Planta Piloto de Bombas Hidráulicas para la Enseñanza y
Aprendizaje de la Mecánica de Fluidos
Hydraulic Pump Pilot Plant for the Teaching and Learning of
the Fluid Mechanics
Carlos Mauro Ferrer Riquett
1
, Jair Eviel Barrios Deluquez
2
y Kenneth Enrique
Rosillón Olivares
3
Ing_jair@hotmail.com
contacto@cetinci.com
https://orcid.org/0000-0003-1860-0226
https://orcid.org/0000-0001-7508-0373
https://orcid.org/0000-0003-0172-3828
1,2
SENA
3
Centro Tecnológico de
Investigación y Consultoría en
Ingeniería
1,2
Colombia
3
Venezuela
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K.
(2020). Planta piloto de bombas
hidráulicas para la enseñanza y
aprendizaje de la mecánica de
fluidos. Revista Tecnológica-
Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-
131.
https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.11
6
J. Barrios, C. Ferrer & K. Rosillón.
(2020), “Planta piloto de bombas
hidráulicas para la enseñanza y
aprendizaje de la mecánica de
fluidos”, RTED, vol. 9, n. º 1, pp.
124-131, abr. 2020.
Resumen
Este trabajo fue desarrollado con el propósito de fabricar un banco de pruebas de
bombas hidráulicas portátil para aplicaciones didácticas para así estudiar el flujo de
fluidos y sus características en el cual pudo desarrollar experiencias prácticas en el
área de ingeniería, conociendo así como se maneja en el ámbito laboral e industrial
el comportamiento de este, Por lo tanto este trabajo desarrollado fue sustentado por
teorías de Bombas, Teoría, Diseño y aplicaciones, Maxtais (2009), Ciencia de los
materiales, Smith (2001), Resistencia de los Materiales, Mott (2009), Introducción a
la Ingeniería, White (2011). Por otra parte, la presente investigación se encontró en
la modalidad de proyecto de tipo factible por consiguiente se usó la técnica de
recolección de datos, como el manejo de técnicas de estadísticas, observación directa,
entre otras. Finalmente, se realizaron procedimientos prácticos para la construcción
de la planta piloto, como la de parametrización del diseño del mismo, la selección
tanto de materiales como equipos, al igual que el diseño de este plasmado en planos
acotados con la utilización de AutoCAD 2015 ®, desarrollando de esta forma las 5
etapas u fases de la fabricación de esta herramienta de estudio las cuales fueron
validada por razón de la presión de operación, desempeño, cabezal y robustez de este.
Palabras clave: Planta piloto, bombas hidráulicas, didáctico.
Abstract
This work was developed with the purpose of manufacturing a portable hydraulic
pumps test bench for didactic applications in order to study the flow of fluids and
their characteristics, in which he was able to develop practical experiences in the
engineering area, knowing how to handle it in the labor and industrial environment
the behavior of this, Therefore this developed work was supported by theories of
Pumps, Theory, Design and applications, Maxtais (2009), Science of materials, Smith
(2001), Strength of Materials, Mott ( 2009), Introduction to Engineering, White
(2011). On the other hand, the present investigation was found in the feasible type of
project, therefore the data collection technique was used, such as the management of
statistical techniques, direct observation, among others. Finally, practical procedures
were carried out for the construction of the pilot plant, such as the parameterization
of its design, the selection of both materials and equipment, as well as the design of
this reflected in dimensioned plans with the use of AutoCAD 2015 ®, developing in
this way the 5 stages or phases of the manufacture of this study tool which were
validated by reason of the operating pressure, performance, head and robustness of it.
Keywords: Pilot plant, hydraulic pumps, didactic.
20 de marzo de 2020
25 de marzo de 2020
10 de abril de 2020
https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.1
16
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
de fluidos. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-131. https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.116
Planta Piloto de Bombas Hidráulicas para
la Enseñanza y Aprendizaje de la
Mecánica de Fluidos
Introducción
Últimamente en esta década, el crecimiento
acelerado de la población ha ido de la mano con el
desarrollo tecnológico globalizado, ya que en busca
de mejoras en la calidad de vida, donde se ha
establecido la sistematización de diferentes procesos
asociados a las etapas de producción, transformando
maquinarias, herramientas u equipos, para mejorar la
eficiencia de producción en concordancia con los
avances científicos y de manera segura,
proporcionando al hombre máquinas o herramientas
que además le faciliten el trabajo.
