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1-2-2016
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
ESCUELA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
Autores: Código:
David Ashqui 1327
Andrés Guananga 1345
DOCENTE:
ING. ANGEL RAMIREZ
PERIODO:
OCTUBRE 2015 – MARZO 2016
PROYECTO DE FLUIDOS
“ANÁLISIS Y CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE UN SISTEMA DE BOMBEO PARA UNA
PISCINA Y MEJORAMIENTO EN CASO DE SER NECESARIO”
INDICE
1. LOCALIZACIÓN FISICA DELPROYECTO.....................................................................3
2. INTRODUCCION.............................................................................................................3
3. PLANTEACION DEL PROBLEMA...................................................................................3
4. JUSTIFICACIÓN..............................................................................................................3
5. OBJETIVOS......................................................................................................................4
5.1 OBJETIVO GENERAL………………………………………………………………………………………………..4
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICO……………………………………………………………….4
6 MARCO TEORICO ...............................................................................................................5
El Vaso de La Piscina…………………………………………………………………………………………………………….5
Equipo de Tratamiento del Agua……………………………………………………………………………………………5
Cuándolimpiar:……………………………………………………………………………………………………………………..Error!
Bookmark not defined.
Agentes filtrantes…………………………………………………………………………………………………………………..7
8 BENEFICIARIOS............................................................................................................10
9 DESARROLLO...............................................................................................................10
12 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA INSTALADO:……………………………………….14
CÁLCULO DE PÉRDIDASDEL SISTEMA MEJORADO PORVISCOSIDADSSUDE ACUERDO A TABLAS…..19
MANTENIMIENTO…………………………………………………………………………………………………………………….23
AVERÍAS MÁS USUALES…………………………………………………………………………………………………………23
14 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………………………….24
14.1. CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………………………………….24
14.2 RECOMENDACIONES………………………………………………………………………………………………………….24
15 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………………………………………….25
1. LOCALIZACIÓN FISICA DEL PROYECTO
Este proyecto se lo realizará en la parroquia de la victoria, del cantón Ambato, de la provincia de
TUNGURAHUA.
Ambato se encuentra en la Cordillera Occidental, está enclavada en una hondonada formada por seis
mesetas: Píllaro, Quisapincha, Tisaleo, Quero, Huambaló; y Cotaló; lo que le da un clima agradable,
Ambato está ubicada a 78°; 37' 11’’; de longitud con relación al Meridiano de Greenwich y a 1° 13' 28”
de latitud sur con relación a la Línea Equinoccial, a 2.590 metros sobre el nivel del mar,
2. INTRODUCCION
La piscina de tipo privada fu construida hace dos años en la localidad antes mencionada cuenta con un
volumen de 5 metros cúbicos y también está equipada con un sistema de filtración para mantener su asepsia
y cuenta además con cubierta que mantiene el calor agradable dentro de esta es utilizada para uso personal
y familiar y de amigos que ocasionalmente llegar a relajarse en este lugar
3. PLANTEACION DEL PROBLEMA
Este proyecto surge como respuesta de cómo poner en práctica los conocimientos adquiridos en el área de
lo que son los Fluidos, además con este llevar a que las nuevas generaciones apliquen sus conocimientos en
nuevos proyectos que se propongan. El trabajo se realizó con investigaciones sobre el tema y también
involucrando los que habíamos visto para tener como resultado el cálculo de las perdida y NSPH de una
piscina privada.
4. JUSTIFICACIÓN
Las piscinas de tipo privada de estanque artificial destinado al baño y recreación de sus ocupantes que
viene dándose desde hace miles de años, por lo que utiliza una máquina de fluidos como es la bomba y un
filtro de arena para mantener la asepsia de la piscina, y además este trabajo se realizara para la realización
del el cálculo de pérdidas y si fuera necesario su mejoramiento y cabe destacar que el principal
justificativo de este trabajo , es una oportunidad para demostrar y aplicar los conocimientos obtenidos en
la materia de FLUIDOS de la carrera de ingeniería de mantenimiento en beneficio de la comunidad.
5. OBJETIVOS
5.1 OBJETIVO GENERAL.
Analizar el sistema de bombeo de la de una piscina de acuerdo a los requerimientos
especificados
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Determinación del caudal
 Calcular las pérdidas de carga en tuberías y accesorios.
 Calculo de la potencia mecánica requerida.
 Calcular el NSPH.
 Verificar si existe cavitación
 Presentar las posibles soluciones
6 MARCO TEORICO
El Vaso de La Piscina
Es, como su nombre indica, la estructura o recipiente donde se va a contener el agua. En su estructura, y
durante la fase de construcción o instalación de la piscina se instalan una serie de accesorios de diversa
índole, que permitirán el buen funcionamiento de la piscina, o la mejora estética tales como: Accesorios de
fontanería. Equipos de iluminación. Elementos de limpieza. Accesorios decorativos. Etc. El termino VASO
DE PISCINA se aplica a todo tipo de piscina, sea cual sea su índole constructiva (Hormigón, Fibra de
vidrio, Aluminio, Acero Galvanizado, Liner,etc..)
Equipo de Tratamiento del Agua
El tratamiento físico de una piscina, es principalmente el medio de
eliminar del agua todas aquellas impurezas que normalmente son
aportadas por el viento o los bañistas, y en ocasiones procedentes de
su aparición “espontánea” en el agua. Nos referimos en general a
retirar todas aquellas partículas como polvo, restos
vegetales, cabellos, células muertas de la piel, productos cosméticos
varios, etc.
La importancia del tratamiento físico viene dada en que, si no se hace o se hace mal, la piscina tendra
serios problemas de equilibrio de calidad, y el agua se estropeará rápidamente. Para poder realizar ello, se
requiere de un método, que sea económico, fácil de mantener y ciertamente eficaz, tanto en las condiciones
más favorables como las producidas cuando la piscina se emplea poco, como cuando ocurren las más
adversas, con la piscina a pleno funcionamiento. El método que se aplica en la actualidad como principal
sistema de tratamiento Físico es por FILTRACION.
Filtro de Piscina
Para un buen uso y mantenimiento de su piscina, escoger el filtro adecuado es imprescindible. Disponemos
de la depuradora y sistema de filtración adecuado para todo tipo de piscinas privadas y públicas. Encontrará
distintos filtros en función de su rendimiento y características,
Filtro de Arena para piscinas
Con un filtro de arena, el agua sucia absorbida por los skimmers,
desagües o limpiafondos se introduce en la parte superior del tanque
de arena. En el interior del filtro, el lecho de arena actúa como agente
natural de filtración de agua y retiene toda la suciedad, con una
capacidad de filtración excelente. En la parte inferior del filtro se
encuentran unos colectores que absorben el agua libre de suciedad y
retornan a la piscina.
Este ciclo debe tener una duración general de 4 horas y puede variar
según el modelo de filtro. La vida útil de la arena depende el nivel de suciedad de cada piscina,
generalmente debe cambiarse cada 2 o 3 temporadas.
La limpieza del filtro
AVISO:Si la instalación no permite un retro lavado, siga el
procedimiento de limpieza regular del módulo.
1. Con un filtro Nuevo:
A. Registre la presión de operación del filtro alinicio. Cuando la presión llegue a 10 psi (69 KPa) por
encima de la presión de operación inicial, detenga la bomba por unos 30 a 60 segundos para permitir
la liberación de la pasta fil-trante.
B. Vuelva a encenderla bomba para formar una nueva pasta. La presión no debe serinferior a 10
psi (69 KPa)por encima de la presión de operación inicial.
