reposo o si la presión de descarga no registra el momento

en que el rotor está en su velocidad de operación o cerca, se debe parar el motor y verificar que la apertura de las válvulas en la succión de la bomba sea la correcta. No operar la bomba hasta estar seguro del suficiente

abastecimiento de líquido y de la no-existencia de obstrucciones.

En algunas instalaciones después de la operación inicial de

arranque, la línea de descarga se llena, y este líquido produce buena cabeza para propósitos de arranque. Es posible en estos casos, una vez

cebada la bomba, arrancar con las válvulas de succión y descarga abiertas.

Debemos ser cuidadosos con ciertas partes o dispositivos como lo son:

Chumaceras: Deben ser observadas con cuidado para detectar señales de calentamiento.

Empaquetaduras: Deben ser examinadas para verificar que no estén ocasionando desgaste, corte o rayadura en la camisa del eje.

Siempre es permitido un pequeño goteo líquido que salga de la empaquetadura, éste la lubrica evitando que se queme si opera seca. Un goteo de 60 gotas por minuto asegura una lubricación apropiada.

Operación a Capacidad Baja: No se debe operar la bomba por períodos largos a baja capacidad debido al calentamiento y a la

posibilidad de otros daños. En caso necesario, se deberá instala un desvío (vi pass) permanente en la descarga a la succión, de un

tamaño igual a 1 / 5 del diámetro de la descarga. Si se aumenta la capacidad de demanda de la bomba, este desvío se debe guardar bien seas en forma manual o automática.

Tuercas de la empaquetadura sueltas al iniciar: Con presiones de succión bajas, las empaquetaduras deben dejarse flojas en la

mayoría de los tipos fabricados, hasta que la bomba este en operación. (Esto permite el flujo libre de líquido por la

empaquetadura). Parada de la bomba: Normalmente existe una válvula de retención o

cheque en la línea de descarga cerca de la bomba. En este caso, la

bomba es parada, parando el motor. Luego se cierran las válvulas en




el siguiente orden: Descarga, Succión y cualquier otra conexión que llegue a la bomba o al sistema.

Si el flujo es a alta presión, para evitar la producción de choques en líneas y en la bomba, es necesario cerrar primero la válvula de

descarga y luego para la bomba.

Las bombas centrífugas pueden operar por largo tiempo

prácticamente sin atención o supervisión estrecha, distinta a observar la existencia de un ligero goteo por la empaquetadura y que las chumaceras

estén lubricadas correctamente.

4.4.2 DETALLES DE ARRANQUE Y OPERACIÓN:

1. Los mecanismos de lubricación de la bomba deben asegurar un suministro continuo de lubricante limpio y seco durante todo el tiempo

que la bomba esté en servicio.

2. Si los rodamientos usan grasa en vez de aceite, los accesorios de la grasa deben engrasarse rutinariamente. No se deben sobre engrasar los rodamientos.

3. La temperatura del equipo de bombeo puede aumentar bien sea por el

proceso o por la fricción. Las partes que no puedan tolerar aumentos de la temperatura, se deben proteger con sistemas de enfriamiento.

4. Si la bomba maneja líquido caliente, la caja de empaques de ordinario se enfría para prevenir daños en el empaque.

5. La superficie de los sellos mecánicos se deben enfriar.

6. La carcasa de los rodamientos puede enfriarse para mantener las luces

adecuadas en los rodamientos. Si un rodamiento se sobrecalienta, se expande y se pega al eje.

7. Las bases de la bomba pueden enfriarse para mantener la alineación entre la bomba y el motor.

8. Antes de arrancar la bomba deben chequearse los sistemas completas

de enfriamiento y calentamiento. 9. Una bomba que maneje líquidos calientes, debe calentarse antes de arrancarse para prevenir daños por expansiones desiguales en las partes.




Las expansiones desiguales pueden permitir el contacto entre las partes estacionarias y las móviles.

10. La bomba debe calentarse gradualmente, circulando lentamente

líquido caliente a través de ella.

11. Después de chequearse la lubricación del motor, si el eje de la bomba es accesible, se debe girar con la mano para ver si este listo para girar.

12. Cuando un motor sé reacondiciona o se instala nuevamente para servicio, debe chequearse la dirección de la rotación de su eje antes de

acoplar la bomba.

13. Las válvulas deben colocarse adecuadamente, para evitar bombeo a un sitio equivocado

14. Cuando sea práctico, se arranca la bomba con la descarga cerrada o casi cerrada. Cerrando la válvula de descarga, la tasa de bombeo disminuye.

15. Los requerimientos de potencia disminuyen al disminuir la tasa de

bombeo y es menos probable que el motor se sobrecargue.

16. A bajas tasas, es menos probable que la bomba pierda succión. 17. Si la válvula de succión se cierra, no puede entrar ningún líquido a la

bomba. La bomba se arranca con la válvula de succión abierta.

18. Una bomba centrífuga se arranca con la válvula de descarga cerrada; la válvula de succión está siempre abierta.

19. Una bomba auxiliar con dispositivo automático de arranque, debe mantenerse con las válvulas tanto de succión como de descarga abiertas.

20. Las bombas centrífugas nunca deben arrancar vacías porque se

sobrecalientan. Antes de arrancarse, las bombas se ceban llenando la carcaza con líquido.

21. La línea de succión de la bomba, debe estar siempre llena de líquido.

22. La línea de succión está de ordinario provista de válvulas de venteo en los puntos altos, por las cuales se puede ventear el vapor.

23. Con el motor funcionando adecuadamente la bomba está lista para arrancar así: Todos los venteos y drenajes están cerrados, se han

chequeado todos los sistemas de lubricación y enfriamiento; las líneas de




calentamiento con vapor están funcionando; las válvulas de succión y descarga están en la posición adecuada; la bomba está cebada.

24. Se arranca la bomba.

25. Cuando la bomba alcanza su velocidad, la válvula de descarga se abre

nuevamente.

26. Si la presión de descarga permanece normal y estable, la bomba ha tomado succión y opera como debe.

27. El líquido puede vaporizarse y la bomba pierde succión. Si la bomba opera por algún tiempo con la válvula de descarga cerrada, se puede

sobrecalentar.

28. Si la presión de descarga no sube o si sube y luego cae otra vez, la bomba probablemente ha perdido su succión.

29. Si la bomba pierde su cebo, debe apagarse y cebarse de nuevo.

30. Se debe chequear la bomba para que no haya escapes en la carcasa, caja de empaques, bridas y venteos. El prensa-empaques se chequea para

ver que el escape sea suficiente para la lubricación, no excesivo. 31. La temperatura del empaque y del rodamiento se chequea de ordinario.

