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Sobre este blog

Este blog es la herramienta de comunicación de las asignaturas de "Procedimientos de Construcción" que se imparten en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Valencia

Víctor Yepes Piqueras

Víctor Yepes Piqueras

Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción

“Nihil difficile volenti”

“En mi opinión, nadie puede ser un buen proyectista, un buen investigador, un buen líder en la profesión de la ingeniería civil a menos que entienda los métodos y los problemas de los constructores” (Ralph B. Peck, 1912-2008)

NO PLAGIES, VINCULA

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Tipología de las estaciones de bombeo

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Electrobombas sumergibles para pozos profundos

Electrobomba sumergible para pozos (McNaughton)
Electrobomba sumergible para pozos (McNaughton)

Son bombas con rodetes radiales o semiaxiales de múltiples etapas superpuestas diseñadas para bombear desde pozos profundos (hasta 350 m) y de pequeña sección (4” a 14”). Se pueden impulsar caudales de hasta 450 m3/h. Constan de un motor eléctrico del tipo “jaula de ardilla” de 2 a 250 kW, provisto de estator con bobinado de conducciones especialmente aislado con PVC y compensador de dilataciones y contracciones por cambios de temperatura.

El factor más desfavorable para este tipo de bombas es la presencia de arena (daños a partir de más de 25 g de arena por m3). Análogamente hay que determinar la composición del agua, su pH, el contenido de CO2, etc. Estas circunstancias son importantes en el momento de elegir la bomba adecuada a la presencia de estos componentes corrosivos o abrasivos.

No son imprescindibles los cuidados de mantenimiento, no se producen averías por heladas, ni ocurren problemas de aspiración ni de ruido; estas circunstancias justifican la economía de su uso, siempre que los grupos utilizados estén bien proyectados y sean resistentes y equilibrados. Sin embargo, en caso de avería del motor se debe extraer toda la columna.

Os dejo un par de vídeos sobre la instalación de este tipo de bombas.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Clasificación de las bombas hidráulicas

Bomba de engranaje
Bomba de engranaje

Una bomba es una máquina destinada al transporte y elevación de líquidos, para lo cual absorbe fluido dentro de sí misma a través de un orificio de entrada y lo impulsa hacia fuera a través de una lumbrera de salida. Para accionarlas precisan de la energía proporcionada por un motor, que suele ser en la mayoría de los casos eléctricos, y en otros de combustión.

En ingeniería civil son empleadas para la elevación de agua de pozos para el abastecimiento de poblaciones, agotamientos de niveles freáticos, aspiración de fondos marinos, bombeos de líquidos de un lugar a otro, elevación de aguas negras, etc.

Los parámetros básicos necesarios para seleccionar una bomba son los siguientes:

  1. El caudal de diseño.
  2. Los parámetros que definen el líquido a transportar.
  3. La altura manométrica en el caso de una instalación de bombeo o las necesidades de oxígeno si se trata de un agitador para una planta depuradora.

Las bombas se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios. En la figura siguiente se establece la clasificación habitual de las bombas atendiendo a su forma de trabajo.

Figura
Clasificación de las bombas hidráulicas

Otra posible clasificación se establece atendiendo al régimen de funcionamiento:

  1. Bombas de caudal constante: donde el caudal de salida es proporcional al régimen de giro de la bomba, es decir, que el caudal de líquido desplazado por cada revolución es fijo. Estas máquinas no consideran la necesidad de presión del sistema y por tanto debe existir un medio capaz de reconducir el caudal sobrante. Las bombas de engranajes son de caudal constante.
  2. Bombas de caudal variable: el caudal a la salida es independiente de la velocidad de la bomba, por lo que el caudal de líquido desplazado por cada revolución es variable. En este caso el caudal desplazado es el que necesita el sistema. Las bombas de paletas y pistones pueden ser tanto de caudal constante como variable.

En la Tabla siguiente se comparan las características más importantes de las bombas hidráulicas.

Comparación de las propiedades generales de las bombas
Comparación de las propiedades generales de las bombas

Os dejo uno vídeos explicativos sobre este tema.