C. Si la presión aún es superior a 10 psi (69 KPa)por encima de la presión
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Bomba Autoaspirante
Para re-circular el agua en el circuito cerrado del sistema de
filtración, el depósito de arena se complementa con una bomba
autoaspirante con diferentes poténcias de trabajo, en relación a la
capacidad del volumen de filtración. Estas bombas consisten
en motores eléctricos (monofásicos o trifásicos) que hacen girar
una turbina en el interior del sistema hidráulico que impulsa el agua
con la suficiente presión para realizar el ciclo completo de limpieza.
Válvula Selectora De 6 Vías
La válvula selectora de un filtro de arena es una llave de paso
que hace la función de "bypass" y permite realizar diferentes
funciones de depuración del agua de piscina, limpieza y
mantenimiento del tanque. Los filtros de arena se equipan con
válvulas selectoras de hasta 6 vías que le permiten seleccionar en
cada momento el programa que desea hacer, permitiendo
depurar el agua de piscina o mantener el depósito en perfecto estado mediante el lavado y
enjuague del mismo. Cada vía de esta válvula realiza una función específica para cada
necesidad de su piscina;
1- Filtrado: Es la función más utilizada para el filtro de arena que en periodos de 4 horas
aproximadamente hace circular todo el volumen de agua de la piscina para eliminar la suciedad.
2- Lavado: Esta función invierte la circulación del agua de abajo hacia arriba para limpiar el
filtro de arena cuando se ha acumulado gran cantidad de residuos, permite reutilizar la arena
nuevamente.
3- Enjuague: Después de la función del "Lavado" permite limpiar y nivelar la arena dentro del
tanque para volver a funcionar y mantener la presión de filtrado correctamente.
4- Desagüe: Esta función permite graduar el nivel del agua de su piscina, bajando o subiendo el
nivel hasta el punto deseado, así como vaciar o volver a llenar completamente la piscina.
5- Re-circulación: Permite circular el agua de la piscina sin necesidad de filtrar, se puede
utilizar cuando se aplica tratamientos de cloro o desinfección.
6- Cerrado: Cundo la válvula selectora está cerrada no hay ningún movimiento de circulación
de agua. Es importante que la bomba no esté en funcionamiento.
Agentes filtrantes
Existen en el mercado una serie de agentes filtrantes de gran calidad para el sistema de
depuración del agua de piscinas.
El más usado es la arena de sílex, aunque los fabricantes de accesorios de piscinas han
innovado otros sistemas como el vidrio activo filtrante o la Hidroantracita, que ofrecen
Página8 de 27
mayor rendimiento y en el caso del vidrio es totalmente reciclado y reutilizado para esta
función.
Arena de Sílex
Consideraciones de diseño del sistema
Con relación al conjunto de tubería que lleva el agua hacia y desde los paneles
solares, se recomienda que la velocidad del agua en la tubería no sobrepase de 6 o
8 pies por segundo (fps). Para determinar el diámetro adecuado de tubería se
necesita saber la velocidad del flujo de agua dentro de las tuberías basándose en la
tabla a continuación. Siempre consulte con las regulaciones locales para garantizar
el cumplimiento de las normas. La tabla a continuación muestra los caudales de
agua en diferentes tamaños de tuberías con sus velocidades correspondientes.
Si el diámetro de las tuberías es menor al sugerido por la tabla, se incrementara
la presión del sistema causando el deterioro prematuro de la tubería.
La longitud de la tuberías también tiene un efecto negativo sobre las pérdidas en el
sistema, mientras más larga es la tubería más altas son las pérdidas. Si considera
instalar un conjunto de tuberías extensas (más de 100 pies) se recomienda
incrementar el diámetro de la tubería al siguiente disponible por ejemplo: si se
necesita 1.5” utilice 2” en su lugar. Es importante tener en cuenta que si las
pérdidas exceden la presión de servicio de los paneles se puede generar fugas.
Diámet
ro de la
tubería
Velocidad
6 fps 8 fps
1-
1/2"
35
gpm
50
gpm2" 62
gpm
85
gpm2-
1/2"
90
gpm
120
gpm3" 140
gpm
187
gpm
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La tabla a continuación ilustra la pérdida de presión en PSI por cada 100 pies de
tuberías de diferentes diámetros.
Tamaño del banco de paneles solares: todos los componentes en un sistema
hidráulico generan pérdidas por resistencia o fricción, los paneles solares para
piscina no escapan a esta realidad, se debe tener cuidado al determinar el tamaño
de los bancos de paneles (sobre todo en los sistemas instalados en piscinas
grandes, o comerciales) para que no exceda la capacidad del panel. Utilice la
siguiente tabla como guía para determinar el tamaño de los bancos de paneles
solares
7 FUNCIONAMIENTO
Para comprender mejor el funcionamiento vamos a seguir el recorrido del agua, las bocas
situadas en lo alto de las paredes de la piscina se llaman skimmer su papel consiste en recuperar
y desnatar el agua en la superficie para hacerlo circular en dirección del filtro reteniendo los
mayores desechos en su cesta y luego un tapón de fondo recupera el agua más fría del fondo
para mejorar el removido esto permite garantizar una temperatura homogénea en la piscina pero
también distribuir mejor los productos de tratamiento la bomba aspira el agua y la envía hacia el
filtro otro elemento clave de la instalación es el filtro su papel radica en detener las impurezas
para garantizar una agua limpia primordial a su vez para el confort del baño y la perpetuidad de
la instalación. La pareja bomba filtro debe combinarse perfectamente el caudal de la bomba
nunca debe exceder la capacidad del filtro por eso conviene elegir el filtro adaptado al volumen
de la piscina y a continuación calcular las dimensiones de la bomba en función del filtro, a la
salida del filtro en el caso de la piscina analizada se calienta con calentado solar.
Pérdidas de presion (PSI) por cada
100 ft de tubería.
GPM 1.5" DIA 2" DIA
30 3.16 0.79
60 10.97 2.75
90 22.88 5.7
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8 BENEFICIARIOS.
En este trabajo se beneficiara El propietario de esta Piscina, porque se podrá contar con una
zona de recreación más factible con menos pérdidas de agua para que los bañistas tengas un
lugar de recreación de los bañistas.
Y con este proyecto esta piscina se le podrá dar el mantenimiento necesario de acuerdo a los
parámetros que la piscina,
9 DESARROLLO
ECUACIONES A UTILIZAR
9.1 Área:
A = (base mayor + mase menor) * altura / 2
9.2 Volumen:
V = (área de trapecio)*(ancho)
9.3 Caudal:
𝑸 =
𝑽
𝑻
𝑉 = Volumen
𝑇 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
9.4 Velocidad:
𝒗 =
𝟒𝑸
𝝅(𝑫𝒊) 𝟐
𝑄 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
Di= diámetro interior
9.5 Numero de Reynolds.
𝑹 𝒆 =
𝝂.𝑫 𝒊
𝝊
𝑣 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎
Di= diámetro interior
V= velocidad
9.6 Coeficiente de fricción de carga Primaria.
𝑹 𝒓=
𝜺
𝑫 𝒊
E= rugosidad absoluta
Di= diámetro interior
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9.7 Ecuación de fricción:
𝝀 =
𝟎. 𝟐𝟓
(𝐥𝐨𝐠(
𝑹 𝒓
𝟑.𝟕
+
𝟓.𝟕𝟒
𝑹 𝒆
𝟎.𝟗)) 𝟐
9.8 Perdidas por velocidad
𝒉 𝒗 =
𝒗 𝟐
𝟐𝒈
V=velocidad
g = gravedad
9.9 Pérdidas en accesorio
𝒉 𝒂 = ∑ 𝒌 ∗
𝒗 𝟐
𝟐𝒈
∑ k = suatoria de constante de los accesorios
9.10 Perdidas en tubería
𝒉 𝒇 = 𝝀 ∗
𝑳
𝑫𝒊
∗
𝑽 𝟐
𝟐𝑮
= pérdida de carga debida a la fricción. (Pies)
𝝀 = factor de fricción (Adimensional)
= longitud de la tubería. (Pies)
= diámetro de la tubería. (Pies)
= velocidad media del fluido. (Pies/s)
= aceleración de la gravedad = 32.16 pies/s².
