Tesis Sistema de Bombeo

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UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE ALTIPLANO- PUNO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

TESIS “DISEÑO Y SELECCIÓN SELECCIÓN DE COMPONENTES COMPONENTES PARA UNA PLANTA DE BOMBEO DE AGUA POTABLE EN LA COMUNIDAD DE HUARIZÁN  – HUANCANÉ”

PRESENTADA POR: BACH. AURELIO MAMANI MAMANI

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE :

PUNO , ENERO DEL 2013

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CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En los años venideros la limitación de recursos Hídricos tendrá

graves consecuencias sobre el abastecimiento adecuado y seguro de agua para las ciudades y la población rural. Para poder abordar estos problemas, los gobiernos y autoridades de turno del área y a cargo del suministro de agua ya están tomado las medidas convenientes para las ciudades, pero para la población rural, como muchas de nuestra región, no es así, debido a muchos aspectos; principalmente el económico, por lo que las instituciones que tienen que ver con la solución de los problemas del agua, deben concentrar esfuerzos y recursos en el desarrollo de tecnologías de bajo costo fáciles de comprender, operar y mantener en el área rural. Si bien la población de centros urbanos tiene agua de calidad relativamente bueno, las comunidades rurales están lejos de tener un suministro adecuado. En las regiones rurales el agua potable y el agua para otros fines domésticos se obtiene de varias fuentes: Captación de

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CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En los años venideros la limitación de recursos Hídricos tendrá

graves consecuencias sobre el abastecimiento adecuado y seguro de agua para las ciudades y la población rural. Para poder abordar estos problemas, los gobiernos y autoridades de turno del área y a cargo del suministro de agua ya están tomado las medidas convenientes para las ciudades, pero para la población rural, como muchas de nuestra región, no es así, debido a muchos aspectos; principalmente el económico, por lo que las instituciones que tienen que ver con la solución de los problemas del agua, deben concentrar esfuerzos y recursos en el desarrollo de tecnologías de bajo costo fáciles de comprender, operar y mantener en el área rural. Si bien la población de centros urbanos tiene agua de calidad relativamente bueno, las comunidades rurales están lejos de tener un suministro adecuado. En las regiones rurales el agua potable y el agua para otros fines domésticos se obtiene de varias fuentes: Captación de

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agua de lluvia, el agua de pozos profundos o superficiales, ríos, lagunas, estanques, arroyos. De estas fuentes, el agua de pozos profundos o superficiales, es la más segura en términos de enfermedades transmitidas por el agua, para su uso como agua potable y para otros fines como para la agricultura y la ganadería, que es el sustento de las comunidades campesinas. De la población de nuestra región un buen porcentaje vive en el área rural y más de la mitad carece del líquido elemental; nuestros campesinos practican la agricultura de subsistencia y cultivan productos tradicionales básicos escasamente rentables, siendo un factor principal para estos resultados el no contar con el agua para regar sus tierras y dependen solamente de las aguas de la lluvia. Esta población rural, es un sector habitualmente desprotegido, y sin embargo son la clase mayoritaria que soporta la economía de nuestro país. En este contexto es necesario aportar para dar solución al problema del agua en las comunidades rurales, el proyecto de investigación que se desarrollará contribuirá a solucionar de los problemas más importantes de las comunidades rurales que es el abastecimiento del agua, a través del diseño y selección de sistema de bombeo para agua potable en la comunidad de Huarizán  –  Huancané, considerando diversas condiciones de nuestra región en cuanto a características tales como capacidad de fabricación local, costo de fabricación, confiabilidad, durabilidad y capacidad de mantenimiento a nivel mundial. Este tipo de investigación no es llevado a cabo por fabricantes nacionales de maquinarias agrícolas, ya que ellos enfocan su apoyo exclusivamente a líneas de alto costo que tiene un mercado más rentable.

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Todo el trabajo de investigación en mecanización, queda solo como idea sobre el prototipo. Esta situación puede tener las siguientes explicaciones: -

Los servicios de extensión agrícola no son capaces de llevar llevar adecuadamente las nuevas tecnologías al campesino.

-

El tamaño de sus parcelas son pequeñas o su topografía del terreno no es susceptible del uso de maquinaria agrícola de gran capacidad.

-

La situación financiera del campesino no le permite que invierta en maquinaria y no existen líneas de crédito eficientemente para promover la inversión de su parte.

-

El sector agrícola cuenta con abundante mano de obra que realiza duros trabajos con la técnica inadecuada y sin el costo de maquinaria.  Aunque en muchas circunstancias algunos de estos aspectos posiblemente sean relevantes, el problema central se considera que sea el aislamiento del investigador, potencial generador de tecnología; de la situación real del campesino, más teniendo en cuenta que no existen instituciones privadas ni estatales que lo ayuden financieramente. Considerando lo anterior, la escuela profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica, pretende suplir ese problema a través de la realización de Tesis, realizando un trabajo de investigación, pretendiendo Diseñar y Seleccionar un sistema de Bombeo para agua potable para la comunidad de Huarizán  – Huancané.

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1.2.

PROBLEMA El suministro de agua potable en comunidades y centros poblados

de la región Puno es bastante ínfimo, en tal razón se hace necesario investigar tecnología adecuada para resolver este potencial problema. De acuerdo con el enunciado del problema podemos plantear la siguiente interrogante. ¿En qué medida se podrá proyectar un sistema de bombeo de agua diseñando y seleccionando los componentes requeridos para el abastecimiento de agua potable en comunidad de Huarizán?.

1.2.1 Problemas específicos ¿El diseño y selección de componentes del sistema de bombeo de agua permitirá contribuir en la implementación y abastecimiento de agua potable en la comunidad de Huarizán?. ¿En qué medida se podrá seleccionar adecuadamente los accesorios de un sistema de planta de bombeo? ¿En qué medida influirá la selección de bombas y componentes a una toma de decisión económicamente viable, para las familias campesinas de la comunidad de Huarizán para sus diferentes usos como fisiológicos, domésticos y agrícola?.

1.3.

OBJETIVO GENERAL. Diseñar y seleccionar los componentes de un sistema de bombeo

de agua potable en la provincia de Huancané, más específicamente para la comunidad de Huarizán.

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1.3.1 Objetivos específicos. 

Diseñar y seleccionar una bomba adecuada para el abastecimiento de agua en condiciones salubres para el consumo humano, ganadero y agrícola y otras necesidades de los habitantes de la comunidad campesina de Huarizán – Huancané.



Seleccionar los componentes del sistema de bombeo bajo cálculos que impliquen una adquisición de materiales adecuados para el sistema de bombeo de agua potable.



Efectivizar los cálculos económicos que impliquen los gastos de fluido eléctrico, por funcionamiento de la bomba seleccionada bajo diseño.

1.4.

JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El Sistema de Bombeo para agua potable en la comunidad de

Huarizán- Huancané de tipo vertical sumergible, permitirá la eficiencia de succión del agua, donde se desarrollará tecnología de otras partes del mundo al desarrollo doméstico, ganadero y agrícola de la región. Permitirá a los estudiantes de la escuela profesional, disponer de una metodología académica de diseño, como la aplicación de la teoría de los cursos de Mecánica de fluidos, turbomáquinas, diseño de máquinas y construcción de máquinas. El desarrollo del proyecto de investigación permitirá evaluar tecnologías

seleccionados

para

solucionar

el

problema

de

la

disponibilidad de agua para diferentes usos, de las comunidades rurales como Huarizán – Huancané. El proyecto de investigación nos permitirá nuevas oportunidades para investigar diseño técnico adecuado a las condiciones del mundo

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andino, desarrollando un sistema de bombeo de agua potable para uso doméstico en la región y en el país. Por tanto, el diseño técnicamente adaptado a nuestras condiciones reales de nuestra región debe demostrar sus ventajas para el desarrollo de sistemas rurales de abastecimiento de agua. Es difícil especificar un diseño técnico óptimo de sistema de bombeo por razones prácticos, debe ser un acuerdo entre una variedad de factores, como sencillez, facilidad de montaje y selección de componentes y también altos ejercicios mecánicos y volumétricos; pero el proyecto de investigación, técnicamente nos permitirá esa posibilidad. El proyecto en suma, permitirá el desarrollo de una tecnología para el abastecimiento de agua: el sistema de bombeo. La justificación económica del proyecto de investigación tiene varios aspectos, siendo uno que el pobre bolsillo de los campesinos frecuentemente no alcanza a cubrir el costo de la maquinaria agrícola, específicamente las bombas; y desafortunadamente las líneas de crédito son casi escasas y mal llevadas y en caso de ser eficientes prosperarían bastante la situación del campesino. En ese sentido la bomba a diseñar, se pretende que sea de un diseño sencillo, técnicamente óptimo desde el punto de vista económico lo más accesible a la economía de los pobladores de la comunidades rurales como Huarizán  – Huancané. La perspectiva futura de utilizar el sistema de bombeo es suministrar de agua potable a la comunidad campesina de Huarizán  – Huancané y propiciará el desarrollo agrícola, elevando el nivel económico de la población. Otra justificación económica fundamental del sistema de bombeo es que eleva el nivel de vida de los comuneros de Huarizán, porque el costo de consumo de energía eléctrica será cómodo. El proyecto de investigación contribuirá a cumplir uno de los objetivos fundamentales de la escuela profesional de Ingeniería Mecánica

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Eléctrica y por ende de nuestra Universidad: la proyección social a las comunidades rurales. Desde el punto de vista social, el sistema de bombeo de agua aprovecha la red de electricidad que soluciona los problemas de agua en la comunidad de Huarizán por que la población ya no tendrá que recorrer varios kilómetros para obtener el líquido elemental como para usos domésticos, ganaderos y agrícolas. La cantidad de agua que bombea la bomba hidráulica durante dos horas, sería suficiente para elevar el nivel social de los pobladores, al cubrir las necesidades diarias del consumo de agua de las personas y animales, para su alimentación, higiene y para fines agrícolas. De la siguiente característica:

Tabla N° 1.1 Consumo promedio de agua de una comunidad rural.

