Proyecto Bomba Casera 1e3n5e

UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO” FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

PROYECTO “BOMBA DE AGUA CASERA”

AGRADECIMIENTO

Primeramente agracemos

a

Dios,

por darnos salud y cuidarnos día a día;

seguidamente agradecemos a nuestros padres por brindaros el apoyo para seguir nuestros estudios universitarios para

realizar nuestras metas y nuestro gran

sueño el cual es ser Ingeniero Agrícola.

También agradecemos al ingeniero WILFREDODIAZ CORDOVA por compartir sus conocimientos para desarrollarnos académicamente y tener una buena formación profesional.

PRESENTACION

Este proyecto se hizo conjuntamente con todos los integrantes del grupo los cuales hemos trabajado conjuntamente para poder hacer realidad este proyecto con fines de obtener conocimientos en el desarrollo de nuestra carrera profesional.

Seguidamente se dará a conocer en forma detallada todos los principios de este trabajo aplicado a la Termodinámica y se verá la importancia que tiene este trabajo porque desarrolla problemas en el ámbito rural.

INTRODUCCION

Este proyecto se ha desarrollado con fines de aplicación a la termodinámica la cual es un mecanismo que funciona mediante una presión ejercida por un pistón el cual es la pieza más importante de este mecanismo por lo que absorbe el agua y presiona. También

se enmarca dentro de la iniciativa de la Facultad de Ingeniería

Agrícola, para poner en funcionamiento, en una primera etapa, un laboratorio de tecnologías apropiadas al abastecimiento de agua. El cual incluye un banco de ensayo de bombas manuales, un banco de ensayos para sistemas de bombeo alimentados con es fotovoltaicos y un banco de ensayos de sistemas de potabilización, incluyendo columnas de filtración.

El mecanismo es el siguiente: el Pistón absorbe el agua válvula de succión

lo cual pasa por la

y llena toda el área del tubo una vez estando acá el agua

ejerce una presión así abajo y expulsa el agua por la válvula de pase.

Este proceso es mediante la creación de un desequilibrio de presiones dentro de un entorno cerrado. Este desequilibrio hace que el líquido se mueva de un lugar a otro en un intento de equilibrar la presión.

OBJETIVOS

Conocer el concepto de presión y manejar las unidades en que se mide. Comprender el efecto de la presión y la fuerza en los fluidos, conocer sus expresiones y el de la presión hidrostática. Saber interpretar los diferentes fenómenos relacionados con la presión en la vida ordinaria. Saber en qué se basa el funcionamiento de diferentes aparatos que tienen relación con la presión. Conocer cómo se han utilizado las características de los fluidos en el desarrollo de tecnologías útiles a nuestra sociedad.

MARCO TEÓRICO

PRESIÓN A la fuerza normal por unidad de área se le llama *presión*, mejor explicado esto, se entiende como que: presión es igual a una fuerza ejercida sobre determinado objeto por una unidad de área, por ejemplo, al pisar el suelo estamos ejerciendo una presión sobre éste. Para calcular la presión se utiliza una fórmula que es:

PRESIÓN DE UN FLUIDO

La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación constitutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática.

PRESIÓN DE UN FLUIDO

La presión de un fluido, no es la misma que la que se ejerce sobre un sólido. Se debe destacar que el fluido, dependiendo de donde se encuentre contenido, puede o no cambiar su forma, Esta característica de adaptarse a las formas es propia de los fluidos. Para poder obtener la presión de un fluido es necesario que éste se encuentre contenido en

un recipiente, ya que, la presión ejercida en el fluido afectara a todo el contenido y no a una parte de él. El fluido de un recipiente está sometido a mayor presión que el de la superficie esto se debe al peso de líquido que se encuentra arriba. Un objeto solido puede ejercer únicamente una fuerza hacia arriba debido a su peso. A cualquier profundidad en un fluido la presión es la misma en todas las direcciones. La presión del fluido es directamente proporcional a su profundidad y densidad La presión en el fondo de un recipiente solo es en función de la profundidad del líquido y es la misma en todas las direcciones. Puesto que el área en el fondo es la misma en ambos recipientes, la fuerza total ejercida sobre el fondo de cada uno de ellos también es igual. La fuerza total ejercida en el fondo es como una columna de agua que pesa y por lo tanto ejerce presión. Todas las presiones representan una medida de la energía potencial por unidad de volumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen habitualmente varias formas de medir la presión: 

La presión media, o promedio de las presiones según diferentes direcciones en un fluido, cuando el fluido está en reposo esta presión media coincide con la presión hidrostática.