Uno de los métodos que permite el
descubrimiento así como el desarrollo de la misma
en el área de ingeniería es la fabricación y
experimentación con plantas piloto ya que por medio
del mismo, el estudiante, técnico, ingeniero u
especialista obtiene un conocimiento sobre los
procesos industriales las cuales existen en el día a día
tomando en cuenta los equipos presentes para la
medición o control de dichos procesos los cuales
facilitan el trabajo de cada persona que labora en una
empresa determinada.
No obstante, la generación de estas tecnologías
parte de procesos iníciales de ingeniería conceptual
y básica, los cuales son escenificados en pequeños
procesos industriales para llegar a cabo un estudio
investigativo con respecto a un fenómeno presente
en las industrias brindando una forma de
comprobación transparente, así como repetible de
teorías científicas, y tecnologías. Por esta razón, las
plantas piloto representan una herramienta
imprescindible para cualquier organización
industrial o educativa que pretenda la formación de
profesionales integrales, con miras al desarrollo de
nuevas tecnologías.
Las plantas piloto, en su mayoría se han
implementado en institutos educativos a nivel
mundial llevando a cabo el desarrollo de sistemas
pedagógicos enriqueciendo las múltiples ramas de la
ingeniería que son desempeñadas, así como
aplicadas en forma satisfactoria en la fabricación de
bancos de pruebas describiendo diferentes procesos
o actividades, equipos automatizados de control,
técnicas de mediciones avanzadas y software los
cuales permiten aumentar niveles de confiabilidad,
mantenibilidad o disponibilidad de dicho proceso el
cual, cada uno de estos se manifiestan en las
industrias llevando de esta manera a un nivel de
aprendizaje más avanzado permitiendo el
crecimiento, así como auto desarrollo profesional
para el docente y el estudiante.
De igual forma en Latinoamérica este sistema
pedagógico ha ocasionado un adelanto tecnológico
de gran importancia en la etapa de enseñanza-
aprendizaje para prácticas de laboratorio utilizando
máquinas y equipos presentes en diferentes
divisiones del sector industrial, manejando como
base el flujo de fluidos como materia principal. Por
consiguiente, estos bancos de prueba han
representado un adelanto tecnológico de gran
importancia en la etapa de enseñanza-aprendizaje de
la comunidad universitaria en estos institutos.
Por consiguiente, se plantea que en Venezuela
existen distintas plantas piloto en Institutos
Universitarios, Politécnicos y Escuelas Técnicas,
que permiten al estudiante descubrir el área o rama
de la ingeniera es de su preferencia dependiendo del
trabajo a realizar los cuales se manifiesta al
momento de la fabricación de este, el análisis del
proceso, los distintos dispositivos u elementos
requeridos para su elaboración.
A su vez, en Maracaibo diversas
Universidades como la Universidad del Zulia
(LUZ), la Universidad Rafael Urdaneta (URU), la
Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín (URBE) y el
Instituto Universitario Politécnico “Santiago
Mariño, poseen diversos bancos de pruebas que
representan una variedad de procesos con equipos
modernos que son utilizados por los estudiantes para
obtener una mayor compresión o conocimiento a
nivel de control de procesos así como la
automatización industrial, conocimiento que será
útil al momento de ejecutar sus habilidades en el área
industrial.