Un aumento de temperatura puede ser indicio de una lubricación o enfriamiento deficientes o probablemente mecánicos.

32. Se debe chequear el acople para ver que el lubricante no este

escapando. 33. Si se detectan ruidos anormales, debe determinarse de inmediato la

causa.

34. Puede ser necesario corregir las condiciones de bombeo. Si el problema mecánico es la bomba debe apagarse.

35. Se apaga la bomba cuando debe ponerse fuera de servicio.

36. Las válvulas de succión y de descarga se cierran y todo el líquido se drena desde la bomba a un sitio seguro.

37. Se ponen fuera de servicio los sistemas de lubricación y de enfriamiento. Si hay posibilidades de congelación, debe drenarse toda el

agua del sistema de enfriamiento.




38. Si se drena la bomba completamente, se cierran las válvulas de succión y de descarga muy bien.

39. Las líneas de vapor de calentamiento se dejan prendidas o apagadas,

dependiendo de la situación de operación.

40. Si se van a efectuar trabajos en la bomba, en el sitio en que esta colocada, se deben poner ciegos en las líneas de proceso.

41. Si la bomba se va a lavar a repara, se purga o se lava, se desconecta de la base y se instalan ciegos en las líneas de proceso.

42. Los vapores o líquidos peligrosos se purgan de la bomba con un

material inerte.

43. Si una bomba se instala como auxiliar o repuesto, se puede dejar operando los sistemas de enfriamiento y lavado, y abiertas las válvulas de succión y descarga; la bomba está lista para arrancar u operar.

4.5 SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN Y EL MANTENIMIENTO

La seguridad tanto del equipo como del personal es la principal

consideración que debe hacerse durante la operación y mantenimiento del

equipo.

Tener debido cuidado en las condiciones de seguridad del lugar de

trabajo, de la maquinaria, de las instalaciones eléctricas y del equipo de

protección personal es una obligación para lograr la prevención de

accidentes de trabajo.

Las condiciones de seguridad que deben reunir el local de trabajo son:

-Que estén construidos de materiales adecuados.

-Que se haga conservación del edificio.

-Que tenga iluminación, temperatura y ventilación adecuada.

-Que no existan contaminantes en el aire, por ruido o contaminación por

radiación.

-Los pisos del lugar sean los adecuados.

-Existan escaleras bien localizadas.

-Que existan equipos contraincendios bien situados, se les de

mantenimiento y se conozca su manejo.




-Que existan servicio tales como; sanitario en buen estado, guardarropas.

En lo que respecta a los riesgos de accidente de tipo mecánico se puede

decir que la maquina es el instrumento de trabajo sobre el cual convergen

con mayor frecuencia la condición insegura y el acto inseguro, porque su

uso rutinario y el cansancio que normalmente produce en toda persona la

jornada de labores, contribuye a ellos en forma directa.

La seguridad en una maquina empieza en su diseño adecuado en justa

operación y en su buen mantenimiento.

La prevención de los riesgos de accidente debe abarcar la parte física de

las maquinas, en este caso el equipo de bobeo, los resguardos y sus

colores, la operación con el equipo y su mantenimiento. Considerando que

la función de los protectores o resguardos que tenga la maquina es que

eviten al operador el contacto peligroso con ella, el cual es principalmente

peligroso si se hace con la partes móviles de esta, también tiene como

misión proteger al trabajador contra una fala súbita de los materiales con

que esta hecha, de los lugares de sujeción o de las conexiones eléctricas o

bien de los cuerpos sobre los cuales se esta haciendo el trabajo.

Como principios básicos de seguridad al estar operando una maquina,

podemos mencionar.

a) El cuidado que se debe tener al empezar a trabajar la maquina, debe

hacérsele una revisión o una inspección visual para cerciorarse de

su buen estado y de la correcta posición y sujeción de sus partes y

conexiones.

b) Que toda herramienta ha sido diseñada para la aplicación estudiada

de antemano y solamente hay que darle ese uso para hacer un buen

trabajo, evitarle deterioros e impedir accidentes a quien la maneje.

Como complemento a lo anterior es necesario decir que el orden y

limpieza en toda área de trabajo son de una importancia primordial y que

deben tenerse en cuenta todo el tiempo.

Como reglas básicas de seguridad que se deben seguir al estar

trabajando podemos mencionar las siguientes:

a) No opere maquinas que no conozca o no este autorizado para ello.

b) Tenga el conocimiento del trabajo que va a realizar sin olvidar las

instrucciones de operación.




c) Revise la maquina antes de trabajar y cerciórese de que le ofrece

seguridad y eficiencia.

d) Mantenga la maquina y el área de trabajo limpia.

e) Use protectores personales.

f) Mantenga lubricada la maquina con los lubricantes especificados.

g) Al oír ruido anormal en la maquina deténgala y revísela. No repare

equipo mecánico en movimiento, al ponerla en movimiento

nuevamente, avise de antemano al personal que se encuentra cerca

de ella.

Una instalación eléctrica defectuosa es fuente de riesgos de incendio,

generándose con ello accidentes, principalmente en locales en que hay

vapores que forman mezclas combustibles o explosivas. Las partes que

pueden ofrecer los principales peligros son; Los interruptores, las

bombillas, las malas conexiones y los motores no protegidos.

Cualquier instalación eléctrica debe sujetarse a las normas

correspondientes de seguridad con el fin de asegurar una eficiencia que los

peligros sean mínimos. Las precauciones elementales que se deben tener

para evitar riesgos en instalaciones eléctricas son:

a) No manejar electricidad sin conocimiento suficiente de ella.

b) No hacer contacto con aparatos o cables sin asegurarse que no

tienen corriente.

c) Proteger los cables conductores contra aceite, agua, ácidos o

superficies calientes que deterioren su forro.

d) Usar siempre conductores del calibre adecuado, con forro aislante.

e) No colgar los conductores de clavos o perfiles filosos y procurar que

no se le hagan nudos.

f) Guardar el material eléctrico en lugar limpio y seco.

g) Usar herramienta eléctrica con aislamiento apropiado.

h) Los fusibles y los interruptores deben estar colocados fuera de las

áreas de trabajo en cajas aisladas.

i) Antes de trabajar, examinar las condiciones del equipo y

herramienta.

j) Usar las protecciones y señales adecuadas al trabajo que se va a

realizar.

Todo el trabajo de instalación y las labores por medio de equipo

eléctrico deben ser realizados por el personal que conozca bien esta rama y

que este autorizado para hacerlo.




