Este documento analiza los esfuerzos en los puntos de anclaje de una bomba sumergible modelo H08K-H+HEJZ4. Calcula el diámetro de los pernos de anclaje utilizando la teoría de esfuerzos mecánicos. Determina que el peso de la bomba es de 18620N y la fuerza a la que está sometida es de 2294.65 lb. Concluye que el análisis de esfuerzos es crucial para el diseño estructural correcto.

1. ANÁLISIS DE ESFUERZOS EN PUNTOS DE ANCLAJE DE
BOMBA SUMERGIBLE HIDROSTAL MODELO H08K-H+HEJZ4
Diaz Diaz, Rosa Cristina
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Abstract:
Como objetivo específico determinaremos el conocer los conceptos de Esfuerzos Permisibles existentes
en los cuerpos y en qué campos aplicarlos, además de calcular en un sistema real el diámetro de los
elementos de fijación utilizando la teoría explicada. Conclusión fundamental: Se debe tener siempre
presente el análisis de los esfuerzos para el correcto dimensionamiento de los factores de seguridad al
momento de elegir los materiales necesarios y optimizar los costos.
Palabras claves:
Esfuerzo mecánico, esfuerzo normal, cálculo de esfuerzo.
Introducción:
El estudio de los materiales es de vital importancia en el campo de diseño estructural. El
correcto análisis de los esfuerzos aplicados a una estructura sumado al conocimiento del
tipo de material y sus aplicaciones permisibles permiten desarrollar la creatividad en el
campo de la ingeniería, desde la construcción de los primeros puentes hasta los
rascacielos que rodean nuestro entorno.
En este informe, presentaremos un análisis de los esfuerzos a los que se someten las
bombas sumergibles en un pozo para succión de agua reforzando los conceptos
aplicados de esfuerzos.
Desarrollo del Tema y metodología:
Actualmente nos vemos en la necesidad de reducir costos en temas de instalación de
bombas sumergibles helicoidales. Para ello, se necesita realizar un sustento y cálculo
para saber el esfuerzo normal al que está sometido la bomba.
Figura N° 01: Bombas sumergible helicoidal tipo K

2. Bombas sumergibles helicoidales tipo K:
Es una bomba que tiene un impulsor sellado a la carcasa. El conjunto se sumerge en el
líquido a bombear. Tiene como ventaja proporcionar una fuerza de elevación
significativa pues no depende de la presión de aire externa para hacer ascender el
líquido.
Características:
- Sellado Hermético.
- Más económicas que las bombas accionadas por eje.
- De dimensiones reducidas en comparación a otros sistemas afines a la
aplicación.
- Son de uso específico para sólidos, permite el ingreso de materiales que se
encuentren sumergidos en aguas profundas sin dañar a la bomba debido al
diseño de la hélice.
Figura N° 02: Componentes de una Bomba sumergible helicoidal tipo K
Tabla N° 01: Nombre de los componentes de una Bomba sumergible
helicoidal tipo K

3. ESFUERZO MECÁNICO: En física e ingeniería, se denomina tensión mecánica al
valor de la distribución de fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material
dentro de un cuerpo material o medio continuo. Un caso particular es el de tensión
uniaxial a la que se le llama también esfuerzo simple, es la fuerza por unidad de área
que soporta un material, que se denota con la σ (sigma).
La expresión σ = P/A representa el esfuerzo promedio en toda la sección transversal
“A”. Es decir que en la sección transversal A existen puntos en donde el esfuerzo σ es
mayor y existen puntos en donde el esfuerzo σ es menor.
ESFUERZO NORMAL: Esfuerzo que es perpendicular al plano sobre el que se aplica
la fuerza de tracción o compresión, que es distribuido de manera uniforme por toda su
superficie. También llamado esfuerzo axial.
Figura N° 03: Esfuerzo Mecánico
Figura N° 04: Esfuerzo Normal

4. Resultados
Analizamos las fuerzas cortantes en el grillete tipo ancla con perno, para determinar el
diámetro del perno para soportar el esfuerzo de la bomba 1900 Kg de peso.
Datos:
- Material Acero AISI 316
- Resistencia a fluencia = 207Mpa = 15011.40195 lb/pulg2
- Factor de seguridad = 2
CONVERSION DE PESO
P= m*g
𝑃 = 1900 𝑘𝑔 ∗ 9.8
𝑚
𝑠2
𝑃 = 18620𝑁
Para realizar este análisis debemos conocer que esfuerzos están presentes en la
estructura. Deducimos que los esfuerzos presentes en la estructura son el peso de la
bomba y la presión de la bomba generada en el bombeo.
Diámetroa encontrar
Peso(W) = 1900Kg
Figura N° 03: Perno tipo ancla
Presión de la bomba = 47.64 Psi
Peso de la bomba = 1900 Kg
Figura N° 05: Presión y peso de Bomba sumergible

5. CALCULAMOS EL ESFUERZO NORMAL AL QUE SE SOMETE LA BOMBA
Manejamos los datos siguientes:
- Diámetro de tubería de descarga = 8”
- Presión de descarga = 47.64 PSI = 47.64
𝐥𝐛
𝐩𝐮𝐥𝐠 𝟐
Presión =
Fuerza
Área
F = P * A
F = 47.64
𝒍𝒃
𝒑𝒖𝒍𝒈 𝟐 *
𝜋
𝟒
* 𝐷2
F = 47.64
𝒍𝒃
𝒑𝒖𝒍𝒈 𝟐 *
𝜋
𝟒
* (8 𝑝𝑢𝑙𝑔)2
F = 2294.65 lb
Conclusiones
Luego de analizar los datos concluimos que el peso de la bomba es de P= 18620N,
además la fuerza a la que es sometida la bomba sumergible es de F = 2294.65 lb
Referencias
[1] R.C. Hibbeler, Sexta Edición, Mecánica de materiales.
[2] Wikipedia, Resistencia de materiales, recuperado de
https://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_de_materiales
[3] Física Práctica, Fuerza Normal, recuperado de:
http://www.fisicapractica.com/normal.php
[4] Resistencia de los materialesI, recuperado de:
http://es.slideshare.net/mujica91/fuerza-cortante-momento-flector
[5] Hidrostal S.A., Bombas sumergibles, recuperado de:
http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/lineas_hidrostal.pdf
Datos de Contacto:
1. Diaz Diaz, Rosa Cristina Universidad Privada del Norte –
Lima
rcdiaz18@hotmail.com