E SCUELA P OLITÉCNICA S UPERIOR

Tratamiento de Aguas CURSO 2011-2012

BANCO HIDRÁULICO

       

Nuria Pérez de la Haza  Francisco Ruíz Márquez  Nadia Angulo Rivera  Carmen Laura Jiménez Carmona  María Victoria Soria Camacho  Cristina Domínguez Salguero  Jose María Lucero Martínez    

[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] C

Curso 2011-2012

ÍNDICE Páginas 3 3

1.- Introducción 2.- Objetivos 3.- Descripción del trabajo desarrollado. 3.1.- Conocimiento de las herramientas 3.2.- Aprender a soldar 3.3.- Desmontaje y montaje de una bomba hidráulica casera 3.4.- Diseñar y construir un banco hidráulico

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4.- Conclusión

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] C 1. INTRODUCCIÓN

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El equipo llamado Banco Hidráulico está presente en numerosos laboratorios relacionados con la física y la ingeniería. Son utilizados en experimentos y prácticas relacionadas con la hidráulica. En concreto, para el estudio de las pérdidas de presión de los distintos elementos de una instalación. Se utilizan manómetros, bombas y otros elementos de fontanería para la realización de pruebas, mediciones y verificación de pérdidas.

Ilustración 1. Banco hidráulico presente en la Escuela Politécnica Superior de Sevilla

2. OBJETIV O El objetivo de estas prácticas, consiste en el diseño y construcción de un banco hidráulico para el estudio de pérdidas de carga en tuberías y accesorios, de distintos materiales, además de adquirir los principios básicos de fontanería necesarios.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] Curso 2011-2012 C 3. DESCRIPCIÓN DEL TRA BA JO DESA RROLLA DO 3.1 Conocimiento de las herramientas básicas utilizadas: •

Llave inglesa: es una herramienta manual utilizada para aflojar o ajustar las distintas piezas en una instalación. La abertura de la llave inglesa es ajustable (posee una cabeza móvil) lo que le permite adaptarse a medidas diferentes.

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Llave fija: también conocidas como llaves de apriete son las herramientas manuales que se utilizan para apretar elementos atornillados o enroscados, con cabezas hexagonales principalmente.

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Llave pico: utilizada para sujetar, cuando sea necesario apretar o aflojar distintas conexiones entre accesorios o tuberías.

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Llave grifa: es una llave ajustable usada para apretar, aflojar o ajustar piezas que la llave inglesa no sería capaz.

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Alicates: esta especie de tenaza metálica provista de dos brazos suele ser utilizada para múltiples funciones como sujetar elementos pequeños o cortar y modelar conductores

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Cortatubos para cobre: como su propio nombre indica, permite el corte de tubos de cobre. El tubo se introduce en el aparato, y ajustando con la ayuda de un brazo móvil, se le da vueltas manualmente, y la cuchilla incluida en el cortatubos, va realizando el corte en la tubería. Conforme se profundiza en el corte de la tubería, es necesario ir ajustando más el brazo móvil del cortatubos.

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Metro: esta herramienta permite la medida de distancias, y de los tubos.

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Soplete: compuesto por una bombona, y una manguera, se utiliza para aplicar el calor mediante llama, a la tubería o el accesorio, para soldarlo.

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Estaño: el formato, es una bobina de metal, utilizada para la soldadura.

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Decapante: es una solución, o un gel ácido, que ataca el oxido de la superficie de los metales, permitiendo que la aleación de estaño/plomo fluya libremente sobre el área de soldadura.

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Cáñamo: haciendo uso de una pequeña tira, se puede sellar y garantizar la estanquidad de las conexiones entre los distintos accesorios, y tuberías. Teflón: se usa en fontanería con el mismo objetivo que el cáñamo. Es una tira de cinta adhesiva que se utiliza en las roscas. Se coloca encima del cáñamo.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] Curso 2011-2012 C A continuación, se incluyen fotos de las distintas herramientas utilizadas.

