Bomba Peristaltica Curvi.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA
ÁREA DE LA ENERGÍA, LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS

NATURALES NO RENOVABLES
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
TÍTULO:
“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BOMBA

PERISTÁLTICA”
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE INGENIERO
ELECTROMÉCANICO.
AUTOR:
RONNY OLIVER VEINTIMILLA TORO.
DIRECTOR:
ING. GONZALO RAMIRO RIOFRÍO CRUZ, Mg. Sc.
LOJA-ECUADOR
2015
CERTIFICACIÓN
Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc.
DIRECTOR DE TESIS
CERTIFICA:
Haber dirigido, asesorado, revisado y corregido el presente trabajo de tesis de grado, en su

proceso de investigación cuyo tema versa en “Diseño y construcción de una bomba
peristáltica”, previa a la obtención del título de Ingeniero Electromecánico, realizado por el
señor egresado: Ronny Oliver Veintimilla Toro, la misma que cumple con la reglamentación
y políticas de investigación, por lo que autorizo su presentación y posterior sustentación y
defensa.
Loja 30 de junio del 2015.
Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc.
DIRECTOR DE TESIS
II
AUTORÍA
Yo RONNY OLIVER VEINTIMILLA TORO declaro ser autor del presente trabajo de
tesis y eximo expresamente a la Universidad Nacional de Loja y sus representantes jurídicos
de posibles reclamos o acciones legales por el contenido de la misma.
Adicionalmente acepto y autorizo a la Universidad Nacional de Loja, la publicación de mi

tesis en el Repositorio Institucional-Biblioteca Virtual.
Firma: ……………
Cédula: 0705859783
Fecha: 23-XI-2015
III
CARTA DE AUTORIZACIÓN DE TESIS POR PARTE DEL AUTOR, PARA LA
CONSULTA, REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL Y PUBLICACIÓN
ELECTRÓNICA DEL TEXTO COMPLETO.
Yo RONNY OLIVER VEINTIMILLA TORO, declaro ser autor de la tesis titulada:

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BOMBA PERISTÁLTICA, como requisito para
optar el grado de: INGENIERO ELECTROMECÁNICO; autorizo al sistema bibliotecario
de la Universidad Nacional de Loja para que con fines académicos, muestre al mundo la
producción intelectual de la Universidad, a través de la visibilidad de su contenido de la
siguiente manera en el Repositorio Digital Institucional:
Los usuarios pueden consultar el contenido de este trabajo en el RDI, en las redes de
información del país y del exterior, con la cuales tenga convenio la Universidad.
La Universidad Nacional de Loja, no se responsabiliza por el plagio o copia de la tesis que
realice un tercero.
Para constancia de esta autorización, en la ciudad de Loja, veintitrés días del mes de
noviembre del dos mil quince.
Firma: …………………
Autor: Ronny Oliver Veintimilla Toro.
Cedula: 0705859783
Dirección: Loja, Bolívar y Quito.
Correo Electrónico: ronnyfco@hotmail.com
Teléfono: 58 25 25 Celular: 0984882303
DATOS COMPLEMENTARIOS
Director de Tesis: Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc.
Tribunal de Grado: Ing. Luis Armando Salgado Valarezo, Mg. Sc.
Ing. Byron Agustín Solórzano Castillo, Mg. Sc.
Ing. José Fabricio Cuenca Granda, Mg. Sc.
IV
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios por mostrarme día a día que con humildad, paciencia y sabiduría
todo es posible, a mi querido abuelito Alberto quien fue mi inspiración de superación, a mis
padres, hermanas, familia, quienes con su amor, apoyo y comprensión incondicional
estuvieron siempre a lo largo de mi vida estudiantil, a ellos que siempre tuvieron una palabra
de aliento en los momentos difíciles y que han sido quienes han incentivado cada momento
de mi vida.
V
AGRADECIMIENTO
A la Universidad Nacional de Loja, porque en sus aulas, recibí el conocimiento intelectual y

humano de cada uno de los docentes de la Escuela de Electromecánica. Especial
agradecimiento al Ing. Gonzalo Riofrío, Mg. Sc. Director de mi Tesis por sus consejos y
amistad, al Ing. Manuel Ayala, Mg. Sc. quien me ayudo con el tema de tesis, al Ing. Byron
Solórzano, Mg. Sc. quien gracias a su ayuda y asesoría pude culminar con el presente
proyecto. Gracias a todos mis amigos y compañeros que con su ayuda he llegado a culminar
esta importante meta de superación profesional.
VI
TABLA DE CONTENIDOS.
CERTIFICACIÓN ................................................................................................................. II
AUTORÍA ............................................................................................................................ III
CARTA DE AUTORIZACIÓN…………………………………………………………....IV
DEDICATORIA .................................................................................................................... V
AGRADECIMIENTO .......................................................................................................... VI
a.-TÍTULO. ............................................................................................................................. 1
b. RESUMEN ......................................................................................................................... 2
ABSTRACT ........................................................................................................................... 3
c.- INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 4
d.- REVISIÓN DE LITERATURA ........................................................................................ 5
d.1 BOMBAS HIDRÁULICAS. .........................................................................................................5
d.1.1 Bombas roto dinámicas. .............................................................................................................5
d.1.2 Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo. .................................................................5
d.2 BOMBAS PERISTÁLTICAS. ......................................................................................................7
d.2.1 Principio de funcionamiento. .....................................................................................................7
d.2.2 Tipos de bomba peristáltica........................................................................................................8
d.2.3 Uso de las bombas peristálticas. .................................................................................................8
d.2.4 Ventajas de la bomba peristáltica. ..............................................................................................8
d.2.5 Componentes principales de la bomba peristáltica. ...................................................................9
d.3 PARÁMETROS Y CONCEPTOS HIDRÁULICOS DE BOMBAS. .......................................10
d.3.1 Ecuación de Bernoulli. .............................................................................................................10
d.3.2 Carga neta de aspiración (NPSH).............................................................................................10
d.3.3 Cavitación ................................................................................................................................12
d.3.4 Eficiencia y potencia de bombas de desplazamiento positivo..................................................12
d.3.5 Curvas características. ..............................................................................................................15
d.3.6 Pérdidas de carga en tuberías. ..................................................................................................16
d.4 CONCEPTOS BÁSICOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES. .........................................17
Análisis de esfuerzos. ........................................................................................................................17
d.4.1 Esfuerzo normal. ......................................................................................................................17
d.4.2 Esfuerzo cortante directo..........................................................................................................18
d.4.3 Cortante simple. .......................................................................................................................18
d.4.4 Cortante doble. .........................................................................................................................18
d.4.5 Cuñas. .......................................................................................................................................19
d.4.6 Esfuerzo cortante de diseño......................................................................................................19
d.4.7 Estimación de la resistencia a cortante. ....................................................................................20
d.4.8 Columnas..................................................................................................................................20
VII
d.4.9 Esfuerzo a flexión.....................................................................................................................22
d.4.10 Resistencia a la rodadura. .......................................................................................................22
e.- MÉTODOS Y MATERIALES ...................................................................................... 24
f.- RESULTADOS ............................................................................................................... 26
Descripción general del equipo. ........................................................................................................26
Características de las bombas peristálticas........................................................................................26
Selección de la manguera. .................................................................................................................26
Cálculos para el diseño del rotor porta rodillos y sus componentes..................................................26
Cálculo del torque producido por el motor. ......................................................................................27
Torque disponible para el cálculo de la bomba. ................................................................................27
Cálculo del caudal de la bomba peristáltica. .....................................................................................27
Cálculo del diámetro de la tubería.....................................................................................................28
Recálculo de la velocidad de operación de la bomba. ......................................................................29
Cálculo diámetro del rotor.................................................................................................................30
Resumen de la geometría de la bomba peristáltica. ..........................................................................30
Pérdidas primarias en la manguera de conducción del fluido. ..........................................................31
Análisis de las fuerzas aplicadas al rodillo. .......................................................................................32
Cálculo de chavetas. ..........................................................................................................................58
Dimensionamiento de la manzana.....................................................................................................60
Cálculo de los pernos de los radios del soporte de los rodillos. ........................................................61
Cálculo de pernos de la chumacera. ..................................................................................................63
Cálculo espesor cuerpo de chumacera y disco de la chumacera. ......................................................65
Cálculo del espesor de la carcasa de la bomba peristáltica. ..............................................................68
Selección del motorreductor.............................................................................................................69
Características de funcionamiento de la bomba. ...............................................................................70
g.- DISCUSIÓN. .................................................................................................................. 73
h.- CONCLUSIONES .......................................................................................................... 74
i.- RECOMENDACIONES .................................................................................................. 75
j.- BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 76
k. ANEXOS .......................................................................................................................... 78
VIII
ÍNDICE DE TABLAS.
TABLA 1. PESO ESPECÍFICO Y TENSIÓN DE VAPOR DEL AGUA ................................................................13

