DISEO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE BOMBA DE SOGA PARA EL PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA DE LA UNIVERSIDAD DE IBAGUEComment by SISTEM: Nota:3.5 . Aun faltan muchos clculos de resistencia y mecnica de fluidos . Avancen mas rpido. Deben ser mas especficos en los criterios que utilizan para seleccionar los materiales y sus dimensiones, de igual forma, realicen mejores diagramas de cuerpo libre o dibujos que permitan entender los clculos OJO no se comprende.Maquinas hidrulicas

UNIVERSIDAD DE IBAGUEFACULTAD DE INGENIERIA2014

PRESENTADO POR:NESTOR LEAL ENRIQUE JIMENEZHENRY FERNANDO ARCINIEGAS LOZANOFABIAN QUIONEZ CORTEZ

PRESENTADO A:ING. GIOVANNI ANDRES VARGAS GALVAN

INTRODUCCIN

En el presente proyecto se establecern unas pautas muy explicitas a la hora del diseo y elaboracin de una bomba de soga, El funcionamiento en si es muy bsico, sirve para la extraccin de agua desde un pozo u otra fuente hasta la superficie o espacio deseado, con un mnimo de esfuerzo fsico.Al tratarse de una tecnologa relativamente sencilla por su bajo costo, sencillez a la hora de construccin, eficacia y, sobre todo, porque su elaboracin, instalacin, mantenimiento y utilizacin pueden ser asumidos por la poblacin o persona que necesite la extraccin de dicho lquido para poderla suministrar cuando se le requiera.En referencia a estos tipos de mecanismos, ellos generan una eficaz tecnologa, en la cual ser apropiada para nuestra regin, adems se conoce que el departamento del Tolima es uno de los principales productores agrcolas y muchas veces por su topografa no cuenta con una adecuada transporte o manejo del agua, este diseo servir como una gran alternativa en la parte de saneamiento y suministro de agua de buena calidad, fundamentalmente en las poblaciones rurales que muchas veces cuentan con una precaria infraestructura en la parte del manejo de dicho servicio, otra de las muchas utilidades de este tipo de diseo es en la aplicacin en la ganadera y para el riego en pequeas magnitudes.En consecuencia con lo mencionado anteriormente, la mayora de diseos que se tienen de este tipo de mecanismo, se pueden observar que son muy sencillo en la parte de su construccin y adems otra situacin que nos dejo la investigacin es la que no se conoce a ciencia cierta de quin fue la patente para este tipo de bomba, por ende nunca se ha llegado a la perfeccin, porque se renueva en cada proyecto, es por eso, que es una gran motivacin a la hora de innovar y poner en marcha todo los conocimientos adquiridos en el trascurso de la carrera para poder realizar con criterios ingenieriles estos tipos de diseos y aprovecharlos a nuestro entorno y caractersticas necesarias que las necesitemos, sin olvidar que esto sea una gran alternativa en la parte de contribuir con el medio ambiente.Comment by SISTEM: Nada en primera persona todo en terceraJUSTIFICACIN

El diseo y elaboracin de una bomba de soga es uno de los dispositivos, que ha sido muy aprovechado en el transcurso de la humanidad, especficamente en lugares que no poseen o carezcan de diferentes factores; tales como la parte econmica, topogrfica, tecnolgica para el transporte o distribucin del agua, ya sea para el consumo humano o el consumo de los animales, tambin utilizada en la parte de riego en los cultivos entre otras utilidades. Ahora bien si nos enfocamos mas a nuestro pas (Colombia), encontraremos que segn como nos muestras las estadsticas de la UNICEF, en donde se reflejan la baja cobertura en agua y saneamiento en algunas regiones del pas (Colombia) est estrechamente ligada a la morbilidad y mortalidad infantil. En la cual cada ao mueren en el pas alrededor de 13,600 nios y nias menores de 5 aos [1]. Con todo esto se hace necesario estos tipos de mecanismos como opcin de alternativa no solo en nuestro pas, si no, en un mundo donde la mayor parte de l, no se cuenta con las ptimas condiciones para prestar dicho servicio, ya que como se ha mencionado, este diseo facilita a la extraccin del lquido (agua en este caso) por que este tipo de dispositivo nos generara un bajo costo de construccin como tambin un fcil manejo y mantenimiento en cual puede hacerse por cualquier tipo de persona. Comment by SISTEM: Utilice un mejor conector

OBJETIVOS

Objetivos generales Disear, y elaborar una bomba de soga, en la universidad de Ibagu que nos permita el trasporte de agua de buena calidad.Comment by SISTEM: Construir un prototipo de Comment by SISTEM: ?? Mejorelo un poco

Objetivos especifico Comment by SISTEM: Primero debe caracterizar la bomba de soga.