9.11 HT = Hpd + Hpf + Hpc +Pi + Hps
HT = Perdida total del Sistema.
Hpd = Perdidas por descarga.
Hpf = Perdida del filtra.
Hpc = Perdidas por calentador.
Pi = Perdidas de los impulsores.
Hps = Perdidas por succión.
Página12 de 27
Potencia
𝑷 =
𝑯 𝑻∗𝑸∗ 𝜸
𝟑𝟗𝟔𝟎 ∗ 𝜼
10 MEJORAMIENTO DE LA POTENCIA POR VISCOSIDAD
Factor de Corrección Capacidad, Eficiencia y Altura
𝑄 𝑉𝐼𝑆 =
𝑄 𝐴
𝐶 𝑄
𝐶 𝑉𝐼𝑆 = 𝜂 ∗ 𝐶 𝐸
𝐻 𝑉𝐼𝑆 =
𝐻 𝑇
𝐶 𝐻
𝑷 =
𝑯 𝑽𝑰𝑺∗𝑸 𝒗𝒊𝒔 ∗ 𝜸
𝟑𝟗𝟔𝟎 ∗ 𝑪 𝑽𝑰𝑺
11 SISTEMA, DE FILTRADO DE LA PISCINA
Tomando en cuenta que esta piscina es de uso privado tiene una Circulación estándar de
8 horas y la velocidad promedio es de 𝟓𝟎𝑚3
Donde el volumen es: Como es una piscina con desnivel se usa
V = (área de trapecio)*(ancho)
El área del trapecio viene dado por:
A = (base mayor + mase menor) * altura / 2
en este caso:
base mayor = 1.6m.
Base menor = 0.6m.
Altura = largo = 10m.
Reemplazando datos:
A = (1.6m + 0.60m.) * 10m. / 2 = 22/2 = 11m²
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Hallado el área
V = (área de trapecio)(ancho)
V = 11m² * 5m
V= 55 𝑚3
Sabiendo que:
𝑸 =
𝑽
𝑻
𝑸 =
55 𝑚3
𝟖𝒉
𝑸 = 𝟏𝟏𝟒.𝟓𝟖𝑙𝑡/min = 30.27 GPM
SF= superficie de filtración (m2).
Dónde:
𝑺𝑭 =
𝑸
𝑽.𝑭
𝑺𝑭 =
𝟔.𝟖𝟕𝑚3
𝟓𝟎𝑚3
𝑺𝑭 = 𝟎. 𝟏𝟑𝑚2
Sabiendo la superficie del filtro, se puede elegir el filtro que corresponda, siempre escogiendo
un diámetro igual o superior al resultante. En el caso del catálogo de Kripsol
Así tenemos con la superficie de filtración de 0.13 un filtro de
502mm de diámetro.
Y de acuerdo al filtro se calcula la bomba tomando en cuenta que la bomba debe tener una
circulación de 8500 L/h
Así tenemos una bomba 05 Hp para el sistema
Así mismo, el material de empotrar que puede añadirse para equipar la piscina del ejemplo es
del tipo skimmer. Por tanto, el número de skimmers y boquillas para completar el circuito de
circulación se calcula basándose en el caudal del equipo de filtración:
 Caudal del equipo: 6.87m3/h aprox.
 Caudal admitido por un skimmer: 5 m3/h.
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 Caudal unitario por boquilla de impulsión: bola 14: 3 m3/h; bola 20: 5 m3/h; o bola
24: 7 m3/h.
Con ello, el material necesario seria:
 2 skimmer (5 m3/h por unidad).
 3 boquillas de bola 14 (3 m3/h por unidad).
 1 sumidero de fondo.
 1 toma de limpia fondos.
INTERPOLACIÓN
Calculo de la viscosidad Cinemática de acuerdo a su temperatura
28ºC =82.4 ºF
𝒀 =
( 𝑿 − 𝑿 𝟏)
( 𝑿 𝟐 − 𝑿 𝟏)
∗ ( 𝒀 𝟐 − 𝒀 𝟏)+ 𝒀 𝟏
𝑿 =
( 𝒀 − 𝒀 𝟏) ∗ ( 𝑿 𝟐 − 𝑿 𝟏)
( 𝒀 𝟐 − 𝒀 𝟏)
∗ +𝑿 𝟏
Por tablas tenemos
𝑿 =
( 𝟖𝟐. 𝟒 − 𝟖𝟎) ∗ ( 𝟎. 𝟖𝟕𝟏𝟗− 𝟎. 𝟗𝟏𝟒𝟗)
( 𝟖𝟓 − 𝟖𝟎)
∗ +𝟎. 𝟗𝟏𝟒𝟗
X= 0.8942∗ 𝟏𝟎−𝟓 𝒇𝒕 𝟐
𝒔𝒆𝒈
12 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA INSTALADO:
Q = 30.27 GPM x 0.002228 = 0,067 ft3/s.
Pt = 5 PSI
Tomamos a la piscina como un sistema de Alturas Nulas
hes = 0,0 = 0 ft
hed = 0 = 0ft
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Diámetro de Succión
A mínimo costo SCH 40
Øs = 2”; Di= 0.1723 ft
Diámetro de descarga
A mínimo costo SCH 40
Ød = 1
1
2
" ; Di = 0.1342 ft
Tubería PVC
ε = 0.000003ft
Para piscinas el diámetro de succión y descarga son
Los mismos
LS = 4.5 m = 14.76 ft
LD = 25.8 m = 84.644 ft
En este caso realizamos la interpolación
Temperatura= 28ºC =82.4 ºF
V = 0.8942x10-5
hsnm = 2590m = 8497.3 ft
ŋ = 70%
SUCCIÓN
𝑉 =
4𝑄
Π(𝐷𝑖)2
=
4(0.067)
Π(0,1723)2
= 0.495
𝑓𝑡
𝑠⁄
𝑅𝑟 =
𝜀
𝐷𝑖
=
0,000003
0,1723
= 0.000019
𝑅𝑒 =
𝑉. 𝐷𝑖
𝜈
=
0.495 . 0,1723
𝟎. 𝟖𝟗𝟒𝟐 𝑥10−5
= 9537.33
𝜆 =
0,25
(log(
0.000019
3,7
+
5,74
9537.330,9 ))
2 = 0.0314
Pérdidas
ℎ 𝑝𝑠 = ℎ 𝑓𝑠 + ℎ 𝑎𝑠 + ℎ 𝑣𝑠
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Perdidas por fricción
ℎ 𝑓𝑠 = 𝜆 .
𝐿
𝐷
.
𝑉2
2𝐺
= (0.0314) .
14.76
0,1723
(0.0038) = 0.0102 𝑓𝑡
Perdidas por velocidad
ℎ 𝑣𝑠 =
𝑉2
2𝐺
=
0.495 2
64,32
= 0.0038 𝑓𝑡
Perdidas por accesorios
ℎ 𝑎𝑠 = Σ𝐾 .