TABLA 2. MATERIALES UTILIZADOS. .....................................................................................................25
TABLA 3. PESO NECESARIO PARA APLASTAR LA MANGUERA A DIFERENTES PRESIONES. .....................35
TABLA 4. VERIFICACIÓN DE LA ECUACIÓN OBTENIDA EN LA FASE EXPERIMENTAL. .............................36
TABLA 5. RESULTADOS OBTENIDOS DEL FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA PERISTÁLTICA...................71
TABLA 6. CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS PERISTÁLTICAS DE ALTA PRESIÓN. ...............................78
TABLA 7.CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS PERISTÁLTICAS DE BAJA PRESIÓN. .................................79
TABLA 8. CARACTERÍSTICAS MANGUERA DE TYGON. ...........................................................................79
TABLA 9. FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN EN TUBERÍAS. ......................80
TABLA 10. RUGOSIDAD ABSOLUTA DE ALGUNOS MATERIALES. ............................................................80
TABLA 11. VISCOSIDAD DINÁMICA DEL FLUIDO SEGÚN LA TEMPERATURA. .........................................81
TABLA 12. PROPIEDADES DE ÁREAS.......................................................................................................82
TABLA 13. VIDA NOMINAL DE LOS RODAMIENTOS PARA DIFERENTES MÁQUINAS. ...............................83
TABLA 14. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS. .............................................................................................85
TABLA 15. SELECCIÓN DE CHAVETAS ....................................................................................................86
TABLA 16. ESPECIFICACIONES PARA PERNOS MÉTRICOS DE ACERO. .....................................................87
TABLA 17. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS. ........................................................................87
TABLA 18. FACTOR S1. ..........................................................................................................................88
TABLA 19.FACTOR S2. ...........................................................................................................................88
TABLA 20. SELECCIÓN DEL MOTORREDUCTOR. .....................................................................................89
IX
ÍNDICE DE FIGURAS.
FIGURA 1. UBICACIÓN DE LA BOMBA PERISTÁLTICA. ...............................................................................7

FIGURA 2. SISTEMA DE BOMBEO. ............................................................................................................10
FIGURA 3. CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA BOMBA. ........................................................................15
FIGURA 4. EJEMPLO DE ESFUERZO DE COMPRESIÓN DIRECTO. ...............................................................17
FIGURA 5. CONEXIÓN DE PASADOR QUE ILUSTRA EL CORTANTE SIMPLE. ..............................................18
FIGURA 6.CONEXIÓN DE PASADOR QUE ILUSTRA EL CORTANTE DOBLE. ................................................19
FIGURA 7.VALORES DE K PARA LA LONGITUD EFECTIVA. ......................................................................21
FIGURA 8. ROZAMIENTO-RODADURA......................................................................................................23
FIGURA 9. FLUJO DE LA METODOLOGÍA EMPLEADA PARA EL DISEÑO. ...................................................24
FIGURA 10. REPRESENTACIÓN DEL CAUDAL DE FLUIDO POR UNA TUBERÍA CIRCULAR..........................28
FIGURA 11.DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA PERISTÁLTICA. .............................................................30
FIGURA 12. ACOPLES Y UNIONES UTILIZADOS PARA EL EXPERIMENTO. .................................................34
FIGURA 13. MANGUERA CON AGUA SELLADA EN LOS EXTREMOS. .........................................................34
FIGURA 14.APLASTAMIENTO DE LA MANGUERA. ...................................................................................35
FIGURA 15. CURVA FUERZA VS PRESIÓN.................................................................................................36
FIGURA 16. ANÁLISIS DE PRESIÓN . .........................................................................................................37
FIGURA 17. DIAGRAMA DE FUERZAS APLICADAS EN LA MANGUERA. ....................................................38
FIGURA 18. DIAGRAMA DE FUERZAS EJERCIDAS EN EL RODILLO. ..........................................................42
FIGURA 19. DIMENSIONES DEL RODAMIENTO. ........................................................................................44
FIGURA 20. FORMA GENERAL DEL SOPORTE. ..........................................................................................45
FIGURA 21.ROTOR DE LA BOMBA. ...........................................................................................................46
FIGURA 22. DIMENSIONES EJE DE TRANSMISIÓN.....................................................................................53
FIGURA 23. DIAGRAMA DE FUERZAS APLICADAS EN EL EJE. ..................................................................54
FIGURA 24. REPRESENTACIÓN DE FUERZAS Y REACCIONES EN EL EJE Y. ...............................................54
FIGURA 25. DIAGRAMA DE MOMENTOS EN EL EJE Y. ..............................................................................55
FIGURA 26.REPRESENTACIÓN DE FUERZAS Y REACCIONES EN EL EJE X. ................................................55
FIGURA 27. DIAGRAMA DE MOMENTOS EN EL EJE X. .............................................................................56
FIGURA 28. MEDIDAS DE LAS SECCIONES DEL EJE. .................................................................................57
FIGURA 29. DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE EN LA CHAVETA. ..........................................................59
FIGURA 30.DIMENSIONES DE CHAVETA. .................................................................................................59
FIGURA 31. DIMENSIONES DE LA MANZANA PARA ACOPLE DE EJE. ........................................................60
FIGURA 32. ROTOR DE LA BOMBA PERISTÁLTICA. ..................................................................................60
FIGURA 33. UBICACIÓN DE LOS PERNOS. ................................................................................................61
FIGURA 34. ESQUEMA PARA EL CÁLCULO DE PERNOS DE LA CHUMACERA. ...........................................63
FIGURA 35. CUERPO CHUMACERA. .........................................................................................................65
FIGURA 36.CHUMACERA PARTE SUPERIOR. ............................................................................................66
FIGURA 37. CHUMACERA PARTE INFERIOR (DISCO). ...............................................................................67
FIGURA 38. CARCASA DE LA BOMBA PERISTÁLTICA ...............................................................................68
FIGURA 39. FACTOR DE VELOCIDAD Y DE VIDA DEL RODAMIENTO. .......................................................84
X
SIMBOLOGÍA
Nombre de la Símbolo de la Nombre de la unidad. Símbolo de la