Aquí os dejo una serie de vídeos divulgativos sobre las bombas hidráulicas.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814.

Compresores móviles en obra

Compresor móvil insonorizado de 3,5 m3 a 7,5 bares
Compresor móvil insonorizado de 3,5 m3 a 7,5 bares

La primera decisión que ha de tomarse cuando se planifica una instalación de aire comprimido es saber si se establece un compresor único centralizado o una serie de unidades situadas cerca de los puntos de consumo. Si bien las centralizadas tienen las ventajas de requerir menor potencia, menores costes de mantenimiento y mayores rendimientos, en obras lineales o con conducciones muy largas se recomienda la utilización de pequeños compresores móviles.

El motor y el compresor forman una sola unidad que cuenta con un panel de mando que controla la presión y temperatura del aire, la presión del aceite, el arranque y la parada, etc. Suelen componerse de compresores alternativos (de dos etapas con uno o más pistones) o rotativos (más frecuentes de tornillo) y un motor de accionamiento. La refrigeración en los de pistones se efectúa por aire y en los de tornillo por medio de aceite. Cada toma de aire cuenta con su llave y acoplamiento normalizado a ¾”, mientras que las mangueras comunes en obras públicas tienen un diámetro inferior a los 19 mm.

Se pueden clasificar atendiendo a la potencia del motor:

  • Ligeros: con una potencia inferior a los 25 CV, aptos para una sola herramienta de tipo medio, o dos ligeras de forma intermitente.
  • Medios: con potencia de 25-50 CV.
  • Pesados: Potencias mayores de 50 CV, con capacidad para atender varias herramientas con 6 u 8 puntos de toma.

Cuando el moto-compresor alimenta varias máquinas, la presión de trabajo deberá ser la del que requiera mayor presión. El resto de equipos debe protegerse con un mano-reductor. La instalación debe estar sobredimensionada, de forma que la presión de trabajo esté un mínimo de 1.5 a 2 bares por debajo de la presión máxima. Si el caudal de aire es escaso, tanto la presión como el rendimiento disminuyen, de forma que un 20% de merma en el caudal significa una pérdida de rendimiento en los equipos del 35%. Ello implica que el caudal de aire deba ser superior al consumo de todas las herramientas más una reserva de aproximadamente un 20%. Tampoco es aconsejable dimensionarlo en exceso, pues la presión no utilizada equivale a desaprovechar la energía.

A continuación os dejo un vídeo de un compresor móvil M250 885 CFM. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

Presión de trabajo de un cilindro neumático de doble efecto

dobefAprende a calcular las dimensiones de un cilindro de doble efecto conocidas sus condiciones de trabajo. Se trata de explicar cuándo debes usar la ley de Boyle para el caso de que nos pidan el volumen de aire en condiciones normales (a presión atmosférica) para un ciclo de funcionamiento. También se calcula la presión de trabajo requerida.

El enunciado del problema sería el siguiente: Se desea diseñar un cilindro de doble efecto cuyo émbolo soporte en el avance una fuerza de 3000 N con una carrera de 90 mm. Se pide:

  1. Calcular el diámetro del émbolo sabiendo que el diámetro del vástago es 20 mm y el consumo de aire medido a la presión de trabajo es 0,8 libros por ciclo
  2. Calcular la presión de trabajo despreciando la fuerza de rozamiento

Para ello os dejo el siguiente vídeo de Javier Luque que espero os sea útil.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp.

Examen marzo 2016 de Tipologías II

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Los ventiladores en las instalaciones de ventilación

VentilacionEl ventilador es una turbomáquina que sirve para transportar gases, absorbiendo energía mecánica en el eje y devolviéndola al gas. En obra civil o en minería se emplean en la renovación del aire, funcionando en el medio de trabajo por impulsión o por extracción.

La ventilación cobra especial importancia en los trabajos subterráneos tales como galerías, pozos y túneles. Ésta consigue la disminución notable de enfermedades pulmonares profesionales así como un aumento sustancial de la productividad de los equipos. Además, también se emplea la ventilación durante la gestión de los grandes túneles carreteros, de forma que se consiga una atmósfera saludable para el automovilista y un aire puro que permita a los motores térmicos una marcha eficiente.