La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la fórmula donde

es la presión hidrostática,

profundidad bajo la superficie del fluido.

es el peso específico y



La presión hidrodinámica es la presión termodinámica dependiente de la dirección considerada alrededor de un punto que dependerá además del peso del fluido, el estado de movimiento del mismo.

MEDICIÓN DE PRESIÓN La presión se debe únicamente al propio fluido y puede calcularse a partir de → P= W/A = Dh. Cualquier líquido en un recipiente abierto está sujeto a la presión atmosférica, además de la presión debida a su propio peso, puesto que el líquido es relativamente incompresible. El primero en enunciar este hecho fue el matemático Blas Pascal y se conoce como Ley de Pascal, en general, se enuncia como: Una presión externa aplicada a un fluido contenido se transmite únicamente a través del volumen del líquido. La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como la presión manométrica. Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica La presión atmosférica al nivel del mar es de 101.3kPa, o, 14.7 lb/in2 con frecuencia se usa una unidad de presión de 1 atmosfera (atm) definida como la presión media que la atmosfera ejerce al nivel del mar, es decir, 101.3 kPa. Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro de tubo, éste consiste en un tubo en forma de U que contiene un líquido, que generalmente es mercurio. Cuando ambos extremos del tubo están abiertos, el mercurio busca su propio nivel ya que se ejerce 1 atm de presión en cada uno de los extremos abiertos. Cuando uno de los extremos se conecta a la cámara presurizada, el mercurio se eleva en el tubo abierto hasta que las presiones se igualan, la diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida de la presión manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto.

El manómetro se usa con tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras presiones se expresan a menudo en → centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio En resumen, podemos escribir las siguientes medidas equivalentes de la presión atmosférica: 1atm = 101.30 kPa = 14.7 lb/in2 = 76 cm de mercurio = 30 in de mercurio = 2116 lb/ft2

APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE PASCAL

El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos. En esta clase defluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:

Donde: , presión total a la profundidad. , presión sobre la superficie libre del fluido. , densidad del fluido. , aceleración de la gravedad. , altura, medida en metros. La presión se define como la fuerza ejercida sobre unidad de área p = F/A. De este modo obtenemos la ecuación: F1/A1 = F2/A2, entendiéndose a F1 como la fuerza en el primer pistón y A1 como el área de este último. Realizando despejes sobre esta ecuación básica podemos obtener los resultados deseados en la resolución de un problema de física de este orden. Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no

hacerlo la presión total. Si el fluido no fuera incompresible, su densidad respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse. Por otra parte, si las paredes del recipiente no fuesen indeformables, las variaciones en la presión en el seno del líquido no podrían transmitirse siguiendo este principio.

PRICIPIO ARQUIMIDES Un objeto que es parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso del fluido desalojado. P=pgh Donde p es igual a la densidad de masa del fluido y g es la aceleración debida a la gravedad. Por supuesto si deseamos representar la presión absoluta dentro del fluido, tenemos que sumarle también la presión externa ejercida por la atmosfera. La presión total hacia abajo P1 ejercida sobre la parte superior. P1 = Pa + pgh1 Donde Pa es la presión atmosférica y h1 es la profundidad en la parte superior. En forma similar, la presión hacia arriba P2 en la parte inferior. P2 = Pa + pgh2 Donde h2 es la profundidad medida en la parte inferior, puesto que h2 es mayor que h1, la presión registrada en la parte inferior es mayor que la presión en su parte superior, lo cual da por resultado una fuerza neta hacia arriba. Si representamos la fuerza hacia abajo como F1 y la fuerza hacia arriba como F2 podemos escribir F1 = P1A F2 = P2A La fuerza neta hacia arriba ejercida por el fluido se llama empuje y está dada por: FB = F2 – F1 = A (P2 – P1) = A (Pa + pgh2 – Pa – pgh1)

= Apg (h2 – h1) = ApgH Donde H = h2 – h1 es la altura. Finalmente, si recordamos que el volumen es V = AH, obtenemos este resultado: FB = pgV = mg empuje = peso del fluido desalojado Y éste es el principio de Arquímedes.

PRENSA HIDRÁULICA

El "gato hidráulico" empleado para elevar coches en los talleres es una prensa hidráulica. Es un depósito con dos émbolos de distintas secciones S1 y S2 conectados a él. La presión ejercida por el émbolo al presionar en la superficie del líquido se transmite íntegramente a todo el líquido. La presión es la misma en los puntos próximos a los dos émbolos. P1 = P2

La fuerza F1 aplicada en el émbolo pequeño se amplifica en un factor amplificador k tal que: F2 en el émbolo grande es k —F1. Además de amplificar el valor de F1 cambia su dirección de utilización, pues F2 estará donde conectemos al depósito el segundo émbolo.