magnitud. magnitud. unidad.
Presión P Pascal. Pa
Longitud L Metros. m
Fuerza F Newton. N
Potencia p Vatios. W
Caudal Q Newton por metro cúbico.
Fuerza F Kilogramo fuerza.
Velocidad n Revoluciones por minuto. Rpm
Caudal Q Litros por minuto.
Kilogramo fuerza por centímetro

Presión P
cuadrado.
Caudal Q Metros cúbicos por segundo.
Velocidad. n Radianes por segundo.
Masa. m Kilogramo. kg
Volumen. V Metros cúbicos.
XI
a.-TÍTULO.
“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BOMBA PERISTÁLTICA”
1
b. RESUMEN
El presente proyecto consiste en el diseño y construcción de una bomba peristáltica para

determinar la funcionalidad de la misma.
La bomba peristáltica es un tipo de bomba de desplazamiento positivo compuesta por

un sistema de potencia de 1/2 Hp (motorreductor), un sistema de bombeo conformado
por una carcasa en forma de media luna, un mecanismo de desplazamiento (rotor,
manguera, rodillos) y además por un sistema estructural que sirve como base o soporte
de la misma.
La bomba está diseñada para trabajar a una velocidad de 26 rpm; el motorreductor

induce movimiento al rotor de la máquina permitiendo que los rodillos acoplados en él,
presionen la manguera ubicada en la media luna logrando el desplazamiento de fluido.
Para el diseño de las diferentes partes de la bomba se efectuó un análisis de resistencia

de materiales con el que se pudo optar por un material factible para la construcción de
la misma. El diseño de detalle se lo desarrolló empleando el programa Auto CAD; y
luego de la puesta en marcha de la máquina se analizaron sus características de caudal,
volumen y rendimiento.
2
ABSTRACT
This project consist of the design and construction of a peristaltic pump and the
implementation of it, its drive is produced by a geared motor of 0.5 hp. The peristaltic
pump is a kind of positive displacement pump that comprises a power system 1/2 Hp
(gear motor), a pumping system formed by a case shaped as half-moon a displacement
mechanism (rotor, hose reels) and also by a structural system that serves as a base or
support thereof.
The pump is designed to operate at a speed of 26 rpm; the geared motor rotor induces
the movement of the machine allowing that the coupled rollers therein, press the hose
located in the half-moon achieving the fluid displacement.
To design the different parts of the pump an analysis of strength of materials was made
and workable materials were chosen to build it. The detail design was developed using
the Auto CAD program; and then when machine worked the flow characteristics,
volume and performance were analyzed.
3
c.- INTRODUCCIÓN
Desde hace milenios el hombre aprendió a abastecerse de agua mediante mecanismos

para transferirla de un lugar a otro. Ejemplos de estas máquinas primitivas son la noria
movida por accionamiento humano o tracción animal y el malacate, empleados por las
antiguas culturas egipcias y babilónicas.
La bomba peristáltica se patentó por primera vez en los Estados Unidos por Eugene
Allen en 1881. Fue popularizado por el cirujano cardiovascular Dr. Michael De Bakey,
mientras que él era un estudiante de medicina en 1932. Actualmente en el país no se ha
implementado un estudio para este tipo de bombas, y no cabe duda que en los últimos
años el tratamiento de fluidos en los procesos industriales ha cobrado cada vez mayor
importancia, fundamentalmente para la salud de las personas.
Lo definitivo es que necesariamente se requiere mover líquidos, de forma limpia y
estéril de manera que no exista contaminación cruzada con los componentes de la
bomba siendo aquí la más factible la bomba peristáltica. Es por ello que el objetivo
principal de este proyecto es diseñar, desarrollar y verificar el funcionamiento de la
bomba peristáltica de acuerdo a las características dadas y cálculos que se realice para
su construcción. En el proceso de diseño de la bomba se tendrán en cuenta criterios de
ingeniería para su fabricación e instalación que servirán como una guía para el
desarrollo de la misma.
4
d.- REVISIÓN DE LITERATURA
d.1 BOMBAS HIDRÁULICAS.

Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía
(generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía del fluido
incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de
líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al
incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas
ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para
incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para
mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
La principal clasificación de las bombas hidráulicas según el principio de
funcionamiento son las bombas roto dinámicas y las bombas volumétricas o de
desplazamiento positivo. (Heras, 2011)
d.1.1 Bombas roto dinámicas.

En las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de
movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de
bombas hay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones
en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es continuo. Estas turbo
máquinas hidráulicas generadoras pueden subdividirse en:
 Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria
perpendicular al eje del rodete impulsor.
 Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una
trayectoria contenida en un cilindro.
 Diagonales o helicocentrífugas, cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra
dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.
d.1.2 Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo.

En las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el
aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su
volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera
positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas
5
volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de
bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la
bomba es de volumen fijo. Las bombas volumétricas a su vez se subdividen en bombas
de émbolo alternativo y en bombas volumétricas rotativas o roto estáticas. (Robert L.
Mott, 1996)
d.1.2.1 Bombas de émbolo alternativo.

En este tipo de bombas existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen
variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el
movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por
válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas
son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de
accionamiento axial.
d.1.2.2 Bombas volumétricas rotativas o roto estáticas.