𝑉2
2𝐺
= (9.565)(0.0038) = 0.036𝑓𝑡
ℎ 𝑝𝑠 = 0.0038 + 0.0102 + 0.036 = 0.05 𝑓𝑡
ℎ 𝒑𝑺 = 0.05𝑓𝑡(0.4328𝑃𝑆𝐼) = 0.02164𝑃𝑆𝐼
DESCARGA
𝑉 =
4𝑄
Π(𝐷𝑖)2
=
4(0.067)
Π(0,1342)2
= 4.737
𝑓𝑡
𝑠⁄
𝑅𝑟 =
𝜀
𝐷𝑖
=
0,000003
0,1342
= 0.00002459
𝑅𝑒 =
𝑉. 𝐷𝑖
𝜈
=
4.737 . 0,1342
0.8942 𝑥10−5
= 71087.31
𝜆 =
0,25
(log(
0.00002459
3,7
+
5,74
71087.310,9 ))
2 = 0.0193
Elemento K C/U
1 Valvula de pie 0.8 0.8
1 V Ch 2 2
3 V. compuerta roscada 0.135 0.405
1 Filtro de pelos 1 1
6 codos 0.36 2.16
4 Ts 0.8 3.2
𝚺𝐊 9.565
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Pérdidas
ℎ 𝑝𝑑 = ℎ 𝑓𝑑 + ℎ 𝑎𝑑 + ℎ 𝑣𝑑
Perdidas por fricción
ℎ 𝑓𝑑 = 𝜆 .
𝐿
𝐷
.
𝑉2
2𝐺
= (0.0193) .
84.644
0,1342
(0.3488) = 4.2459 𝑓𝑡
Perdidas por velocidad
ℎ 𝑣𝑑 =
𝑉2
2𝐺
=
4.737 2
2(32.16)
= 0.3488 𝑓𝑡
Perdidas por accesorios
ℎ 𝑎𝑑 = Σ𝐾 .
𝑉2
2𝐺
=(41.54)(0.3488)= 14.48 ft
ℎ 𝑝𝑑 = 0.3488 + 4.2459 + 14.48 = 19.0747 𝑓𝑡
ℎ 𝑝𝑑 = (19.0747𝑓𝑡)(0.4328𝑃𝑆𝐼) = 8.255 𝑃𝑆𝐼
* Perdidas en calentadores
3.16 PSI
Elemento K C/U
1 universal 0,12 0.12
4 V. Comp.
roscada
0.185
0.74
2 V. Check 2 4
3 V. Globo 10 30
12 Codo 90º 0.39 4.68
5TL 0.22 1.1
1 TR 0.9 0.9
𝚺𝐊 41.54
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* Perdidas en filtros
10 PSI
* Perdidas en los inyectores
5 PSI
ℎ 𝑇 = ℎ𝑝𝑑 + ℎ𝑝𝑓 + ℎ𝑝𝑐 + 𝑃𝑖 + ℎ𝑝𝑠
𝐻 𝑇 = (8.255+ 10 + 3.16 + 5 + 0.02164) 𝑃𝑆𝐼
𝐻 𝑇 = 26.43 𝑃𝑆𝐼 (2.306𝑓𝑡) = 60.94𝑓𝑡
POTENCIA HP
𝑃 𝑇 =
𝐻 𝑇. 𝑄 . 𝛾
3960 . 𝜂
=
(60.94)(30.27)(1)
3960 (0.7)
= 0.66 ℎ𝑝
Potencia de la bomba instalada 0.5 hp.
Para el cálculo del NPSHD Altitud de Ambato = 2590 msnm.
NPSH = Pb + Hes – ( Pv + Hps )
Hes= 0
A 2590msnm = Pb = 24.7 ft
a 82.9°F = Pv
T Pv
80 1.172
82.5 X
85 1.379
𝑦 =
82.5 − 80
85 − 80
(1.379 − 1.172) + 1.172
Pv = 1.27136 ft
NPSH = 24.7 + 0 – (1.27136 – 3ft)
NPSH = 20.43 ft.
Página19 de 27
Cavitación.
En este tipo de sistema no va existir cavitación porque tenemos una
temperatura de máxima 29°C.
CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA MEJORADO POR VISCOSIDAD
SSU DE ACUERDO A TABLAS
Tenemosque laviscosidadSSUdel aguaes igual a 1 entonces
Así ten
Así tenemos una viscosidad de SSU de 31
Y de ahí recurrimos a la tabla
Página20 de 27
Página21 de 27
Y obtenemos los valores de
CH= 0.90
CQ= 0.99
CE= 0.98
𝐶 𝑣𝑖𝑠 = 𝜂 ∗ 𝐶 𝐸
𝐶 𝑣𝑖𝑠 = 0.82 ∗ 0.98 = 0.8036
𝑄𝑣𝑖𝑠 =
𝑄𝑆
𝐶 𝑄
𝑄𝑣𝑖𝑠 =
40.33
0.99
= 40.73
𝐻 𝑣𝑖𝑠 =
𝐻 𝑇
𝐶 𝐻
𝐻 𝑣𝑖𝑠 =
119.75
0.90
= 133.055
𝑷 𝑻 =
𝐻 𝑣𝑖𝑠 .𝑄 𝑣𝑖𝑠 .𝛾
3960 .𝐶 𝑣𝑖𝑠
𝑷 𝑻 =
133 .055 .40.73 .0.998
3960 .0.8036
𝑷 𝑻 = 1.09 ℎ𝑃
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13 ESQUEMA DEL SISTEMA DE FILTRADO DE A PISCINA
0.60
1.60
2.5
2.00
7.50
6.0
5.40
Página23 de 27
MANTENIMIENTO
 Para limpiar el filtro no utilizar disolventes, ya que puede desaparecer el brillo del mismo y
resultar dañado.
 Sustituir cuando lo precisen las piezas y juntas deterioradas.
 Realizar los lavados y enjuagues necesarios según las instrucciones de funcionamiento.
 Limpiar la arena anualmente. Se recomienda cambiar la arena cada 3 años aproximadamente.
Invernaje:
Para no dañar el filtro durante el periodo de invernaje es necesario realizar las siguientes
operaciones: Realizar un lavado y enjuague según las instrucciones anteriores. Vaciar el filtro de
agua. Quitar la tapa del filtro para mantenerlo ventilado durante el periodo de inactividad.
Cuando sea necesario volver a poner el filtro en funcionamiento, seguir las instrucciones de
PUESTA EN MARCHA.
AVERÍAS MÁS USUALES
En caso de no existir la flecha indicadora también podemos comprobar el giro de la siguiente
forma: Situarse delante de la bomba, o sea, en la misma parte donde está la tubería de admisión
(el motor detrás). Se asegurará que el giro del motor sea a la inversa del sentido de giro de las
manecillas del reloj.
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14 CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES
14.1. CONCLUSIONES
 La operación del sistema de Filtrado de agua de la piscina lo puede manejar una sola
persona, ahorrando mano de obra.
 El sistema instalado el conjunto motor-bomba de aplicación del agua debe tener un Mínimo
de 0.5 HP y hasta 1.1 Hp, para que entregue un caudal 40.33 GPM, siendo la altura de
bombeo de133.33 𝑓𝑡 y una eficiencia del 80.83 %. Siendo de 0.5 HP el conjunto motor-
bomba instalado.
 De acuerdo a los cálculos realizados y las tablas empleadas vemos que la bomba
seleccionada para este tipo de filtrado es la adecuada ya que suministra el suficiente caudal
para k la relación bomba filtro sea estable
14.2 RECOMENDACIONES
 Realizar mantenimiento permanente en el sistema de recirculación y de bombeo.
 Establecer el uso y manejo del filtro de agua y de la bomba, que permita conservar la
misma eficiencia y buen estado en todo momento y en buen estado.
 Realizar evaluaciones periódicas del funcionamiento del sistema de bombeo para
verificar su eficiencia.
 Para realizar el tratamiento químico se deber conocer las cantidad exacta del producto
químico a utilizar ya que representaría un gasto económico sobrecargar elproducto.
