Diseño de Una Bomba Centrifuga

DISEÑO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA IMPLEMENTADA PARA UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN EL SECTOR DE

GIRON SANTANDER

CESAR EDUARDO PEÑA LEÓN

FABIAN CAMILO MUÑOZ SUAREZ

KATHERINE RIAÑO MARTINEZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO MECÁNICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

BUCARAMANGA

2015

DISEÑO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA IMPLEMENTADA PARA UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN EL SECTOR DE

GIRON SANTANDER

CESAR EDUARDO PEÑA LEÓN



Proyecto final de diseño de máquinas ii

Director

GILBERTO PARRA RAMÍREZ

Ing. Mecánico

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO MECÁNICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

BUCARAMANGA

2015

CONTENIDO

DATOS DEL PROYECTO FINAL

1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1.2 JUSTIFICACIÒN DEL PROBLEMA

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo General

1.3.2 Objetivos Específicos

2. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

3. JUSTIFICION DE LA SOLUCION

3.1 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

3.1.1 Alternativa 1.



3.2 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN

4. MARCO DE REFERENCIA

5. METODOLOGÌA DEL TRABAJO PROPUESTO

5.1 IDENTIFICACIÓN DE TAREAS Y SUBTAREAS

5.1.1 Fase de Investigación

5.1.2 Fase de Estudio de Cálculos

5.1.3 Fase de Diseño

5.1.4 Fase de Elaboración de Memorias

5.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Cuencos de arcilla para elevar agua 12

Figura 2. Representación del mecanismos de bombeo por tubos de Jacob Leupold 14

Figura 3. Representación del tornillo de Arquímedes 15

Figura 4. Diagrama de Gantt 28

DATOS DEL PROYECTO FINAL

§ TITULO

DISEÑO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA IMPLEMENTADA PARA UNA PLANTA

DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN EL SECTOR DE GIRON

SANTANDER

§ DIRECTOR

Ingeniero Gilberto Parra Ramírez

Escuela: Ingeniería Mecánica

Facultad: Ingenierías Físico Mecánicas

§ AUTORES CESAR EDUARDO PEÑA LEÓN

Código: 2104636

Carrera: Ing. Mecánica


Código: 2114525



Código: 2092641


§ ENTIDADES INTERESADAS EN EL PROYECTO Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad Industrial de Santander.

1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA En la actualidad se observa como el recurso hídrico del planeta está siendo

desperdiciado de manera irresponsable por la población global, agregando a este

fenómeno climático que se está experimentando desde hace un par de años. En

Colombia, uno de los países con mayor recurso y riqueza hídrica, el 28% de la

población rural no cuenta con un servicio digno de este recurso, debido a los

malos manejos efectuados por los gobernantes que más que ayudar al pueblo,

busca su beneficio propio, estas razones conllevan a pensar y tomar medidas

respecto al tema del ahorro y reducción de consumo de agua.

A partir de esta problemática se sugiere la idea de implementar un sistema de

reciclaje de aguas grises, para llevarlo a su optimo funcionamiento es necesaria la

instalación de una bomba centrifuga con unas especificaciones requeridas de

caudal, altura de succión y altura de descarga, basados en eso se crea este

documento buscando el diseño óptimo de dicha bomba, esto buscando reducir los

costos de fabricación al máximo y el tamaño del sistema, con el fin de poderse

instalar en un conjunto residencial de mediano tamaño. Con la evolución del

proyecto se espera reducir los costos de servicios públicos del conjunto

residencial.

1.2 JUSTIFICACIÒN DEL PROBLEMA Principalmente lo deseado con el proyecto es cumplir con la meta del optimo

diseño y funcionamiento de una bomba centrifuga, la cual será parte vital del

sistema de reciclaje de aguas grises.

El logro es masificar la idea de un sistema de reciclaje de aguas en cada centro

urbanístico de la ciudad, crear conciencia y mostrar la necesidad que este tipo de

plantas pase de ser de tipo industrial y sea modificada e implementada

domésticamente.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Colaborar junto con la Universidad Industrial de Santander en el cumplimiento de

su misión de formar personas de alta calidad profesional, en la generación y

adecuación de conocimientos; mediante el desarrollo del presente proyecto el

diseño de una bomba centrifuga que impulse agua proveniente de una

comunidad.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Caracterizar el diseño de una bomba centrifuga que será implementada en

un sistema de reciclaje de agua

• Determinar las mejores condiciones de la red hidráulica en la tubería las

cuales establecerán las condiciones óptimas de bombeo.