En las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se
desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta
presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de
paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba
peristáltica. (Heras, 2011)
6
d.2 BOMBAS PERISTÁLTICAS.
La bomba peristáltica es un tipo de bomba de desplazamiento positivo, es decir, tiene
una parte de succión y otra de expulsión, por lo que es utilizada para bombear una gran
variedad de fluidos. El fluido es transportado por medio de un tubo flexible colocado
dentro de una cubierta circular de la bomba.
El mecanismo más común cuenta con dos o tres rodillos que giran en un
compartimiento circular comprimiendo en forma progresiva una manguera especial
flexible.
Las bombas peristálticas constan de una tubería flexible, entre 3 y 25 mm de diámetro,
que al ser comprimida sucesivamente por unas ruedas que giran continuamente, obligan
a circular al líquido en la dirección de giro. Si bien no es necesario, es recomendable
colocar la bomba por debajo del nivel del líquido a bombear (figura 1). Como el resto
de sistemas de bombas, las peristálticas pueden generar una diferencia de presión mayor
a la salida que la generada en la entrada de líquido.
Figura 1. Ubicación de la bomba peristáltica.

Fuente: (SAdelPlata, 2006)
Normalmente la bomba trabaja a una velocidad comprendida entre 10 y 140

revoluciones por minuto. (Motovario S.p.A, 2003)
d.2.1 Principio de funcionamiento.
Se comprime un conducto flexible en forma progresiva desplazando el contenido a
medida que la compresión va avanzando por el conducto. Es similar a lo que ocurre
cuando presionamos un tubo de dentífrico o pintura. Para emular el movimiento
muscular progresivo, el mecanismo más utilizado está compuesto de 2 o 3 rodillos que
giran en un compartimiento circular comprimiendo en forma progresiva una manguera
especial flexible. Los rodillos son solidarios a través de algún mecanismo con el eje de
un motor, de manera que al girar el mismo, los rodillos presionan la manguera en forma
7
progresiva y hacen avanzar el contenido dentro de la misma. Es interesante que en este
sistema nunca el contenido que está siendo bombeado, se encuentra en contacto con el
mecanismo, sólo con el interior del conducto. (Motovario S.p.A, 2003)
d.2.2 Tipos de bomba peristáltica.

Las bombas peristálticas se fabrican, según las necesidades específicas de su aplicación,
en diferentes combinaciones de tubos flexibles, rodillos y demás elementos. (QuimiNet,
2000)
d.2.2.1 Bombas peristálticas de alta presión.

Pueden operar con hasta 16 bar, usualmente usan zapatas. Cuentan con cubiertas con
lubricante para evitar la abrasión del exterior del tubo de la bomba y ayudar a la
disipación del calor. Este tipo de bombas usan tubos reforzados, a menudo llamados
“mangueras”, por lo que frecuentemente son llamadas “bombas de mangueras”. Las
características de las bombas de alta presión se muestran en anexos en la Tabla 6.
d.2.2.2 Bombas peristálticas de baja presión.

Generalmente tienen cubiertas secas y usan rodillos, además de tuberías no reforzadas.
Este tipo de bomba, algunas veces es llamada “bomba de tubo” o “bomba de tubería”.
Sus características principales se muestran en anexos en la Tabla 7.
d.2.3 Uso de las bombas peristálticas.

Las bombas peristálticas son típicamente usadas para bombear fluidos limpios o
estériles porque la bomba no puede contaminar el líquido, o para bombear fluidos
agresivos porque el fluido puede dañar la bomba. Algunas aplicaciones comunes
incluyen bombear productos químicos agresivos, mezclas altas en sólidos y otros
materiales donde el aislamiento del producto del ambiente, y el ambiente del producto,
son críticos.
Las bombas peristálticas de manguera y de tubo se usan en muchas industrias, incluidas:
agua potable y aguas residuales, minería, alimentos y bebidas, sustancias químicas,
farmacéuticas, impresión y embalaje. (QuimiNet, 2000)
d.2.4 Ventajas de la bomba peristáltica.

Debido a que la única parte de la bomba en contacto con el fluido que es bombeado es
el interior del tubo, las superficies internas de la bomba son fáciles de esterilizar y
8
limpiar. Además, puesto que no hay partes móviles en contacto con el líquido, las
bombas peristálticas son baratas de fabricar. Su carencia de válvulas, de sellos y de
arandelas, y el uso de mangueras o tubos, hace que tengan un mantenimiento
relativamente de bajo costo comparado a otros tipos de bombas.
d.2.5 Componentes principales de la bomba peristáltica.

 Carcasa o cubierta de la bomba.
Es la parte exterior de la bomba y cumple la función de alojar la manguera que al ser
presionada realiza la función de bombeo del fluido. El material de construcción de la
misma depende del tipo de función y del fabricante según las especificaciones de
bombeo.
 Manguera.
Es un tubo hueco flexible diseñado para transportar fluidos de un lugar a otro. Va
ubicada dentro de la carcasa y queda presionada por cada vuelta que da el rotor con los
rodillos móviles.
La manguera a utilizar deberá ser resistente a la temperatura de trabajo, la presión y a la
compatibilidad química del fluido a utilizar. Existen algunas opciones tales como
mangueras de caucho látex, manguera de norprene, de vinilo, teflón, polietileno y
mangueras plásticas no toxicas marca tygon.
El diámetro de manguera recomendable para las bombas peristálticas va de 10 a 25 mm.
 Rodillos móviles.
Ubicados en el rotor de la bomba peristáltica son los que ejercen presión para hacer fluir
el líquido. La acción de rotación mueve el producto en el interior de la manguera, con
una velocidad de desplazamiento constante, sin deslizamiento. (QuimiNet, 2000)
9
d.3 PARÁMETROS Y CONCEPTOS HIDRÁULICOS DE BOMBAS.
d.3.1 Ecuación de Bernoulli.
Figura 2. Sistema de bombeo.

Fuente: (Mott R. L., 2006)
Ecuación 1
Es esencial que la ecuación se escriba en la dirección del flujo, es decir desde el punto
de referencia en el lado izquierdo de la ecuación hacia aquel en el lado derecho.
En la Figura 2 los puntos de referencia son 1 y 2, con la carga de presión, carga de
elevación y carga de velocidad señaladas en cada punto. Después que el fluido pasa por
el punto 1 entra a la bomba, donde el fluido gana energía ( ). Después, el fluido fluye
por un sistema de conducción compuesto por una válvula, codos y tramos de tubería,
donde la energía se disipa del fluido y se pierde ( ). Antes de alcanzar el punto 2, el
fluido circula a través de un motor de fluido, que retira parte de la energía para mover
un dispositivo externo ( ).La ecuación toma en cuenta todas estas energías. (Mott R.
L., 2006)
d.3.2 Carga neta de aspiración (NPSH).