Página25 de 27
15 BIBLIOGRAFIA
http://www.kripsol.com/marketing/calculo.pdf
http://laquintasi.com.ar/consejos/category/piscinas/
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/211/3/85T00133.pdf
http://www.kripsol.com/catalogo/index_kripsol_2013.html
http://plasticosrival.com/wp-content/uploads/2013/10/Flujo_TuberiasPresion.pdf
Página26 de 27
ANEXOS
ANEXO1 Sistema de filtrado de la piscina por arena
VALVULA SELECTORA
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ANEXO 2 TABLA DE PERDIDAS POR ACCESOROS

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  • 1. 1-2-2016 ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO Autores: Código: David Ashqui 1327 Andrés Guananga 1345 DOCENTE: ING. ANGEL RAMIREZ PERIODO: OCTUBRE 2015 – MARZO 2016 PROYECTO DE FLUIDOS “ANÁLISIS Y CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE UN SISTEMA DE BOMBEO PARA UNA PISCINA Y MEJORAMIENTO EN CASO DE SER NECESARIO”
  • 2. INDICE 1. LOCALIZACIÓN FISICA DELPROYECTO.....................................................................3 2. INTRODUCCION.............................................................................................................3 3. PLANTEACION DEL PROBLEMA...................................................................................3 4. JUSTIFICACIÓN..............................................................................................................3 5. OBJETIVOS......................................................................................................................4 5.1 OBJETIVO GENERAL………………………………………………………………………………………………..4 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICO……………………………………………………………….4 6 MARCO TEORICO ...............................................................................................................5 El Vaso de La Piscina…………………………………………………………………………………………………………….5 Equipo de Tratamiento del Agua……………………………………………………………………………………………5 Cuándolimpiar:……………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined. Agentes filtrantes…………………………………………………………………………………………………………………..7 8 BENEFICIARIOS............................................................................................................10 9 DESARROLLO...............................................................................................................10 12 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA INSTALADO:……………………………………….14 CÁLCULO DE PÉRDIDASDEL SISTEMA MEJORADO PORVISCOSIDADSSUDE ACUERDO A TABLAS…..19 MANTENIMIENTO…………………………………………………………………………………………………………………….23 AVERÍAS MÁS USUALES…………………………………………………………………………………………………………23 14 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………………………….24 14.1. CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………………………………….24 14.2 RECOMENDACIONES………………………………………………………………………………………………………….24 15 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………………………………………….25
  • 3. 1. LOCALIZACIÓN FISICA DEL PROYECTO Este proyecto se lo realizará en la parroquia de la victoria, del cantón Ambato, de la provincia de TUNGURAHUA. Ambato se encuentra en la Cordillera Occidental, está enclavada en una hondonada formada por seis mesetas: Píllaro, Quisapincha, Tisaleo, Quero, Huambaló; y Cotaló; lo que le da un clima agradable, Ambato está ubicada a 78°; 37' 11’’; de longitud con relación al Meridiano de Greenwich y a 1° 13' 28” de latitud sur con relación a la Línea Equinoccial, a 2.590 metros sobre el nivel del mar, 2. INTRODUCCION La piscina de tipo privada fu construida hace dos años en la localidad antes mencionada cuenta con un volumen de 5 metros cúbicos y también está equipada con un sistema de filtración para mantener su asepsia y cuenta además con cubierta que mantiene el calor agradable dentro de esta es utilizada para uso personal y familiar y de amigos que ocasionalmente llegar a relajarse en este lugar 3. PLANTEACION DEL PROBLEMA Este proyecto surge como respuesta de cómo poner en práctica los conocimientos adquiridos en el área de lo que son los Fluidos, además con este llevar a que las nuevas generaciones apliquen sus conocimientos en nuevos proyectos que se propongan. El trabajo se realizó con investigaciones sobre el tema y también involucrando los que habíamos visto para tener como resultado el cálculo de las perdida y NSPH de una piscina privada. 4. JUSTIFICACIÓN Las piscinas de tipo privada de estanque artificial destinado al baño y recreación de sus ocupantes que viene dándose desde hace miles de años, por lo que utiliza una máquina de fluidos como es la bomba y un filtro de arena para mantener la asepsia de la piscina, y además este trabajo se realizara para la realización del el cálculo de pérdidas y si fuera necesario su mejoramiento y cabe destacar que el principal justificativo de este trabajo , es una oportunidad para demostrar y aplicar los conocimientos obtenidos en la materia de FLUIDOS de la carrera de ingeniería de mantenimiento en beneficio de la comunidad.
  • 4. 5. OBJETIVOS 5.1 OBJETIVO GENERAL. Analizar el sistema de bombeo de la de una piscina de acuerdo a los requerimientos especificados 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinación del caudal  Calcular las pérdidas de carga en tuberías y accesorios.  Calculo de la potencia mecánica requerida.  Calcular el NSPH.  Verificar si existe cavitación  Presentar las posibles soluciones
  • 5. 6 MARCO TEORICO El Vaso de La Piscina Es, como su nombre indica, la estructura o recipiente donde se va a contener el agua. En su estructura, y durante la fase de construcción o instalación de la piscina se instalan una serie de accesorios de diversa índole, que permitirán el buen funcionamiento de la piscina, o la mejora estética tales como: Accesorios de fontanería. Equipos de iluminación. Elementos de limpieza. Accesorios decorativos. Etc. El termino VASO DE PISCINA se aplica a todo tipo de piscina, sea cual sea su índole constructiva (Hormigón, Fibra de vidrio, Aluminio, Acero Galvanizado, Liner,etc..) Equipo de Tratamiento del Agua El tratamiento físico de una piscina, es principalmente el medio de eliminar del agua todas aquellas impurezas que normalmente son aportadas por el viento o los bañistas, y en ocasiones procedentes de su aparición “espontánea” en el agua. Nos referimos en general a retirar todas aquellas partículas como polvo, restos vegetales, cabellos, células muertas de la piel, productos cosméticos varios, etc. La importancia del tratamiento físico viene dada en que, si no se hace o se hace mal, la piscina tendra serios problemas de equilibrio de calidad, y el agua se estropeará rápidamente. Para poder realizar ello, se requiere de un método, que sea económico, fácil de mantener y ciertamente eficaz, tanto en las condiciones más favorables como las producidas cuando la piscina se emplea poco, como cuando ocurren las más adversas, con la piscina a pleno funcionamiento. El método que se aplica en la actualidad como principal sistema de tratamiento Físico es por FILTRACION. Filtro de Piscina
  • 6. Para un buen uso y mantenimiento de su piscina, escoger el filtro adecuado es imprescindible. Disponemos de la depuradora y sistema de filtración adecuado para todo tipo de piscinas privadas y públicas. Encontrará distintos filtros en función de su rendimiento y características, Filtro de Arena para piscinas Con un filtro de arena, el agua sucia absorbida por los skimmers, desagües o limpiafondos se introduce en la parte superior del tanque de arena. En el interior del filtro, el lecho de arena actúa como agente natural de filtración de agua y retiene toda la suciedad, con una capacidad de filtración excelente. En la parte inferior del filtro se encuentran unos colectores que absorben el agua libre de suciedad y retornan a la piscina. Este ciclo debe tener una duración general de 4 horas y puede variar según el modelo de filtro. La vida útil de la arena depende el nivel de suciedad de cada piscina, generalmente debe cambiarse cada 2 o 3 temporadas. La limpieza del filtro AVISO:Si la instalación no permite un retro lavado, siga el procedimiento de limpieza regular del módulo. 1. Con un filtro Nuevo: A. Registre la presión de operación del filtro alinicio. Cuando la presión llegue a 10 psi (69 KPa) por encima de la presión de operación inicial, detenga la bomba por unos 30 a 60 segundos para permitir la liberación de la pasta fil-trante. B. Vuelva a encenderla bomba para formar una nueva pasta. La presión no debe serinferior a 10 psi (69 KPa)por encima de la presión de operación inicial. C. Si la presión aún es superior a 10 psi (69 KPa)por encima de la presión