Ilustración 2. Llave inglesa

Ilustración 3. Llave fija

Ilustración 4. Llave pico Ilustración 5. Llave grifa

Ilustración 7. Cortatubos

Ilustración 6. Alicates

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Ilustración 9. Bombona y soplete

Ilustración 8. Metro

Ilustración 10. Bobina de estaño

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Ilustración 11. Cáñamo

Ilustración 12. Teflón

3.2 A prender a soldar: Tras el aprendizaje de las características y el uso de las principales herramientas utilizadas en la fontanería, sobre todo de las que íbamos a hacer uso nosotros posteriormente, en la siguiente práctica aprendimos los principios más básicos de la soldadura. Para empezar, usamos los cortatubos para cortar una tubería de cobre en trozos de unos 4 centímetros. Después, una vez habíamos aplicado decapante, se unían dos de estos trozos mediante un manguito, también de cobre, para su posterior soldadura. Para soldar, hicimos uso de una bobina de estaño y un soplete. Practicamos tanto la soldadura vertical, como la soldadura horizontal, ya que vamos a necesitar manejar ambos tipos para la posterior construcción del banco hidráulico.

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Ilustración 13. Soldadura horizontal.

Ilustración 14. Soldadura vertical. Por último, cuando se ha terminado de soldar, se coge la pieza soldada con cuidado con una llave de pico y se echa en un cubo con agua para su enfriamiento.

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3.3 Desmontaje y montaje de una bomba hidráulica casera. -Para conocer y familiarizarnos con los componentes que presenta una bomba hidráulica procedemos al desmontaje de una bomba hidráulica casera que posee el grupo TAR. La misma se compone de las siguientes piezas:  Machón ½”  Latiguillo macho-hembra  T de hierro ½”  V álvula de seguridad (de bola) ½”  Manómetro  Reducción 22 - ½”  V álvula de retención  Tubería de Ф22 y de Ф28  Entronque y colilla  T de Cobre Ф28

Una vez desmontada la bomba hidráulica se procederá a su montaje de nuevo y se hará empleo de cáñamo y teflón para evitar fugas de agua en la misma bomba cuando ensamblemos sus piezas. Cuando nos hemos familiarizado con las piezas que conforman la bomba y está se encuentra montada de nuevo procedemos a realizar un ensayo con ella. Con la bomba anteriormente se comprueba que una instalación de fontanería construida, no tenga fugas. Para ello, con ayuda de la bomba se introduce agua a presión hasta completo llenado de la instalación, y mediante la observación del manómetro que posee la bomba, transcurrido un tiempo aproximado de 10 minutos, no debe de haber disminuido la presión aplicada en la instalación. Si así fuera, la instalación tendría fugas.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] C 3.4 Diseñar y construir un banco hidráulico

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Tras habernos familiarizado con las distintas herramientas que se pueden utilizar en el montaje del banco hidráulico así como la ganancia de experiencia y práctica en las nociones básicas de unión de piezas asegurando la estanqueidad y de soldadura y con ayuda de catálogos de distintas empresas distribuidoras de piezas de fontanería, se procede al diseño de susodicho banco hidráulico. Para ello se tuvo en cuenta los distintos elementos en los cuales se quiere medir las pérdidas de carga y su existencia real, según los fabricantes, para hacer posible el montaje deseado. El banco hidráulico diseñado es el que se muestra en la ilustración 15.

Ilustración 15. Diseño final del banco hidráulico.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] C Donde:

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-T de X-1/2” del material de la tubería donde corresponda. (X es el diámetro de la tubería correspondiente). Esto se cumple en todos los ramales a excepción del ramal 4 donde la T sería de 50-3/4” debido a la no existencia de T de esas reducciones. - Reducción de 1/2"- 1/4" (M-H). Reducción de 3/4"-1/2” sólo para el ramal 4. - Llave mariposa (M-H) - Manómetro - T de cobre de Ǿ22mm. - Trozo de tubería de Ǿ22mm. - Colilla 22-1” de cobre (Hembra). - Terminal de 32-1” de PVC (Macho) para ramal 1y 2, para ramal 4 sería un terminal de 50-1/2” además de añadirle una reducción de 1”-1/2”.