Antes de dar paso de corriente a una instalación, se debe avisar al

personal que trabaje en ella o maneje maquinaria alimentada por la

misma. Antes de presionar cualquier botón de arranque se deben cerrar

las cuchillas del interruptor respectivo.

Cuando se trabaje en tableros o en aparatos eléctricos deben dejarse

estos completamente limpios y evitar que queden en ellos pedazos sueltos

de alambre, tornillos o piezas metálicas así como hilazas o líquidos y

algunas herramientas.

Todas las estructuras que soportan aparatos eléctricos deben estar

conectadas a tierra. En caso de incendio del equipo eléctrico se deben

desconectar la corriente eléctrica como primer paso y luego hay que usar

extintores de bióxido de carbono aplicando el chorro al pie de la flama.

4.5.1 EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL

La protección personal para los diferentes empleados y obreros de

un centro de trabajo tiene como base las medidas de higiene general, el

acondicionamiento del medio físico de trabajo y la protección directa del

personal, así como las formas de protección colectiva. Estas clases de

protecciones se complementan en la practica con instructivos,

indicaciones, señales y carteles, además de la capacitación y

adiestramiento, para que todos los tengan presente las normas que deben

seguir bien sea durante la operación o el mantenimiento de la maquinaria.

Los buenos equipos de protección personal se fabrican bajo normas

de calidad y aplicación; para cada uso hay modelos deferentes que

permiten cubrir satisfactoriamente las necesidades de protección. El uso

del equipo de seguridad amerita cuidado para su empleo pueda prestar

comodidad, eficiencia y verdadera protección a quienes lo usen.

Entre los diversos accesorios especificados para la protección teneos:

a) Casco de seguridad.

b) Gafas de protección.

c) Protecciones auditivas.

d) Calzado de seguridad.

e) Guantes de protección.

f) Arneses




Como protecciones generales podemos mencionar, que los locales de

trabajo deben tener ventilación adecuada, iluminación suficiente pero no

demasiada, sistemas de señales tanto auditivas como visuales, alarmas,

colorido adecuado, salidas de emergencia, sistema contra incendio.

El equipo con que se pueden establecer estas protecciones de ben

incluirse en los proyectos de construcción y de operación de las plantas

industriales, el Ingeniero o el técnico de seguridad debe estar familiarizado

completamente con los aparatos que se emplean para protecciones

generales, ya sean de tipo portátil o de tipo fijo, o bien ya sea que se trate

de instalaciones de carácter especial.

4.6 PROPUESTA DE MANTENIMIENTO

Se realiza una propuesta de mantenimiento de acuerdo necesidades

de trabajo y operación cotidiana.

Un eficiente programa de mantenimiento debe analizar el trabajo en

lo que se refiere a las técnicas que se necesitan y el tiempo que se requiere

para realizar las actividades. Se debe programar cada actividad sin

menospreciar su importancia, ya que por lo general las grandes averías

surgen por no realizar actividades de rutina.

También se debe tener en cuenta que los programas no deben

considerarse estáticos. Hay que realizar periódicamente cambios en la

frecuencia y agregar acciones que anteriormente no habían sido tomadas

en cuenta.

Uno de los objetivos del programa de mantenimiento, es presentar

directamente al personal de operación y de mecánica la situación relativa

en cuanto al funcionamiento de la bomba, sus partes y elementos, así

como refacciones.

Un programa se basa en el reconocimiento del papel clave que el

operador puede jugar en la práctica del mantenimiento preventivo. Es

obvio que el operador es el primero en percibir signos de daños, ya sean

ruidos u otra clase de anomalías en el equipo. Por este motivo el operador

se encuentra en una situación que le permite tomar medidas preventivas

con el objeto de evitar daños graves que de otro modo se presentarían

inevitablemente. Es de importancia que los operadores adquieran buenos

hábitos de operación del equipo que manejan, esto ayudará a disminuir el

desgaste del equipo y el consumo de energía. Las prácticas incorrectas




surgen principalmente por la falta de comprensión de los principios

relativos a una operación adecuada más bien que por una actitud

negligente o descuidada. En general se dice que el trabajo excesivo de

mantenimiento se debe a la falta de cuidado de parte de los operadores por

dar prioridad a otras obligaciones.

El resultado de este mantenimiento es tratar de obtener la máxima de

eficiencia y el mínimo de reparaciones.

Se propone implementar un programa de mantenimiento preventivo

rutinario, siendo el objetivo principal tratar de obtener el máximo el equipo

en optimas condiciones, funcionamiento continuo, el servicio más seguro,

el mantenimiento más económico, la mayor vida posible para la bomba y

eliminando el servicio de mantenimiento correctivo, tiempos muertos o

paros del equipo por fallas graves, poniendo a la población fuera de este

servicio y carencia del agua potable.

4.6.1 PROGRAMACIÓN DEL MANTENIMIENTO

Sabemos que cualquier equipo que se usa continuamente sus

elementos sufren desgaste por el uso y también se presenta una situación

importante, si el equipo se opera inadecuadamente o se hace participe la

adecuada conservación, sufre desgastes prematuros, a mediano plazo y

largo plazo causando gastos elevados y tiempos muertos fuera de

operación del equipo.

Por lo que se propone un programa de mantenimiento programado

para tener mayor tiempo de vida el equipo, reducir costos en la

conservación del equipo y evitar tiempos muertos fuera de servicio.

El sistema está basado en revisiones periódicas programadas al

equipo en su totalidad de elementos pero se diferencian fundamentalmente

en los medios que se utilizan para las revisiones y en las frecuencias de

éstas

De los resultados obtenidos de las revisiones efectuadas se hace un

análisis, si es el caso, de programar una reparación del equipo, la cual

incluiría el posible cambio de las partes que el análisis haya mostrado

como defectuosas.




En el mantenimiento programado resulta con frecuencia que en la

misma revisión se tome la decisión de cambiar estos elementos y no sea

necesario programar una posterior reparación. Este método tiene muchas

ventajas y beneficios.

Mantenimiento mecánico programado

o Verificar rodamientos

o Lubricar puntos esenciales

o Verificar el estado de funcionamiento de accesorios de bombeo

o Verificar caudal optimo

o Revisión de prensaestopas

o Revisión o cambio de hilo grafitado

o Revisión de flecha

o Verificar que no haya fugas

o Verificar que no haya vibración excesiva en el equipo

o Revisión y reapriete de tornillería

Mantenimiento eléctrico programado

a) Efectuar medición de tensión eléctrica

b) Efectuar medición de amperaje en líneas de motor trifásico

c) Verificar el electronivel automático de arranque y paro

d) Mantener limpios los tableros y gabinetes eléctricos

e) Verificar funcionamiento de arrancador a plena tensión

f) Verificar las protecciones eléctricas para el equipo (sobre carga y

corto circuito)

g) Verificar con meguer devanados de motor trifásico

El mantenimiento mecánico y eléctrico se programa en revisiones y

servicios diarios, semanales, mensuales, bimestrales, trimestrales,

semestrales y anuales, se presenta el programa a continuación.

