LAS MÁQUINAS EN LA INDUSTRIA DEL CAFÉ,EL RIEGO. PARTE I

LAS MÁQUINAS EN LA INDUSTRIA DEL CAFÉ. UNA RECOPILACIÓN REALIZADA PARA EL DEPARTAMENTO CIENTÍFICO DE RECICLADORA EL ROSARIO DE NARANJO, EN LA PROVINCIA DE ALAJUELA EN COSTA RICA. ESCRITO POR LOS INGENIEROS CARLOS MANUEL GÓMEZ ODIO Y ANACATALINA SOTO ARAYA. PRIMERA PARTE. EL RIEGO. El riego localizado supone una mejora tecnológica importante, que contribuirá por tanto, a una mayor productividad. Implica un cambio profundo dentro de los sistemas de aplicación de agua al suelo que incidirá también en las prácticas culturales a realizar, hasta el punto que puede considerarse como una nueva técnica de producción agrícola.

Las Características. I.- DEL RIEGO DE UN CAFETAL

Sus principales características son:

· El agua se aplica al suelo desde una fuente que puede considerarse puntual, se infiltra en el terreno y se mueve en dirección horizontal y vertical. En esto difiere sustancialmente del riego tradicional en el que predominan las fuerzas de gravedad y por tanto el movimiento vertical.

· No se moja todo el suelo, sino solamente una parte del mismo, que varía con las características del suelo, el caudal del emisor y el tiempo de aplicación. En esta parte húmeda es en la que la planta concentrará sus raíces y de la que se alimentará.

· El mantenimiento de un nivel óptimo de humedad en el suelo implica una baja tensión de agua en el mismo. El nivel de humedad que se mantiene en el suelo es cercano a la capacidad de campo, lo cual es muy difícil de conseguir con otros sistemas de riego, pues habría que regar diariamente y se producirían encharcamientos y asfixia radicular.

· Requiere un abonado frecuente, pues como consecuencia del movimiento permanente del agua en el bulbo, puede producirse un lavado excesivo de nutrientes.

· Utiliza pequeños caudales a baja presión.

· Se opera con la frecuencia necesaria para lograr un alto contenido de humedad en el suelo (riego de alta frecuencia).

· Posibilidad de aplicación de otros productos químicos utilizando la infraestructura de riego, estos productos pueden tener funciones de correctores, desinfectantes del suelo, herbicidas, nematicidas, fungicidas, reguladores de crecimiento, etc.[1] LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Descripción de las Bombas Centrífugas y de Flujo Axial:

· El elemento rotativo de una bomba centrífuga se denomina impulsor. La forma del impulsor puede forzar al agua a salir en un plano perpendicular a su eje (flujo radial); puede dar al agua una velocidad con componentes tanto axial como radial (flujo mixto) o puede inducir un flujo en espiral en cilindros coaxiales según la dirección del eje (flujo axial). Normalmente, a las máquinas con flujo radial o mixto se les denomina bombas centrífugas, mientras a las de flujo axial se las llama bombas de flujo axial o bombas de hélice. Los impulsores de las bombas radiales y de las mixtas pueden abiertos o cerrados. Los impulsores abiertos consisten en un eje al cual están unidos los álabes, mientras que los impulsores cerrados tienen láminas (o cubiertas) a cada lado de los álabes.

· Las bombas de flujo radial tienen una envolvente helicoidal, que se denomina voluta, que quía el flujo desde el impulsor hasta el tubo de descarga. El incremento de la sección transversal a lo largo de la envolvente tiende a mantener constante la velocidad en su interior.

· Algunas bombas tienen álabes difusores en la voluta. Estas bombas son conocidas como turbo bombas.

· Las bombas pueden ser unicelulares o multicelulares. Una bomba unicelular tiene un único impulsor, mientras que una multicelular tiene dos o mas impulsores dispuestos de forma que la salida de uno de ellos va a la entrada siguiente.