Cantidad

Consumo

8000

Personas

Consumo Diario (L/hab) sierra 50

Total 400000

TOTAL

400000 L

Fuente: MINSA- Puno-Perú 2012 El consumo diario de esta comunidad sería de 400000 L = 400 m³ la experiencia en el campo del diseño nos permitirá ofrecer servicios de Ingeniería para solucionar problemas de la sociedad y de la industria.

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1.5 HIPÓTESIS GENERAL Con las ecuaciones de diseño para bombas, existentes dentro de la literatura se podrá diseñar y seleccionar los componentes adecuados, para un sistema de bombeo de agua potable en la comunidad de Huarizán - Huancané

1.5.1 Hipótesis específica Calculando el caudal necesario y el diámetro de succión de la bomba se podrá dimensionar el volumen y tiempo de llenado del líquido bombeado. Calculando de conformidad a la bomba, con las ecuaciones de Darcy y Bernoulli nos permitirá seleccionar los componentes de un sistema de bombeo. Calculando los costos del material del sistema eléctrico, sistema hidráulico, montaje del sistema eléctrico y montaje del sistema de bombeo.

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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1

ANTECEDENTES El gran impulso que ha tenido hasta la actualidad la utilización de

las bombas hidráulicas, tanto en plantas de sistema de bombeo de agua potable y en diferentes procesos industriales. El desarrollo de los diferentes métodos para generar transporte de agua por el año de 1919, y desde entonces se dio a diferentes cambios, para hacer cada vez más eficiente las Bombas Hidráulicas. Las Bombas Hidráulicas están constituidas por un conjunto integrado de diferentes componentes, cuya finalidad es aprovechar eficientemente el caudal que genera ya sea por consumo de combustible o fluido eléctrico, para hacer posible la succión del agua a una diferencia de altura, elemento de primordial importancia en el campo del sistema de agua potable e industrial por sus múltiples aplicaciones.

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2.1.2 Bomba hidráulica Estas máquinas por lo general, operan bajo un caudal, altura, y velocidad de rotación constante. Por lo tanto, éstas son diseñadas para un punto de operación en particular y que se denomina punto de funcionamiento y no requiere de un dispositivo de regulación de caudal o distribuidos. En condiciones ideales, el punto de funcionamiento coincide con las máximas eficiencia de la máquina.

2.1.3 Diseño de bomba hidrodinámico La energía cinética entregada al fluido debe ser transformada, toda o parcialmente, en energía de presión o potencial; es decir que el fluido debe ser desacelerado a lo largo de su trayectoria que va desde el impulsor hasta la cámara espiral o voluta. Esta desaceleración por lo general es muy sensible al fenómeno de separación y, por lo tanto, con la formación de remolinos. Para evitar estos fenómenos anormales, los pasajes del impulsor son realizados de grandes canales lisos con incremento gradual de su sección transversal. Las pérdidas por fricción en estos canales, son relativamente altas.

2.2 RELACIÓN PRESIÓN – ELEVACIÓN La relación que existe entre un cambio de elevación h,en un líquido cambio en la presión, Δp, es:

 Δp=ϒh

(2.1)

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Donde: ϒ= peso específico del líquido.

h = cambio en la elevación.

Fuente: Mott, R. 1996

2.2.1

Presión expresada como la altura de una columna

de

líquido. Cuando medimos presiones en algunos sistemas de flujo de fluidos, la magnitud de la lectura de presión, a menudo, es pequeña. En ocasiones se utilizan manómetros para medir tales presiones y los resultados están dados en unidades como m. de agua, en lugar de unidades convencionales de Pa. ó lb/pulg². Para convertir estas unidades a las que se necesitan para efectuar los cálculos, se debe utilizar la relación presión  – elevación: p=ϒh

De donde:

h

(2.2)

 P  

Fuente: Mott, R. 1996

  

 

(2.3)

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2.3 ECUACIÓN DE CONTINUIDAD Un flujo fluye de la sección 1 a la sección 2 con una velocidad constante. Esto es, la continuidad de flujo que pasa por cualquier sección en un cierto tiempo dado es constante.   1 A1V   1

 2 A2V   2



(2.4) Si el líquido es incompresible, ρ ₁ = ρ₂

 A1V   1



Q1

 A2V  2



Q2

 

(2.5)

(2.6)

Fuente: Mott, R. 1996 2.3.1 Ecuación de bernoulli

Cuando se analizan problemas de fluido en tubería, el elemento de fluido tendrá las siguientes formas de energía. 

Energía potencial: debido a su elevación, respecto a algún nivel de referencia es: Z



Energía de presión: debido a su velocidad, la energía cinética del elemento es: V²/2g



Energía de presión: representa la cantidad de trabajo necesario para mover el elemento o fluido a través de una cierta sección en contra de la presión p = p/ϒ si no se agrega energía al fluido o se pierde entre las

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secciones 1 y 2, entonces el principio de conservación de la energía, Ecuación de Bernoulli, establece que:

 P  1

2



  

 Z 1



V   1

2 g 



 P 2   



 Z 2



V  2

2

2 g 

(2.7)

Fuente: Mott, R. 1996 2.4 PÉRDIDA DE ENERGÍA DEBIDO A LA FRICCIÓN  A medida que un fluido fluye por un conducto, tubería o dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción interna en el fluido, la ecuación de Darcy permite calcular la pérdida de energía:

h L



  f  

 L V 2  D 2 g 

(2.8) Donde:

h L  = V 

2

Longitud de conducto (m).

 = Velocidad del flujo promedio (m/s).

K = Coeficiente de resistencia (adimensional).

Fuente: Mott, R. 1996

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2.4.1 Pérdida de energía debido a dispositivos Las pérdidas son menores debido a presencia de válvulas, juntas, cambios en el tamaño de sección del flujo y cambios en la dirección del flujo. La pérdida de energía son proporcionales a la velocidad del fluido, las pérdidas de energía se reportan en términos de un coeficiente de resistencia K, de la siguiente forma:

h L



 K 

V  2 2 g 

 

(2.9)

Donde: L = Pérdida de energía (m) D = Diámetro del conducto (m) V = Velocidad del flujo promedio (m/s) f = factor de fricción (sin dimensiones)

Fuente: Mott, R. 1996 2.5 PRESIÓN DINÁMICA Y ESTÁTICA. Si la ecuación de Bernoulli le multiplicamos por ϒ (peso espec ífico),

podemos reescribir este principio este principio en forma de suma de presiones, de esta forma el término relativo a la viscosidad se llamará presión dinámica, los términos de presión y altura se agrupan en la presión estática.

  V 

2

2 

 p      Z   CONSTANTE 

 

(2.10)

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Presión Dinámica

Presión Estática

Fuente: Mott, R. 1996

2.6 PARÁMETROS Y ECUACIONES FUNDAMENTALES DE BOMBAS 2.6.1 Presión Se define la fuerza por unidad de área. En la siguiente Figura 2.1, se aclaran otros términos.

Figura 2.1

Fuente: KENNETH, J. M. 1998 2.6.2

Altura de Carga

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Es la columna de fluido que ejerce sobre su base una presión tal como “P”

 H 



 P 

  

Donde:

( 2.11 )

P = Presión D = Diámetro del conducto (m) ϒ = Peso específico del fluido

2.6.3

Altura de Carga de Posición (Geodésica)

Es la altura de un punto dado respecto a un nivel de referencia.

Gráfica 2.2

POSICI N 1

ALTURA DE CARGA DE PRESIÓN

Fuente: KENNETH, J. M. 1998 2.6.4

Altura de Velocidad

Es la energía asociada a la velocidad expresada en términos de altura.

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h

Donde:

V  2 

2 g 

 

(2.12)

V= Velocidad media h = Altura de velocidad g = Aceleración de la gravedad

Fuente: Crane, CO. (1982)

2.6.5 Altura de Carga Estática En el gráfico 2.3 se ilustra este término.

ALTURA DE CARGA ESTÁTICA TOTAL

 ALTURA DE CARGA EST TICA DE ASPIRACI N

Fuente: KENNETH, J. M. 1998 2.6.6 Cavitación. Se denomina cavitación a la formación y colapso o ruptura de burbujas de vapor en el medio líquido que está siendo bombeado.

