Este documento presenta los cálculos para diseñar un sistema de tuberías de agua para una casa de 190 m2 con dos plantas. Se calculan las pérdidas de energía debidas a accesorios y longitud de tubería utilizando fórmulas apropiadas. La pérdida total del sistema es de 23,695 m. Esto requiere una bomba de 1 hp para suministrar el caudal de 0,055 m3/hora a la altura requerida.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
“LUIS BELTRAN PRIETO FIGUEROA”
Participantes
Luis Peña
Juan Camacho
Yonder López
Mecánica de los fluidos
6MI01N
Barquisimeto, Febrero 2013

2. Planteamientos:
Se requiere calcular la bomba de agua para un equipo hidroneumático, que
estará ubicado en una casa, con las siguientes características:
· El área de la casa es de 190, tiene 2 plantas (planta alta y planta baja). En la planta
baja tiene: lavadero (con puntos para el lavandero y lavadora), en la entrada de la casa hay
un punto de agua, cocina (lavaplatos) y ½ baño (lavamanos e inodoro). En la planta alta
tiene: 2 baños completos (ducha, lavamanos e inodoro), y un tanque de agua de 1500
litros.
· El hidroneumático estará ubicado al lado del lavadero.
· Realizar la memoria descriptiva del problema.
· Realice el diseño de la casa en vista superior, con sus respectivas medidas.
· Realice el diseño de las tuberías en tres dimensiones y por planta, con sus
respectivas medidas.
· Calcule las pérdidas de los accesorios y pérdidas totales.
· Calcule la capacidad de la bomba para el hidroneumático para surtir toda la casa.
· Debe presentar un presupuesto real de tolo lo necesario para la elaboración de
dicho proyecto.
· Anexar todas las tablas, diagramas y cualquier otra información necesaria y
utilizada en los cálculos.

3. Memoria descriptiva
Las pérdidas de energía debida al flujo se clasifican en pérdidas de carga primarias y
pérdidas de carga secundarias. Las pérdidas primarias son las que suele expresarse en
términos de energía por unidad de peso de fluido circulante (dimensiones de
longitud), denominada habitualmente perdida de carga
En el caso de tuberías horizontales, la perdida de carga se manifiesta como una
disminución de presión en el sentido del flujo
La perdida de carga está relacionada con otras variables fluidodinamicas según sea el tipo
de flujo, laminar o turbulento. Además de las perdidas de cargas lineales ( a lo largo de los
conductos), también se producen las perdidas secundarias que son las pérdidas de cargas
singulares en puntos concretos como codos, ramificaciones, válvulas entre otros
Además de estas dos perdidas ( primaria y secundaria) encontramos otros factores
que afectan a la pérdida de carga como son:
Corrosión e incrustaciones: Cuando en una tubería se produce corrosión o
incrustaciones, la rugosidad aumenta. En el caso de las incrustaciones, además, el
diámetro interior se ve reducido, lo cual implica un aumento de la velocidad del fluido y
un aumento de la pérdida de carga.
Viscosidad: Cuanto mayor es la viscosidad mayor es la fricción, es decir, para mover un
fluido muy viscoso se requiere más energía que para mover un fluido menos viscoso. La
viscosidad a su vez es función de la temperatura.
Teniendo en cuentas estas consideraciones se paso a realizar un proyecto donde se
demuestra numéricamente las pérdidas de carga en la instalación de tuberías de agua
blanca para una casa, cuya área total es de 190m2 , en la cual se utilizaron como accesorios
: 53.63 metros de tubería lineal de media pulgada de acero, 24 codos de radio largo de
90º, 10 T de ramal de media pulgada, 11 válvula tipo giratorio y 2 válvula tipo check de
compuerta

4. De la misma forma la casa se encuentra ubicada en la carrera 6 con calle 1 y 2 numero de
la casa 1-60 barrio unión la cual posee un caudal de 40 m3/mes de allí de ese caudal se
partirá para la realización de la demostración numérica del proyecto, donde se logro
realizarlo con la ayuda del libro de mecánica de los fluidos de Robert L. Mott sexta
edición del cual se utilizaron las siguientes tablas:
Tubería de acero ced 40
Propiedades del agua
Bombas centrifugas trifásicas
En relación a lo anterior, se utilizaron la tabla 1 de valores del coeficiente k en
pérdidas singulares para encontrar las pérdidas de los accesorios mediante la fórmula de
cargas singulares:
H = K · (v2 / 2g)
En donde:
· H: pérdida de carga o de energía (m)
· K: coeficiente empírico (adimensional)
· v: velocidad media del flujo (m/s)
· g: aceleración de la gravedad (m/s2)
Mientras que para las perdidas primaria se utilizo la formula Manning (1890)
h = 10,3 * n2 * (Q2/D) * L
En donde:
h: pérdida de carga o de energía (m)
n: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
Q: caudal (m3/s)