• Garantizar que las condiciones de trabajo y funcionamiento de la bomba

sean las requeridas por la planta de reciclaje, tales como el caudal, cabeza

de succión y cabeza de descarga

2. ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

Desde hace milenios el hombre aprendió a abastecerse de agua mediante

mecanismos para transferirla de un lugar a otro. las personas necesitan bombas

para poder vivir de forma más cómoda. Las bombas transportan fluidos, fríos o

calientes, limpios o contaminados. Cumplen su función con la máxima eficiencia y

de forma no contaminante siendo de gran importancia en el transporte de fluidos,

debido a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido

hacia donde se desee transportar. Existe una infinidad de bombas las cuales

tienen distintas funciones, todo depende del tipo de fluido de la temperatura a la

cual se va a transporta y la presión que se soportara.

La primera maquina que podría caracterizarse como una bomba centrifuga es una

maquina de elevación de barro que apareció en 1475 en el renacimiento italiano

por el ingeniero Francesco Martini. Nuestros antepasados prehistóricos tuvieron

muy pronto la idea de moldear cuencos de arcilla. De esta manera dieron el primer

paso hacia la invención del cántaro. Varios de estos cantaros se colgaron de una

cadena o se fijaron en una rueda. Hombres o animales aplicaron sus fuerzas para

poner en movimiento estos mecanismos para elevar agua.

Figura 1. Cuencos de arcilla para elevar agua.

Fuente: Apuntes para la historia de la mecánica y de la ingeniería “Desde la

Antigüedad al Renacimiento”

En el año 1724, Jacob Leupold (1674 - 1727) diseñó una ingeniosa mejora, montó

unos tubos curvados en una rueda. Al girar la rueda el agua se elevaba

forzosamente hasta el eje de la misma. La corriente del río servía al mismo tiempo

para accionar el mecanismo de elevación. Lo que más llama la atención es la

forma curvada de los tubos. Tienen una similitud sorprendente con la forma de los

rodetes de las bombas centrifugas actuales.

Figura 2. Representación del mecanismos de bombeo por tubos de Jacob Leupold

Fuente: Wilo principios básicos de las bombas

Arquímedes (287 - 212 a.C.) fue quizás el matemático y científico más importante

de la antigüedad y describió́ alrededor del 250 a.C. el tornillo de Arquímedes que

lleva su nombre. Por el giro de una espiral se eleva el agua en un tubo. No

obstante, siempre rebotaba cierta cantidad de agua, ya que no se conocían

buenos medios de obstrucción. De esta manera se observó una relación entre la

inclinación del tornillo y el caudal de agua bombeada. Fue posible elegir en

funcionamiento entre un mayor caudal y una mayor altura de presión.

Figura 3. Representación del tornillo de Arquímedes

Fuente: Wilo principios básicos de las bombas

Cuanto más empinada la posición del tornillo, tanto mayor era la altura a la que se

podía elevar el agua a medida que el caudal disminuía. De nuevo nos sorprende la

similitud del funcionamiento de este mecanismo con el de las bombas centrifugas

actuales. La curva característica de la bomba, que, por supuesto, era un concepto

desconocido en aquella época, muestra la misma dependencia entre la altura de

presión y el caudal.

3. JUSTIFICION DE LA SOLUCION

3.1 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN




3.2 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN

4. MARCO DE REFERENCIA

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN.

Trabajos escritos, Presentación y referencias bibliográficas. Bogotá D.C.:

ICONTEC, 2008. 110 p. ISBN 978-958-9383-81-0.

Esta norma establece las reglas para la presentación de un trabajo escrito,

cualquiera que sea su nivel de profundidad. Se mencionan las etapas del proceso

de investigación haciendo énfasis en los documentos que se generan en dicho

proceso con el fin de orientar la elaboración de los capítulos mínimos que debe

contener cada uno de los documentos generados.

5. METODOLOGÌA DEL TRABAJO PROPUESTO

5.1 IDENTIFICACIÓN DE TAREAS Y SUBTAREAS Este plan se ha diseñado considerando las principales actividades que se

desarrollarán en el transcurso del trabajo. A continuación se plantean las

actividades a realizar.

5.1.1 Fase de Investigación

• Identificación de la necesidad. • Determinación de los recursos necesarios. • Recopilación de bibliografía y conceptualización. • Planteamiento de objetivos. • Justificación del trabajo. • Estructuración del cronograma de actividades. • Primera entrega del proyecto.

TIEMPO REQUERIDO: 3 Semanas.

5.1.2 Fase de Estudio de Cálculos

• Cuantificar las características del sistema de bombeo. • Realizar los cálculos pertinentes de fluidos y diseño.


5.1.3 Fase de Diseño

• Diseño detallado de la bomba centrifuga. • Elaboración de planos.


5.1.4 Fase de Elaboración de Memorias

• Elaboración de memorias • Corrección de memorias • Presentación final del proyecto

TIEMPO REQUERIDO: 2 Semana

5.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Figura 4. Diagrama de Gantt

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Diseño de Una Bomba Centrifuga