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Esta condición puede ser el resultado de excesiva temperatura del medio, alta concentración de vapor en el líquido, cañerías de succión de longitud excesiva o dimensionamiento inadecuado, válvulas bypass o excesiva turbulencia en la línea por alta velocidad del líquido. La energía que se libera durante la ruptura de las burbujas en la succión de la bomba causa la erosión de las paredes interiores de la envolvente, eje y rotor o rodete como así también juntas y sellos; en las paredes metálicas tiende a formarse picaduras localizadas (pitting) y los elastómeros pueden parecer rasgados y deshilachados. La cavitación es un fenómeno que aparece cuando un líquido se mueve en una región donde la presión es menor que la presión de vapor; allí el líquido hierve y forma burbujas de vapor en su seno. Las burbujas de vapor son arrastradas con el líquido hasta una región donde se alcanza una presión más elevada y allí descansen. Una vez que la burbuja se produce un desplazamiento de las partículas de fluido que la rodean y que se permitan para colmar el vacío así creado, produciéndose un impacto localizado conocido como golpe de ariete. Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una bomba es evitar la cavitación, tanto para obtener un buen rendimiento como para evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa por el impulsor de una bomba, se produce un cambio de presión. Si la presión absoluta de un líquido cae por debajo de presión de vapor, se producirá cavitación. Las zonas de vaporización obstruyen el flujo limitando la capacidad de la bomba. Cuando el fluido avanza a una zona de mayor presión, las burbujas colapsan y su implosión puede producir un picado del impulsor la cavitación suele producirse con más frecuencia cerca de la salida (periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto, donde se alcanzan las velocidades mayores. También puede aparecer en la aspiración del impulsor, donde las presiones son menores. En el caso de

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las bombas de flujo axial, l parte más vulnerable a la cavitación es el extremo de los alabes. Los ingenieros deben estar capacitados para detectar rápidamente los signos de la cavitación e identificar correctamente su tipo y la causa que la produzca, para así poder eliminarla o atenuarla con el fin de evitar pérdidas de producción, daños al equipo y lo peor de todo, lesiones al personal. Una comprensión correcta de estos conceptos es una herramienta clave para el diagnóstico y la solución a cualquier problema de bombeo. (PDVSA, 1997)

2.6.7

Carga neta positiva de succión, NPSH

El NPSH por sus siglas en ingles “ Net Positive Succión Head ” o carga neta positiva de succión es la energía disponible o requerida para forzar un líquido determinado a viajar a través de una tubería al centro del impulsor de una bomba sin vaporizarse. Su determinación implica la consideración de la energía potencial y de presión del sistema de succión. 2.6.8

Carga neta positiva de succión requerida, N P S H r

El NPSH requerido es la cantidad mínima de energía requerida o presión necesaria para que el líquido fluya sin vaporizarse desde la brida de entrada de la bomba hasta el centro del impulsor. Por lo general, es expresada como una carga de agua (pies del líquido) y corresponde a una característica individual para cada tipo bomba según el tipo de marca, diseño y modelo. Este valor es designado por el fabricante para una operación satisfactoria a las condiciones nominales especificadas. 2.6.9

Carga neta positiva de succión disponible, N P S H d

El NPSH disponible se define como la cantidad de energía disponible

que

posee

la

línea

de

aspiración

de

la

bomba

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(independientemente del tipo de esta) por encima de la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo. Este valor depende de los cambios de presión, temperatura y de las características del sistema de succión, tales como: la presión absoluta y el nivel del líquido en el recipiente de succión, las pérdidas de energía por fricción (tuberías, válvulas y accesorios), la densidad y la presión de vapor del líquido. Si se varía cualquiera de estos parámetros el NPSHd puede alterarse. En la Tabla2.1 se presenta un resumen general sobre su comportamiento.

Tabla 2.1 Variaciones del NPSH disponible

Fuente: (PDVSA, 1997). Los líquidos puros requieren de un alto NPSH disponible, ya que todo el líquido tiende a vaporizarse a la misma condición de presión y temperatura, es decir; el líquido tiene un punto de ebullición único. En cambio los flujos de mezclas líquidas tales como; las corrientes típicas de

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refinería causan una reducción en el NPSH requerido con respecto a las corrientes puras, porque sólo una porción de la mezcla ebulle inicialmente. Por lo tanto, el requerimiento del NPSH para hidrocarburos líquidos tiende a ser menor que la del agua a la misma temperatura (PDVSA, 1997).

En la Figura 2.4, se presentan cuatro configuraciones típicas de un sistema de succión, en las que pueden determinarse el NPSH disponible.

Fuente: (PDVSA, 1997) Cuando el NPSH disponible cae por debajo del valor del NPSH requerido o la presión de succión sea menor que la presión de vapor, la bomba empezará a cavitar y a perder eficiencia. Por lo tanto, es necesario que el NPSH disponible en la instalación sea mayor o igual que el NPSH

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requerido por la bomba y que la presión de succión sea mayor a la presión de vapor. NPSH disponible ≥ NPSH requerido

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CAPÍTULO III CONSIDERACIONES PARA LOS PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA BOMBA HIDRÁULICA 3.1 CONCEPTO DE BOMBA Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión estática.

Figura 3.1 bomba centrífuga

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3.1.2 Concepto resumen de bombas. Las primeras bombas de las que se tiene conocimiento, son conocidas de diversas formas, dependiendo de la manera en que se registró su descripción, como las ruedas persas, ruedas de agua o norias. Todos estos dispositivos eran ruedas bajo el agua que contenían cubetas que se llenaban con agua cuando se sumergían en una corriente y que automáticamente se vaciaban en un colector a medida que se llevaban al punto más alto de la rueda en movimiento. La existencia, en algunas partes de Oriente, de ruedas semejantes ha continuado aun dentro del siglo veinte. Sin embargo, es probablemente más interesante el hecho con todo el desarrollo tecnológico que ha ocurrido desde los tiempos antiguos, incluyendo la transformación de la potencia del agua en otras formas de energía, hasta la fisión nuclear, la bomba queda probablemente como la segunda máquina de uso más común, excedida apenas por el motor eléctrico. Puesto que las bombas han existido por tanto tiempo y su uso está tan extendido, no es de sorprenderse que se produzcan en una infinidad de variedades de tamaños y tipos y que se apliquen también a una infinidad de servicios. Proporcionando un trabajo comprensible de algunos tipos de estas bombas.

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El funcionamiento en sí de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido. Existen bombas que trabajan con presiones y alturas iguales que únicamente adicionan energía de velocidad. Sin embargo a este respecto hay muchas confusiones en los términos presión y velocidad por la acepción que llevan implícita de las expresiones fuerza-tiempo. En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por la bomba es una mezcla de las tres. Las cuales se comportan de acuerdo con las ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos. Normalmente un generador hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléctrico, térmico, etc. mientras que un motor hidráulico (turbina) acciona un generador eléctrico. Esta clasificación toma en cuenta la forma cómo el fluido se desplaza dentro de los elementos de la bomba, así para aquellos en los que el fluido se desplaza a presión dentro de una carcasa cerrada, como resultados del movimiento suavizada de un pistón o embolo, se le denomina 1) “bombas de desplazamiento positivo”, mientras que las bombas en las cuales el

fluido es desplazado por el movimiento circular de uno o varios impulsores provistos de alabe, se les denomina “Bombas Centrifugas” y en el presente

trabajo a estas últimas a las que se hará referencia. Consiste en saber si la bomba succionara del recipiente y con alturas variables o si la bomba se instalará en un sumidero o en una fosa. Así mismo es necesario el líquido que la bomba manejará: si con volátiles, viscosos, calientes o pastas aguadas, que así se manejará el concepto de densidad y partículas que la bomba pueda impulsar. Respecto a la forma física de la bomba se debe tener en cuenta que existen bombas de eje horizontal o vertical, ambas de empujes centros o de

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desplazamiento positivo, baja o alta velocidad, también la especificación de los materiales deben ser compatibles con los líquidos que se bombearán. Una práctica común es definir la capacidad de una bomba con el número adimensional llamado velocidad específica, que se describe posteriormente que es función del número de revoluciones a las que giren sus participantes rotatorias, de la siguiente forma puede ser de alta o baja velocidad.

3.2 CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS 3.2.1 Caudal El caudal de una bomba está determinado por la siguiente relación: CAUDAL = CILINDRADA * VELOCIDAD El caudal así obtenido es llamado caudal teórico, que es simplemente superior al caudal real en función del rendimiento volumétrico de la bomba, es decir de las fugas internas de la misma. Se define el rendimiento volumétrico como la relación entre el caudal real y el caudal teórico: Este rendimiento volumétrico oscila entre el 80 y el 99% según el tipo de bomba, su construcción y sus tolerancias internas, y según las condiciones específicas de velocidad, presión, viscosidad del fluido, temperatura, etc. El rendimiento total de una bomba es el producto de sus rendimientos volumétrico y mecánico:

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El rendimiento total de una bomba nueva puede oscilar entre el 50 y el 90%, valores que disminuirán con el uso y el desgaste de los elementos de estanqueidad interna propia de la bomba.

3.2.2 Presión de Trabajo Todos los fabricantes otorgan a sus bombas un valor denominado presión máxima de trabajo, algunos incluyen las presiones de rotura o la presión máxima intermitente, y otros adjuntan la gráfica de presión /vida de sus bombas. Estos valores los determina el fabricante en función de una duración razonable de la vida útil.