No obstante, estas instituciones a pesar de
contar con bancos de prueba para control de
temperatura, control de motores en corriente alterna
y para el control de fluidos, a través de un estudio
realizado por Rosillón (2015), estas carecen de un
banco de pruebas automatizado para las pruebas de
bombas hidráulicas, para cálculo de flujo de fluidos
en sus laboratorio de Mecánica de Fluidos, situación
causada por el desinterés por parte de la comunidad
estudiantil en realizar proyectos que conlleven a la
generación de tan importante recurso, sumado a esto
la grave situación política, económica o social la
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
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la Enseñanza y Aprendizaje de la
Mecánica de Fluidos
cual vive Venezuela en la actualidad. La carencia
estos bancos en institutos tecnológicos representa
una problemática que se refleja en la capacidad de
actuación del futuro profesional en su campo
laboral, colocándolo en desventaja con respecto a
profesionales los cuales han involucrado este tipo de
pruebas en su proceso de aprendizaje.
Objetivo
Proponer una planta piloto de bombas
hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la
mecánica de fluidos
Metodología
Según Bautista M. (2009) explica que un
proyecto Factible consiste en la investigación,
elaboración y desarrollo de una propuesta de un
modelo operativo viable para la solución de
problemas, requerimientos o necesidades de
organizaciones o grupos sociales; puede referirse a
la formulación de políticas, programas, tecnologías,
métodos o procesos.
No obstante, el manual de trabajo de grado de
especialización, maestría y tesis doctorales de la
Universidad Experimental Libertador (2005), indica
que la modalidad de proyecto factible “consiste en
la investigación, elaboración o desarrollo de una
propuesta de un modelo operativo viables para
solucionar problemas, requerimientos o necesidades
de la organización o grupos sociales; puede referirse
a la formulación de políticas, programas,
tecnologías, métodos o proceso”. Del mismo modo,
Arias (2006) señala “se trata de una propuesta de
acción para resolver un problema práctico o
satisfacer una necesidad”.
En este orden de ideas, esta investigación se
clasifica como proyecto factible, ya que se propone
el diseño de una planta piloto la cual promueva el
estudio de dimensionamiento de bombas a través de
prácticas de laboratorios en un módulo portátil y
escalable que pueda ser implementado por cualquier
institución en Venezuela y Latinoamérica
respectivamente.
Según Hernández, Fernández & Batista,
(2006) un diseño no experimental se define como la
investigación la cual se realiza sin manipular
deliberadamente la variable,
lo que se hace en la
investigación no experimental es observar el
fenómeno tal y como se dan en su contexto natural,
para después analizarlo. También es de tipo
transaccional o transversal, este consiste cuando se
recolectan datos en un solo momento, en un tiempo
único. Su propósito es describir variables y analizar
su incidencia e interrelación en un momento dado.
Estas definiciones aplican a lo que se pretende
realizar en esta investigación porque se observará y
analizará el diseño de la planta piloto para bombas
hidráulica para obtener información sin manipular la
variable, con la finalidad de diseñar, por tanto, esta
investigación orienta hacia resultados concretos en
la ingeniería de diseño, así como consultoría
respectivamente.
La unidad de análisis como una pequeña
porción del universo enmarcado en la población
corresponde a la cantidad representativa de lo que va
a ser objeto de estudio en una medición. No obstante,
según Arias (2006) la unidad de análisis “es el
fragmento del documento o comunicación la cual se
toma como elemento que sirve de base para la
investigación”.
Así mismo, Hernández, Fernández & Baptista
(2006) menciona a la unidad de análisis como
aquella unidad de observación que, seleccionada de
antemano, y reconocida por el observador en el
campo y durante el tiempo de observación, se
constituyen en objeto de la codificación y/o de la
categorización en los registros construidos a tal
efecto. Finalmente, Hurtado (2006) señalan que es
un elemento menor no divisible el cual compone el
universo de estudio de una investigación.
Es decir, la unidad de análisis está referida al
objeto principal de estudia la cual es el objeto de
interés presente en la investigación. De igual forma,
la unidad de análisis presente en esta investigación
es la planta piloto de bombas hidráulicas. Además,
que el mismo será fabricado e implementado para
aplicaciones didácticas obteniendo de esta forma la
formación para la excelencia educativa.
