Calculo de una bomba hidraulica

Calculo de una bomba hidráulica.

Necesidades: La necesidad que se requiere para este sistema y la bomba se plantea de la siguiente manera: Requerimos bombear agua desde una cisterna en el subsuelo, de manera que el depósito al cual se desea suministrar el agua se encuentra a una altura considerablemente más elevada que el depósito. Para este sistema planteado se requiere una caudal que suministre al depósito posterior un caudal de 7000 litros por hora. A continuación se presentan los datos del sistema y las condiciones físicas del lugar en donde se deberá realizar la instalación. Antes de proporcionar los datos, es necesario comprender algunos conceptos que nos ayudar a comprender como se realiza el análisis. Se entiende por rendimiento el caudal nominal, la altura manométrica y la potencia absorbida que debe tener la bomba para optimar la instalación.

Caudal (Q) El caudal nominal es el volumen de líquido requerido en un tiempo determinado, en el caso de este problema el cau dal nominal será de 7000 litros/hora. Se expresa normalmente en litros/minuto o m 3/hora.

 Altura manométrica total (Hm) La altura manométrica de la instalación es la altura total de elevación del líquido. La suma de la la altura de aspiración (Ha) más la altura de impulsión (Hi) se denomina altura geométrica (Hg). Esta última sumada a las pérdidas de carga es la altura manométrica (Hm).

Estos conceptos vistos se ejemplizaran en el diagrama del sistema, de esta manera se podrá visualizar de donde es que sobresalen este tipo de conceptos, ya que se manejaran en nuestro sistema hidráulico

 Altura geométrica y

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

y

Recorrido total de la tubería: 43 metros.

y

Diámetro interior de la tubería: 38 mm.

Características de la aspiración: y

Altura de aspiración: 2 metros.

y

Longitud de la tubería: 8 metros.

y

Nº. válvulas de pie: 1

y

Nº. Codos de 90º: 1

Características de la impulsión: y

Altura de impulsión: 15 metros

y

Longitud de la tubería: 35 metros

y

Nº. válvulas de compuerta: 1

y

Nº. válvulas de retención: 1

y

Nº. Codos de 90º: 2

  Ahora que ya se tiene los datos, podemos comenzar a realizar los cálculos correspondientes para la selección de la bomba.

Primeramente realizaremos el cálculo de la Hg, esta se realiza mediante la suma de la Hi mas la Ha, la Hg es la diferencia entre los niveles de la cisterna y el depósito del sistema

    

Por lo que realizando esa operación nos queda:

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En la aspiración del sistema se generan perdidas, por lo que en el siguiente paso se procede a realizar la perdida de cargas en la aspiración. Las pérdidas se dan por medio de la longitud de la tubería, ya que entre más larga sea esta la presión del fluido disminuye, también las pérdidas se generan a través de codos y válvulas.

Cabe señalar que haremos mención de un término llamado pérdida singular  que se esclarece a continuación, ya que se establece que las pérdidas de carga debidas a codos de 90 equivalen a 5 metros lineales de tubería y las debidas a válvulas a 10 metros. Se recomienda instalar tubería de diámetro superior en el lado de aspiración.

Pérdidas de carga en la aspiración: y

Longitud de la tubería: 8 metros.

y

10 metros (válvula de pie) por pérdidas singulares.

y

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

y

Longitud equivalente: 23 metros.

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

Litros por 

Diámetros internos en tuberías en milímetros

hora 14 7000

19

25

32

38

50

63

75

17.

7.8

2.1

0.7

0.3

89

100

125

150

77

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

 Ahora procederemos a realizar el cálculo de las pérdidas de acuerdo con la tabla de arriba, de la siguiente forma.

Debido a que requerimos un caudal de 7000l/h, en una tubería de PVC nos fijamos en la tabla y podemos observar que el valor correspondiente para el caudal con respecto al diámetro de la tubería es de 7.8 metros para cada 100 metros lineales de tubería de PVC. Por lo que para las perdidas en la aspiración queda así:        



Después calculamos la perdida de carga en la impulsión con los valores antes señalados dependientes de las características de la impulsión. Las pérdidas en la impulsión se da al realizar el bombeo del liquido.

Pérdidas de carga en la impulsión:

y

Longitud de la tubería : 35 metros

y

10 metros (válvula de compuerta) por perdidas singulares

y

10 metros (válvula de retención) por perdidas singulares

y

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

y

Longitud equivalente de la tubería: 65 metros .

Igual que en el cálculo de las perdidas por aspiración, en este paso volvemos a buscar en la tabla el valor que nos arroje el caudal con respecto al diámetro interno de la tubería, el cual será el mismo que en las perdidas por aspiración, y se realiza el mismo procedimiento con la longitud equivalente.

Por lo que para perdidas en la impulsión queda así:



 



   

Entonces:      



 

Donde: Ha= Altura de aspiración. Hi= Altura de elevación. Pa= Perdidas de carga en aspiración Pi= Perdidas de carga en impulsión.              

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