Realizar el diseo detallado y conceptual sobre la elaboracin de una bomba de soga, por medio de herramientas como autocad o solidword para los respetivos planos. Construir una bomba de soga asumiendo las dimensiones tericas obtenidas, por medio de los clculos realizados en el trabajo. Analizar los comportamientos de las curvas obtenidas por el prototipo, y compararlas con otros tipos de bombas de este mismo sistema en el mercado. Innovar este tipo de mecanismo (bomba de soga) tomando como referente los diseos previos y as lograr una mayor rendimiento o eficiencia en el cual no debe atentar con el medio ambiente ya que a la hora de su funcionamiento va estar interactuando con el medio ambienteComment by SISTEM: Esta muy largo sintetice Interpretar el comportamiento del diseo de la bomba de soga por medio de las respectivas pruebas de funcionamientos con el prototipo realizado Comment by SISTEM: Puesta a punto del equipo????, validacin del prototipo con curvas obtenidas???

MARCO REFERENCIA Comment by SISTEM: Numeracion segn norma Icontec??

1. MARCO TEORICOComment by SISTEM: Primero deben ir los conceptos fundamentale so centrales OJO, las tres fases del trabajo.

1.1 QUE SON LAS BOMBAS hidrulicas? [2]

La bomba es una mquina que absorbe energa mecnica que puede proceder de un motor elctrico, trmico, entre otros., y la transforma en energa que la transfiere a un fluido como energa hidrulica la cual permite que el fluido pueda ser trasladado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades dependiendo de los requerimientos para su funcionamientoComment by SISTEM: Donde mencionan la grafica ??OJOComment by SISTEM: Y el ttulo???Fuente: las bombas hidrulicas en la industria, catalogo Sodeca1.2 clasificacin

La principal clasificacin de las bombas segn el funcionamiento en que se base:

Bombas de desplazamiento positivo o volumtrico: en las que el principio de funcionamiento est basado en la hidrosttica, de modo que el aumento de presin se realiza por el empuje de las paredes de las cmaras que varan su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el rgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que tambin se denominan bombas volumtricas.Comment by SISTEM: Esto deb ir en conceptos fundamentales o centrales

Turbomaquinas: denominadas tambin maquinas de corriente en las que el principio de funcionamiento est basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la mquina y el fluido, aplicando la hidrodinmica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con labes que giran generando un campo de presiones en el fluido.Comment by SISTEM: Referencias???

1.3 Necesidades de suministro de agua El abastecimiento de agua para uso del hogar es una de las prioridades bsicas para la vida del ser humano. Tanto el acceso al agua potable como el saneamiento de las fuentes de suministro condicionan la salud de millones de personas. Segn el gran pensador y lder pacifico MahatmaGandhi se refiere a este tema como El saneamiento es ms importante que la independenciaLa baja cobertura en agua y saneamiento en algunas zonas del pas est estrechamente atada a la morbilidad y mortalidad infantil. Cada ao mueren en Colombia alrededor de 13,600 nios y nias menores de 5 aos. Ms de la mitad de estas muertes suceden por causas prevenibles y muchas de ellas como efecto de la mala calidad del agua, las deficiencias en el sistema de alcantarillado, la inadecuada disposicin de las basuras y el ambiente insalubre. Adems de los nios que mueren por estas causas, muchos ms sufren de diarrea crnica, desnutricin, as como enfermedades e infecciones que en muchos casos obstaculiza su asistencia y beneficio escolar y compromete su progreso fsico, emocional e intelectual [3]. Comment by SISTEM: Esta si esta bien utilizadaPara los adultos, las carencias en materia de agua y saneamiento se traducen en enfermedades potencialmente mortales, en una disminucin de la productividad y de los ingresos, y en una baja calidad de vida. De esta manera, se puede afirmar que el agua, el saneamiento y el ambiente sano son indispensables para la garanta de otros derechos como la salud, la nutricin, la educacin y el desarrollo.1.3.1 Porque se debe utilizar su principio de funcionamiento.