RENDIMIENTO DE UN PISTÓN Rendimiento en los compresores de pistón. El rendimiento de una máquina que entrega energía al fluido se definecomo, el cociente entre la energía mecánica que realmente recibe el fluido y laenergía que se invierte. En este tipo de máquina con refrigeración no se puede evaluar el trabajoque recibe dado que parte de él se extrae como calor. Este calor, a su vez, estáaumentado por el trabajo de fricción que no es fácil de evaluar. Por las razones expuestas, el rendimiento así concebido no es aplicable yse opta por comparar el compresor politrópico en estudio con uno isotermo quetrabaja con la misma relación p2/pl.

Se define Se usa esta definición dado que el trabajo menor en el eje se tiene cuandose comprime en forma isoterma, pero también es justificable por el hecho que en lageneralidad de los casos, el gas se utilizará a la presión p2 y a temperaturaambiente.

INFORMACION BASICA MECANISMO Y FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA CASERA

Durante la carrera de descenso del pistón, se abre la válvula de isión accionada por el vacío creado por el propio pistón, mientras la de descarga se aprieta contra su asiento, de esta forma se llena de líquido el espacio sobre él. Luego, cuando el pistón sube, el incremento de presión cierra la válvula de isión y empuja la de escape, abriéndola, con lo que se produce la descarga. La repetición de este ciclo de trabajo produce un bombeo pulsante a presiones que pueden ser muy grandes. Usando una leva que empuja el pistón en la carrera de impulsión y un resorte de retorno para la carrera de succión como en la bomba de inyección Diesel. Estas bombas de pistones son de desplazamiento positivo, y dada la incompresibilidad de los líquidos no pueden funcionar con el conducto de salida cerrado, en tal caso. se produciría o bien la rotura de la bomba, o se detiene completamente la fuente de movimiento, por ejemplo, el motor eléctrico de accionamiento. Como durante el trabajo se produce rozamiento entre el pistón y el cilindro, necesitan de sistemas de lubricación especiales para poder ser utilizadas en la impulsión de líquidos poco lubricantes tales como el agua. Tampoco pueden ser usadas con líquidos contaminados con partículas que resultarían abrasivas para el conjunto. Una variante de este método de bombeo se utiliza en los molinos de viento tradicionales, en este caso el cilindro es inoxidable, generalmente de bronce, y el pistón, también inoxidable, está dotado de sellos o zapatillas de cuero, las que duran bastante tiempo lubricadas con el agua de funcionamiento a las bajas velocidades de acción de estos molinos.

En una "bomba aspirante", un cilindro que contiene un pistón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo. Una válvula bloquea la entrada del tubo al cilindro. La válvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua. Dentro del pistón, hay una segunda válvula que funciona en la misma forma. Cuando se acciona la manivela, el pistón sube. Esto aumenta el volumen existente debajo del pistón, y, por lo tanto, la presión disminuye. La presión del aire normal que actúa sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el líquido por el tubo, franqueando la válvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistón baja, se cierra la primera válvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistón y ocupe el cilindro que está encima de éste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que entre más agua en el cilindro, por debajo del pistón. La acción continúa mientras el pistón sube y baja. Una bomba aspirante es de acción limitada, en ciertos sentidos. No puede proporcionar un chorro continuo de líquido ni hacer subir el agua a través de una distancia mayor a 10 m. entre la superficie del pozo y la válvula inferior, ya que la presión normal del aire sólo puede actuar con fuerza suficiente para mantener una columna de agua de esa altura. Una bomba impelente vence esos obstáculos. La altura de elevación

que proporciona la bomba es siempre la misma y

responde a la siguiente fórmula:

Donde

es la presión de impulsión,

densidad del fluido y

es la presión de aspiración,

la aceleración de la gravedad.

es la

PARTES Y FUNCIONES DE LA BOBMA CASERA

LA VÁLVULA DE SUCCIÓN Esta se encarga de absorber el agua del pozo o medio de que se quiera extraer, cuando el Pistón absorbe esta se abre y cierra cuando se ha terminado la absorción para evitar el regreso del agua.

VÁLVULA DE PASE La válvula de pase ejerce la siguiente función: cuando el Pistón absorbe y se abre la válvula de absorción esta se cierra para evitar que entre aire con fin que el mecanismo sea más eficiente, y se abre cuando el pistón ejerce una presión sobre el líquido absorbido para dejar pasar el agua.