ME MANTENIMIENTO MECANICO D DIARIO

MM MANTENIMIENTO EECTRICO S SEMANAL

G GUARDIA B BIMESTRAL

T TRIMESTRAL

SE SEMESTRAL

A ANUAL




PROGRAMACIÓN DEL MANTENIMIENTO GENERAL

NUM. DE LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO SEMANAS

SEMANAS MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO MTTO TIEMPO DEL AÑO

1 3 ME M MM T ME S MM ME MM SM G 1 2 3 4

D D D D D D 5 6 7 8

2 4 MM B ME MM ME S MM ME A G 9 10 11 12

5 7 ME S MM M ME MM ME MM G 13 14 15 16

D D D D D D 17 18 19 20

6 8 MM ME S MM ME MM ME G 21 22 23 24

9 11 ME MM ME M MM S ME MM 25 26 27 28

D D D D D D 29 30 31 32

10 12 MM ME B MM ME MM S ME G 33 34 35 36

13 15 ME S MM T ME MM M ME MM G 37 38 39 40

D D D D D D 41 42 43 44

14 16 MM ME S MM ME MM ME G 45 46 47 48

17 19 ME MM ME S MM ME M MM G 49 50 51 52

D D D D D D

18 20 MM ME MM B ME S MM ME G

21 23 ME MM T ME MM ME S MM M G TECNICOS:

D D D D D TECNICO 1

22 24 MM ME MM ME MM ME G TECNICO 2

25 27 ME MM ME MM ME M MM SE G

D D D D D D

26 28 MM ME MM ME B MM ME G

29 31 ME S MM T ME MM M ME MM G

D D D D D D

30 32 MM ME S MM ME MM ME G

33 35 ME MM ME M MM ME MM G

D D D D D D

34 36 MM ME MM S ME MM B ME G

37 39 ME MM M ME MM ME MM G

D D D D D D

38 40 MM ME T MM ME S MM ME G

41 43 ME M MM ME MM ME S MM G

D D D D D D

42 44 MM ME MM ME MM ME B G

45 47 ME S MM M ME MM ME MM G

D D D D D D

46 48 MM ME S MM ME MM ME G

49 51 ME MM T ME M MM ME MM G

D D D D D D

50 52 MM ME MM S ME MM B ME A G




CAPITULO V

DESARROLLO DEL PROYECTO

5.1 DATOS DEL PROYECTO

Elemento en cuestión:

Agua natural limpia

Temperatura aproximada:

T= 21.1°C

Densidad relativa:

ρr= 0.999

Peso especifico:

998.607 Kg/m³

Presión de vapor

2340 N/m²

Presión Atmosférica

1000370 N/m²

Viscosidad:

1.034 x 1 m²/s




Gravedad

9.81 m/s²

Altitud sobre el nivel del mar

2260 m

Tipo de captación:

Pozo profundo

Caudal

50 l/seg = 0.05 m³

Profundidad del pozo

92 metros

Diámetro del ademe

18 Pulg

Diámetro del conducente

10 pulg




5.2 POBLACIÓN DEL PROYECTO

El calculo que a continuación se refiere, es tomado en cuenta las

características de únicamente la bomba del sistema, la cual se seleccionara para

el abastecimiento de agua potable a un pueblo y habitantes que se han asentado

en los márgenes de esta comunidad.

Es necesario mencionar que el arreglo de este sistema se realice

cumpliendo con los fines que debe tener en cuenta un Ingeniero, que son:

Economía, Funcionalidad, Mantenimiento, Operación, etc., por lo que se tendrán

en consideración los siguientes aspectos.

a) Vida útil del equipo

b) Tasa de crecimiento de la población

c) Tasa de interés vigente

Para determinar el período económico de proyecto se considera, los aspectos

anotados anteriormente, para considerando un periodo de 10 años, para que se

rentable el proyecto y eficaz.

Para determinar la población de proyecto de la localidad de San Juan

Zitlaltepec, se recurrió a los censos de INEGI, para conocer el crecimiento

poblacional en las décadas pasadas. Los censos históricos con los que se cuenta,

son a partir de 1960 hasta 2012, siendo los datos obtenidos los siguientes:

Localidad: San juan Zitlaltepec

Municipio: Zumpango

Estado: México

Censos generales

Censo/Año Núm. Habitantes

1960 6720

1970 9060

1980 10100

1990 12130

1995 14320

2000 16530

2005 17850

2012 18495

2022 -----




5.3 CÁLCULO DEL CAUDAL

Se calculara el caudal en función de la población actual y se proyectara a

10 años. .

Determinar una cifra constante para un periodo fijo y aplicarla en años

futuros.

Pf = Pa + (I * N) Pf = Población futura Pa= Población actual Pp= Población pasada I = Incremento medio anual

N= Diferencia de tiempo en años entre Pf y Pp

n= Diferencia de tiempo en años entre Pa y Pp

Pd= Diferencia de población entre Pf y Pp

1 /

Pf = Pa + (I * N) = 18495+ {(91.428)(10)} = 19416.428

2012 Pa= 18495 hab

2022 Pf =19416 hab

La población se ha estimado hasta el año 2022 de 19583 habitantes, es

que se va a utilizar para realizar los cálculos de este proyecto.

Haciendo un estudio somero del consumo de agua por persona y día,

encontramos que entre las principales necesidades como son: aseo general y

consumo en alimentos, es aproximadamente de 200 l/día, este dato es

proporcionado por la Comisión Constructora e Ingeniera Sanitaria de la

Secretaria de Salubridad y Asistencia para un clima templado en la actualidad.

Año Población

2012 18495

2005 17850

N = 7 Pd= 645




Calculando el gasto tenemos:

1 1

í 1 í

1

1

Se le agrega un 10% por motivos de fomentos urbanos y comerciales entonces:

/

5.4 MEMORIA DE CÁLCULO

5.4.1 CÁLCULO DE VELOCIDADES (V1 y V2)

Datos:

Q = 0.05 m³/s

DTuberia= 0.254 m

DAdeme= 0.457m

Ec. De Continuidad

Q= v A → v = Q/A →

/

1

1 /




5.4.2 CÁLCULO DE LA RUGOSIDAD RELATÍVA

Datos:

Material: Acero comercial fundido

D = 254 mm

De tablas ε = 0.0457 mm

Rugosidad relativa =

1 1 1

1

5.4.3 CÁLCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS

Datos:

= 1.034 x 1 m²/s

v2 = 0.9881 m/s

D = 0.254 m

( 1 )

1 1 1

1

5.4.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN UTILIZANDO EL DIAGRAMA

DE MOODY

Datos:

1

1

Nos vamos al diagrama de Moody con los datos anteriores y obtenemos.