  • 7. Página7 de 27 Bomba Autoaspirante Para re-circular el agua en el circuito cerrado del sistema de filtración, el depósito de arena se complementa con una bomba autoaspirante con diferentes poténcias de trabajo, en relación a la capacidad del volumen de filtración. Estas bombas consisten en motores eléctricos (monofásicos o trifásicos) que hacen girar una turbina en el interior del sistema hidráulico que impulsa el agua con la suficiente presión para realizar el ciclo completo de limpieza. Válvula Selectora De 6 Vías La válvula selectora de un filtro de arena es una llave de paso que hace la función de "bypass" y permite realizar diferentes funciones de depuración del agua de piscina, limpieza y mantenimiento del tanque. Los filtros de arena se equipan con válvulas selectoras de hasta 6 vías que le permiten seleccionar en cada momento el programa que desea hacer, permitiendo depurar el agua de piscina o mantener el depósito en perfecto estado mediante el lavado y enjuague del mismo. Cada vía de esta válvula realiza una función específica para cada necesidad de su piscina; 1- Filtrado: Es la función más utilizada para el filtro de arena que en periodos de 4 horas aproximadamente hace circular todo el volumen de agua de la piscina para eliminar la suciedad. 2- Lavado: Esta función invierte la circulación del agua de abajo hacia arriba para limpiar el filtro de arena cuando se ha acumulado gran cantidad de residuos, permite reutilizar la arena nuevamente. 3- Enjuague: Después de la función del "Lavado" permite limpiar y nivelar la arena dentro del tanque para volver a funcionar y mantener la presión de filtrado correctamente. 4- Desagüe: Esta función permite graduar el nivel del agua de su piscina, bajando o subiendo el nivel hasta el punto deseado, así como vaciar o volver a llenar completamente la piscina. 5- Re-circulación: Permite circular el agua de la piscina sin necesidad de filtrar, se puede utilizar cuando se aplica tratamientos de cloro o desinfección. 6- Cerrado: Cundo la válvula selectora está cerrada no hay ningún movimiento de circulación de agua. Es importante que la bomba no esté en funcionamiento. Agentes filtrantes Existen en el mercado una serie de agentes filtrantes de gran calidad para el sistema de depuración del agua de piscinas. El más usado es la arena de sílex, aunque los fabricantes de accesorios de piscinas han innovado otros sistemas como el vidrio activo filtrante o la Hidroantracita, que ofrecen
  • 8. Página8 de 27 mayor rendimiento y en el caso del vidrio es totalmente reciclado y reutilizado para esta función. Arena de Sílex Consideraciones de diseño del sistema Con relación al conjunto de tubería que lleva el agua hacia y desde los paneles solares, se recomienda que la velocidad del agua en la tubería no sobrepase de 6 o 8 pies por segundo (fps). Para determinar el diámetro adecuado de tubería se necesita saber la velocidad del flujo de agua dentro de las tuberías basándose en la tabla a continuación. Siempre consulte con las regulaciones locales para garantizar el cumplimiento de las normas. La tabla a continuación muestra los caudales de agua en diferentes tamaños de tuberías con sus velocidades correspondientes. Si el diámetro de las tuberías es menor al sugerido por la tabla, se incrementara la presión del sistema causando el deterioro prematuro de la tubería. La longitud de la tuberías también tiene un efecto negativo sobre las pérdidas en el sistema, mientras más larga es la tubería más altas son las pérdidas. Si considera instalar un conjunto de tuberías extensas (más de 100 pies) se recomienda incrementar el diámetro de la tubería al siguiente disponible por ejemplo: si se necesita 1.5” utilice 2” en su lugar. Es importante tener en cuenta que si las pérdidas exceden la presión de servicio de los paneles se puede generar fugas. Diámet ro de la tubería Velocidad 6 fps 8 fps 1- 1/2" 35 gpm 50 gpm2" 62 gpm 85 gpm2- 1/2" 90 gpm 120 gpm3" 140 gpm 187 gpm
  • 9. Página9 de 27 La tabla a continuación ilustra la pérdida de presión en PSI por cada 100 pies de tuberías de diferentes diámetros. Tamaño del banco de paneles solares: todos los componentes en un sistema hidráulico generan pérdidas por resistencia o fricción, los paneles solares para piscina no escapan a esta realidad, se debe tener cuidado al determinar el tamaño de los bancos de paneles (sobre todo en los sistemas instalados en piscinas grandes, o comerciales) para que no exceda la capacidad del panel. Utilice la siguiente tabla como guía para determinar el tamaño de los bancos de paneles solares 7 FUNCIONAMIENTO Para comprender mejor el funcionamiento vamos a seguir el recorrido del agua, las bocas situadas en lo alto de las paredes de la piscina se llaman skimmer su papel consiste en recuperar y desnatar el agua en la superficie para hacerlo circular en dirección del filtro reteniendo los mayores desechos en su cesta y luego un tapón de fondo recupera el agua más fría del fondo para mejorar el removido esto permite garantizar una temperatura homogénea en la piscina pero también distribuir mejor los productos de tratamiento la bomba aspira el agua y la envía hacia el filtro otro elemento clave de la instalación es el filtro su papel radica en detener las impurezas para garantizar una agua limpia primordial a su vez para el confort del baño y la perpetuidad de la instalación. La pareja bomba filtro debe combinarse perfectamente el caudal de la bomba nunca debe exceder la capacidad del filtro por eso conviene elegir el filtro adaptado al volumen de la piscina y a continuación calcular las dimensiones de la bomba en función del filtro, a la salida del filtro en el caso de la piscina analizada se calienta con calentado solar. Pérdidas de presion (PSI) por cada 100 ft de tubería. GPM 1.5" DIA 2" DIA 30 3.16 0.79 60 10.97 2.75 90 22.88 5.7
  • 10. Página10 de 27 8 BENEFICIARIOS. En este trabajo se beneficiara El propietario de esta Piscina, porque se podrá contar con una zona de recreación más factible con menos pérdidas de agua para que los bañistas tengas un lugar de recreación de los bañistas. Y con este proyecto esta piscina se le podrá dar el mantenimiento necesario de acuerdo a los parámetros que la piscina, 9 DESARROLLO ECUACIONES A UTILIZAR 9.1 Área: A = (base mayor + mase menor) * altura / 2 9.2 Volumen: V = (área de trapecio)*(ancho) 9.3 Caudal: 𝑸 = 𝑽 𝑻 𝑉 = Volumen 𝑇 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 9.4 Velocidad: 𝒗 = 𝟒𝑸 𝝅(𝑫𝒊) 𝟐 𝑄 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 Di= diámetro interior 9.5 Numero de Reynolds. 𝑹 𝒆 = 𝝂.𝑫 𝒊 𝝊 𝑣 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 Di= diámetro interior V= velocidad 9.6 Coeficiente de fricción de carga Primaria. 𝑹 𝒓= 𝜺 𝑫 𝒊 E= rugosidad absoluta Di= diámetro interior
  • 11. Página11 de 27 9.7 Ecuación de fricción: 𝝀 = 𝟎. 𝟐𝟓 (𝐥𝐨𝐠( 𝑹 𝒓 𝟑.𝟕 + 𝟓.𝟕𝟒 𝑹 𝒆 𝟎.𝟗)) 𝟐 9.8 Perdidas por velocidad 𝒉 𝒗 = 𝒗 𝟐 𝟐𝒈 V=velocidad g = gravedad 9.9 Pérdidas en accesorio 𝒉 𝒂 = ∑ 𝒌 ∗ 𝒗 𝟐 𝟐𝒈 ∑ k = suatoria de constante de los accesorios 9.10 Perdidas en tubería 𝒉 𝒇 = 𝝀 ∗ 𝑳 𝑫𝒊 ∗ 𝑽 𝟐 𝟐𝑮 = pérdida de carga debida a la fricción. (Pies) 𝝀 = factor de fricción (Adimensional) = longitud de la tubería. (Pies) = diámetro de la tubería. (Pies) = velocidad media del fluido. (Pies/s) = aceleración de la gravedad = 32.16 pies/s². 9.11 HT = Hpd + Hpf + Hpc +Pi + Hps HT = Perdida total del Sistema. Hpd = Perdidas por descarga. Hpf = Perdida del filtra. Hpc = Perdidas por calentador. Pi = Perdidas de los impulsores. Hps = Perdidas por succión.