Ahora bien, la técnica y el instrumento son
fundamentales para obtener los resultados del
proyecto. En cuanto a la técnica de recolección de
información, se utilizará la revisión documental, en
consecuencia, parafraseando a Arias (2006) es una
técnica de revisión y de registro de documentos que
fundamenta el propósito de la investigación dicha
técnica permite estar actualizado en el tema que se
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
de fluidos. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-131. https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.116
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la Enseñanza y Aprendizaje de la
Mecánica de Fluidos
explora.
Es un requisito fundamental la indagación de
archivos de bibliotecas, hemerotecas, revistas
técnicas, manuales, archivos digitales clasificados,
entre otros. Esto conlleva a una profunda indagación
e investigación en la búsqueda de todo material
informativo que sirva de aporte para el éxito del
diseño de la planta piloto de bombas hidráulicas
para prácticas en la mecánica de fluidos.
No obstante, parafraseando a Arias (2006) Las
técnicas de aplicación directa son aquellas donde se
tiene un contacto directo con los elementos o
caracteres en los cuales se presenta el fenómeno el
cual se pretende investigar, así como los resultados
obtenidos se consideran datos estadísticos
originales es decir que de forma fácil a simple vista
podemos obtener la información la cual se vaya a
estudiar y en este caso es el flujo que es el elemento
para investigar.
Seguidamente, Hurtado (2006) indica que los
formatos de revisión documental es la técnica de
revisión y registro de documentos que fundamenta
el propósito de la investigación. Es decir, que esta
técnica investigativa permitirá la actualización en
cualquier tema que se vaya a indagar, investigar y
estudiar, por tanto, la exploración investigativa abre
las puertas a todo tipo medios informativos como
archivos, bibliotecas, hemerotecas, revistas
técnicas, manuales, entre otros.
De igual manera, el instrumento utilizado para
almacenar los datos que fundamentan esta
investigación la cual está conformado por la hoja de
datos el cual Arias (2006) señala que estas hojas son
documentos las cuales contienen datos de tipo
informativo, resaltando generalmente las
especificaciones de cada dato recolectado”. Esto
conlleva, a la utilización de estas hojas para plasmar
los resultados obtenidos en el proceso de diseño y
priori funcionamiento de la planta piloto para
bombas hidráulicas resaltando la factibilidad de
este.
Resultados
Para la fabricación de la planta piloto para
bombas hidráulicas, es crucial la parametrización
del diseño de este, ya que, en base a esto, se permite
conocer especificaciones para este proyecto,
tales como: tamaño, la cual se realizaron mediciones
directas y cálculos para la determinación del tamaño
en unidades de volumen de la planta, locación o área
en la cual estará ubicado. Finalmente, la ingeniería
básica, considerando que esta es el desarrollo
fundamental para la elaboración del diseño detallado
de la misma.
Parámetros del diseño
En los parámetros de diseño, se presentan las
dimensiones de la planta piloto para bombas
hidráulicas portátil, considerando los cálculos para
determinar el tamaño del mismo en unidad de
volumen, la ubicación exacta donde estará situado la
planta piloto en función de espacios ya pre
destinados e investigados por plantas de prueba
similares y comerciales, de tal manera que con la
ingeniería básica la cual, es el desarrollo
fundamental para la elaboración del diseño detallado
de la planta piloto, se podrá conoce con exactitud,
los tipos así como los tamaños de bombas permitidos
en este sistema.
Tamaño.
Tabla 1
Dimensiones del banco de pruebas
Lamina Superior
Largo 0.685m
Ancho 0.580m
Lamina Inferior
Largo
0.335m
Ancho 0.500m
Altura
0.670m
Nota. Fuente: Propia (2020)
Tomando en cuenta las dimensiones reflejadas
en la tabla 2, se puede continuar con el siguiente
paso, el cual consiste en la determinación del tamaño
en unidad de volumen (V) que presenta la planta
piloto. No obstante, este cálculo se llevará al cabo
utilizando como base el largo, ancho y la altura para
así obtener como resultado el volumen y el tamaño
del banco de pruebas para bombas hidráulicas:
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
de fluidos. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-131. https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.116
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Mecánica de Fluidos
=
ℎ
Dónde:
V: volumen
w: Ancho (lamina inferior)
L: Largo (lamina superior)
h: Altura del banco de pruebas
Sustituyendo los valores en la ecuación, queda:
= 0.50 0.685 0.67
= 0.23
El cálculo anteriormente realizado precisa que
la planta piloto para bombas hidráulicas portátil es
de tamaño pequeño en comparación con los bancos
de pruebas la cual se encuentran en la actualidad a
nivel industrial. Por otra parte, el mismo permite
una fácil percepción del sistema al igual para un
manejo práctico para el usuario obteniendo de esta
forma un impacto positivo para el proceso
enseñanza-aprendizaje al momento de su uso.