Esencialmente porque este tipo de bombas es de fcil elaboracin y rpido de instalar, se halla entre los ms baratos, se puede construir a partir de materiales locales e incluso reutilizados, su mantenimiento es sencillo y puede ser arreglado por la poblacin local o por el encargado del mecanismo.

1.3.2 El principio de funcionamiento de la bomba de soga [4].

Fundamentalmente, la bomba de soga se constituye de una rueda, una soga a la que se fijan a intervalos regulares pistones o arandelas de caucho, un tubo de PVC y un cabezal de gua situado en el fondo del pozo.La soga, de una sola pieza, esarrastradadesde la parte superior de la estructura, hasta la base del pozo por una rueda(polea de garganta) que suele maniobrarse manualmente a travs de una manivela, pero que puede ser trasladada tambin por un motor, un caballo, un motor elico, una bicicleta, etc.. Una vez abajo,pasa por un cabezal de guadestinado a posicionarla correctamente y a hacer que su paso, as como el de los pistones que lleva unidos, sean adecuados;posteriormente atraviesa un tubo vertical de PVC. Por ltimo, sube hacia la superficie a travs de untubo de salida, llevando consigo el agua captada en el fondo del pozo entre los pistones o arandelas en el perodo de su entrada en el tubo de PVC.Comment by SISTEM: Utilice mas imgenes para entender esto.

1.3 TERMINOS BASICOS [5].Comment by SISTEM: Conceptos centrales, divida su marco referente

Amplitud de presin: Son los lmites mximos de presin con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son p.s.i. o bar. Comment by SISTEM: Y las referencias de donde tomo esto??? Volumen: Es la cantidad de fluido que una bomba puede entregar a la presin de operacin. Caudal: Cantidad de lquido que se debe bombear, trasladador o elevador en un cierto intervalo de tiempo por una bomba: normalmente expresada en litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/m) o metros cbicos por hora (m/h). Smbolo: Q. Altura de Elevacin de un Liquido: El bombeo sobreentiende la elevacin de un lquido de un nivel ms bajo a un nivel ms alto. Expresado en metros de columna de lquido o en bar (presin). Simbolo H Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los lmites mximo y mnimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirn a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m. Eficiencia: En la prctica se estima que la bomba debera dar un 80% del volumen o presin nominal, si no fuese as es una bomba poco eficiente y es mejor no usarla. Rendimiento Volumtrico: es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de lquido que comprime la bomba y el que tericamente debera comprimir, conforme a su geometra y a sus dimensiones. Rendimiento Mecnico: El rendimiento mecnico mide las prdidas de energa mecnica que se producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la friccin de los mecanismos internos.1.4 FUNDAMENTOS TEORICOS

1.4.1 MODELOS MATEMATICOS

ECUACION DE EULER DE LAS BOMBAS Comment by SISTEM: Referencias???

=

ECUACION DE BERNOULLI + + - + H = + + RENDIMIENTO TOTAL=

REYNOLDS

=

TORQUE

MASA QUE PUEDE SOPORTAR LA CUERDA

NOTA: las ecuaciones anteriormente descritas son las bsicas que se necesitan a medida que se vaya desarrollando el trabajo se irn incluyendo nuevas ecuaciones, las cuales ayudaran el clculo de sistema, igualmente cada uno de los datos utilizados en las ecuaciones sern descritos en el momento que estas se vayan utilizando. Comment by SISTEM: No se puede hacer esto, aqu se deben tener todas las ecuaciones del diseo OJO.Es lo primero que se plantea2. MARCO CONCEPTUAL

La bomba de soga se le conoce como un tipo de bomba de agua eficaz,entre las de fabricacin y mantenimiento ms sencillos, incluso a nivel local,comparada con los otros tipos de bombas es de bajos costosy aprovechable de varias maneras, manualmente o a travs de distintos fuentes de energa. Permite el bombeo de agua desde los 7 hasta los 36 m, llegando inclusive a los 60 m en algunos diseos ms novedosos

RODAMIENTOSComment by SISTEM: Numeracion???