  • 12. Página12 de 27 Potencia 𝑷 = 𝑯 𝑻∗𝑸∗ 𝜸 𝟑𝟗𝟔𝟎 ∗ 𝜼 10 MEJORAMIENTO DE LA POTENCIA POR VISCOSIDAD Factor de Corrección Capacidad, Eficiencia y Altura 𝑄 𝑉𝐼𝑆 = 𝑄 𝐴 𝐶 𝑄 𝐶 𝑉𝐼𝑆 = 𝜂 ∗ 𝐶 𝐸 𝐻 𝑉𝐼𝑆 = 𝐻 𝑇 𝐶 𝐻 𝑷 = 𝑯 𝑽𝑰𝑺∗𝑸 𝒗𝒊𝒔 ∗ 𝜸 𝟑𝟗𝟔𝟎 ∗ 𝑪 𝑽𝑰𝑺 11 SISTEMA, DE FILTRADO DE LA PISCINA Tomando en cuenta que esta piscina es de uso privado tiene una Circulación estándar de 8 horas y la velocidad promedio es de 𝟓𝟎𝑚3 Donde el volumen es: Como es una piscina con desnivel se usa V = (área de trapecio)*(ancho) El área del trapecio viene dado por: A = (base mayor + mase menor) * altura / 2 en este caso: base mayor = 1.6m. Base menor = 0.6m. Altura = largo = 10m. Reemplazando datos: A = (1.6m + 0.60m.) * 10m. / 2 = 22/2 = 11m²
  • 13. Página13 de 27 Hallado el área V = (área de trapecio)(ancho) V = 11m² * 5m V= 55 𝑚3 Sabiendo que: 𝑸 = 𝑽 𝑻 𝑸 = 55 𝑚3 𝟖𝒉 𝑸 = 𝟏𝟏𝟒.𝟓𝟖𝑙𝑡/min = 30.27 GPM SF= superficie de filtración (m2). Dónde: 𝑺𝑭 = 𝑸 𝑽.𝑭 𝑺𝑭 = 𝟔.𝟖𝟕𝑚3 𝟓𝟎𝑚3 𝑺𝑭 = 𝟎. 𝟏𝟑𝑚2 Sabiendo la superficie del filtro, se puede elegir el filtro que corresponda, siempre escogiendo un diámetro igual o superior al resultante. En el caso del catálogo de Kripsol Así tenemos con la superficie de filtración de 0.13 un filtro de 502mm de diámetro. Y de acuerdo al filtro se calcula la bomba tomando en cuenta que la bomba debe tener una circulación de 8500 L/h Así tenemos una bomba 05 Hp para el sistema Así mismo, el material de empotrar que puede añadirse para equipar la piscina del ejemplo es del tipo skimmer. Por tanto, el número de skimmers y boquillas para completar el circuito de circulación se calcula basándose en el caudal del equipo de filtración:  Caudal del equipo: 6.87m3/h aprox.  Caudal admitido por un skimmer: 5 m3/h.
  • 14. Página14 de 27  Caudal unitario por boquilla de impulsión: bola 14: 3 m3/h; bola 20: 5 m3/h; o bola 24: 7 m3/h. Con ello, el material necesario seria:  2 skimmer (5 m3/h por unidad).  3 boquillas de bola 14 (3 m3/h por unidad).  1 sumidero de fondo.  1 toma de limpia fondos. INTERPOLACIÓN Calculo de la viscosidad Cinemática de acuerdo a su temperatura 28ºC =82.4 ºF 𝒀 = ( 𝑿 − 𝑿 𝟏) ( 𝑿 𝟐 − 𝑿 𝟏) ∗ ( 𝒀 𝟐 − 𝒀 𝟏)+ 𝒀 𝟏 𝑿 = ( 𝒀 − 𝒀 𝟏) ∗ ( 𝑿 𝟐 − 𝑿 𝟏) ( 𝒀 𝟐 − 𝒀 𝟏) ∗ +𝑿 𝟏 Por tablas tenemos 𝑿 = ( 𝟖𝟐. 𝟒 − 𝟖𝟎) ∗ ( 𝟎. 𝟖𝟕𝟏𝟗− 𝟎. 𝟗𝟏𝟒𝟗) ( 𝟖𝟓 − 𝟖𝟎) ∗ +𝟎. 𝟗𝟏𝟒𝟗 X= 0.8942∗ 𝟏𝟎−𝟓 𝒇𝒕 𝟐 𝒔𝒆𝒈 12 CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA INSTALADO: Q = 30.27 GPM x 0.002228 = 0,067 ft3/s. Pt = 5 PSI Tomamos a la piscina como un sistema de Alturas Nulas hes = 0,0 = 0 ft hed = 0 = 0ft
  • 15. Página15 de 27 Diámetro de Succión A mínimo costo SCH 40 Øs = 2”; Di= 0.1723 ft Diámetro de descarga A mínimo costo SCH 40 Ød = 1 1 2 " ; Di = 0.1342 ft Tubería PVC ε = 0.000003ft Para piscinas el diámetro de succión y descarga son Los mismos LS = 4.5 m = 14.76 ft LD = 25.8 m = 84.644 ft En este caso realizamos la interpolación Temperatura= 28ºC =82.4 ºF V = 0.8942x10-5 hsnm = 2590m = 8497.3 ft ŋ = 70% SUCCIÓN 𝑉 = 4𝑄 Π(𝐷𝑖)2 = 4(0.067) Π(0,1723)2 = 0.495 𝑓𝑡 𝑠⁄ 𝑅𝑟 = 𝜀 𝐷𝑖 = 0,000003 0,1723 = 0.000019 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝐷𝑖 𝜈 = 0.495 . 0,1723 𝟎. 𝟖𝟗𝟒𝟐 𝑥10−5 = 9537.33 𝜆 = 0,25 (log( 0.000019 3,7 + 5,74 9537.330,9 )) 2 = 0.0314 Pérdidas ℎ 𝑝𝑠 = ℎ 𝑓𝑠 + ℎ 𝑎𝑠 + ℎ 𝑣𝑠
  • 16. Página16 de 27 Perdidas por fricción ℎ 𝑓𝑠 = 𝜆 . 𝐿 𝐷 . 𝑉2 2𝐺 = (0.0314) . 14.76 0,1723 (0.0038) = 0.0102 𝑓𝑡 Perdidas por velocidad ℎ 𝑣𝑠 = 𝑉2 2𝐺 = 0.495 2 64,32 = 0.0038 𝑓𝑡 Perdidas por accesorios ℎ 𝑎𝑠 = Σ𝐾 . 𝑉2 2𝐺 = (9.565)(0.0038) = 0.036𝑓𝑡 ℎ 𝑝𝑠 = 0.0038 + 0.0102 + 0.036 = 0.05 𝑓𝑡 ℎ 𝒑𝑺 = 0.05𝑓𝑡(0.4328𝑃𝑆𝐼) = 0.02164𝑃𝑆𝐼 DESCARGA 𝑉 = 4𝑄 Π(𝐷𝑖)2 = 4(0.067) Π(0,1342)2 = 4.737 𝑓𝑡 𝑠⁄ 𝑅𝑟 = 𝜀 𝐷𝑖 = 0,000003 0,1342 = 0.00002459 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝐷𝑖 𝜈 = 4.737 . 0,1342 0.8942 𝑥10−5 = 71087.31 𝜆 = 0,25 (log( 0.00002459 3,7 + 5,74 71087.310,9 )) 2 = 0.0193 Elemento K C/U 1 Valvula de pie 0.8 0.8 1 V Ch 2 2 3 V. compuerta roscada 0.135 0.405 1 Filtro de pelos 1 1 6 codos 0.36 2.16 4 Ts 0.8 3.2 𝚺𝐊 9.565
  • 17. Página17 de 27 Pérdidas ℎ 𝑝𝑑 = ℎ 𝑓𝑑 + ℎ 𝑎𝑑 + ℎ 𝑣𝑑 Perdidas por fricción ℎ 𝑓𝑑 = 𝜆 . 𝐿 𝐷 . 𝑉2 2𝐺 = (0.0193) . 84.644 0,1342 (0.3488) = 4.2459 𝑓𝑡 Perdidas por velocidad ℎ 𝑣𝑑 = 𝑉2 2𝐺 = 4.737 2 2(32.16) = 0.3488 𝑓𝑡 Perdidas por accesorios ℎ 𝑎𝑑 = Σ𝐾 . 𝑉2 2𝐺 =(41.54)(0.3488)= 14.48 ft ℎ 𝑝𝑑 = 0.3488 + 4.2459 + 14.48 = 19.0747 𝑓𝑡 ℎ 𝑝𝑑 = (19.0747𝑓𝑡)(0.4328𝑃𝑆𝐼) = 8.255 𝑃𝑆𝐼 * Perdidas en calentadores 3.16 PSI Elemento K C/U 1 universal 0,12 0.12 4 V. Comp. roscada 0.185 0.74 2 V. Check 2 4 3 V. Globo 10 30 12 Codo 90º 0.39 4.68 5TL 0.22 1.1 1 TR 0.9 0.9 𝚺𝐊 41.54