Ingeniería conceptual. La planta piloto de
bombas hidráulicas portátil en aplicaciones
didácticas de flujo de fluidos presenta una selección
de equipos y materiales específica, la cual fue
elaborada en forma minuciosa, erradicando de esta
forma, inconvenientes al momento de la puesta en
marcha de este, considerando normas nacionales e
internacionales que certifican y concretan la
construcción apropiada del mismo. No obstante, la
tubería de ½” PVC para agua fría de ½” de diámetro
está bajo la norma Venezolana COVENIN 518-1
donde se reflejan las especificaciones las cuales
debe poseer este tipo de tubería al momento de su
fabricación mediante procesos científicos
permitiendo evidenciar este tipo de tubería es segura
mediante la utilización de agua como flujo de
trabajo.
Por otro lado, la norma COVENIN 1653-92
indica los niveles de requerimientos mínimos los
cuales debe una válvula de compuerta de acero de
½” a 24” en su fabricación, originando de esta
forma, una conformidad inmediata de la válvula de
compuerta de hierro fundido de ½”. Seguidamente,
las tuberías están pintadas de tonalidad verde, así
como roja, donde esto es indicado por la norma
DIN-2403 que el color verde el cual indica que
mediante
el sistema de tubería está siendo
transportada agua y el color rojo muestra que es el
ducto de succión de la bomba.
Por otra parte, la norma COVENIN 0643-91
las características adecuadas para el uso adecuado de
las bombas centrifugas para ensayos permitiendo la
utilización bomba centrifuga marca MAUTE de ½”
Hp, teniendo este una capacidad máxima para
desplazar 25L/min, detallando de esta forma los
cuales los dos recipientes de almacenamiento
presentes tienen una capacidad de 25 litros cada uno,
considerando que uno de ellos es por donde el
equipo de bombeo succionara la sustancia acuosa,
mientras el otro será el del llenado de dicho flujo
Hay que destacar, para la construcción de la
planta piloto para bomba hidráulicas portátil,
principalmente se propone en función del material
antes estudiado, un esmeril OLYMPIC para el corte
de láminas metálicas. Seguidamente, electros E6010
de 1/8, en conjunto a una máquina de soldar eléctrica
Lincoln de 220V para la unión de los materiales
metálicos, para formar las dos partes superiores de
la planta piloto. Por consiguiente, se propone se
emplee un taladro para la apertura de orificios los
cuales permitieron la colocación y ajuste de la
bomba en la parte superior principal del banco
siendo este fijado por tornillos en dicha base para
evitar vibraciones excesivas al momento de su
funcionamiento.
Por otro lado, se propone se emplee una
segueta para un corte vertical de las tuberías PVC
para así utilizar la requerida según las dimensiones
de la planta piloto. Además, se estima una cinta
métrica para conocer numéricamente la cantidad de
ductos poliméricos requeridos según el espacio
presente del mismo y finalmente para el proceso de
unión se recomienda la pega PAVCO para unir las
tuberías. Es de señalar, que se utilizaron otras
herramientas como escuadras, destornilladores y
llaves ajustables que brindaran plena seguridad al
momento de la construcción de la planta piloto. A
continuación, las siguientes tablas se muestran la
lista de los materiales, equipos, así como
herramientas los cuales se estiman sean empleados.
