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Diseno Hidraulico II - Bomba de Impulsion

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERA CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICA ESCUELA DE INGENIERA CIVIL DISEO HIDRAULICO IIDiseo de un Sistema de BombeoPROFESOR: Ing. Salomn JayaNOMBRE: Quinchiguango Crdova Marco Vinicio

SEMESTRE: Sexto

PARALELO: Tercero

FECHA DE ENTREGA: 20 07 - 2012 SEMESTRE LECTIVO: FEBRERO 2012 AGOSTO 2012

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INTRODUCCION:DISEO DE UNA LINEA DE CONDUCCIN POR BOMBEO O SISTEMA DE BOMBEO:

Cuando la fuente de abastecimiento se encuentra a un nivel inferior al deposito o a la poblacin, el agua captada se impulsa por bombeo. Cuando se llega a este caso, se elige el dimetro adecuado mediante un anlisis econmico . En efecto, si el dimetro es pequeo, la prdida de carga es grande y entonces habr que usar una bomba de carga elevada que logre vencer las prdidas, siendo por esta razn muy elevado el costo de la impulsin. Por el contrario, si el dimetro de la tubera es grande, la prdida de carga es pequea y la altura a elevar el agua ser menor, lo que se traducir en menor costo de bombeo, pero con una tubera de mayor dimetro y precio. En resumen en el primer caso, la tubera es barata y el costo de bombeo es grande; en el segundo, sucede lo inverso: la tubera es costosa y el costo de bombeo es reducido. Lo que se debe procurar es que la suma de ambos costos den un costo anual mnimo. El dimetro de la tubera correspondiente a este caso se llama dimetro econmico de la lnea de conduccin. Este costo est integrado por dos componentes: el costo anual de la mano de obra incluida la adquisicin de la tubera y el costo anual del consumo de energa elctrica.

En trminos generales puede decirse que la localizacin de una lnea de conduccin debe ajustarse a los siguientes lineamientos.

Page 3 of 17 1.- Evitar en lo posible las deflexiones tanto en planta como en perfil. 2.- Seguir la lnea que evite la necesidad de construir puentes, tneles, tajos puentes canales, etctera. 3.- Tratar de que la lnea se pegue al mximo a la lnea piezometrica para hacer que la tubera trabaje con las menores cargas posibles, sin que esto quiera decir que se tenga que seguir una pendiente determinada que obligara a desarrollar el trazo de la lnea. 4.- Si existe una altura entre la fuente de abastecimiento y el tanque, o la poblacin, si es bombeo directo, debe llevarse la lnea a esta altura para bajar de all por gravedad la tubera y tener el menor tramo posible por bombeo, o para trabajar a menor presin si continua por Bombeo. Bsicamente una conduccin requiere bombeo cuando la posicin de la obra de captacin con relacin al sitio donde termina la lnea se encuentra topogrficamente mas bajo. Para el diseo de la tubera de conduccin se deber disponer de los planos topogrficos( perfil y planta )

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OBJETIVOS:1.- Encontrar la mejor solucin tcnica y econmica para el sistema de bombeo para la la topografa que se indica. 2.- Calcular el sistema de bombeo o de impulsin con los conocimientos adquiriditos en clase y justificar el procedimiento. 3.- Calcular la lnea de conduccin desde la salida de la Planta de Tratamiento hasta el inicio de la red de distribucin la cual debe llegar con una presin dinmica no mayor a 10 m y no menor a 5 m.

DATOS:1.- Q = 167,00 lts / seg.

2.- Accesorios varios MATERIALES:1.- PVC P E / C (TUBERIA DE UNION ELATOMERICA) (Ver anexo de colocacin de tubera elstomerica)

CALCULOS : SISTEMA DE BOMBEO (LINEA DE IMPULSION): TUBERIA PVC P E/C

Q = 167 lts/seg. Nivel de Bombeo: 0 + 0000 Cota: 570 captacin desde un rio 0 + 760 Cota: 869,17 Tanque de almacenamientoh 869.17 570 h 299.17m

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Dimetro Tentativo:

INT 1.35 Q INT 1.35 167 INT 17 .45 ' '

INT 1.50 Q INT 1.50 167 INT 19 .38 ' '

Debido a la topografa abrupta se necesita disear la lnea de impulsin en varios tramos por lo cual diseara con dos estaciones de bombeo con presiones de trabajo de 0.5 M Pa (50m) y con ayuda de la tubera 250mm y : Comprobacin de la Velocidad: Debemos tomar en cuenta que para un sistema de bombeo es recomendable que la velocidad este entre: 0,6 m/s - 4.5m/s

Esta velocidad cumple0,6 m/s < (V1 ) < 4.5m/s Nivel de las Estaciones de Bombeo: Las abscisas intermedias se calcularon mediante interpolacin lineal Abscisas NB1 NB2 NB3 0 + 000.00 0 + 620.00 0 + 780.00 Cota 594 20 614 40 654

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1

er

TRAMO NB 1 NB 2

\ Calculamos la longitud total de la tubera hasta el primer punto de bombeo para tuberia:

250mm 234.4mm

Espesor = 7.8mm Ahora calculamos las distancias inclinadas a partir de la topografa:

Sub tramo 1.1:Solo existe longitud vertical:

620

600SUBTRAMO 18,00594 592N.B.1

Sub tramo 1.2:

590

SUBTRAMO 1.2

620

560,00

24,30

m 583

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(

)