ƒ = 0.0148




5.4.5 CÁLCULO DE LONGITUDES L Y Le

5.4.5.1 Sumatoria de los tramos de tubería (L)

Datos:

Material: Acero comercial fundido cedula 40

D = 254 mm

Se muestra en la figura 26 el arreglo del sistema de bombeo y claramente se

muestran los tramos de tubería y dimensiones.

FIG. 26

ΣL = L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7

ΣL = 80+260+120+345+85+250+60

ΣL = 1200 m




5.4.5.2 Sumatoria de la longitud equivalente (Le)

Longitud Equivalente

Accesorio Le/D (m) Le (m) Piezas Resultado

Válvula compuerta 13.32 3.385 1

Le = 393.46 m

Válvula de retención 76.87 19.526 1

Válvula de expulsión de aire 1.02 0.26 1

Codo 90° 91.1 23.14 1

Codo 45° 16.4 4.166 6

Medidor 112.75 28.639 1

5.4.6 CÁLCULO DE PÉRDIDAS PRIMARIAS Y SECUNDARIAS

Datos:

D = 0.254 m

v2 = 0.9881 m/s

LTuberia= 1200 m

Le = 393.46

ƒ = 0.0148 Adimensional

g = 9.81 m/s²

{

}

{

} 1 {

1

}

1

1




5.4.7 CÁLCULO DE ALTURA GEODÉSICA

Tenemos el arreglo del sistema de bombeo en la figura 27 en donde se muestran

claramente las alturas geodésicas:

Fig. 27

Altura geodésica

= Z2 – Z1

= (42 + 22+ 15+13)-(0)

= 92 m

5.4.8 CÁLCULO DE LA CARGA DE VELOCIDAD

Datos:

/

1 /

Carga de velocidad

1

1

= 0.045 m




5.5 CÁLCULO DE LA CARGA DINÁMICA TOTAL

Datos:

P2 = P1 =PATM

= 89 m

= 0.045 m

Ahora para conocer la altura que debe de cumplir la bomba para este

caudal, aplicaremos Bernoulli entre los puntos 1 y 2.

Conociendo que los sistemas se encuentran abiertos o que no existe

presión en estos, la diferencia con la atmosférica es despreciable.

Carga Dinámica Total:

CDT = (92+0.045+4.620)

CDT = 96.665 m.c.a.

5.6 CÁLCULO DE LA CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN

1

= 52 m.c.a.




5.7 CONDICIONES DE BOMBEO

Símbolo Valores Unidades

Q 0.05 m³/s

D 10.25 Mm

PATM 100.370 N/m²

Pv 2340 N/m²

9800 N/m³

1.034 x 1 m²/s

Ε 0.0457 Mm

Ƒ 0.0148 Adimensional

L 1200 M

Le 393.46 M

92 M

4.62 M

Hv 0.045 M

CDT 96.665 m.c.a.

5.8 CÁLCULO DE LA POTENCIA MECÁNICA DE LA BOMBA

5.8.1 CÁLCULO DE LA POTENCIA HIDRÁULICA.

1

1

1

= 47.365 KW

5.8.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO

1

1

1 1

1




5.8.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA ELÉCTRICA

1

Símbolo Valores Unidades

N 1770 Rpm

Η 75 %

47.365 KW

63.154 KW

78.943 KW

52 m.c.a.




SELECCIÓN DE LA BOMBA

FIG. 28




DATOS DE LA BOMBA SELECCIONADA:

BOMBA 12 CGL-6

CAUDAL: 50 L/S

CDT: 96.665 m

Para una etapa He= 16.2 m

Entonces:

Numero de etapas:

1

Ne = 6 etapas

Altura por etapa = 16.11 m

Diámetro del impulsor = 201 mm

Eficiencia = 84 %

Potencia abs = 74.6 HP

Potencia Max = 74.9 HP

Velocidad = 1770 rpm

NPSHR = 3.0 m




CAPITULO VI

ANÁLISIS ECONÓMICO

6.1 RECOMENDACIÓN

Para presentar la cotización del equipo de bombeo, se utilizo como

criterio la economía, funcionamiento, mantenimiento, rentabilidad y mayor

vida útil, se solicitaron varias cotizaciones a varios fabricantes, para hacer

un cuadro comparativo y seleccionar la mejor alternativa, que se presenta

a continuación.

6.2 COTIZACIÓN DEL EQUIPO Y ACCESORIOS

Se presenta la cotización total del proyecto en donde se describe el

costo del equipo mecánico y eléctrico, así como de sus respectivos

accesorios.

EQUIPO DE BOMBEO Y ACCESORIOS

PARTIDA CANTIDAD DESCRIPCIÓN UNIDAD

PRECIO

TOTAL UNITARIO

Bomba vertical tipo turbina turbina completa, Modelo:

1 1 12cgl-6, Marca: Hidrostal, para pozo profundo, Caudal: Pieza $175,212.00 $175,212.00

50 l/s, Diámetro del impulsor: 201 mm, Numero de eta-

pas: 6, Velocidad: 1770 r.p.m.

Motor eléctrico trifásico de 75 HP, 440 volts, 60 Hz, 6 po

2 1 los, 1800 r.p.m., tipo vertical, con flecha hueca, con Pieza $98,523.00 $98,523.00

Trinquete de no retroceso.