3.2.3 Vida La vida de una bomba viene determinada por el tiempo de trabajo desde el momento en que se instala hasta el momento en que su rendimiento volumétrico haya disminuido hasta un valor inaceptable, sin embargo este punto varía mucho en función de la aplicación. Así por ejemplo hay instalaciones donde el rendimiento no puede ser inferior al 90%, mientras que otras se aprovechan la bomba incluso cuando. Su rendimiento es inferior al 50%. La vida de una bomba también varía considerablemente en función del nivel de contaminación del fluido con el que se está trabajando.

3.3 BOMBA CENTRÍFUGA Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes principales: (1) Un

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elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras.

Figura 3.2 bomba centrífuga

Fuente: Hidrostal – Perú 2000

3.3.1 Funcionamiento. El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.

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Figura 3.3 Principio de funcionamiento de una bomba centrífuga 3.4 PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

3.4.1 Carcasa.

Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la

función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.

3.4.2 Impulsores. Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.

3.4.3 Anillos de desgaste.  Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.

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(3.1)

3.4.4 Eficiencia Hidráulica. Se define en términos de la relación entre el trabajo específico ideal de la máquina y el real del rodete, el trabajo específico ideal de la máquina se calcula basado en las condiciones totales o estáticas.

3.5 CARACTERÍSTICAS DEL RENDIMIENTO Y DE SELECCIÓN DE LA BOMBA 3.5.1 Rendimiento volumétrico El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de líquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir, conforme a su geometría y a sus dimensiones. Dicho en otros términos el rendimiento volumétrico expresa las fugas de líquido que hay en la bomba durante el proceso de compresión, fugas que se deben a las holguras existentes en el interior de los componentes de la bomba.

3.5.2 Rendimiento mecánico El rendimiento mecánico mide las pérdidas de energía mecánica que se producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Es esencial evitar la fricción y el rozamiento en el interior de la bomba, de tal manera que la energía que se comunica al eje de la bomba se invierta, en el mayor grado posible en aumentar la presión del líquido y no en vencer rozamientos y fricciones excesivas entre las partes mecánicas de la bomba.

P á g i n a  | 32

En términos generales se puede afirmar que una bomba de bajo rendimiento

mecánico

es

una

bomba

de

desgaste

acelerado,

principalmente debido al rozamiento que sufre las partes en movimiento.

3.5.3 Altura útil y manométrica Se definen como altura útil de una bomba el llevado al ascenso vertical y que experimenta la superficie sobre el líquido, sea, del peso del agua hasta el depósito de almacenamiento. Se designe a la altura humanamente que h de una bomba elevadora es la suma de la altura útil más las pérdidas de carga producidas en las cañerías de aspiración y de elevación

3.5.4 Tipos de pérdida Las pérdidas de energía en el interior de la bomba son de tres especies: Pérdida hidráulica: debido a un frotamiento continuo para accidentales que el líquido encuentran al atravesar la bomba, para evitarlas se deben realizar los aforismos ya enunciados. Pérdidas volumétricas: Debida a las fugaces que eventualmente se pueden producir al pasar el líquido a través de la bomba, las otras pueden ser diferencias de presiones, o que existe entre las partes fijas y móviles de la bomba.

3.5.5 Cavitación en las Bombas Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una bomba es evitar la cavitación, tanto para obtener un buen rendimiento como para

P á g i n a  | 33

evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa por el impulsor de una bomba, se produce un cambio de presión. Si la presión absoluta de un líquido cae por debajo de presión de vapor, se producirá cavitación. Las zonas de vaporización obstruyen el flujo limitando la capacidad de la bomba. Cuando el fluido avanza a una zona de mayor presión, las burbujas colapsan y su implosión puede producir un picado del impulsor la cavitación suele producirse con más frecuencia cerca de la salida (periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto, donde se alcanzan las velocidades mayores. También puede aparecer en la aspiración del impulsor, donde las presiones son menores. En el caso de las bombas de flujo axial, l parte más vulnerable a la cavitación es el extremo de los alabes. Para las bombas se define el parámetro de cavitación.

3.6 TIPO DE BOMBAS

Las bombas más frecuentemente usadas en el abastecimiento de agua son las bombas centrifugas, horizontales y verticales, y las bombas sumergibles. El proyectista de acuerdo a las características del proyecto, seleccionará el tipo de bomba más adecuada a las necesidades del mismo.

3.6.1 Bombas centrífugas horizontales

P á g i n a  | 34

Son equipos que tienen el eje de transmisión de la bomba en forma horizontal. Tienen la ventaja de poder ser instaladas en un lugar distinto de la fuente de abastecimiento, lo cual permite ubicarlas en lugares secos, protegidos de inundaciones, ventilados, de fácil acceso, etc. Este tipo de bomba se debe emplear en cisternas, fuentes superficiales y embalses. Por su facilidad de operación y mantenimiento es apropiada para el medio rural. Su bajo costo de operación y mantenimiento es una ventaja adicional. Se pueden clasificar, de acuerdo a la posición del eje de la bomba con respecto al nivel del agua en la cisterna de bombeo, en bombas de succión positiva y bombas de succión negativa. Si la posición del eje está sobre la superficie del agua, la succión es positiva y en la situación inversa la succión es negativa (véase figura 4). La mayor desventaja que presentan estas bombas es la limitación en la carga de succión, ya que el valor máximo teórico que alcanza es el de la presión atmosférica del lugar (10.33 m. a la altura del mar), sin embargo, cuando la altura de succión es de 7 metros la bomba ya muestra deficiencias de funcionamiento. De acuerdo a las variantes constructivas, estos equipos se pueden clasificar en los siguientes:

3.6.2 Bombas Monobloc

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Son equipos sencillos que forman un conjunto compacto con su electromotor. Tienen una caja compacta integral, en los tamaños pequeños, y/o partida verticalmente en los de gran tamaño. La succión es axial y la descarga tangencial. Los modelos pequeños tienen conexión de succión y descarga roscada y los modelos más grandes, a bridas. Tienen dos impulsores cerrados que pueden trabajar en serie o en paralelo (véase figura 5). Este tipo de bombas es adecuado para pequeñas instalaciones, cuya potencia no sea mayor a 10 HP.

3.6.3 Bombas de silla Son equipos algo más complicados porque tienen cuatro partes distintas: a) La carcasa de la bomba, sujeta en voladizo a un soporte especial o silla, que a su vez sirve de soporte al eje de la bomba. b) Un motor eléctrico. c) Una base metálica común. d) Un acoplamiento elástico para los ejes. Estas bombas también tienen dos impulsores, que pueden ser iguales o diferentes y trabajar en serie o en paralelo (véase figura 6).

Figura 3.4 Bombas centrífugas de eje horizontal.

P á g i n a  | 36

Fuente: OPS Lima-2005

3.6.4 Bombas de caja partida horizontal

P á g i n a  | 37

En estos equipos la caja de la bomba está dividida en dos partes según un plano horizontal que pasa por el eje de la misma. Generalmente son construidas de tamaño grande. Pueden tener dos o más impulsores, pero por lo general tienen solo uno de gran tamaño y de doble entrada, lo que obliga a bifurcar tanto la conexión de la succión como la descarga (véase figura 7). Este tipo de bombas es adecuado para emplearlas en medias y grandes casetas de bombeo.

3.6.5 Bombas centrífugas verticales Son equipos que tienen el eje transmisión de la bomba en forma vertical sobre el cual se apoya un determinado número de impulsores que elevan el agua por etapas. Deben ubicarse directamente sobre el punto de captación, por lo cual casi se limita su uso a pozos profundos. Estas bombas se construyen de diámetros pequeños, a fin de poder introducirlas en las perforaciones de los pozos, los cuales exigen diámetros pequeños por razones de costo. Una unidad de bombeo de un pozo consta seis partes principales, que son: a) la máquina motriz, b) el cabezal de transmisión, c) eje de transmisión, d) la columna o tubería de impulsión, e) la bomba, y f) la tubería de succión (véase figura 8). De acuerdo al tipo de lubricación del eje de transmisión de la bomba, pueden ser de dos tipos: lubricadas con el mismo líquido que se bombea y lubricadas con aceite.

P á g i n a  | 38

3.6.6 Bombas sumergibles Son equipos que tienen la bomba y motor acoplados en forma compacta, de modo que ambos funcionan sumergidos en el punto de captación; se emplean casi exclusivamente en pozos muy profundos, donde tienen ventajas frente al uso de bombas de eje vertical. Estas bombas tienen la ventaja de poseer eficiencia alta, por lo cual, aun cuando su costo de adquisición es bajo, el costo de operación es elevado por su alto consumo de energía (véase figura 9).

Figura 3.5 Corte longitudinal de una bomba monobloc para alta presión. (El impulsor tiene anillo posterior de sello)

Fuente: OPS Lima-2005

P á g i n a  | 39

Figura 3.6 Vista exterior de una bomba de silla montada en fábrica Sobre base estructural.

Figura 3.7 Bomba con caja partida horizontal destapada.