Longitud total 1 = Long 1.1 + Long 1.2 Longitud total 1 = 8 + 583 Longitud total 1 = 591m Calculo de la Gradiente Hidrulica:

(

)

(

)( )

(

)

Perdidas por Longitud :

Page 8 of 17 Perdidas por Accesorios :

Accesorios Codo de 90 Unin Simple Vlvula de Pie

N.1 6 1

0,2402 0,2402 0,2402

Long. Equiv. 45 30 220

Long. Total 10.81 43.24 52.84

J 0,04235 0,04235 0,04235

Hf 0,.4578 1.83 2.34 4.63

Altura Dinmica Total :

Observamos que esta altura dinmica no va a ser soportada por la tubera de 0.50 MPa vista en el catalogo, por lo que se utiliza una que soporte mas presin por que utilizamos una tubera y que tiene un por lo que recalculamos la velocidad para ver si esta dentro de la permisible y la gradiente hidrulica para esta tubera:

Esta velocidad cumple0,6 m/s < (V1=3.87m/s ) < 4.5m/s Recalculamos la gradiente hidrulica:

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(

)( )

(

)

Recalculamos las prdidas: Perdidas por Longitud :

Perdidas por Accesorios :

Accesorios Codo de 90 Unin Simple Vlvula de Pie

N.1 6 1

0,2344 0,2344 0,2344

Long. Equiv. 45 30 220

Long. Total 10.54 42.19 51.57

J 0,04771 0,04771 0,04771

Hf 0,.5031 2.01 2.4603 4.9764

Altura Dinmica Total :

Page 10 of 17 Por lo tanto nuestra tubera de la que estar trabajando: si soportara la presin a

P.T > A.D.T (0.80MPa = 80m) > (0.6548MPA= 65.48m) Potencia del Motor: (Para obtener directamente en HP)

Potencia Comercial Por ser un trabajo acadmico para este caso se podra emplear el principio de bombas en serie Por lo que se utilizaran 3 bombas centrifugas de 60HP con lo cual cumpliremos con la potencia necesaria de impulsin. Chequeo de Caudal:

Solucin Tramo 1:

Potencia Comercial.

Page 11 of 17 2er

TRAMO NB 2 TANQUE DE RESERVATanque elevado654.45

160,00

.15 m

2 L.T. = 188.15 m ; V = 3.69 m /seg. ; Q = 167 lts / seg.

1.- N.B. - Tanque elevado.

250 mm ; P.T. = 0.50 M Pa Bomba : 125 HP

N.B.2626.3

Para este tramo del sistema de bombeo procederemos a utilizar una tubera de: y250mm 240.2mm

Espesor = 4.9mm

18 8

TRAMO 2

28,17

Page 12 of 17 Chequeo de la velocidad:

Esta velocidad cumple0,6 m/s < (V1=3.69m/s ) < 4.5m/s

(

)

Calculo de la Gradiente Hidrulica:

(

)

(

)( )

(

)

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Perdidas por Longitud:

Altura Dinmica Total:

Potencia del Motor:

Potencia Comercial

Chequeo de Caudal:

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Solucin Tramo 2:

Potencia Comercial COSTO APROXIMADO DE BOMBAS: (Anexo de manual de precios y bombas centrifugas): Bombas utilizadas: 3 Bombas centrifuga 60H 1 Bomba centrifuga 125hp Precios unitarios: Bombas centrifuga 60H= 12992 $ Bombas centrifuga 125hp = 21054 $ Total 62030 $

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CONCLUSIONES :1.- El diseo total del sistema de bombeo o tambin conocido como sistema de impulsin estar siempre acorde a una topografa la cual nos dar la colocacin de cada accesorio del sistema 2.- Se observa que mientras ms pequeo es el dimetro ms grande es la perdida ya que la velocidad aumenta y por ende las perdidas. 3.- Al inicio del diseo se debe escoger una tubera con mucho mas soporte que la altura vertical ya que despus se debern sumar las perdidas por longitud y accesorios: y este margen de erro quedara compensado; siempre que se cumpla con las velocidades.

RECOMENDACINES: 1.- Ir siempre chuequeando que las velocidades y la presin de trabajo de nuestra tubera sea o este dentro de las permisibles, para esto nos ayudamos de los catlogos. 2.- Verificar que la tubera seleccionada cuenta con una gran variedad de accesorios para el posterior armado del sistema de bombeo. 3.- Verificar que en el sistema de bombeo, las bombas requeridas se encuentren dentro catlogos comerciales y no de fabricacin especial. BIBLIOGRAFA: 1.- Catlogos de PVC P E /C PLASTIGAMA 2.- RODRIGUEZ Pedro Luis, Abastecimiento de agua, Instituto tecnolgico de Oaxaca, Cap. 3, Pago 220.

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ANEXOS: COLOCACION DE TUBERIA UNION ELASTOMERICO: PREPARACIN Quite las rebabas con wipe humedecido y alise la espiga si es necesario (lijando). Limpie perfectamente y seque. El bisel de la espiga debe ser a 15 con el eje del tubo y la longitud de entrada debe estar marcada claramente.

COLOCACIN DEL ANILLO DE CAUCHO Limpie bien la unin y el anillo de caucho, en especial el canal de la unin. Coloque el anillo como se muestra en la figura y asegrese de que quede bien alojado en el canal. El anillo debe estar seco al momento de ser colocado.

RECOMENDACIN: El anillo de caucho debe estar sumergido en agua 24 horas antes de ser