3 2 Junta Dresser, de diámetro de 254mm (10 pulg) Pieza $8,200.00 $16,400.00

4 2 Válvula de compuerta de diámetro de 254 mm (10 pulg) Pieza $5,500.00 $5,500.00

5 1 Válvula de expansión de aire de 50.8mm de 2 pulg. Pieza $950.00 $9,500.00

6 1 Válvula de retención de 10 pulg, Clase 8.8, 125 PSI Pieza $5,850.00 $5,850.00

7 1 Manómetro de glicerina de 0 - 15 Kg/cm² Pieza $2,500.00 $2,500.00

8 2 Tramos de tubo de acero 1045 de diámetro de 254 mm Tramo $2,200.00 $4,400.00




9 4 Bridas de acero de hierro galvanizado de 254mm Piezas $850.00 $3,500.00

10 2 Cople de acero de diámetro de 254mm Piezas $460.00 $920.00

11 1 Arrancador a tensión reducida con elementos térmicos Pieza $7,500.00 $7,500.00

para el motor de 75 HP, Marca: Siemens

12 2 Electro nivel en el ademe y tanque Piezas $5,200.00 $10,400.00

Almacenamiento

13 1 Gabinete eléctrico de control de electro niveles Pieza $850.00 $850.00

SUBTOTAL $341,055.00

16% IVA $54,568.80

TOTAL $395,623.80

6.2.1 PRESUPUESTO DEL MANTENIMIENTO ANUAL

Los costos de mantenimiento, generalmente van relacionados con los

tiempos de operación y en base a eso se programa el tiempo para el

mantenimiento y su costo

Los gastos de reparación y mantenimiento:

- Reparación por interrupción

- Reparación de emergencia

- Inspecciones de rutina y mantenimiento preventivo

- Conservación, tal como limpieza y pintura

- Remplazo de piezas por desgaste

Se toma el 5% de valor del equipo, como gastos para mantenimiento y

operación anual, para cubrir nomina de técnico operador, consumibles,

como lo son grasas, lubricantes, herramientas ENTRE OTROS.

6.3 COSTO BENEFICIO

El punto económico fue cubierto ya que se evaluó un equipo de

bombeo que cubre las necesidades del proyecto y con un costo bajo, y el

beneficio se vera reflejado en todos los hogares y todas las personas

dejaran de sufrir por la carencia de agua, haciendo buen uso de ella para

las necesidades diarias y un punto importante disminuyendo en

consecuencia enfermedades.




CONCLUCIONES

En la elaboración de este proyecto se resolvió mostrando la

metodología de cálculo y practico, que facilitan la solución mas correcta,

buscando grandes ventajas tanto para su operación como para su

mantenimiento. Se tuvo la oportunidad de tomar en cuenta los principios

de la hidráulica, además la importancia de utilizarlos con un criterio

correcto, para cumplir con los objetivos deseados

En la selección del equipo de bombeo se procuro encontrar la óptima

economía para el equipo mecánico y eléctrico. S u capacidad fue calculada

de acuerdo a las necesidades del pueblo de San Juan Zitlaltepec,

buscando que el consumo de energía eléctrica fuera lo mas económica

posible.

Se sabe que problemáticas de abastecimiento de agua potable es

muy común, por diversas razones, como demanda demográfica, mantos

acuíferos en desabasto, mala selección del equipo de bombeo, derrumbes

de internos en pozos, influyen mas allá que los aspectos económicos, los

aspectos políticos, depende de gran manera, los frentes políticos y división

de maneras de pensar en el municipio.

Podemos concluir que gracias a los sistemas de bombeo, el agua que

existe en nuestro planeta y que en ocasiones no esta a nuestro alcance

directo, hacemos que llegue en la cantidad y calidad que las necesidades

demanden.




GLOSARIO

A

Agua.- Liquido incoloro, inodoro e insípido compuesto por hidrogeno y oxigeno.

Elemental para las necesidades básicas y actividades importantes del ser humano.

Ademe.- Tubo metálico de diámetro y espesor definidos, liso o ranurado, cuya

función es evitar el derrumbe o el colapso de las paredes del pozo que afecten la

estructura integral del mismo. En su porción ranurada, permite el flujo del agua

hacia dentro y profundidad del pozo.

Acuífero.- Formación geológica por la que circulan o se almacenan aguas

subterráneas que puedan ser extraídas para su explotación.

C

Carga.- La presión que ejerce una columna vertical de un líquido en cualquier

punto, debido a su peso se le conoce como carga. La altura de la columna de

líquido se le conoce como carga estática y se expresa en unidades de longitud (m,

ft). Es la medida del incremento de energía impartida al líquido por la bomba por

unidad de peso.

Capacidad.- Las condiciones de la aplicación fijan la capacidad requerida. El

requisito principal de una bomba es el de entregar la cantidad correcta del liquido

(Q) contra la carga (H) existente en el sistema.

Conducto.- Tubería o canal de la red de distribución de agua de una localidad.

Los conductos que se utilizan para transportar fluidos son de dos clases:

conductos cerrados (tuberías en las cuales el fluido se encuentra bajo presión o

depresión) y conductos abiertos (canales). En dichos conductos existe una

oposición a la circulación del fluido que se debe principalmente al rozamiento que

existe con la pared del conducto.

Consumo de agua.- Volumen de agua utilizado para cubrir las necesidades de los

usuarios. Habiendo diferentes consumos; domésticos, no domésticos (comercial e

industrial) y publico.

D




Demanda.- Volumen total de agua requerido por una población para satisfacer

todos los tipos de consumo, incluyendo las pérdidas en el sistema.

Densidad Absoluta o Especifica (ρ).- Se define como la relación de la masa la sustancia entre la unidad de volumen. Su unidad es el kg/m³, y para el agua a

nivel del mar a 4°C (39.2 °F) su densidad es de 1000 kg/m³. La densidad esta en función de la temperatura y la presión. Su expresión matemática es la siguiente.

Densidad Relativa .- La densidad relativa es la relación entre la densidad de

una sustancia y cierta densidad de agua a 4 °C o la densidad del mercurio. Esta

densidad relativa esta en función de la temperatura y de la presión, (la densidad

relativa es adimensional).

Descarga.- E s la acción de verter, infiltrar, depositar o inyectar cualquier fluido a

un cuerpo receptor.

Desinfección.- Destrucción de organismos patógenos por medio de productos

químicos o procesos físicos.

Dotación.- Cantidad de agua asignada a cada habitante para satisfacer sus

necesidades personales en un día media anual. Consumo diario per cápita.

E

Estación de bombeo.- Sitio donde se instalan los equipos mecánicos para elevar el

agua de un lugar bajo a otro elevado.

Evaporación.- Separación del agua de los solidos disueltos, utilizando energía

calorífica como agente de separación, condensando finalmente el agua para su

aprovechamiento.

F




Filtración.- Remoción de partículas suspendidas en el agua, haciéndola fluir a

través de un medio filtrante de porosidad adecuada.

Fluido.- Es la modalidad de materia que debido a su poca cohesión

intermolecular carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo

contiene. Se clasifican en:

d) Fluidos Ideales

e) Fluidos Reales o Newtonianos

f) Fluidos No Newtonianos

Fuente de abastecimiento.- Sitio del cual se toma agua para suministro al

sistema de distribución.

Fuga.- Escape del agua por la pared de la tubería, sus dispositivos de unión y

accesorios. Se considera fuga a partir de un escurrimiento (las zonas húmedas de

la pared no se consideran fugas).