Es un parámetro que define la diferencia entre la presión del líquido en el eje impulsor y
su presión de vapor a la temperatura que se realiza el bombeo. Se consideran dos tipos
de NPSH:
 NPSH disponible (NPSHd): es un parámetro característico de cada instalación e

independiente de la bomba empleada. La expresión que define el NPSH
disponible es la siguiente, obtenida a partir de aplicar el principio de conservación
de la energía entre la superficie libre del líquido y el punto de aspiración:
10
Ecuación 2
En dónde:
Es la presión atmosférica o presión en el depósito de aspiración, en pascales.
Es la altura geométrica de aspiración, en metros.
Es la pérdida de carga originada en la aspiración (incluye todos los elementos que
componen el circuito de aspiración: tuberías, válvulas, curvas, accesorios, etc.), en
metros.
Es la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo.
Es el peso específico del líquido, en .
La presión atmosférica ( ) que se tiene en la superficie del agua del depósito de

aspiración, para aquellos depósitos abiertos a la atmósfera, como puedan ser pozos,
embalses de agua, piscinas, etc., es variable con la altura topográfica que tiene el terreno
sobre la que se asienta el depósito. El efecto de la presión atmosférica ( ) con la altitud
se puede determinar con la siguiente expresión:
Ecuación 3
 NPSH requerido (NPSHr): es un parámetro característico del tipo de bomba

empleada, siendo un dato que suministra el fabricante de la bomba. La expresión
que define el NPSH requerido es la siguiente:
Ecuación 4
En dónde:
Representa la presión mínima necesaria en la zona inmediatamente anterior a los
álabes del rodete de la bomba, en metros.
Es la velocidad de entrada del líquido en la bomba, en . La expresión
representa la altura dinámica (presión) que tiene el líquido a la entrada de la bomba,

en metros.
La importancia de conocer estos parámetros es vital para asegurar el correcto
funcionamiento de la bomba ya que permite identificar el problema más crítico que
pueda surgir en el normal funcionamiento de una bomba, que es la cavitación, o
formación de burbujas en la aspiración.
11
Existe una relación que asegura que una bomba funcione correctamente sin que surjan
estos problemas de cavitación. Para ello es necesario que el NPSH disponible de la
instalación sea mayor que su NPSH requerido en todo el rango de funcionamiento de la
bomba. Si se incluye un margen de seguridad de 0,5 metros al NPSH requerido, la
condición de no cavitación sería la siguiente:
NPSHd ≥ NPSHr + 0,5 m Ecuación 5
d.3.3 Cavitación
La cavitación se produce por la vaporización localizada de líquido a causa de la
reducción local de la presión por efectos dinámicos. El fenómeno se caracteriza por la
formación de burbujas de vapor en el interior del flujo o sobre las superficies sólidas en
contacto con él.
La condición física más general para que exista cavitación, es que la presión absoluta
del líquido se reduzca al nivel de la presión de vapor correspondiente a la temperatura a
que está dicho líquido.
Las burbujas formadas son arrastradas por el flujo, y al llegar a las zonas de alta presión
colapsan. Produciendo altas presiones y un sonido característico de la cavitación.
Además de las vibraciones se puede poner en peligro la integridad mecánica de la
máquina. (Antonio Viedma Robles, 1997)
d.3.4 Eficiencia y potencia de bombas de desplazamiento positivo.
d.3.4.1 Caudal de la bomba.
Para el cálculo del caudal de la bomba peristáltica hay que tener presente las siguientes
características:
 El volumen de líquido en la manguera comprendido entre dos rodillos.
 El número de revoluciones por minuto del soporte de rodillos.
 El número de rodillos de la bomba.
Ecuación 6
El volumen se calcula teniendo en cuenta la longitud de la manguera comprendida entre

dos rodillos y el área por la que circula el fluido.
Ecuación 7
12
d.3.4.2 Potencia de la bomba.
En mecánica de fluidos, potencia es la rapidez con que la energía está siendo
transferida, se denota por la siguiente expresión:
Ecuación 8
Dónde
Ecuación 9
En la que representa la potencia añadida al fluido en (w), es la altura manométrica

ganada por el fluido a su paso por la bomba en (m), es el peso específico del fluido
que fluye por la bomba en ( )y es la rapidez de flujo de volumen del fluido en ( ).
En la Tabla 1 se puede consultar, para el caso del agua, los valores del peso específico y
de la presión de vapor (Pv), también llamado tensión de vapor (Tv) para distintas
temperaturas del agua:
Tabla 1. Peso específico y tensión de vapor del agua

T Tv γ t Tv Γ T Tv Γ
°C ⁄ ⁄ °C ⁄ ⁄ °C ⁄ ⁄
0 0.0062 0.9998 92 0.7710 0.9640 122 2.1561 0.9414

10 0.0125 0.9996 94 0.8307 0.9625 124 2.2947 0.9398
20 0.0238 0.9982 96 0.8942 0.9611 126 2.4404 0.9381
30 0.0432 0.9955 98 0.9616 0.9596 128 2.5935 0.9365
40 0.0752 0.9921 100 1.0332 0.9583 130 2.7544 0.9348
50 0.1258 0.9880 102 1.1092 0.9568 135 3.192 0.9305
60 0.2031 0.9831 104 1.1898 0.9554 140 3.685 0.9260
70 0.3177 0.9777 106 1.2751 0.9540 145 4.237 0.9216
75 0.3931 0.9748 108 1.3654 0.9525 150 4.854 0.9169
80 0.4829 0.9718 110 1.4609 0.9510 155 5.540 0.9121
82 0.5234 0.9705 112 1.5618 0.9495 160 6.302 0.9073
84 0.5667 0.9693 114 1.6684 0.9479 165 7.146 0.9023
86 0.6129 0.9680 116 1.7809 0.9464 170 8.076 0.8973
88 0.6623 0.9667 118 1.8995 0.9448 175 9.101 0.8920
90 0.7149 0.9653 120 2.0245 0.9431 180 10.225 0.8869
Fuente: (ingemecánica, 2013)
La potencia calculada por la expresión anterior, es la potencia teórica o útil (Ph) que
ganaría el fluido a su paso por el equipo de bombeo. No obstante, un equipo de bombeo
además está constituido por un motor de accionamiento, acoplado mediante un eje a la
bomba y de sistemas auxiliares.
13
La potencia finalmente consumida (Pe) por todo este equipo de bombeo es superior a la
potencia útil (Ph), dado que habrá que considerar las pérdidas y rendimientos de cada
uno de los componentes que intervienen.
En efecto, en primer lugar se tiene la potencia que debe absorber el eje de la bomba (Pe),
para suministrar el caudal (Q) y la altura manométrica (H), y cuyo valor es el
proporcionado por la siguiente expresión:
Ecuación 10
En dónde:
Es el caudal que impulsa la bomba en .
Es la altura manométrica ganada por el fluido a su paso por la bomba en m.
Es el peso específico del fluido, en .
Es el rendimiento hidráulico, expresado en porcentaje.

Es el rendimiento volumétrico, expresado en porcentaje.
Por lo tanto, y una vez tenida en cuenta las pérdidas anteriores que reducen la eficiencia
en una bomba, la relación entre la potencia útil (Ph) transmitida al fluido y la que debe
recibir la bomba en su eje de entrada de accionamiento (Pe), es la siguiente en función
de cada uno de los rendimientos anteriores (Mott R. L., 2006):
Ecuación 11
d.3.4.3 Eficiencia o rendimiento volumétrico.