5. L: longitud de la tubería (m)
El coeficiente de rugosidad se encuentra en la tabla 2
Cálculos del sistema
Búsqueda del caudal
Se debe transformar el caudal de m3/mes a m3/seg
Q = 40m3
40 * * * = 0,015x10-3 m3/seg
Para tener el diámetro de la tubería se busca por la tabla de tubería de acero ced40
Dint = 15,8 mm
Dint = 0,0158 m
Rint = 0,0079 m
Por la formula de caudal se encuentra la velocidad
V=Q/A
V = (0,015x10-3 m3/seg) / (3,1416 * (0,0079m)2 )
V = (0,015x10-3 m3/seg) / ( 0,19x10-3m2 )
V = 0,078 m / seg
Perdida de energía por accesorio
En este tramo se utilizo la formula Pérdidas de carga en singularidades
H = K · (v2 / 2g)
En donde:
· H: pérdida de carga o de energía (m)
· K: coeficiente empírico (adimensional)

6. · v: velocidad media del flujo (m/s)
· g: aceleración de la gravedad (m/s2)
El coeficiente se encuentra en la tabla 1 de valores del coeficiente k en pérdidas singulares
Codo radio largo de 90º
Hc = K · (v2 / 2g)
Hc: 0,60 . [ (0,078 m / seg)2 . ( 2 . 9,81 m/seg2)]
Hc: 0,60 . 0,119 m
Hc:0,071 m
Te de ramal
Ht = K · (v2 / 2g)
Ht: 1,80 . [ (0,078 m / seg)2 . ( 2 . 9,81 m/seg2)]
Ht: 1,80 . 0,119 m
Ht: 0,214 m
Válvula esférica
Hve = K · (v2 / 2g)
Hve:10 . [ (0,078 m / seg)2 . ( 2 . 9,81 m/seg2)]
Hve :10 . 0,119 m
Hve: 1,19 m

7. Válvula de retención
Hvr = K · (v2 / 2g)
Hvr:2 . [ (0,078 m / seg)2 . ( 2 . 9,81 m/seg2)]
Hvr :2 . 0,119 m
Hrv: 0,238 m
Longitud total
Para la perdida en la longitud total de la tubería se utilizo la formula de Manning (1890)
h = 10,3 * n2 * (Q2/D) * L
En donde:
h: pérdida de carga o de energía (m)
n: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
Q: caudal (m3/s)
L: longitud de la tubería (m)
El coeficiente se encuentra en la tabla 2 de coeficiente de rugosidad de manning de materiales
h = 10,3 * n2 * (Q2/D) * L
h = 10,3 *( 0,010)2 * [(0,015x10-3 m3/seg) 2/ 0,0158 m] * 43,63m
h = 10,3 * 0,0001 * 0,014x10-6 * 43,63
h = 6,291 m
Pérdida total por accesorio
24 codo de½ pulgada de 90º
Hc total = 0,071* 24
Hc total = 1,704 m

8. 10 Te de ramal de½ pulgada
Ht total =0,214 m * 10
Ht total = 2,14 m
11 Válvula esférica
Hve total = 1,19 m * 11
Hve total = 13,09 m
2 Válvula de retención
Hvr total = : 0,238 m * 2
Hvr total = 0,47 m
43,63 m de longitud total de tubería de ½ pulgada de acero
Hl total = 6,291 m
Perdidas total en todo el sistema
Hl total = Hl total de codo + Hl total de Te + Hl total de válvula tipo giratorio +Hl total de válvula
check + Hl total de longitud
Hl total = 1,704 m + 2,14 m + 13,09 m + 0,47 m + 6,291 m
Hl total = 23,695 m

9. En la siguiente tabla se mostrara de manera concreta las pérdidas en el sistema
Accesorio
Cantidad de accesorio
Perdida por accesorio
Pérdida total por accesorio
codo de 90º
24
0,071 m
1,704 m
te de ramal
10
0,214 m
2,14 m
válvula esférica
11
1,19 m
13,09 m
válvula retención
2
0,238m
0,47 m
tubería de acero de ½ pulgada
43,63 m
6,291 m
23,695 m
Total de perdida en el sistema
23,695 m

10. Potencia de la bomba
Cálculo de la potencia de una bomba
La potencia hidráulica ideal de una bomba hidráulica depende del caudal, de la densidad del líquido y
de la altura diferencial.
La elevación estática de una altura a otra, puede calcularse:
Ph = q* ρ* h*g / 76* n
Donde:
Ph = Potencia eléctrica (hp)
q = Capacidad de caudal (m3/h)
ρ = Densidad del fluido (kg/m3)
g = Gravedad (9,81 m/s2)
h = Altura diferencial (m)
n= eficiencia de la bomba ( 50 – 70 )
constante para convertir la potencia en hp
Entonces se transforma el caudal de m3/mes a m3/hora
40m3/mes * 1mes/30dias * 1dia/24hora=0,055m3/hora
Ph = q* ρ* h*g / n
Ph = 0,055 * 1000 * 5,20 * 9,81 / 76 *60
Ph = 2805,66 /4560
Ph = 0,61 hp
Se recomienda usar una bomba de 1 hp para mejor funcionamiento, ya que la bomba de ½ hp
esta por debajo de los cálculos arrojados
Para saber el modelo de la bomba a utilizar teniendo ya la potencia calculada en hp se localiza en
la tabla de bomba centrifugas autocebante trifásica del cual se extraen todas las característica de la
misma