G

Gasto.- Volumen de agua medido en una unidad de tiempo, generalmente se

expresa en litros por segundo.

Grafica de Presiones.- Presiones relativas referidas a la atmósfera local o presión

barométrica variable (línea de trazos). En la siguiente figura se muestra

gráficamente las presiones que se han mencionado anteriormente y se puede

visualizar claramente una de la otra.

H

Hidráulica.- Rama de la física que trata lo relacionado a los fluidos y sus

movimientos.




L

Línea de conducción.- Elemento que sirve para transportar el agua desde la

fuente de captación hasta el tanque de almacenamiento, de manera continúa

(generalmente tubos) y que puede trabajar a presión en el caso de tuberías o a

superficie libre, en caso de canales y tuberías.

Líquido.- Es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente

incompresible.

N

Nivel freático.- Nivel superior de la zona saturada de la fuente de sustracción o

pozo en donde se encuentra el punto del brote libre del agua contenida en el

mismo.

P

Perdida Física.- Volumen de agua que entra al sistema de distribución de agua,

que no es consumido.

Peso Específico ( . Es la relación entre el peso de la sustancia por unidad de

volumen, sus unidades son (kg/m³). El peso específico varía de acuerdo a la

temperatura ya que al haber un aumento de temperatura habrá una disminución

de peso específico y la densidad. Su expresión matemática es la siguiente.

Periodo de diseño.- Lapso de tiempo en el cual se diseña el sistema y se estima

que la obra o elemento del proyecto alcance su máxima eficiencia.

Población del proyecto.- Número de habitantes de una localidad al final del

periodo de diseño.




Pozo.- Es una perforación que se realiza en el suelo bajo normas establecidas,

con el objeto de extraer agua u otras sustancias. Todos los pozos perforados

deberán proporcionar información geológica y de aforo con el propósito de

explotar racionalmente el yacimiento.

Presión (P).- Se define como la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido o

un gas perpendicularmente a dicha superficie. Las unidades de presión se

meden en (atm, N/m², Pa).

Presión Absoluta (Pabs).- Es la presión media con relación al cero absoluto (vacío

total al cien porciento de vacío). Esto se explica de la siguiente forma: Es la

presión atmosférica más la presión manométrica en un punto de medición.

Pabs = Patm + Pman

Presión Atmosférica (Patm).- Es la superficie libre de un líquido donde existe una

presión de aire. Esta varía con la temperatura debido a que al disminuir esta, el

aire se torna mas denso y pesa mas, por lo tanto la temperatura aumenta, la

densidad de la columna de aire disminuirá y el peso de esta. Otro factor que

afecta aun más, en forma determinante la presión atmosférica es la altitud sobre

el nivel del mar. La presión media normal esta a 0°C y el nivel del mar es de

1.01396 Bar y se le llama atmosférica normal.

Presión Manométrica (Pman).- Es la presión que indican los instrumentos de

medición de presiones, tomándose como presión relativa de un fluido en un

recipiente. Afectándole la presión del lugar donde se esta efectuando la medición.

Presión de Vacío.- Es la presión relativa negativa que es menor que la presión

atmosférica.

Presión de Vapor (Pv).- Es la presión a la que un líquido se evaporiza

rápidamente, desde luego con un calor adicional o al contrario, es la presión a la

cual el vapor a una temperatura dada se condensa a líquido si se quita calor, esta

presión depende de la temperatura.




R

Red de distribución.- Conjunto de tuberías y accesorios que distribuyen el agua

generalmente desde el tanque de almacenamiento hasta la toma domiciliaria.

Resistencia de superficie.- Es el rozamiento influenciado por la viscosidad,

gravedad, asperezas de las paredes, tensión superficial y compresibilidad del

fluido.

S

Sistema de bombeo.- Acción o serie de acciones que nos permite conducir agua

de un nivel inferior (pozo) a un nivel superior (tanque de almacenamiento),

mediante un equipo de bombeo.

T

Temperatura (T).- Es el grado de calor de los cuerpos, que entre ciertos límites la

podemos apreciar por nuestros sentidos. Es importante señalar la temperatura de

un líquido a las condiciones de bombeo, puesto que la densidad de un líquido

cambia con la temperatura. Se muestra la escala de temperaturas.

Tubería.- Conjunto formado por tubos de unión o ensamble para fines de

conducción o distribución de agua en un sistema de agua.

V




Válvula.- Accesorio que se utiliza en las redes de distribución para controlar el

flujo de agua.

Vida útil.- Es el lapso de tiempo en el cual se estima que el proyecto funcione

óptimamente, es decir en las condiciones eficientes y adecuadas.

Viscosidad.- Esta propiedad es la resistencia que el fluido presenta en un

movimiento cortante, es decir, un rozamiento interno.

Viscosidad Absoluta o dinámica (μ).- Es la resistencia opuesta por un fluido al

movimiento relativo de sus partes.

Viscosidad Cinemática .- Es el cociente de la viscosidad dinámica con respecto

a la densidad. Su expresión matemática es la siguiente.

Volumen Especifico (Vs).- El volumen especifico de un fluido es su volumen por

unidad de masa o el reciproco de la densidad absoluta. Su expresión matemática

es la siguiente.

1




BIBLIOGRAFÍA

1. Apuntes de bombas y plantas de bombeo Autor: Ing. J. Santana Villarreal Reyes

2. Ingeniería de las bombas Centrifugas Horizontales.

Autor: Ing. Moisés Cendejas Negrete

3. Manual del Ingeniero Mecánico

Autor: Theodore Baumesister: Eugene A. Avallone.

Editorial: Mc Graw Hill

4. Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas

Autor: Claudio Mataix

Editorial: Harla

5. Bombas Centrifugas

Autor: Igor J. Karassik y Roy Cortes

Editorial: CNCNA

6. Bombas su selección y Aplicación

Autor: Tyler G. Hicks.

Editorial CECSA

7. Bombas Teoria, Diseño y Aplicaciones.

Autor: Ing. Manuel Viejo Zubicaray

Editorial: LIMUSA




A N E X O S




A-1 NOMENCLATURA

A Área

a Aceleración

C Constate

CDT Carga Dinámica Total

D, d Diámetro

E Empuje, energía, modulo de elasticidad

Ep, Ev, Ez Energía de presión, cinética y de posición

F Fuerza

g Aceleración de gravedad

gv Aceleración de gravedad normal o estándar.