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
de fluidos. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-131. https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.116
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Mecánica de Fluidos
Tabla 2
Lista de herramientas de uso
HERRAMIENTAS DE USO
CANTIDAD
Esmeril
1
máquina de soldar Lincoln
1
Destornilladores
2
Alicates
2
Llaves de ajuste
2
Llave de tubo
1
Segueta
1
Taladro
1
Cinta
métrica
1
Escuadra
1
Nota. Fuente: Propia (2020)
Tabla 3
Lista de materiales y equipos
MATERIALES CANTIDAD
Costos
(USD
$)
METÁLICOS
Mesa metálica 1 60
Conexiones
metálica
s
3 10
Tornillos de 5/16
de 1” con tuerca
y
arandela
4 5
Rueda de 5” 4 10
NO
METÁLICOS
Cable de la
bomba
1 5
Pega
PAVCO
1
5
Teflón
1
2
Switch
1
5
Pinturas
3
10
POLIMEROS
Codos
6
5
EQUIPOS CANTIDAD
Costos
(USD
$)
BOMBA
Centrifuga 1/2
hp
1 120
TUBERÍAS
PVC 1/2"
3 metros
30
MANÓMETRO
Bourdon tipo c
1
100
RECIPIENTE
25 lts
1
40
VÁLVULA
Compuerta
1
20
ACCESORIOS
Conexiones PVC
7
10
TOTAL, COSTOS
USD
$437
Nota. Fuente: Propia (2020)
Diseño. El diseño es la representación
física, así como gráfica de la planta piloto para
bombas hidráulicas portátil en aplicaciones
didácticas para flujo de fluidos, con el mismo se
puede observar las dimensiones de estén
considerando, los elementos que lo componen. No
obstante, inicialmente se requiere la ejecución de
la ingeniería conceptual ya preestablecida para
obtener una perspectiva específica y detallada del
alcance a obtener el resultado final de la planta
piloto a fabricar.
No obstante, la planta piloto consta, con
funcionamiento iniciado por una bomba de ½ Hp de
potencia mecánica la cual, permite el
desplazamiento del agua mediante un sistema de
tubería PVC de ½” de diámetro teniendo en cuenta,
que este flujo (agua) se obtiene directamente de un
recipiente de 25 litros, previamente lleno de dicho
líquido la cual, esta sustancia es trasladada a otro
recipiente con la misma capacidad.
Por otro parte, para conocer la lectura directa
de la presión que maneja la planta piloto con el uso
del dispositivo de bombeo mecánico, se utiliza un
manómetro, localizado en la descargar de este
equipo. Al mismo tiempo, la planta piloto constara
con una válvula de compuerta de ½” metálico,
permitiendo la regulación de la descarga del fluido
de esta forma se controla la velocidad de llenado de
uno de los tanques o recipientes de
almacenamiento, en conjunto con una válvula de
bola manual polimérica de ½” de diámetro interno
de rosca interna por ambos extremos ubicada entre
los dos tanques, obteniendo un control de flujo a
manejar en el proceso.
Es de destacar que, la planta piloto presenta
cuatro ruedas, produciendo un desplazamiento a
cualquier área la cual se es requerido su utilización,
considerando, dos de ellas son ruedas libres y las
otras dos presentes un sistema de freno que es
accionado tan solo al ejercer presión con la parte
baja del pie. Además, tiene una capa de fondo gris
anticorrosivo, así como las tuberías del sistema
están presentes de color verde y rojo.