La utilizacin de los rodamientos en mquinas alivia la friccin en los puntos de movimientos rotacionales. De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas, el rodamiento puede ser deslizante o lineal y rotativo.El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricacin del rodamiento, pueden ser: bolas, rodillos o agujas. Los rodamientos de movimiento rotativo, segn el sentido del esfuerzo que soporta, los hay axiales, radiales y axiales-radiales. Un rodamiento radial es el que soporta esfuerzos radiales, que son esfuerzos de direccin normal a la direccin que pasa por el centro de su eje, como por ejemplo una rueda, es axial si soporta esfuerzos en la direccin de su eje, ejemplo en quicio, y axial-radial si los puede soportar en los dos, de forma alternativa o combinada.POLEAComment by SISTEM: Igual y referencias???Es un mecanismo cuya funcin consiste en transmitir fuerza por medio de una rueda y un cable el cual pasa por el centro de un canal que la rueda posee. Existen diferentes tipos de estas tales como: fijas, mvil y compuestas.

PVCLa materia prima utilizada para la fabricacin de tubos de presin es el cloruro de polivinilo (PVC) o el polietileno. Los tubos de plstico, se obtienen, por lo general, por inyeccin-presin, es decir, haciendo pasar el material reblandecido por el calor, a travs de una tobera calibrada al dimetro del tubo a obtener y tambin por extrusin, como variante del anterior procedimiento (una hlice impulsa de modo continuo el material reblandecido a travs de una hilera).Los tubos de PVC, por lo general, son rgidos, si bien, hay un tipo semirrgido que viene en rollos. Los de polietileno, tienen caractersticas diferentes, si son de baja densidad (blandos) los cuales son muy flexibles y manejables, y los de alta densidad (duros) que soportan mejor las altas temperaturas hasta 70C, y en su calidad de "reforzados", pueden ser roscados, encontrndose todos ellos en rollos de hasta 200 m. de longitud.

EL CAUCHOCaucho, sustancia natural o sinttica caracterizada por su elasticidad. Se obtiene el caucho natural del fluido lcteo blanco llam ltex, hallado en muchas plantas.Procesos de manufactura

EXTRUSIN

En este proceso se prensa el caucho a travs de troqueles, haciendo tiras aplastadas, tubulares o de una forma determinada.

VULCANIZACINUna vez fabricados, la mayora de los productos del caucho se vulcanizan bajo presin y alta temperatura. Muchos productos se vulcanizan en moldes y se comprimen en presas hidrulicas.

Soga

TIPOS DE CUERDA

Las cuerdas pueden ser clasificadas de diversas formas, veamos algunas:

POR SU MENA (Circunferencia), Cables o Maromas (Gruesas), Sogas (medianas) y Soguilla (Delgada). Las delgadas llamadas cuerdas, cordeles, cordinos o piolas, hasta llegar a los hilos. Por el material de que estn hechas Pueden ser Naturales o Sintticas.

Cuerdas de kevlar

Sus fibras consisten en largas cadenas de poliparafenileno tereftalamida, molcula que soporta altas temperaturas con la que se puede construir equipos ligeros, resistentes -5 veces ms fuerte que el acero- y a los que no les afecta la corrosin

Cuerdas de polister (dracn)

Laspropiedades delas cuerdas de polister incluyen costos muy econmicos, mucha resistencia y resiliencia, poco peso, hidrofobia (se siente seca o la humedad no se siente al tocarla) y tiene un punto de fusin inusualmente elevado.Comment by SISTEM: Letra de la norma Icontec??

Cuerdas de polietileno

El polietileno es una fibra sinttica de parecidas caractersticas al polipropileno, pero con menos elasticidad. Es flexible. Flota e impermeable, puede ser afectado por altas temperaturas.

Las cuerdas de polietileno se suelen utilizar para la pesca, remolques, toldos, decoracin, agricultura

Cuerdas de polipropileno

La cuerda de polipropileno tiene una gran aceptacin en el mercado nacional debido a un gran nmero de caractersticas sobre otras cuerdas como las siguientes: es la cuerda sinttica de menor costo, tiene flotabilidad, no absorbe agua, no tiene putrefaccin es resistente a cidos y mayora de las sustancias qumicas, tiene ms fuerza que las cuerdas de fibras naturales. Los usos recomendados en la navegacin son en la lnea del ancla, cuerda salvavidas de barco, la lnea de alquitranado, la lnea de la barrera de la piscina, la entidad de servicio pblico y el uso general en casa, la granja y la industria

Cuerdas de nylon (poliamida)

Son polmeros semicristalinos. Se distinguen dos tipos. Estos poseen un magnfico cuadro de propiedades mecnicas, una tenacidad muy elevada y unas excelentes caractersticas de deslizamiento y resistencia al desgaste. Sus propiedades varan desde la dura y tenaz. En funcin del tipo de material, las poliamidas absorben diferentes cantidades de humedad, con lo cual se ven influenciadas las caractersticas mecnicas y la precisin dimensional.