Los ventiladores son máquinas destinadas a producir un incremento de presión total del aire pequeño, con una relación de compresión de 1,1. En este caso la variación del volumen específico del gas a través de la máquina se puede despreciar, por lo que el ventilador se comporta como una turbomáquina hidráulica. Se distingue del turbocompresor en que las variaciones de presión en el interior del ventilador son tan pequeñas, que el gas se puede considerar prácticamente incompresible. Esto significa que las leyes que relacionan el caudal, la presión y la potencia de un ventilador con su velocidad de rotación son las mismas que en las bombas axiales o centrífugas.

A continuación os paso un Polimedia presentado por la profesora Petra Amparo López Jiménez, de la Universitat Politècnica de València. Allí se presentna los tipos de ventiladores y se describe importancia de las curvas de selección de los mismos, así como la determinación de su punto de funcionamiento e idoneidad para una instalación.  Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp. Depósito Legal: V-316-2012.

 

Compresores de lóbulos o tipo Roots

Formados por dos rotores iguales que habitualmente tienen forma de ocho, aunque existen rotores de tres lóbulos. En la Figura se representa un compresor Root de dos lóbulos, de gran aplicación como sobre alimentador de los motores diésel o de los sopladores de gases a presión moderada. Como el volumen de las cámaras de trabajo no disminuye durante el giro de los rotores, no existe compresión interna, por lo que sólo se utilizan para relaciones de compresión menores de 2.

Su rendimiento no es muy alto, contando además con la desventaja de que el aire se calienta mucho y su caudal no el muy elevado. En cambio presentan la ventaja de prescindir del movimiento alternativo. Se fabrica normalmente para presiones inferiores a 2 bares, por lo que su utilidad en los equipos principales de aire comprimido es muy limitada. Se consideran, por tanto, más soplantes que compresores.

La holgura presente entre los dos rotores y la que queda entre estos y el estator, hacen innecesaria la lubricación. Se emplean usualmente para la impulsión neumática de materiales a granel, en “camiones-silo” o en fábricas de cemento u otras instalaciones industriales.

Os dejo un vídeo de su funcionamiento.

 

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp. Depósito Legal: V-316-2012.

Motores eléctricos

Rotor, estátor y ventilador de un motor eléctrico. Wikipedia.

El empleo de la energía eléctrica para el equipo de construcción, depende del tipo de trabajos, de las necesidades de movilidad y de la disponibilidad de electricidad o posibilidades de generarla. Cuando su uso es posible y los trabajos están concentrados en un solo sitio, la potencia eléctrica puede ser la más económica posible.

Un motor eléctrico transforma energía eléctrica en mecánica por acción de un campo electromagnético (lo contrario sería un generador). Los motores eléctricos se componen por dos partes fundamentales: el rotor que es la parte que gira, y el estator, que es la fija, no se mueve y está unida a la carcasa. Además cuentan con:

  1.  Un inductor, formado por uno o varios imanes o bobinas por las que pasa la corriente y que genera el campo magnético. Si la corriente es continua, se creará un electroimán de polaridad fija y, si es alterna, de polaridad oscilante.
  2. Un inducido, formado por una o varias bobinas situadas dentro del campo magnético que crea el inductor. Normalmente el inductor se coloca en el estator y el inducido en el rotor.
  3. El colector, que es el elemento que recoge la corriente que pasará a las bobinas.
  4. Las escobillas, que transmiten la corriente al colector, están apoyadas sobre él y evitan que el cable se enrede al girar.

 

Los motores eléctricos, si pueden utilizarse, presentan una serie de ventajas:

  • Facilidad del arranque, sobre todo en tiempo frío.
  • Pocas incidencias y averías.
  • Entretenimiento mínimo.
  • Fácil investigación y reparación de averías.
  • Bajo costo, lo cual permite tener otro motor de repuesto.
  • Economía de funcionamiento.

 

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp. Depósito Legal: V-316-2012.