-T 22-1/2” de bronce. - Manguito macho de 20-1/2”

-Válvula de bola del material y diámetro correspondiente. -Codos de 45º y 87º de PVC para el ramal 1 y codos de 45º y 90º de cobre para el ramal 5. -Reducción 40-32 de PVC para el ramal 1 y de 22-15 de cobre para el ramal 5.

Con este banco hidráulico diseñado se puede medir la pérdida de carga por metro lineal de tubería de PVC de Ǿ32, de polietileno de Ǿ20, en un lecho de piedras de PVC de Ǿ50 y de cobre de Ǿ15. Además se puede medir las pérdidas de cargas que se producen en distintos accesorios como son: codos de 45º y 87º de PVC, codos de 45º y 90º de cobre, reducción de PVC de 40-32 y reducción de cobre de 22-15.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] Curso 2011-2012 C Por último, previo a la construcción del banco hidráulico, se debe hacer el inventario de las piezas que nos van a hacer falta para dicha construcción para así disponer de ellas cuando se necesiten.                         

Tubería PVC Ф32 2,40 m Tubería PVC Ф40 30 cm Tubería PVC (transparente) Ф50 1 m Tubería Cu Ф22 2,80 m Tubería Cu Ф15 1,60 m Tubería Polietileno Ф20. 1,20 m T de Cu Ф 22 6 ud. T de Cu 15-1/2” 4 ud. T de Bronce 22-1/2” 3 ud. T de metal (para polietileno) 20-1/2” 2 ud. Terminal PVC 32-1” 4 ud. Colilla 22-1” 6 ud. Reducción PVC 32-40 2 ud. Reducción PVC1-1/2” 2 ud. Codo PVC 87º (Ф32) 2 ud. Codo PVC 45º (Ф32) 2 ud. Codo Cu 90º (Ф15) 1 ud. Codo Cu 45º (Ф15) 2 ud. Llave de paso de mariposa PVC Ф32 1 ud. Llave de paso polietileno Ф20 1 ud. Lave de paso Cu Ф15 1 ud. Manguito de metal 20-1/2” 2 ud. Rosca 50-1/2” 2 ud. Piedras Reducción pieza-tubo 22-15 (Cu) 2 ud.

Para finalizar dichas prácticas se llevó a cabo la construcción del banco hidráulico diseñado cuyo resultado se encuentra plasmado en las ilustraciones que se muestran a continuación. Decir que no se llego a construir por completo dicho banco hidráulico por si se echará en falta la alguna ilustración del banco hidráulico terminado.

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Ilustración 16. Construcción del banco hidráulico.

Ilustración 18. Construcción del banco hidráulico.

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[Tratamientos de agua- Grupo banco hidráulico.] C CONCLUSIÓN

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El principal objetivo de esta práctica es la construcción de un banco hidráulico. Para ello se necesitaban previos conocimientos principales de fontanería, así como los materiales e instrumentos empleados en cualquier instalación de fontanería y su montaje mediante soldaduras, preparación de juntas para evitar fugas, además de la comprobación de fugas mediante bomba. Una vez conocido las principales pautas de la fontanería se diseñó un banco hidráulico en base a las partes de una instalación que se querían estudiar (estudio de la pérdida de carga en accesorios como codos y reducciones, y en tramos de tuberías). Una vez diseñado se procede al inventario de los materiales necesarios y a su construcción, empleando todos los conocimientos adquiridos, como el uso correcto de la instrumentación, la preparación de juntas o uniones y soldaduras entre tuberías y accesorios (codos, reducciones…).

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