Desarrollar un modelo funcional de bomba de agua tipo espiral que aprovecha la energía hídrica

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En la ecuación 1, Ɵ1 representa el ángulo que recorre el colector (entrada del agua) mientras está sumergido en el agua, figura 3. Para determinarlo recurrimos a la expresión:

[pic 5]

Ecuación 2. Angulo Ɵ1. (Machuca Eduardo, Sanmiguel Juan, 2012).

De las figuras 2 y 3, el criterio para que no ocurra derramamiento es:

[pic 6]

Cuando el nivel de derramamiento es alcanzado la presión de descarga es la máxima, esto no ocurre inmediatamente si no que se va alcanzando paulatinamente de esta manera se llenan el resto de espiras. Por otro lado, como se mencionó anteriormente, el flujo no es constante y además debido a que en un canal real el nivel del agua es variable el volumen que entra en la bomba, con dificultad, va a ser el mismo en cada revolución de la bomba. (Machuca Eduardo, Sanmiguel Juan, 2012).

[pic 7]

Ecuacion 3. Caudal descargado.

En la ecuación 3, Lw.1 representa a la longitud sumergida para la entrada de agua. Como sabemos que es variable, tenemos:

[pic 8]

- MATERIALES

- CALCULOS

Para poder hacer un prototipo funcional de bomba tipo espiral, se debe partir de ciertos parámetros que permitan ajustarse a las necesidades. Una de estas variables es la velocidad del agua que se debe medir en el lugar donde se va a instalar; para el propósito de este trabajo emplearemos una velocidad de caudal de 4m/s, también dentro de las variables iniciales tenemos la longitud (En este caso 5 metros), el diámetro de la tubería (1/2”) y el radio de la rueda (R=0,25m). El procesamiento de estos datos permite encontrar variables de salida como el caudal y la altura máxima a partir del eje de rotación a la que puede subir el agua.

- Caudal de salida

Las variables que se deben tener en cuenta son las rpm de la rueda, el nivel al que se sumerja la rueda en el agua y el área transversal de la tubería (At). En condiciones ideales el mayor caudal se da cuando el sumergimiento es total, pero en la práctica esto no es funcional debido a que en dichas condiciones la rueda no gira (Machuca Eduardo, Sanmiguel Juan, 2012). De dicho sumergimiento se obtendrá un paquete de agua de longitud de arco (Lw1).

El caudal está definido como:

[pic 9]

Para hallar Lw1 tenemos:

[pic 10]

Como el sumergimiento al que es sometido la rueda no es estable, debido a que las fuentes hídricas que descienden son dinámicas, se tomara un porcentaje de inmersión promedio (dl) del 30% de la rueda (Camacho Omar, Torresducon Edgar, 2010).

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Velocidad tangencial de la rueda:

[pic 14]

Se recomienda usar 0,55 como la relación máxima de energía cinética entre el rio y la rueda Ns/Vr. (Camacho Omar, Torresducon Edgar, 2010).

Velocidad angular:

[pic 15]

[pic 16]

- REFERENCIAS

Camacho Gómez, O., & Turresducon, E. (2010) Evaluación del ariete hidráulico y la bomba de rueda como componentes del sistema de bombeo con energía alternativa. Universidad Industrial de Santander. Recuperado de http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/5960/2/136515.pdf

Grabiel, R. (2006) La crisis energética. Escuela tecnológica de ingeniería. Carlos E Giudici, Lomas de Zamora, Buenos Aires, Argentina. Recuperado de http://www.ib.edu.ar/becaib/bib2006/trabajos/grabiel.pdf

Machuca Gelvez, E., Sanmiguel Jaimes, J. (2012). Rediseño del sistema de bombeo con energía no convencional. Universidad Industrial de Santander. Recuperado de http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/6080/2/144260.pdf