3. CALCULOS

Sistema motriz [6].Comment by SISTEM: Esta mal utilizadaAplicando una fuerza de empuje promedio de una persona de 11.779 Kgf en la manivela de la boba soga, obtenemos un torque al que est sometido el eje motriz y el eje inferior, con una velocidad promedio de 60 rpm.Comment by SISTEM: Referencia???T= Torque.F= Fuerza.D= Distancia de la biela.W= velocidad angular.Comment by SISTEM: Que criterio utilizaron para esto ???, ojo apliquen los criterios aprendidos en elementos de maquinas, como seleccionan distancia entre eje de esta forma sin ningu criterio.

Sistema de transmisinCompramos una polea con un dimetro de (4in), utilizando una relacin de 1:1 por su torque de 28,87 Nm.Comment by SISTEM: Ojo. Donde estan los criterios de diseo utilizados y vistos en los elementos de Maquinas, criterios ingenieriles jvenes.

Ejes Comment by SISTEM: Organice mejor estos clculos no tienen coherencia asi como estan, primero los mencionan y posteriormente los calculan???Segn el tipo de material y las fuerzas requeridas podemos hallar el dimetro mnimo de los ejes; eje superior , eje inferior .Comment by SISTEM: Y como lo hallaron o dimensionaron donde estan los clculos de diseo???

SogaCon el dimetro de la soga y el material se comprobara la resistencia. Tomamos el Nylon la resistencia es igual al dimetro en mm.

Calcular en trminos de masa para saber la fuerza que podra soportar la cuerda.

Para este caso

Eje superior Comment by SISTEM: Faltan cotasComment by SISTEM: Especifiiquen el sentido de los vectores ojo. De donde aparecn las fuerzas????. No comprendo.

Eje inferior

Comment by SISTEM: De donde aparece R2?? Una polea ????

Remplazamos en

Bibliografa

[1] J. Pasf, UNICEF, junio 2012. [En lnea]. Available: http://www.unicef.com.co/situacion-de-la-infancia/el-agua-potable/. [ltimo acceso: 13 abril 2014].[2] V. Flores, slideshare, 2011. [En lnea]. Available: http://www.slideshare.net/vfloresg/bombas-hidrulicas. [ltimo acceso: 11 abril 2014].[3] J. R. B. ROLDN, Departamento Administrativo Nacional de Estadstica (dane), mayo 2012. [En lnea]. Available: http://www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/Flujos_agua.pdf. [ltimo acceso: 14 abril 2014].[4] O. J. BAYONA, UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA, enero 2010. [En lnea]. Available: http://repository.upb.edu.co:8080/jspui/bitstream/123456789/811/1/digital_19135.pdf. [ltimo acceso: 14 abril 2014].[5] C. R. Estebanez, UNIVERSIDAD DE CANTABRIA, 2011. [En lnea]. Available: http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/mecanica-de-fluidos-y-maquinas-hidraulicas/materiales/T09_1.pdf. [ltimo acceso: 14 abril 2014].[6] P. Astedl, ergonautas, 2013. [En lnea]. Available: http://www.ergonautas.upv.es/comunidad/ergoforos/index.php?action=vthread&forum=1&topic=417. [ltimo acceso: 14 abril 2014].

CRONOGRAMA ACTIVIDADES

FEBREROMARZOABRILMAYO

FasesActividad1234123412341234

Recopilacin de InformacinAntecedentes

Introduccin, Objetivo, titulo del proyecto

Marco terico

Cronograma de actividades

Anteproyectoproblema de investigacin y planteamiento

Clculos tericos

Hiptesis y variables, Metodologa(visitas)

Presentacin Planos (isomtrico y detallados)

Obtencin de conclusiones

Presupuesto

Anlisis final de todo el proyecto

Entrega del proyecto final

HECHOPRESUPUESTADO

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