La eficiencia volumétrica, se le llama también eficiencia de gasto de caudal. Es la
relación entre el gasto real y el gasto teórico de una bomba.
Ecuación 12
En donde:
gasto real medido a la salida de la bomba.
gasto teórico calculado.
El gasto real resulta menor al teórico debido a las pérdidas por fricción en el interior de
la bomba (Luszczewski, 2004).
14
d.3.4.4 Eficiencia o rendimiento hidráulico.
Se tiene en cuenta las pérdidas de carga debido al rozamiento del fluido por las paredes
de la bomba, válvulas y los rodetes. Sería igual al cociente entre la altura manométrica
que realmente logra el fluido y la que lograría de no existir estas pérdidas.
El rendimiento hidráulico se puede estimar en los siguientes valores:
• Entre 0,95 hasta 0,97 para bombas de gran tamaño y con unas condiciones de
escurrimientos favorables;
• Entre 0,85 hasta 0,88 para bombas más pequeñas y de diseño no demasiado elaborado.
d.3.5 Curvas características.
Una bomba no tiene un único punto de funcionamiento, sino una infinidad de ellos. La
curva que une todos los puntos de funcionamiento posibles de una bomba, acoplada a
un motor concreto, recibe el nombre de curva característica o curvas de la bomba.
Las prestaciones de una bomba, para una velocidad de giro determinada, suelen darse en
función de las curvas características que, habitualmente, son las que se muestran en la
Figura 3:
Figura 3. Curvas características de una bomba.

Fuente: (Luszczewski, 2004)
 Curva H-Q. Variación de altura manométrica de bombeo en función del caudal
volumétrico. Generalmente la altura se expresa en metros de columna de agua y el
caudal en m ⁄ o lit⁄ , en función del tamaño de la bomba.
 Curva W-Q. Variación de la potencia en el eje, en función del caudal, generalmente
la potencia se indica en kw.
 Curva -Q. Variación del rendimiento hidráulico en función del caudal. El
rendimiento suele expresarse en porcentaje.
El punto de máxima eficiencia de la bomba sirve para definir las prestaciones nominales
de ésta: caudal, altura manométrica, potencia y NPSH requerida.
15
d.3.6 Pérdidas de carga en tuberías.
Las pérdidas de carga en las tuberías son de dos clases: primarias y secundarias.
Las primarias o continuas son las que se producen por el rozamiento existente entre el
fluido y las paredes de la tubería y el rozamiento de unas capas de fluido con otras
(régimen laminar) o bien las partículas de fluido entre sí (régimen turbulento). Tienen
lugar en flujo uniforme, por tanto se producen principalmente en los tramos rectos de la
tubería de sección constante.
Las pérdidas secundarias o singulares se producen en las transiciones, estrechamientos,
codos, válvulas y en todos aquellos accesorios existentes en una tubería.
En el cálculo de pérdidas de carga juegan un papel primordial dos factores: el que la
tubería sea lisa o rugosa y que el régimen existente sea laminar o turbulento.
La ecuación general de las pérdidas de carga primaria o ecuación de Darcy-Weisbach
determina que la pérdida de carga es directamente proporcional al cuadrado de la
velocidad media en la tubería y a la longitud de la tubería, e inversamente proporcional
al diámetro de la misma, la siguiente formula expresa lo anteriormente dicho:
Ecuación 13
Esta fórmula es de uso universal, en ella f es un parámetro adimensional denominado

coeficiente de fricción o coeficiente de resistencia, en la Tabla 9 se muestran las
distintas expresiones para el cálculo de f. Dicho coeficiente depende de la rugosidad
relativa de la tubería y del número de Reynolds de dicho flujo.
La rugosidad absoluta se obtiene a partir del material empleado en la tubería (ver Tabla
10 ) y el número de Reynolds utilizando la siguiente ecuación:
Ecuación 14
En dónde: representa la densidad del líquido, v la velocidad, D el diámetro de la

tubería y la viscosidad dinámica del fluido. (Ver Tabla 11)
Con el número de Reynolds se determina si el régimen es laminar o turbulento (Khouri,
2004).
16
d.4 CONCEPTOS BÁSICOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES.
Análisis de esfuerzos.
Esfuerzo es la resistencia interna ofrecida por unidad de área del material del cual está
hecho un miembro a una carga externamente aplicada. El concepto de esfuerzo se
expresa matemáticamente como:
Ecuación 15
d.4.1 Esfuerzo normal.
Es el esfuerzo que actúa perpendicular o normal a la sección transversal del miembro de
carga. Si el esfuerzo también es uniforme a través del área resistente, el esfuerzo se
llama esfuerzo normal directo.
Los esfuerzos normales pueden ser de compresión o de tensión.
Un esfuerzo de compresión es uno que tiende a aplastar el material del miembro de
carga y a acortarlo.
Un esfuerzo de tensión es uno que tiende a alargar el miembro y a separar el material.
La ecuación para esfuerzo normal directo se deriva de la definición básica de esfuerzo
porque la fuerza aplicada es compartida por igual a través de toda la sección transversal
del miembro que soporta la fuerza. Esto es:
Ecuación 16
El área de la sección transversal del miembro que soporta la carga se considera

perpendicular a la línea de acción de la fuerza.
En la Figura 4 se muestra un ejemplo de esfuerzo de compresión directo (Mott R. L.,
2009).
Figura 4. Ejemplo de esfuerzo de compresión directo.

17
d.4.2 Esfuerzo cortante directo.
La fuerza cortante aplicada es resistida uniformemente por el área de la parte que se está
cortando y se produce un nivel uniforme de fuerza cortante a través del área. Se calcula
de la manera descrita a continuación.
Ecuación 17
d.4.3 Cortante simple.

A menudo se inserta un pasador o remache en un agujero cilíndrico a través de piezas
para conectarlas, como se muestra en la Figura 5. Cuando se aplican fuerzas
perpendiculares al eje del pasador, existe la tenencia a seccionarlo a través de su sección
transversal, produciéndose un esfuerzo cortante. Esta acción a menudo se conoce como
cortante simple. Porque una sola sección transversal del pasador resiste la fuerza
cortante aplicada. En este caso, el pasador normalmente se diseña de modo que el
esfuerzo cortante quede debajo del nivel que haría que el pasador falle. (Mott R. L.,
2009)
Figura 5. Conexión de pasador que ilustra el cortante simple.

d.4.4 Cortante doble.
Cuando una conexión por pasador se diseña como se muestra en la Figura 6, dos
secciones transversales resisten la fuerza aplicada. En este arreglo el pasador se ve
sometido a cortante doble. (Mott R. L., 2009)
18
Figura 6.Conexión de pasador que ilustra el cortante doble.
d.4.5 Cuñas.
Cuando el elemento que transmite potencia, tal como un engrane, una rueda dentada
propulsada por una cadena o una polea propulsada por una banda se monta en una
flecha, a menudo se utiliza una cuña para conectarla y permitir la transmisión del
momento de torsión de una a la otra.
El momento de torsión produce una fuerza tangencial en la cara de contacto entre la
flecha y el interior de la maza del elemento de ensamble. El torque es resistido por el
momento de la fuerza en la cuña por el radio de la flecha (Mott R. L., 2009). Es decir:
Ecuación 18
d.4.6 Esfuerzo cortante de diseño.