EL PISTON El pistón es la pieza primordial de esta bomba porque es en que absorbe y presiona para el funcionamiento y desarrollo de este mecanismo.

ANTECEDENTES DE PROYECTO SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EN ZONAS RURALES

NECESIDAD DE ABASTECIMIENTO

El abastecimiento de agua para uso doméstico es una de las necesidades básicas para la vida del ser humano. Tanto el al agua potable como el saneamiento de las fuentes de abastecimiento condicionan la salud de millones de personas. La OMS estima que las enfermedades diarreicas son responsables de 1,73 millones de muertes al año, y que un 3,7% de todas las enfermedades están directamente relacionadas con el consumo insuficiente de agua y las limitaciones higiénicas que esta escasez impone. Otro grupo de enfermedades como el tracoma, el tifus, la malaria, afecciones de piel y ojos, etc. Están también provocadas por la existencia de hábitos de higiene insuficientes, o con el uso de aguas que no reúnen las condiciones sanitarias básicas. A partir de las siguientes categorías: necesidad directa del consumo de agua, agua necesaria para la elaboración de comidas y agua necesaria para la higiene ycontrastando las cantidades respectivas con los informes estudiados y con los estándares reconocidos internacionalmente tanto por las naciones unidas, el banco mundial o la OMS se valoró como imprescindible el asegurar la accesibilidad del agua al menos a 50 litros por persona y día. De esta manera se puede garantizar que la salud no se verá afectada por la escasez de agua. Como se puede observar la cantidad de agua destinada a la higiene aumenta porcentualmente respecto al total del agua consumida cuando el abastecimiento garantizado aumenta, lo que nos permite comprobar la relación directa que existe entre la cantidad de agua disponible, la higiene y el aseguramiento de la salud que esta última implica.

Porcentaje de agua empleada en la higiene, en la preparación de comidas y en el consumo directo para distintos abastecimientos de agua por persona y día.

BOMBAS MANUALES CASERAS COMO MODO DE ABASTECIMIENTO

En la actualidad unos 1000 millones de personas según la SKAT fundamentan su abastecimiento de agua en el empleo de sistemas de bombeo manual. Esta realidad que marca la cotidianidad de gran parte de la población, sobre todo del mundo menos desarrollado, no es nueva. A lo largo de la historia de la humanidad el uso del bombeo manual ha sido muy importante, y se pretende plantear la trascendencia que puede llegar a tener la utilización y el desarrollo de los sistemas de bombeo manual en un futuro próximo. Al igual que los sistemas convencionales de agua corriente, el mantenimiento y la reparación de las bombas de mano instaladas por las autoridades públicas casi siempre dependían de una acción central. El concepto de funcionamiento y mantenimiento a nivel del poblado pasó a denominarse a nivel internacional diseño VLOM (Village-leveloperation and maintenance) y fue una importante contribución del proyecto de bombas de mano

al establecimiento de un nuevo criterio aceptado respecto de los programas de abastecimiento de agua. Su inspiración era de carácter técnico: diseñar bombas y piezas de repuesto aptas para un mantenimiento descentralizado. Pero el avance conceptual principal era el de la participación de los s en la adopción de decisiones relativas a los servicios, y en la istración de éstos. Posteriormente esta idea se extendió al modo de pensar acerca de los recursos hídricos en general. Si la propia comunidad ha de ser la principal responsable del mantenimiento y funcionamiento de sus bombas demano, tendría que participar desde el primer momento en el suministro de servicios. En primer lugar, tendría que querer tener bombas de mano, y elegir de entre sus a “es” o “encargados” de las bombas, a los cuales habría que familiarizar con las bombas e informar acerca de las necesidades de mantenimiento.

CONCLUCIONES

Se ha conseguido, en primer lugar, construir la instalación como se había planteado en un principio y, finalmente, se han determinado los parámetros más importantes de funcionamiento para variarlos y mejorarlos en proyectos siguientes.

A pesar de ser este proyecto un estudio previo se ha conseguido establecer con bastante precisión los parámetros de su caracterización, sin disponer de aparatos de medida adecuados ni precisos.

BIBLIOGRAFIA

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MARTIN-LOECHES, M. Tecnologías apropiadas de captación y elevación de agua en contextos de desarrollo, Departamento de geología de la universidad de Alcalá, Alcalá, 2005.

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http://es.idoub.com/doc/57441022/Bombas-de-embolo-alternativo http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulica#Tipos_de_bombas_de_.C3. A9mbolo