· Es necesario emplear una disposición apropiada de las tuberías de aspiración y descarga para que una bomba centrífuga funcione con su máximo rendimiento. Por motivos económicos, el diámetro de la cubierta de la bomba en la aspiración y descarga suele ser menor que el del tubo al cual se conecta. Si existe un reductor horizontal entre la aspiración y la bomba, deberá utilizarse un reductor excéntrico para evitar la acumulación de aire. Deberá instalarse una válvula de pie (válvula de registro) en el tubo de aspiración para evitar que el agua abandone la bomba si ésta se detiene. La tubería de descarga suele incorporar una válvula de registro una válvula de cierre. La válvula de registro evita que se cree un flujo de retorno a través de la bomba en caso de que halla una caída de potencia. Las tuberías de aspiración que toman agua de un depósito duelen tener un filtro para prevenir la entrada de partículas que pudieran atascar la bomba.

· Las bombas de flujo axial suelen tener solo dos o cuatro palas, por lo que tienen grandes conductos sin obstáculos, que permiten trabajar con agua que contengan elementos sólidos sin que se produzca atascos. Los álabes de algunas bombas axiales grandes son ajustables para permitir fijar la inclinación que dé el mejor rendimiento bajo condiciones reales.

· Altura Desarrollada por una Bomba:

· La h desarrollada por una bomba se determina midiendo la presión en la aspiración y en la salida de la bomba, calculando las velocidades mediante la división del caudal de salida entre las respectivas áreas de las secciones transversales y teniendo en cuenta la diferencia de altura entre la aspiración y la descarga. La altura neta h suministrada por la bomba al fluido es

·

· donde los subíndices d y as se refieren a la descarga y aspiración de la bomba. Si las tuberías de descarga y aspiración son del mismo tamaño, las componentes de la altura correspondiente a la velocidad se cancelan, sin embargo en general la tubería de entrada es mayor que la de salida.

· La normativa de ensayo indica que la altura desarrollada por una bomba es la diferencia entre la carga en la entrada y en la salida. Sin embargo, las condiciones del flujo en la brida de salida son normalmente demasiado irregulares para tomar medidas de presión precisas, y es más seguro medir la presión alejándose de la bomba diez o mas veces el diámetro del tubo y añadir una estimación de la pérdida por fricción para esa longitud del tubo.

· En la entrada algunas veces existe prerotación en la zona del tubo cercana a la bomba y esto puede hacer que las lecturas depresión obtenidas con un instrumento de medida sean diferentes a la presión media real en dicha sección.

· Rendimiento de las Bombas:

· Cuando un líquido fluye a través de una bomba, sólo parte de la energía comunicada por el eje del impulsor es transferida el fluido. Existe fricción en los cojinetes y juntas, no todo el líquido que atraviesa la bomba recibe de forma efectiva la acción del impulsor, y existe una perdida de energía importante debido a la fricción del fluido. Ésta pérdida tiene varias componentes, incluyendo las pérdidas por choque a la entrada del impulsor, la fricción por el paso del fluido a través del espacio existente entre las palas o álabes y las pérdidas de alturas al salir el fluido del impulsor. El rendimiento de una bomba es bastante sensible a las condiciones bajo las cuales esté operando. El rendimiento h de una bomba viene dado por

·

· donde g , Q y h se definen de forma habitual; T es el par ejercido por el motor sobre el eje de la bomba y w el régimen de giro del eje en radianes por segundos.

· Características del Funcionamiento de las Bombas a Velocidad Constante:

· El rendimiento de una bomba varía considerablemente dependiendo de las condiciones bajo las cuales esté operando. Por tanto, cuando se selecciona una bomba para una situación

· TUBERÍAS DE P.V.C.PARA RIEGO DE CULTIVOS Actualmente, sin embargo, muchas de estas tuberías son producidas de PVC rígido. Además, estas tuberías también son usadas para el pasaje de otras sustancias. Las razones de esta innovación son numerosas y comprendidas fácilmente.

· Para empezar, muchos fluidos contienen elementos corrosivos. Incluso, el agua potable puede oxidar las tuberías de metal dejándolos fuera de uso. En cambio, las tuberías de PVC no se oxidan y no afectan el sabor del agua potable. Sin embargo, la corrosión de tuberías por agua fresca es mínima en comparación con los daños causados por agua salada. Las tuberías de acero que bombean agua marina de un lugar a otro deben ser reemplazadas continuamente generando gastos de dinero, energía y tiempo. El uso de tuberías rígidas de PVC elimina este problema. En consecuencia, cada vez más sistemas de desagüe de aguas residuales están siendo construidos o reconstruidos con tuberías rígidas de PVC.