Cuando los miembros se someten a esfuerzos cortantes, como se mencionó
anteriormente, el diseño debe basarse en el esfuerzo cortante de diseño ( ), basado en
la resistencia a la cedencia en cortante.
Ecuación 19
El factor de diseño N, para cortante se lo toma como 2.
19
d.4.7 Estimación de la resistencia a cortante.
Las condiciones más severas que las que normalmente se presentan, o los casos en que
existe una significativa cantidad de incertidumbre sobre la magnitud de las cargas o las
propiedades del material justificarían factores de diseño más elevados. Desde luego si
los valores de resistencia a la cedencia a cortante están disponibles, pueden ser
utilizados en las ecuaciones de esfuerzo de diseño. Desafortunadamente, esos valores
con frecuencia no se reportan y es necesario recurrir a estimaciones. Para la resistencia a
la cedencia a cortante según (Mott R. L., 2009) una estimación frecuentemente utilizada
es:
Ecuación 20
Por lo tanto el esfuerzo cortante de diseño será:
Ecuación 21
d.4.8 Columnas.
Una columna es un miembro relativamente largo esbelto cargado a compresión. El
modo de fallo de una columna se llama pandeo, un término común para la condición de
inestabilidad elástica, cuando la carga sobre una columna inicialmente recta hace que se
flexione significativamente. Si la carga se incrementa a una pequeña cantidad a partir de
la carga de pandeo, la columna se colapsa de inmediato, lo que constituye una situación
muy peligrosa. (Mott R. L., 2009)
d.4.8.1 Relación de esbeltez.
La medida de esbeltez de una columna debe tener en cuenta la longitud, el perfil de la
sección transversal y las dimensiones de la columna, además de la forma de sujetar los
extremos de la columna en las estructuras que generan las cargas y reacciones. La
medida de esbeltez comúnmente utilizada es la relación de esbeltez, definida como:
Ecuación 22
Dónde:
Longitud real de la columna entre los puntos de apoyo.
Factor de fijación de los extremos.
Longitud efectiva, teniendo en cuenta la manera de fijar los extremos.
Radio de giro mínimo de la sección transversal de la columna.
20
El factor de fijación K de los extremos mide el grado al cual cada extremo de la
columna está limitado contra rotación. La Figura 7 muestra los tipos de extremo en
varias combinaciones junto con los valores correspondientes de K.
Figura 7.Valores de K para la longitud efectiva, con cuatro fijaciones de extremo diferente.
La medida de la esbeltez de la sección transversal de una columna es su radio de giro, i,
definido como:
√ Ecuación 23
Dónde:
Momento de inercia de la sección transversal de la columna con respecto a uno de
los ejes principales.
Área de la sección transversal.
En virtud de que tanto I como A son propiedades geométricas de la sección transversal,
el radio de giro también lo es; en la Tabla 12 se dan varias fórmulas para calcular el
radio de giro de varios perfiles comunes.
d.4.8.2 Factor de columna.
Se lo determina mediante la siguiente ecuación.
Ecuación 24
Dónde:
Límite de cedencia del material.
21
= límite de elasticidad del material.
Para determinar el esfuerzo producido por carga axial se emplea:
Ecuación 25
En la cual F es fuerza aplicada a la columna, A es el área de la sección donde es

aplicada la fuerza y el factor de columna.
d.4.9 Esfuerzo a flexión.
El esfuerzo causado por flexión es proporcional a la magnitud del momento flexionante
aplicado a la sección de interés. Las formas y dimensiones de la sección transversal
determinan su capacidad de soportar el momento flexionante aplicado. Para calcular el
esfuerzo máximo causado por flexión se emplea la fórmula:
Ecuación 26
Dónde:
Esfuerzo máximo en las fibras más externas de la viga.
Momento flexionante en la sección de interés.
Distancia del eje centroidal de la viga a las fibras más externas.
Momento de inercia de la sección transversal con respecto a su eje centroidal.
d.4.10 Resistencia a la rodadura.

El rozamiento por rodadura es el que se produce cuando dos sólidos están en contacto y
uno rueda sobre el otro. En una situación ideal de dos sólidos perfectamente
indeformables, la rodadura no tendría rozamiento alguno, ya que el contacto se
produciría en un solo punto, para el cual la velocidad es nula.
Sin embargo, todos los sólidos son deformables, y en el contacto de una rueda sobre el
suelo, éste no se produce en un solo punto, sino en una pequeña extensión (mayor
cuanto más deformable sea la rueda). Dado que la rueda se encuentra en movimiento
pero los puntos en contacto se hallan en reposo instantáneo, se producen esfuerzos en
esos puntos, que disipan energía y producen rozamiento. (Departamento de física
aplicada Universidad de Sevilla, 2013)
La fuerza de rozamiento por rodadura obedece la fórmula:
Ecuación 27
El coeficiente de rozamiento, para ruedas poco deformables, puede ser estimado como:
22
√ Ecuación 28
Siendo el diámetro de la rueda y z la distancia de hundimiento como se muestra en la

Figura 8.
Figura 8. Rozamiento-Rodadura.
Fuente: (Departamento de física aplicada Universidad de Sevilla, 2013)
23
e.- MÉTODOS Y MATERIALES
Para el desarrollo del presente proyecto se tomó como punto de partida la recopilación
de información acerca de las principales características y componentes de la bomba
peristáltica, realizando un análisis para determinar los parámetros funcionales de la
máquina, tales como son velocidad, caudal, presión.
A partir de esto se obtuvo un enfoque general de la constitución del equipo permitiendo
realizar bosquejos para el diseño de la misma. Posteriormente al realizar una fase
experimental se pudo evidenciar datos necesarios para el cálculo del dimensionamiento
de las componentes de la bomba. Con el empleo del programa AutoCAD se dibujaron
los planos del equipo y luego se procedió a su construcción.
En la Figura 9 se muestra el flujo de la metodología empleada durante el desarrollo del
proyecto.
Figura 9. Flujo de la metodología empleada para el diseño.