Fuente: OPS Lima-2005

P á g i n a  | 40

3.7

Motores

Los motores para bombas se clasifica en dos grupos principales: de combustión y eléctricos.

3.7.1 Motores eléctricos Estos motores utilizan la corriente eléctrica como fuente exterior de energía. Los más empleados en abastecimiento de agua son los de velocidad constante o los que tienen velocidad prácticamente constante. Es decir, se puede considerar únicamente los dos tipos siguientes: a) Motor síncrono de velocidad rigurosamente constante, dependiente del número de polos y al ciclaje o frecuencia de la línea de alimentación. b) Motor de inducción, es decir, asíncrono con velocidad dependiente al valor de la carga.

Los motores sincrónicos pueden resultar más económicos para accionamientos de gran potencia y baja velocidad. En todo caso, la eficiencia del motor sincrónico es ligeramente mayor que el motor de inducción. Las desventajas de estos motores están en que requieren una operación más cuidadosa y no soportan bien las caídas de tensión. Los motores de inducción con rotor bobinado, particularmente los de tipo de rotor en jaula o cortocircuito, ya sea común o de alto par de arranque, constituyen en la actualidad las máquinas motrices más empleadas en la industria. La ventaja de estos motores está en su simplicidad, fiabilidad y economía. Los motores eléctricos por su principio sencillo y construcción robusta, no exigen grandes requisitos de mantenimiento, evitando

P á g i n a  | 41

costosas interrupciones en el servicio que prestan y los gastos consiguientes de reparación, si se tiene el cuidado de emplearlas correctamente, sobre todo en lo que se refiere las siguientes características de placa: potencia, corriente, tensión, frecuencia, velocidad, número de fases, temperatura, lubricación y condición del medio ambiente donde opera.

Figura 3.8 Bombas centrífugas de eje vertical.

Fuente: OPS Lima-2005

P á g i n a  | 42

Figura 3.9 Bombas sumergibles.

Fuente: OPS Lima-2005

P á g i n a  | 43

3.8

SISTEMAS DE AGUA POTABLE. 3.8.1 Alcances. En este capítulo se presentan con mayor detalle los lineamientos

técnicos para elaborar mayor detalle y cálculos hidráulicos de los sistemas de abastecimiento de agua potable.

3.8.2 Sistemas de control y automatización. Un aspecto fundamental que debe incluirse en todos los proyectos de agua potable, es la necesidad de implementar dispositivos electrónicos de control y automatización de los controles de arranque y paro de las bombas; medición de gastos de entrada y salida; presiones en la línea de bombeo; niveles de tanques, en especial el nivel máximo del agua; entre otros o todos estos controles deberán integrarse y ser compatibles con el sistema automatizado, vía telemetría.

3.8.3 Componentes del sistema de abastecimiento. Los principales componentes de un sistema de abastecimiento de agua, son los siguientes: -

Fuentes de abastecimiento (superficiales o subterráneas).

-  Conducciones. -

Potabilización (si se requiere)

-

Regulación (o regularización)

-

Red de distribución, y

-

Tomas y medidores domiciliarias.

P á g i n a  | 44

3.9 FUENTES DE ABASTECIMIENTO. 3.9.1 Clasificación de las obras de captación. Se denomina “obras de captación” a las obras civiles y

electromecánicas que permiten disponer del agua superficial o subterránea de la fuente de abastecimiento.  A continuación se clasifican las principales obras de captación que pueden aplicarse a los proyectos de abastecimiento de agua para fines urbanos:

Directas.

AGUAS SUPERFICIALES

- Presas de Captación - Presas de derivación.

CAPTACIÓN  Almacén.

AGUAS SUBTERRÁNEAS

- Manantiales. - Galerías filtrantes. - Pozos profundos.

3.9.2

Captación de aguas subterráneas.

Las obras más utilizadas para captación de aguas subterráneas, son las siguientes: 1). Manantiales. 2). Galerías filtrantes. 3). Pozos someros. 4). Pozos profundos.

P á g i n a  | 45

3.10

LÍNEAS DE CONDUCCIÓN.

La línea de conducción es la parte del sistema que transporta el agua desde el sitio de la captación ya sea por medio de bombeo y/o rebombeo, o a gravedad, hasta un tanque de regulación, planta potabilizadora o un crucero predeterminado de la red. También se considera como parte de la línea de conducción al conjunto de conductos, estructuras de operación y especiales y cruceros.

3.10.1 Por Gravedad. En la gran mayoría de las obras de los sistemas de abastecimiento de agua potable, se utilizan tuberías para la conducción del agua, por lo que en este documento no se trata lo relativo a canales. En el cálculo hidráulico de una conducción, el caso más frecuente que se presenta es el de determinar el diámetro, tipo de tubería y clases, en función de lo siguiente:

3.10.2 Conducciones por bombeo. El bombeo del agua se hace generalmente de un pozo o de un cárcamo. El equipo de bombeo produce un incremento brusco en el gradiente hidráulico para vencer todas las pérdidas de energía en la tubería de conducción. Para definir las características de una línea de conducción, debe realizarse un análisis de diámetro económico.

3.10.3 Tuberías a utilizar. Una tubería se define como el conjunto formado por el tubo y su sistema de unión. En la actualidad, las tuberías más utilizadas son las fabricadas de plástico (polietileno y PVC) y acero; siendo las dos primeras

P á g i n a  | 46

las más utilizadas en la actualidad. En la selección de los diámetros a utilizar independientemente del RD (relación del diámetro con el espesor) se deberá considerar que el diámetro a respectar será el interno ya que los espesores de las tuberías plásticas P.V.C. o P.E.A.D. tienden a reducir las áreas de conducción y en diámetros mayores a 6” se puede incurrir en

errores de gastos de conducir.

 RD

 D 

e min

 

(3.2)

3.10.4 Válvulas eliminadoras de aire. Se instalan con el objeto de expulsar el aire retenido en la succión cuando la bomba no trabaja y cuando el aire se acumula en los puntos altos de una línea de conducción; y se ubican generalmente a continuación de la junta flexible; la válvula 1 de la FIG. 3.1. Es más empleada en comunidades urbanas.

Fig. 3.10 Colocación de válvulas admisión y expulsión de aire y Eliminadoras de aire después de un tramo horizontal.

VÁLVULA DE ADMISIÓN Y EXPULSIÓN DE AIRE VEA

VAEA

Fuente: CRANE CO. (1982).

P á g i n a  | 47

TABLA 3.1 Guía para selección de diámetros de las válvulas de expulsión de aire, para líneas de conducción de algunos sistemas urbanos (fraccionamientos). Diámetro de la

Gasto en litros por

Diámetro de la

tubería

segundo (l/s)

válvula

1.27 a 10.2 cm

0 a 12.6

1.27 cm (1/2”)

12.7 a 50.4

2.54 cm (1”)

(1/2” a 4”) 15.2 a 25.4 cm (6” a 10”)

Fuente: CRANE CO. (1982). 3.10.5 Válvulas de admisión y expulsión de aire y válvulas de control de aire combinadas. La función de la válvula de admisión y expulsión es de permitir la rápida salida de grandes cantidades de aire cuando se está llenando inicialmente una tubería y permitir la entrada de aire en cantidades suficientes cuando ésta se vacíe. Ésta válvula ya no permitirá la salida o expulsión de aire cuando se haya cerrado y la tubería esté bajo presión. Cuando la presión del sistema baje al punto de la presión atmosférica la válvula abrirá permitiendo la entrada de aire.

3.10.6 Metodología de diseño Generalmente los pasos a seguir para el diseño de una línea de conducción, son los siguientes: a) Trazo planimétrico b) Trazo altimétrico c) Cálculo hidráulico d) Localización de piezas especiales y dispositivos

P á g i n a  | 48

3.11 OBRAS DE REGULACIÓN Y ALMACENAMIENTO. 3.11.1 Descripción General. La regulación es la parte del sistema de abastecimiento de agua potable que tiene por objeto lograr la transformación de un régimen de aportaciones (de la conducción) que normalmente es constante, en un régimen de consumos o demandas (de la red de distribución) que siempre es variable. Cuando además de ser regulador, el tanque tiene la capacidad de almacenar suficiente agua para dos días de reserva a Gasto Medio

diario

(Qmd),

entonces

se

considera

como

tanque

de

 Almacenamiento. En ambos casos, los tanques siempre deben proporcionar un servicio continuo y eficiente, bajo normas y condiciones estrictas de higiene y seguridad.

3.11.2 Capacidad adicional. En todos los sistemas se debe analizar la capacidad adicional de los tanques superficiales o elevados, tomando en cuenta los requerimientos para atender imprevistos como son: demandas contra incendio, falla de energía eléctrica (en sistemas de bombeo) y fallas en las líneas de conducción.