· Evidentemente, la corrosión causada por el agua daña las tuberías, aunque su comparación es mínima con respecto a los efectos destructivos de los químicos. La industria química estuvo forzada a usar materiales como cobre, acero inoxidable, y plomo para minimizar la destrucción causada por los corrosivos. Las tuberías rígidas de PVC son altamente resistentes a muchos químicos corrosivos incluyendo los de elevado nivel ácido y álcali.

· El uso de tuberías rígidas de PVC también es ideal en el transporte de crudo de petróleo y gas natural. Aquí la resistencia del PVC a la corrosión es un factor significante, pero no es el único. Las propiedades químicas del PVC previenen la concentración del crudo de petróleo dentro de estas tuberías, eliminando una gran parte de su costo de mantenimiento. Estas propiedades químicas también hacen inerte al gas natural eliminando el cambio constante de las tuberías de acero

La producción de tuberías rígidas de PVC es realizada en dos etapas, la preparación de las materias primas y el estrujado en tuberías.

A.<?XML:NAMESPACE PREFIX = SPANSTYLE=’FONT />=’FONT:7.0pt>Preparación de las materias primas.=es>=es>

1.La resina de PVC es colocada en una mezcladora de corte de alta velocidad a una temperatura de 100-120°C (generado por la fricción de la máquina) para mezclar la resina a una viscosidad adecuada.

=es>=’FONT:7.0pt>=es>

2.=’FONT:7.0pt>Materiales adicionales son añadidos a la solución una vez que adquieren la temperatura apropiada.=es>=es>

3. Después que los materiales son mezclados adecuadamente, la solución es pasada por una cámara de enfriamiento para prevenir que la temperatura de la masa permanezca demasiado alta por mucho tiempo. Si la mezcla es dejada en una cámara pequeña por mucho tiempo, reacciones químicas podrían tomar lugar cambiando las características de los productos finales.

=’FONT:7.0pt>=es>

4.=’FONT:7.0pt>Después del enfriamiento, el material es transformado en pastillas o comprimidos a través de una prensa de estrujado de filtrado simple. El PVC en forma de comprimidos es más estable y más fácil de manipular que cuando está en forma de masa.=es>=es>

B.Estrujado.

=es>=’FONT:7.0pt>=es>

1.=’FONT:7.0pt>Los comprimidos de PVC son colocados en una prensa de estrujado que funde y mezcla el PVC estrujado anteriormente a través de una matriz circular que moldea posteriormente las tuberías.=es>=es>

2.Cualquier material de desecho formado durante el proceso de estrujado es recogido y transportado a una trituradora que recicla el desecho dentro de las materias primas, reduciendo sus costos de operación y eliminando los desechos innecesarios.

=es>=’FONT:7.0pt>=es>

3.=es>La producción de tuberías rígidas de PVC es realizada en dos etapas, la preparación de las materias primas y el estrujado en tuberías.

A. La resina de PVC es colocada en una mezcladora de corte de alta velocidad a una temperatura de 100-120°C (generado por la fricción de la máquina) para mezclar la resina a una viscosidad adecuada.

2. Después que los materiales son mezclados adecuadamente, la solución es pasada por una cámara de enfriamiento para prevenir que la temperatura de la masa permanezca demasiado alta por mucho tiempo. Si la mezcla es dejada en una cámara pequeña por mucho tiempo, reacciones químicas podrían tomar lugar cambiando las características de los productos finales.

4. Estrujado.

1. Cualquier material de desecho formado durante el proceso de estrujado es recogido y transportado a una trituradora que recicla el desecho dentro de las materias primas, reduciendo sus costos de operación y eliminando los desechos innecesarios.

.