H Altura total (constante de Bernoulli), Altura efectiva

(bomba)

Hb Altura bruta, altura suministrada por la bomba a un

fluido

Hd Altura dinámica

Hp Altura de presión

Hr Perdida por rozamiento

Hr-ext Perdidas exteriores a una maquina

Hrp Pérdidas primarias

Hrs Pérdidas secundarias

Hr1-2 Perdidas por rozamiento entre las secciones 1 y 2

Hs Altura de succión

K Coeficiente geométrico de un perfil, rugosidad absoluta

de una tubería.




L, l Longitud

Le Longitud equivalente

m Masa

P Potencia

Ph Potencia hidráulica pérdida

Pa Potencia de accionamiento

Pe Potencia eléctrica

p Presión

pa Presión absoluta

patm Presión atmosférica

pr Presión relativa

pman Presión manométrica

pv Presión de vapor

ps Presión de saturación de vapor

Qt Caudal teórico

Re Número de Reynolds

SI Sistema Internacional de unidades

T Temperatura

t Tiempo

V Volumen

v Velocidad

Z Altura geodésica, coordenada de un punto

Q Caudal




LETRAS GRIEGAS

α Aceleración

δ Densidad relativa

ε Coeficiente de rugosidad

λ Coeficiente de perdidas primarias

ξ Coeficiente de pérdidas secundarias

ξT Coeficiente total de pérdidas secundarias

ƒ Factor de fricción

η Viscosidad

ηh Rendimiento Hidráulico

μ Viscosidad cinemática

ρ Densidad absoluta

ρr Densidad relativa

π Pi (3.14.159)

Σ Sumatoria




A-2 SIMBOLOGÍA




A-3 DIAGRAMAS Y TABLAS

NOMOGRÁMA DE LONGITUDES EQUIVALÉNTES EN ACCESORIOS




DIAGRAMA DE MOODY




TABLA DE TUBERIAS COMERCIALES DE ACERO




RUGOSIDAD RELATIVA

Rugosidad relativa (ε/D)

Material ε (mm) (con D = 260 mm)

Acero remachado 9.144 0.035121

Concreto 3.048 0.011707

Hierro fundido 0.25908 0.000995

Duelas de madera 0.18288 0.000702

Hierro galvanizado 0.1524 0.000585

Hierro fundido revestido en asfalto 0.12192 0.000468

Acero comercial 0.04572 0.000175

Tubo estirado 0.00152 0.000005

Rugosidad absoluta (ε)

PROPIEDADES DEL AGUA

Temperatura Viscosidad Modulo de elasticidad Densidad Peso especifico

(°C) cinematica (m²/s) volumetrica (Gpa) (Kg/m³) (N/m³)

5 1.520X10⁻⁵ 2.06 999.9 9807

10 1.308X10⁻⁵ 2.1 999.7 9804

15 1.142X10⁻⁵ 2.14 999 9798

20 1.007X10⁻⁵ 2.18 998.2 9789

25 0.897X10⁻⁵ 2.22 997 9778

30 0.804X10⁻⁵ 2.25 995.6 9764

35 0.727X10⁻⁵ 2.26 994.1 9749

40 0.661X10⁻⁵ 2.28 992.2 9730

50 0.556X10⁻⁵ 2.29 988.1 9690

RELACIÓN PARA CAUDAL Y DIAMETRO DE ADEME

Caudal Lps

Diámetro mínimo mm (pulg)

Diámetro recomendable mm (pulg)

2 - 4 152 (6”) 203 (8”)

5 – 12 203 (8”) 254 (10”)

13 – 31 254 (10”) 205 (12”)

32 – 60 305 (12”) 355 (14”)

61 – 110 355 (14”) 406 (16”)




LONGITUDES EQUIVALENTES A PERDIDAS LOCALES

Codo 90° Codo 90° Codo 90° Codo 45°

mm pulg Radio largo Radio medio Radio suave

13 1/2" 0.3 0.4 0.5 0.2

19 3/4" 0.4 0.6 0.7 0.3

25 1" 0.5 0.7 0.8 0.4

32 1 1/4" 0.7 0.9 1.1 0.5

38 1 1/2" 0.9 1.1 1.3 0.6

50 2" 1.1 1.4 1.7 0.8

63 2 1/2" 1.3 1.7 2 0.9

75 3" 1.6 2.1 2.5 1.2

100 4" 2.1 2.8 3.4 1.5

125 5" 2.7 3.7 4.2 1.9

150 6" 3.4 4.3 4.9 2.3

200 8" 4.3 5.5 6.4 3

250 10" 5.5 6.7 7.9 3.8

300 12" 6.1 7.9 9.5 4.6

350 14" 7.3 9.5 10.5 5.3

Diametro

Válvula Válvula Válvula Te Te

compuerta globo ángulo paso salida

mm pulg abierta abierta abierta directo lateral

13 1/2" 0.1 4.9 2.6 0.3 1

19 3/4" 0.1 6.7 3,6 0.4 1.4

25 1" 0.2 8.2 4,6 0.5 1.7

32 1 1/4" 0.2 11.3 5.6 0.7 2.3

38 1 1/2" 0.3 13.4 6.7 0.9 2.8

50 2" 0.4 17.4 8.5 1.1 3.5

63 2 1/2" 0.4 21 10 1.3 4.3

75 3" 0.5 26 13 1.6 5.2

100 4" 0.7 34 17 2.1 6.7

125 5" 0.9 43 21 2.7 8.4

150 6" 1.1 51 26 3.4 10

200 8" 1.4 67 34 4.3 13

250 10" 1.7 85 43 5.5 16

300 12" 2.1 102 51 6.1 19

350 14" 2.4 120 60 7.3 22

Diametro




Te Válvula Salida Válvula Válvula

Salida de de retención retención

mm pulg Bilateral pie tubería liviana pesado

13 1/2" 1 3.6 0.4 1.1 1.6

19 3/4" 1.4 5.6 0.5 1.6 2.4

25 1" 1.7 7.3 0.7 2.1 3.2

32 1 1/4" 2.3 10 0.9 2.7 4

38 1 1/2" 2.8 11.6 1 3.2 4.8

50 2" 3.5 14 1.5 4.2 6.4

63 2 1/2" 4.3 17 1.9 5.2 8.1

75 3" 5.2 20 2.2 6.3 9.7

100 4" 6.7 23 3.2 6.4 12.9

125 5" 8.4 30 4 10.4 16.1

150 6" 10 39 5 12.5 19.3

200 8" 13 52 6 16 25

250 10" 16 65 7.5 20 32

300 12" 19 78 9 24 38

350 14" 22 90 11 28 45

Diametro

rediseÑo de la red hidrÁulica, cÁlculo,...

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