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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
FABIAN CAMILO MUÑOZ SUAREZ
KATHERINE RIAÑO MARTINEZ
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.
3.1.2 Alternativa 2.
3.1.3 Alternativa 3.
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
FABIAN CAMILO MUÑOZ SUAREZ
Código: 2114525
Carrera: Ing. Mecánica
KATHERINE RIAÑO MARTINEZ
Código: 2092641
Carrera: Ing. Mecánica
§ 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
3.1.1 Alternativa 1.
3.1.2 Alternativa 2.
3.1.3 Alternativa 3.
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.
TIEMPO REQUERIDO: 4 Semanas.
5.1.3 Fase de Diseño
• Diseño detallado de la bomba centrifuga. • Elaboración de planos.
TIEMPO REQUERIDO: 4 Semanas.
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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