3.11.3 Tipos de tanques. Los tanques pueden ser superficiales o elevados o una combinación de ambos. La elección del tipo de tanque y su ubicación, se

P á g i n a  | 49

deberán basar en diversos factores, entre los cuales se encuentran los siguientes:

3.12 Comparación de curvas para bombas de modelos disponibles El punto de corte de la curva de cabeza del sistema con la curva de cabeza-capacidad de la bomba es llamado el punto de operación de la bomba. Esta será la tasa de flujo que la bomba entregará al menos que unas características del sistema sean cambiadas, por ejemplo restringiendo la válvula de salida. Se hace una comparación de la curva del sistema, con la teórica de la bomba ofrecida por el fabricante, situando sobre ésta el punto o los puntos de trabajo. En la Figura se ven sobre las curvas correspondientes a una bomba, la situación del punto de trabajo, considerando cinco casos diferentes que se comentan a continuación:

Fuente: TYLER G. HICKS, (2001)

P á g i n a  | 50

1. CASO A: Se encuentra en el punto de máximo rendimiento, pero correspondiendo a la línea del impulsor de máximo diámetro, por lo que las características de la bomba no podrán aumentarse de exigirlo así una modificación del sistema. 2. CASO B: El punto de trabajo se encuentra sobre la curva de diámetro mínimo de impulsor, indica un claro sobredimensionamiento de la bomba, y por lo tanto, representa así un encarecimiento.

3. CASO C: Aquí está situado en un diámetro intermedio, pero el rendimiento es muy bajo y por lo tanto, el consumo elevado; la bomba está sobredimensionada. 4. CASOS D Y E: Ambos serían teóricamente correctos, pero mientras el D al aumentar el diámetro del impulsor mejoraría el rendimiento, en el E disminuiría. Superior al 70% del máximo y situado en la parte izquierda del rendimiento.

P á g i n a  | 51

CAPÍTULO IV CARACTERIZACIÓN DEL ÁMBITO DE ESTUDIO El estudio proyectado se realizó en la Provincia de Huancané más específicamente para la comunidad de Huarizán que está ubicado en la zona nor este del departamento de Puno, tiene sus extensiones desde las orillas del Lago Titicaca, aproximadamente a 3825 m.s.n.m. En cuyo potencial se pone énfasis para el aprovechamiento del recurso Hídrico, de esa forma suministrar agua potable para estas comunidades de la parte alta. Para tal fin se realizó un diseño y selección de componentes que permita el óptimo funcionamiento de la bomba y una impulsión del caudal a 105 m. de altura para un reservorio de 33.3 m 3 de agua empleando para ello el diseño de un plano desde la succión de la bomba sumergible, las conexiones adecuadas de la tubería y accesorios secundarios hasta conectar al reservorio. Ver plano en anexos.

P á g i n a  | 52

CAPÍTULO V CÁLCULOS E INGENIERÍA DEL PROYECTO

5.1

CÁLCULO DEL SISTEMA HIDRÁULICO PARA LA BOMBA “A”

5.1.1 Fuente lago Titicaca: caudal (Q) y altura de elevación (H). Los caudales máximos y mínimos así como las alturas máximas y mínimas son registrados en diferentes épocas del año, resultando en la época de avenida el mayor caudal y la mayor elevación y en la época de sequía el menor caudal y menor elevación del lago Titicaca un promedio de:

Qmax / Qmin = Variable Helevmax / Helevmin = variable Los datos máximos nos permitirán considerar el diseño, la protección de la planta de bombeo y los datos mínimos servirán para el diseño de la planta de bombeo a ser utilizado en el sistema

P á g i n a  | 53

de agua potable. El caudal del Lago garantiza el sistema de bombeo a ser utilizado según los requerimientos del cliente (Q = 4.6296 L /s). Para el presente estudio los cálculos son muy aproximados para su futura instalación.

5.1.2 Demanda total de caudal a ser utilizado utilizado en el sistema de bombeo agua potable. De la tabla 1.1 se tiene: Número de habitantes = 8000 Consumo diario = 50 L / habitante Reemplazando datos en;

Q= # hab. * Dotación / 86400 s Se tiene:

Qbomba

3



0.0046296m /  s

El volumen total del reservorio a utilizarse es de 40.0 m 3, los cuales se dividirán para los diferentes sectores de la Provincia de Huancané comunidad campesina de Huarizán, se obtiene las demandas total promedio de 4.6296 L /s; el mismo que debe ser abastecido por 01 bomba de alimentación desde la casa de bombeo ubicado al costado de Lago hasta el reservorio de distribución ubicado en la parte alta de la comunidad de Huarizán (cerro).

V = Q*t

V = (4.6296 L/S) (7 200 s) = 33 333.12 L.

V = 33.3 m3

P á g i n a  | 54

El caudal total de alimentación del Lago al reservorio de succión de la bomba que requiere es de 0.0046296 m 3/s siendo este caudal menor que el caudal mínimo en la época de sequía, captándose aproximadamente la mínima parte garantizándose de esta forma el abastecimiento del caudal requerido por la planta de bombeo.

5.1.3 Cálculo del diámetro de succión de cada bomba Considerando una velocidad media de succión de 2.5 m/s (menor que 3 m/s recomendado) se obtiene un diámetro aproximado de:

 D

4Q 

V 

4 x0.004629       x 2.5



  



0.0486m

Seleccionando el diámetro de tubería según el catálogo del fabricante AMANCO para implementación de sistema de agua potable se dispone de un diámetro máximo de: D = 49 mm 2” aprox.

Recalculando la velocidad media en la tubería de succión se tiene:

Vm

4Q 

 D

  

2

4(0.004630) 

(0.0508)

  

2



2.3 m / s

P á g i n a  | 55

Altura geodésica (H) H = (cota del distribuidor)  – (cota de ubicación de la bomba) H = 105.0 m

H = 105 m

Caudal de la bomba (Q) Q = 4.6296 L /s = 0.004630

3

m

/s

5.2 EVALUACIÓN DE PÉRDIDAS (HP) 5.2.1 Pérdida por fricción en la tubería de succión (hfs) (hfs) La pérdida por fricción debido a la longitud de la tubería de succión, puede calcularse aplicando la fórmula de Darcy:

hfs hfs

  fxLs   fxLs Vms 2 

 Ds

2 g 

Siendo: f = 0.02 ………….…….. Factor de fricción. L = 165 m ………….…. Longitud de succión de la tubería. D = 0.0508 m (2”) ….…. Diámetro de succión de la tubería. g = 9.81 m/s 2 ……...….  Aceleración de la gravedad.

Hfs= 17. 5148 m

P á g i n a  | 56

5.2.2

Cálculo de la Velocidad media en la succión (Vms)

Vms

4Q 

 D

  

2

4(0.005) 

(0.0508)

  

2



2.3m / s

Vms = 2.3 m/s Esta velocidad es menor que 3 m/s que es recomendable en la tubería de descarga.

5.2.3 Cálculo de la pérdida por fricción en la descarga (hfd)

hfd 

0.02 x165 

0.0508

 x 

(2.3) 2 2(9.81)



17.5149m

Hfd = 17. 5149 m

5.3 PÉRDIDA SECUNDARIA EN LA DESCARGA (hkd) La pérdida secundaria en la tubería de succión se calcula aplicando la siguiente fórmula:

hkd  

( k )Vms 2 2 g 

Siendo: Vms = 2.3 m/s ………. Velocidad media. g = 9.81m/s2 …………… Aceleración de la gravedad. ∑k = sumatoria de las constantes de pérdidas de accesorios y

reducciones.

P á g i n a  | 57

5.3.1 Cálculo de la sumatoria de la constante de pérdida en la descarga (hkd): De catálogos de fabricante y tablas se obtiene las constantes de pérdidas que se encuentran en los accesorios y reducciones en la tubería de descarga: K5 = 1.15 (Constante de pérdida para válvula compuerta con ¾ de apertura) K6 = 2.5 (Constante de pérdida para válvula Chéck, completamente abierto). K7 = 0.23 (Constante de pérdida para codo regular de 90º y tapón de cebado) K8 = 0.42 (Constante de pérdida para tee con brida D = 76.2 mm) K9 = 0.71 (Constante de pérdidas menores para expansión gradual) K10 = 0.10 (Constante de pérdida de codo de 45º gradual D = 76.2mm) Sumatoria de las constantes de pérdidas, se tiene: ∑K = 5.11

P á g i n a  | 58

5.3.2 Cálculo de la velocidad media en la descarga (hkd) Sabiendo que la velocidad media en la descarga es de: Vm = 2.3 m/s, se tiene la pérdida secundaria en la descarga de:

hkd 



5.11 x( 2.3) 2 2(9.81)



1.38m

hkd = 1.38 m 5.3.3 Cálculo de la pérdida total en la descarga (hpd) hpd = hfd + hkd Siendo: Hfd = 17. 5149 m Hkd = 1.38 m Reemplazando valores se tiene:

hpd = 17. 5149 + 1.38 = 18. 8949 m

5.3.4 Cálculo de la altura dinámica Total (ADT) La altura dinámica total está determinada por la altura geodésica más la altura de pérdidas:  ADT



H geod .  hp

P á g i n a  | 59

Siendo: H geod. = 105 m Hp = 18. 8949 m Reemplazando valores se tiene:  ADT = 105 + 18.8949

ADT = 123.8949 m

5.3.5 Cálculo de la potencia absorbida por la bomba (PB). Está determinada por la fórmula.

 PB

  Q ( ADT ) 

76 



1000 x0.004630 x123.8949 76 x 0.70



10.78 HP 

Siendo: γ = 1000 Kgf/m3 (Peso específico del agua)

Q = 0.004630 m3/s (caudal de la bomba)  ADT =105 (altura dinámica total) η = 0.70 (rendimiento d e la bomba asumida)

Reemplazando valores se tiene:

PB = 10.78 HP PB = 8.0438 kw PBR = 10.78 / 0.70

PBR = 15.40 HP

Con estos datos elegimos la bomba tipo: 5MQLL  –  10 - 15Hp de 70% de 3” Ø; por su magnitud el motor será trifásica.