El cálculo del caudal de agua viene expresado por la ECUACIÓN DE CONTINUIDAD.

donde:

· es el CAUDAL (m³/s)

· es laVELOCIDAD (m/s)

· es el área de la sección transversal de la tubería (m²)

Para que elAGUA fluya entre dos puntos, desde un punto inicial a un punto final, debe existir entre estos dos puntos una diferencia de ENERGÍA. Esta diferencia de energía debe igualarse a la energía necesaria para:

· Vencer la RUGOSIDAD de la tubería

· Mantener o no los efectos de la VICOSIDAD del líquido, sin importar el FLUJO (laminar, transicional ó turbulento)

Cuando la diferencia de energía es capaz de mover cierto volumen de líquido desde un punto inicial hasta otro punto final, se tiene un fluido. el cual posee propiedades físicas intrínsecas medibles tales como:

· Régimen de funcionamiento (FLUJO LAMINAR , régimen transicional o FLUJO TURBULENTO)

· Caudal circulante, volumen de agua sobre unidad de tiempo (energía por velocidad dinámica)

· Presión interna (energía cinética)

· Energía por posicion (energía potencial)

El cálculo de caudales se basa en el PRINCIPIO DE BERNOULLI que, para un líquido que fluye en un conducto sin rozamiento, se expresa como:

donde:

· es el valor de posicion del líquido (de su centroide), respecto a un sistema de coordenadas. Se le conoce tambíen como altura de posicion.

· es el valor de la ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD .

· es el valor de la DENSIDAD del líquido.

· es el valor de laPRESIÓN del líquido confinado dentro de la tubería.

Se aprecia que los tres sumandos son, dimensionalmente, una LONGITUD , por lo que el principio normalmente se expresa enunciando que, a lo largo de una LÍNEA DE CORRIENTE , la suma de la altura geométrica () la altura de velocidad ()y la altura de presión (), se mantiene constante.

Considerando e lROZAMIENTO presente en las paredes de la tubería al desplazarse el líquido, la ecuación entre dos puntos 1 y 2 se puede expresar como:

o lo que es igual

,

donde pérdidas(1,2) es la pérdida de energía (o de altura) que sufre el fluido por rozamiento al circular entre el punto 1 y el punto 2. Esta ecuación es aplicable por igual al flujo por tuberías como por CANALES Y RÍOS .

Si L es la distancia entre los puntos 1 y 2 (medidos a lo largo de la conducción), entonces el cociente (pérdidas (1,2)) / L representa la pérdida de altura por unidad de longitud de la conducción. A este valor se le llama pendiente de la línea de energía y se lo denomina J.

Fórmulas experimentales

Existen varias fórmulas experimentales que relacionan la pendiente de la línea de energía con la velocidad de circulación del fluido. Cuando éste es agua , quizás la más sencilla y más utilizada sea la FÓRMULA DE MANNING

· es elCOEFICIENTE DE RUGOSIDAD , depende del material de la tubería

· es el RADIO HIDRÁULICO de la sección (área / perímetro mojado = un cuarto del diámetro para conductos circulares a sección plena).

En general, las alturas geométricas son un dato. De esta manera, conocidas las condiciones en un punto (por ejemplo, en un depósito la velocidad nula en la superficie y la presión es la presión atmosférica) y la geometría de la conducción, se pueden deducir las características del flujo (velocidad y presión) en cualquier otro.

, todas las pérdidas localizadas son solamente función de la velocidad, viniendo ajustadas mediante expresiones experimentales del tipo:

Los COEFICIENTES K se encuentran tabulados en la literatura técnica especializada, o deben ser proporcionados por los fabricantes de piezas para conducciones. En general si se realiza el cálculo sin considerar las pérdidas localizadas, los errores cometidos resultan poco significativos a efectos prácticos. También se suele utilizar el concepto de longitud equivalente para el cálculo de pérdidas localizadas. En este caso, se calcula a partir del diámetro de la tubería y de los valores tabulados para cada tipo de elemento que pueda producir una pérdida localizada, una longitud que, multiplicada por las pérdidas unitarias J, da el valor de las pérdidas localizadas.

Véase también

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos15/bombas/bombas.shtml#ixzz2FN6YbetH. PARA MAYORES DETALLES SCRIBA A PAPELERA SANTA ROSA EN WWW.SANTAROSAPAPELBANANO.JIMDO .COM

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