Parasolido. A continuación, en la figura 1, se
presentaron los planos detallados del banco de
pruebas para bombas hidráulicas portátil para flujo
de fluidos, donde se reflejará el sistema de tubería
presente en el mismo, los equipos lo cuales le
componen, al igual que la localización y las
dimensiones específicas que estos poseen,
considerando un diseño principal el cual se llevara
a cabo al momento de su construcción:
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de fluidos. Revista Tecnológica-Educativa Docentes 2.0, 9(1), 124-131. https://doi.org/10.37843/rted.v9i1.116
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Mecánica de Fluidos
Figura 1
Planta Piloto Propuesta
Nota. Fuente: Propia (2020)
Perdidas Hidráulicas. Los cálculos
hidráulicos para determinar en el sistema de tuberías
la cual, está presente en la planta piloto para bombas
hidráulicas portátil permiten estipular la cantidad de
pérdidas de carga en valores numéricos en unidad
de volumen en el mismo, utilizando como
herramienta fundamental la ecuación de Veronesse-
Datei teniendo en cuenta que, los datos a emplear
son considerados autónomas para así llevar a cabo,
la ejecución de este procedimiento matemático a
continuación:
ℎ = 9,210
(
,
/
,
)
Donde:
h= perdida de carga (m
3
/s)
Q= caudal (m
3
/s)
D= Diámetro interno de la tubería (m)
L=longitud de la tubería
Considerando un caudal a manejar de 25
lts/min la cual es constante, se realizó en forma
previa una conversión a m
3
para así tener el valor
adecuado a trabajar en este procedimiento
matemático de igual forma, el diámetro interno de
la tubería es de 21,3mm (1/2”) donde se ejecutara
una conversión a metros tal como lo expone Mataix
(2009), obteniendo una forma práctica para la
elaboración de este cálculo hidráulico para el
sistema de tuberías presente en el banco de pruebas
para bombas hidráulicas portátil:
=
25
0,001
1
1
60
= 4,1610
= 21,3
1
1000
= 0,0213
1. Perdidas de cargas en la succión.
Tramo # 1
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,37
ℎ = 0,11
/
Tramo # 2
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,15
ℎ = 0,04
/
Tramo # 3
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,12
ℎ = 0,03
/
Tramo # 4
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,115
ℎ = 0,03
/
ℎ1 =
(
0,11 + 0,04 + 0,03 + 0,03
)
/
ℎ1 = 0,21
/
2. Perdidas de carga en la descarga
Tramo # 1
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,14
ℎ = 0,04
/
Barrios, J., Ferrer, C. & Rosillón, K. (2020). Planta piloto de bombas hidráulicas para la enseñanza y aprendizaje de la mecánica
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Planta Piloto de Bombas Hidráulicas para
la Enseñanza y Aprendizaje de la
Mecánica de Fluidos
Tramo # 2
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,19
ℎ = 0,06
/
Tramo # 3
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,32
ℎ = 0,10
/
Tramo # 4
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,28
ℎ = 0,08
/
Tramo # 5
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,115
ℎ = 0,03
/
Tramo # 6
ℎ = 9,210
(9,210
)
,
/ 0,0213
,
0,23
ℎ = 0,07
/
ℎ2 = (0,04 + 0,06 + 0,10 + 0,08 + 0,03 + 0,07)
/
ℎ2 = 0,38
/
ℎ = ℎ1 + ℎ2
ℎ = (0,21 + 0,38)
/
ℎ = 0,59
/
Conclusiones
Primeramente, se realizó la medición de la
mesa metálica utilizando una cinta métrica en
unidades del sistema internacional (S.I.) para
determinar las dimensiones del mismo, teniendo una
proyección con respecto al tamaño de la planta
piloto en función del espacio en un laboratorio
estándar de mecánica de fluidos destacando que esta
debe ser portátil para poder ser adaptable a cualquier
espacio confinado.
Posteriormente, se determinaron los
materiales, así como equipos a utilizar para el diseño
y consideraciones de fabricación de la planta piloto,
considerando principalmente el fluido a utilizar es
agua, es decir, se seleccionaron materiales de
policloruro de vinilo (PVC) o poliméricas, como las
tuberías, conexiones y el reservorio de agua. No
obstante, existió la elección de algunas conexiones
metálicas que generaron un vínculo directo de los
equipos con respecto al sistema de proceso presente
en la planta piloto. Cabe destacare que estos equipos
son comerciales en el mercado, así como de bajo
costo.
Seguidamente, se presentaron los cálculos
hidráulicos o de pérdidas de carga por cada tramo
presente en el sistema de tuberías al igual, la
elaboración del parasolido permitiendo una visión
concreta de la apariencia física del banco de pruebas,
destacando que hay espacios en el planchón
principal de la mesa por tanto esto fue para hacer
conexiones de bombas en serie y paralelo en función
de los requerimientos de la empresa o institución.
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