P á g i n a  | 60

5.4 DISEÑO Y CÁLCULOS PARA EL TIPO DE BOMBA “B” 5.4.1 Cálculo del diámetro de succión de la bomba Considerando una velocidad media de descarga de 1.2 m/s (menor que 2m/s recomendado) se obtiene un diámetro aproximado de:

 D

4Q 

V 



  

4 x0.004630       x1.2



0.070090m

Seleccionando el diámetro de tubería según el catálogo del fabricante  AMANCO para implementación de sistema de agua potable se dispone de un diámetro interno máximo de: D = 76.2 mm =3”

5.4.2 Recalculando la velocidad media en la tubería de succión se tiene:

Vm

4Q 

 D

  

2

4(0.004630) 

(0.0762)

  

2



1.015295m / s



1.0153m / s

Altura geodésica (H) H = (cota del distribuidor)  – (cota de ubicación de la bomba) H = 105.0 m

H = 105.0 m

P á g i n a  | 61

Caudal de la bomba (Q) Q = 4.6296 L /s = 0.0044630

m

3

/s

5.4.3 Evaluación de pérdidas (hp) 5.4.3.1 Pérdida por fricción en la tubería de succión (hfs) La pérdida por fricción debido a la longitud de la tubería de succión, puede calcularse aplicando la fórmula de Darcy:

hfs

  fxLs Vms 2 

 Ds

2 g 

Siendo: f = 0.02 ………….…….. Factor de fricción. Ls = 2 m ………….….…. Longitud de succión de la tubería. D = 0.0762 m (3”) ….…. Diámetro de succión de la tubería. g = 9.81 m/s2 ……...…. Aceleración de la gravedad.

5.4.3.1.1 Cálculo de la velocidad media en la succión (Vms)

Vms



4Q  Ds 2   



4(0.004630) 2   (0.0762)

Vms = 1.015295 m/s



1.015295m / s

P á g i n a  | 62

Esta velocidad es menor que 2 m/s que es recomendable en la tubería de succión.

5.4.3.1.2 Cálculo de la pérdida por fricción en la succión (hfs)

hfs

1.0152952  x   0.0762 2(9.81)

0.02 x 2 



0.027580m

hfs = 0.027580 m

5.4.3.2 Pérdida secundaria en la tubería de succión (hks) La pérdida secundaria en la tubería de succión se calcula aplicando la siguiente fórmula:

hks 

( k )Vms 2 2 g 

Siendo: Vms = 1.015295 m/s ………. Velocidad media. g = 9.81m/s2 ……………… Aceleración de la gravedad. ∑k = sumatoria de las constantes de pérdidas de accesorios y

reducciones.

P á g i n a  | 63

5.4.3.3 Cálculo de la sumatoria de la constante de pérdida en la succión (hks): De catálogos de fabricante y tablas se obtiene las constantes de pérdidas que se encuentran en los accesorios y reducciones en la tubería de succión: K1 = 0.40 (Constante de pérdida en la canastilla, para D = 76.2mm) K2 = 0.80 (Constante de pérdida en la válvula de pie, para D = 76.2mm) K3 = 0.20 (Constante de pérdida de codo regular de 90º para D = 76.2mm) K4 = 0.40 (Constante de pérdida en reducción de 3” a 4”)

Sumando las constantes de pérdidas, se tiene:

∑K = 1.8

5.4.3.3.1 Cálculo de la pérdida secundaria en la succión (hks) Sabiendo que la velocidad media en la succión es de: Vms = 1.015295 m/s, se tiene la pérdida secundaria en la succión de: hks



1.8 x1.015295 2   2(9.81)



0.094571m

hks = 0.094571 m

P á g i n a  | 64

5.5 PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN LA TUBERÍA DE DESCARGA DESDE LA BOMBA HASTA EL RESERVORIO (hfd) La pérdida por fricción debido a la longitud de la tubería de descarga, puede calcularse según la siguiente fórmula de Darcy:

hfd 

  fxLd  Vmd 2 

 Dd 

2 g 

Siendo: f = 0.02 ………….…Factor de fricción. L = 165 m ……….….Longitud de la tubería. D = 0.0508 m (2”)…..Diámetro interno de la tubería. g = 9.81 m/s2 ………Aceleración de la gravedad.

5.5.1 Cálculo de velocidad media en la tubería de descarga (Vmd)

Vmd 

4Q 

    D

2

4(0.004630) 

  (0.0508)

2



2.28m / s

Vmd = 2.28 m/s Esta velocidad es menor que 3 m/s que es recomendable en la tubería de descarga.

P á g i n a  | 65

5.5.2 Pérdida por fricción de descarga (hfd) Considerando la velocidad media de descarga de 2.4670 m/s, la pérdida por fricción en la descarga se tiene:

hfd 

0.02 x165 

0.0508

 x

(2.28) 2 2(9.81)



17.21m

Hfd = 17. 21 m.

5.5.3 Pérdida secundaria en la descarga (hkd) La pérdida secundaria en la descarga se calcula aplicando la siguiente fórmula: ( k )Vmd 

2

hkd  

2 g 

Siendo: Vmd = 2.28 m/s….…….…….Velocidad media en la descarga. g = 9.81 m/s2 ……………………. ..Aceleración de la gravedad.

∑k = sumatoria de las constantes de pérdidas de accesorios y

medidores.

P á g i n a  | 66

5.5.4 Cálculo de la sumatoria de la constante de pérdida en la descarga (hkd): De catálogos de fabricante y tablas se obtiene las constantes de pérdidas que se encuentran en los accesorios y reducciones en la tubería de descarga: K5 = 1.15 (Constante de pérdida para válvula compuerta con ¾ de apertura) K6 = 2.5 (Constante de pérdida para válvula Chéck, completamente abierto). K7 = 0.23 (Constante de pérdida para codo regular de 90º y tapón de cebado) K8 = 0.42 (Constante de pérdida para tee con brida D = 76.2 mm) K9 = 0.71 (Constante de pérdidas menores para expansión gradual) K10 = 0.10 (Constante de pérdida de Codo de 45º gradual D = 76.2 mm) Sumatoria de las constantes de pérdidas, se tiene: ∑K = 5.11

P á g i n a  | 67

Cálculo de la velocidad media en la descarga Sabiendo que la velocidad media en la descarga es de: Vm = 2.28 m/s , se tiene la pérdida secundaria en la descarga de: hkd 



5.11 x(2.28 ) 2   2(9.81)



1.35391m

Hkd = 1.35391 m. 5.5.5 Cálculo de la pérdida total en la succión (hps) hps = hfs + hks Siendo: hfs = 0.027580 m hks = 0.094571 m Reemplazando valores se tiene

hps = 0.027580 + 0.094571  = 0.122151 m 5.5.6 Cálculo de la pérdida total en la descarga (hpd) hpd = hfd + hkd Siendo: Hfd = 17.21 m Hkd = 1.353916 m Reemplazando valores se tiene:

hpd = 17.21+ 1.359117 = 18.563916m

P á g i n a  | 68

5.5.7 Cálculo en la pérdida total del sistema en la succión y descarga (hp) hp = hps + hpd Siendo: hps = 0.122151 m hpd = 18.563916 m Reemplazando valores se tiene:

hp = 0.122151 + 18.563916 = 18.686067 m

5.5.8 Cálculo de la altura dinámica total (ADT) La altura dinámica total está determinada por la altura geodésica más la altura de pérdidas:  ADT



H geod .  hp

Siendo: Hgeod. = 105 m hp = 18.686067 m Reemplazando valores se tiene:  ADT = 105 + 18.686067

ADT = 123.686067 m

P á g i n a  | 69

5.5.9 Cálculo de la potencia absorbida por la bomba (PB). Está determinado por la fórmula.

 PB

  Q( ADT ) 

76 



1000 x0.004630 x123.686067   76 x0.70

Siendo: γ = 1000 Kgf/m3 (Peso específico del agua)

Q = 0.004630 m3/seg (caudal de la bomba)  ADT =123.68607 (altura dinámica total) η = 0.70 (rendimiento de la bomba asumida)

Reemplazando valores se tiene:

PB = 10.7644 HP PB = 8.0302 kW

5.5.10 Cálculo de la potencia del motor eléctrico

 PM  R



10   0.7



15.3777 Hp



10.7644 HP 

P á g i n a  | 70

5.6

EVALUACIÓN

DE

LA

CAVITACIÓN

PARA

LA

BOMBA

SELECCIONADA

5.6.1 Cavitación. Para evitar los inconvenientes de la cavitación es necesario que la altura disponible (NPSH D) del sistema sea igual o mayor que la altura requerida de aspiración (NPSH R), para el presente estudio no tendremos problemas con la cavitación en vista que la bomba es sumergible.