  • 18. Página18 de 27 * Perdidas en filtros 10 PSI * Perdidas en los inyectores 5 PSI ℎ 𝑇 = ℎ𝑝𝑑 + ℎ𝑝𝑓 + ℎ𝑝𝑐 + 𝑃𝑖 + ℎ𝑝𝑠 𝐻 𝑇 = (8.255+ 10 + 3.16 + 5 + 0.02164) 𝑃𝑆𝐼 𝐻 𝑇 = 26.43 𝑃𝑆𝐼 (2.306𝑓𝑡) = 60.94𝑓𝑡 POTENCIA HP 𝑃 𝑇 = 𝐻 𝑇. 𝑄 . 𝛾 3960 . 𝜂 = (60.94)(30.27)(1) 3960 (0.7) = 0.66 ℎ𝑝 Potencia de la bomba instalada 0.5 hp. Para el cálculo del NPSHD Altitud de Ambato = 2590 msnm. NPSH = Pb + Hes – ( Pv + Hps ) Hes= 0 A 2590msnm = Pb = 24.7 ft a 82.9°F = Pv T Pv 80 1.172 82.5 X 85 1.379 𝑦 = 82.5 − 80 85 − 80 (1.379 − 1.172) + 1.172 Pv = 1.27136 ft NPSH = 24.7 + 0 – (1.27136 – 3ft) NPSH = 20.43 ft.
  • 19. Página19 de 27 Cavitación. En este tipo de sistema no va existir cavitación porque tenemos una temperatura de máxima 29°C. CÁLCULO DE PÉRDIDAS DEL SISTEMA MEJORADO POR VISCOSIDAD SSU DE ACUERDO A TABLAS Tenemosque laviscosidadSSUdel aguaes igual a 1 entonces Así ten Así tenemos una viscosidad de SSU de 31 Y de ahí recurrimos a la tabla
  • 21. Página21 de 27 Y obtenemos los valores de CH= 0.90 CQ= 0.99 CE= 0.98 𝐶 𝑣𝑖𝑠 = 𝜂 ∗ 𝐶 𝐸 𝐶 𝑣𝑖𝑠 = 0.82 ∗ 0.98 = 0.8036 𝑄𝑣𝑖𝑠 = 𝑄𝑆 𝐶 𝑄 𝑄𝑣𝑖𝑠 = 40.33 0.99 = 40.73 𝐻 𝑣𝑖𝑠 = 𝐻 𝑇 𝐶 𝐻 𝐻 𝑣𝑖𝑠 = 119.75 0.90 = 133.055 𝑷 𝑻 = 𝐻 𝑣𝑖𝑠 .𝑄 𝑣𝑖𝑠 .𝛾 3960 .𝐶 𝑣𝑖𝑠 𝑷 𝑻 = 133 .055 .40.73 .0.998 3960 .0.8036 𝑷 𝑻 = 1.09 ℎ𝑃
  • 22. Página22 de 27 13 ESQUEMA DEL SISTEMA DE FILTRADO DE A PISCINA 0.60 1.60 2.5 2.00 7.50 6.0 5.40
  • 23. Página23 de 27 MANTENIMIENTO  Para limpiar el filtro no utilizar disolventes, ya que puede desaparecer el brillo del mismo y resultar dañado.  Sustituir cuando lo precisen las piezas y juntas deterioradas.  Realizar los lavados y enjuagues necesarios según las instrucciones de funcionamiento.  Limpiar la arena anualmente. Se recomienda cambiar la arena cada 3 años aproximadamente. Invernaje: Para no dañar el filtro durante el periodo de invernaje es necesario realizar las siguientes operaciones: Realizar un lavado y enjuague según las instrucciones anteriores. Vaciar el filtro de agua. Quitar la tapa del filtro para mantenerlo ventilado durante el periodo de inactividad. Cuando sea necesario volver a poner el filtro en funcionamiento, seguir las instrucciones de PUESTA EN MARCHA. AVERÍAS MÁS USUALES En caso de no existir la flecha indicadora también podemos comprobar el giro de la siguiente forma: Situarse delante de la bomba, o sea, en la misma parte donde está la tubería de admisión (el motor detrás). Se asegurará que el giro del motor sea a la inversa del sentido de giro de las manecillas del reloj.
  • 24. Página24 de 27 14 CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES 14.1. CONCLUSIONES  La operación del sistema de Filtrado de agua de la piscina lo puede manejar una sola persona, ahorrando mano de obra.  El sistema instalado el conjunto motor-bomba de aplicación del agua debe tener un Mínimo de 0.5 HP y hasta 1.1 Hp, para que entregue un caudal 40.33 GPM, siendo la altura de bombeo de133.33 𝑓𝑡 y una eficiencia del 80.83 %. Siendo de 0.5 HP el conjunto motor- bomba instalado.  De acuerdo a los cálculos realizados y las tablas empleadas vemos que la bomba seleccionada para este tipo de filtrado es la adecuada ya que suministra el suficiente caudal para k la relación bomba filtro sea estable 14.2 RECOMENDACIONES  Realizar mantenimiento permanente en el sistema de recirculación y de bombeo.  Establecer el uso y manejo del filtro de agua y de la bomba, que permita conservar la misma eficiencia y buen estado en todo momento y en buen estado.  Realizar evaluaciones periódicas del funcionamiento del sistema de bombeo para verificar su eficiencia.  Para realizar el tratamiento químico se deber conocer las cantidad exacta del producto químico a utilizar ya que representaría un gasto económico sobrecargar elproducto.
  • 25. Página25 de 27 15 BIBLIOGRAFIA http://www.kripsol.com/marketing/calculo.pdf http://laquintasi.com.ar/consejos/category/piscinas/ http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/211/3/85T00133.pdf http://www.kripsol.com/catalogo/index_kripsol_2013.html http://plasticosrival.com/wp-content/uploads/2013/10/Flujo_TuberiasPresion.pdf
  • 26. Página26 de 27 ANEXOS ANEXO1 Sistema de filtrado de la piscina por arena VALVULA SELECTORA
  • 27. Página27 de 27 ANEXO 2 TABLA DE PERDIDAS POR ACCESOROS