(NPSH)D ≥ (NPSH) R …………. (I) 5.6.2 Altura Requerida de aspiración (NPSH) R Del catálogo del fabricante Hidrostal, para el tipo de bomba centrífugo seleccionada Modelo 200  – 400, con los datos de Caudal 4,6296 L /s y altura 105 m de la curva de fabricante de la bomba, se tiene la altura requerida de aspiración.

(NPSH)R = 4m ……… (II)

(se considera una estimación del

valor solicitado al fabricante)

5.6.3 Altura disponible de aspiración (NPSH)  D La altura disponible del sistema, se puede determinar a partir de la siguiente ecuación: (NPSH)D = Hatmf - Hs  – Hps - Hv (i)

P á g i n a  | 71

5.6.4 Altura de presión atmosférica (Hatm) De tablas y ábacos se selecciona la presión atmosférica para la altura de 3825 msnm, se tiene: Hatm = 6.36 mca = 0.636 bar……………………….. (5.1)

5.6.4.1 Altura de presión de vapor (Hv) Se obtiene de tablas de presión de vapor a la temperatura del líquido considerando una temperatura de 20° C, se tiene: Hv = 0.234 mca………………………………( 5.2 )

5.6.4.2 Altura de pérdidas de carga en la succión (Hps) Son las pérdidas de carga existente en la aspiración (succión): pérdidas primaria o por fricción en la tubería (hfs) y pérdidas secundarias en accesorios (hks):

hps = hfs + hks = 0.027580 + 0.094571 hps = 0.122151 m ……………………………..( 5.3 )

5.6.4.3 Elevación de succión o aspiración (Hs) La elevación estática propuesto inicialmente considerando el trabajo de la planta en la época de sequía es de: Hs = 0.5 m……………………………………...( 5.4 )

P á g i n a  | 72

5.7 ALTURA DISPONIBLE DE ASPIRACIÓN (NPSH)D Reemplazando valores de 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 en (i). , se tiene: (NPSH)D = 6.36 - 0.5 - 0.122751- 0.234 = 5.503849

(NPSH)D = 5.503849 m ………………. (III) 5.7.1 Condición de cavitación Reemplazando las ecuaciones (II) y (III) en (I) para poder compararlo se tiene: (NPSH)D ≥ (NPSH)R 5.503849 m ≥ 4 m

Para que no Cavíte se cumple que el (NPSH) D  es mayor que el (NPSH)R  ; siendo el (NPSH)R igual a 2 m (según la curva del sistema proporcionado por el fabricante). Por lo tanto, para la altura de succión inicial propuesta de Hs = 0.5 m no existirá cavitación, debiendo trabajar la bomba sin problemas internos del álabe de la bomba en la época del sequía.

5.7.1.1 Margen de seguridad para evitar la cavitación. Considerando las posibles sobrecargas en la cámara de aspiración (tanque de succión) y poder ubicar el alivio es posible elevar la altura de aspiración a Hs = 1.0 m, siendo el nuevo (NPSH) D de: (NPSH)D = 6.36 – 1.0 – 0.122151 - 0.234 = 5.0038 m

P á g i n a  | 73

(NPSH)D = 5.0038 m Por lo tanto, para que no exista cavitación dentro de un margen de seguridad de 5.0038 m

5.7 CONTRASTACIÓN DE LA ALTURA DE ASPIRACIÓN (NPSH)D El (NPSH)D  puede ser calculado aplicando la fórmula de HIDROSTAL, mediante la siguiente ecuación.

( NPSH ) D

 Ps  Pv 



9850 xGE 



S   Hfs 

Donde: Ps = 63336 Pa (Presión atmosférica a 3820 msnm) Pv = 2485Pa (Presión de vapor de agua a 21°C) Hps = 0.12215 m ca (Considerando la pérdida total en la línea de succión) GE = 0.9989 (Gravedad específica para 21°C) S = 1.0 m (altura de succión estática: Nivel de líquido a bombear se encuentra por debajo del eje de la bomba). Reemplazando valores se tiene:

P á g i n a  | 74

( NPSH ) D

63336 



2485

9850 x0.9989



1.0 0.027580 



5.1569

(NPSH)D = 5.1569 mca Por lo tanto para que no Cavíten las bombas centrífugas seleccionadas cumple que el (NPSH) D disponible es mayor al (NPSH) R requerido por el fabricante, asegurando la disponibilidad de la bomba, siendo (NPSH)D > (NPSH)R

5.1569 m > 4.0 m

Por lo tanto, en estas condiciones la bomba no cavitaría teniendo un margen de seguridad 5.1569 m según la fórmula planteada por la empresa Hidrostal

5.8 ALTURA DE SUCCIÓN MÁXIMA A UTILIZARSE PARA QUE NO CAVITE. Hs < Hat – Hpsucc – Hv – (NPSH)R Siendo: Hat = 6.36 ……………………. (Para 3820 msnm)

H psucc = 0.12215 mca …..…

(Pérdida en la succión)

Hv = 0.234 mc a …………….. (Para una temperatura de 20ºC) (NPSH)R = 4 mca……..……...(Obtenido en la curva del fabricante)

P á g i n a  | 75

Reemplazando valores se tiene: Hs ≤ 6,36 –  0,12275 – 0,234 – 4= 2,00325 mca.

Hs ≤ 2,00385 mca

Por lo tanto, se dispone de una altura máxima aprovechable de: (Hs)max = 2,00385 mca Si se instala la bomba a un metro sobre el nivel de agua no habrá el problema de cavitación en la bomba teniendo un margen de seguridad de 0.00385 m.

5.9 CÁLCULO DEL PUNTO DE OPERACIÓN DE LA BOMBA 5.10.1 Pérdida total para bomba (hp) Sabemos que la pérdida total para una bomba está dada por: hp = hps + hpd Siendo: hps = 0.12215 Q 2 hpd = 18.5639 Q2 Reemplazando se tiene Hp = 18.6861 Q2

P á g i n a  | 76

5.10.2 CÁLCULO DE LA ALTURA DINÁMICA TOTAL (ADT)  ADT = Hgeod + hp Siendo: Hgeod = 105 m hp = 18.6861 Q2 Reemplazando se tiene:  ADT = 105 + 18.6861 Q2  ADT = 123.6861 Q2

5.10.3 Curva de operación de la bomba

En el gráfico se muestra la intersección del caudal y altura de impulsión de la bomba. Donde se tiene un caudal de diseño de 4.6 l/s y una altura dinámica total de (ADT) 123.69 m.

P á g i n a  | 77

5.11 POTENCIA DEL MOTOR ELÉCTRICO (PM) Sabiendo que la potencia en el eje de la bomba seleccionada es de 7 kW y considerando los incrementos debido a la pérdida por la altura principalmente, del 3% y otras pérdidas mínimas (arranque y transmisión) del orden del 2%, (Hidrostal- Perú - 2012) se tiene: PM. = 8 x 1.05 = 8.4 kW

5.12

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR CUADRO DE CARGAS SERVICIO

NOMBRE LOCALIDAD

HUARIZÁN

PARTICULAR

TOTAL

N° U.2013

Kw

Kw

I(A)

Otros

3.00

3.00

4.92

01 Bomba

8.00

8.00 18.04

TOTALES

11.00 11.00 25.03

Factor de Demanda

FD

0.6

Factor de Potencia

cos

0.8

Máxima Demanda

M.D. 10.00

Considerando una reserva de 10% KVA diseño

KVA 19.25

10% Pérdida por altura

KVA 21.175

Transformador Seleccionado Fuente: elaboración propia

25 KVA

POTENCIA KVA 19.3 25

P á g i n a  | 78

5.12.1 SELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR Del catálogo de fabricante se selecciona el transformador trifásico de distribución marca DELCROSA, serie 12 kV - 4000 msnm, cuya potencia nominal del transformador que satisface al motor, considerando el factor de seguridad seleccionado es de: Potencia Nominal del transformador = 25 KVA.

5.13 EVALUACIÓN DE COSTO CONSUMIDO 5.13.1 Sistema de bombeo de agua potable de la comunidad de Huarizán- Huancané. Energía consumida mensual 

Potencia del Motor

: 25 kW



Número de motores

: 01



Potencia instalada:



Potencia Contratada (Pc) Potencia contratada:

PI = 25 kW

Pc = PI x 0.8 Pc = 25 x 0.8

Pc = 20 kW 

Energía consumida por día (Ed)

P á g i n a  | 79

Considerando un régimen de trabajo de 2 horas / día.

Ed = 25 kW x 2

Ed = 50



horas día

kWH  día

Energía consumida por mes (EM) Considerando un trabajo de 30 días/mes:

 E  M 



50

día

 E  M    1500 

30 días

kwh 

mes

kwh mes

5.13.2 Pago Mensual por Consumo de Energía Eléctrica Considerando según el sistema de tarifación de Electro Puno le corresponde: “TARACO - JULIACA Rural sector S”.

Para el pago de energía eléctrica consumida se considera la tarifa MT4, que consta de los siguientes: 

Cargo fijo mensual …………………………………………S/. 9.15



Cargo por ener gía activa 1500 x 0.1284

…………...…S/. 192.6