Fuente: El autor.
24
Los materiales utilizados para la construcción de la bomba se indican en la Tabla 2.
Tabla 2. Materiales utilizados.
Cantidad Unidad Denominación Material

Manguera marca tygon de 1 pulgada de
2 metro Plástica no tóxica
diámetro
Rodillos de 58 mm de diámetro por 58 de
2 U Grilón
altura.
2 U Pasadores Acero AISI 304
4 U Rodamientos 6800 (rodillos) Acero
1 metro Pletina de 1 pulgada Acero AISI 304
1 U Eje Acero 1020
2 U Chavetas de 30 mm de longitud de 6x6 mm Acero 1010
1 U Manzana Acero 1020
1 U Chumacera Acero 1010
Pletina comercial de 4 pulgadas x ¼ (Carcasa
1.5 metro Acero AISI 304
de la bomba)
2 U Rodamientos 6022 (chumacera) Acero
Pletina comercial de 4 pulgadas x ¼ ( base de
0.5 metro Acero AISI 304
la bomba )
Bajo o medio
4 U Pernos de 3/4 x 1/2 pulgada
carbono
Bajo o medio
6 U Pernos de 3/16 x 1/2 pulgada.
carbono
Disco 20cm de diámetro por 5 de espesor
1 U Acero AISI 304
(disco chumacera)
1 Lb ELECTRODOS 6011
Fuente: El autor.
Los detalles del material empleado así como las dimensiones de ciertos elementos de la
bomba se muestran más adelante en el proceso de diseño y los detalles finales en
anexos.
25
f.- RESULTADOS
Descripción general del equipo.

La bomba peristáltica está conformada principalmente por: motor, cuerpo o carcasa de
la bomba, rodillos móviles ubicados en los extremos del rotor y de una manguera
utilizada para el bombeo del fluido.
El motor induce movimiento al rotor, este movimiento giratorio, alternativamente
comprime y descomprime la manguera usando los rodillos adjuntos a él. De esta manera
se aspira el fluido y se transmite a través de la manguera.
Características de las bombas peristálticas.
Teniendo presente que el fluido a tratar es agua y según el catálogo Motovario y
Bombas Torres de bombas peristálticas, las bombas pueden operar con las siguientes
características:
 Presión y velocidad.
Las bombas peristálticas de 2 a 8 bar de presión operan a una velocidad periférica de
0.2 a 1.5 dependiendo de la velocidad angular a la que trabaje el equipo.
 Caudal.
Dependiendo de la velocidad y la presión de la máquina, los caudales pueden fluctuar
desde 0 a 27 .
Selección de la manguera.
Una de las mangueras que se encuentran fácilmente en el mercado y son adecuadas para
su uso en bombas peristálticas son las mangueras marca tygon.
Según (Motovario S.p.A, 2003) el diámetro de manguera recomendable para las bombas
peristálticas va de 10 a 25 mm.
En la Tabla 8 se muestran las características físicas y las medidas típicas de las
mangueras marca tygon.
Cálculos para el diseño del rotor porta rodillos y sus componentes.
Según el catálogo Bombas Torres, un rango de velocidad a la que trabajan las bombas
peristálticas va de 15 a 85 rpm. Para la construcción de la bomba se tomará el promedio
de estas velocidades.
26
Cálculo del torque producido por el motor.
Dada la potencia de 0.5 Hp como objetivo del presente proyecto y la velocidad angular
se puede determinar el torque del motor.
Torque disponible para el cálculo de la bomba.

Para determinar el torque disponible de la bomba peristáltica se tomará en cuenta el
rendimiento por transmisión; al usar una transmisión por banda o por cadena lo cual se
decidirá más adelante, se tiene un rendimiento de 0.8 a 0.9, en este caso se toma un
valor medio de 0.85, obteniendo:
Con el torque disponible se determina la potencia que va suministrar el motor a la

máquina.
Cálculo del caudal de la bomba peristáltica.

Teniendo como dato la potencia de la bomba es necesario determinar la altura a la que
operará el equipo; previa investigación realizada se determina que las bombas
peristálticas fluctúan entre un rango de presión de 2 a 8 bar. Al tener como dato este
rango se procede a determinar que para este proyecto la bomba trabajará a un promedio
de estos dos valores es decir a 5 bar de presión.
27
Despejando caudal de la ecuación de potencia hidráulica se puede calcular el caudal
ideal de la bomba.
Cálculo del diámetro de la tubería.

Como se mencionó anteriormente las bombas peristálticas funcionan a una velocidad
angular de 15 a 85 rpm y a una velocidad tangencial de 0.2 a 1.5 ; y puesto que, para
el diseño de la bomba se determinó una velocidad angular de 50 rpm, la velocidad

periférica del rotor será de 0.85 .
Empleando la ecuación de caudal se puede despejar el área de la tubería y

posteriormente calcular su diámetro.
Figura 10. Representación del caudal de fluido por una tubería circular.
Fuente: El autor
28
Por ser circular la sección de la manguera por donde fluye el agua (ver Figura 10) se
emplea la ecuación de área para dicha sección.
El diámetro calculado excede el recomendado para mangueras de uso peristáltico por lo

cual se elige el diámetro mayor recomendado, es decir 25 mm; con este diámetro de
tubería se debe recalcular la velocidad a la que operará la máquina.
Recálculo de la velocidad de operación de la bomba.

Como se determinó que el diámetro de la manguera será de 25 mm se procede a calcular
el área por donde fluirá el líquido.
Con el área calculada y con el caudal a la que trabajará la máquina, empleando la

ecuación de caudal se determina la velocidad a la que deberá funcionar la bomba.
29
Cálculo diámetro del rotor.
Dada la velocidad tangencial y angular a la que trabajará el rotor se obtiene:
Resumen de la geometría de la bomba peristáltica.

En base a los cálculos realizados se esquematiza las siguientes dimensiones para la
bomba peristáltica. (Ver Figura 11)
Figura 11.Dimensionamiento de la bomba peristáltica.

Fuente: El autor
30
Pérdidas primarias en la manguera de conducción del fluido.
Para calcular las pérdidas primarias en la tubería se emplea la ecuación número 13.
Para determinar el coeficiente de fricción (f) es necesario saber si el régimen de flujo es

laminar o turbulento; para esto se calcula el número de Reynolds empleando la ecuación
14.
Datos:
 Fluido a bombear agua.
Puesto que el número de Reynolds es mayor a 4000 se considera un flujo turbulento y

para calcular el coeficiente de fricción se emplea la fórmula de Lobaev según la Tabla 9.
Utilizando la Tabla 10 , según el material de la manguera empleada (plástica) se

determina una rugosidad absoluta de 0.0015 mm; la rugosidad relativa se la obtiene
dividiendo la rugosidad absoluta para el diámetro de la tubería, es decir:
Por lo tanto:
31
La longitud de la manguera se la determina a partir del diámetro del rotor calculado
anteriormente.
Resueltas todas las incógnitas se calcula las pérdidas primarias en la tubería utilizando
la ecuación de Darcy-Weisbach.
Pérdidas primarias expresadas en potencia.
Realizado el cálculo de pérdidas de carga en la tubería se concluye que el valor obtenido

de 0.304 W es un valor mínimo por lo que se puede despreciar.
Análisis de las fuerzas aplicadas al rodillo.

 Fuerza necesaria para aplastar el rodillo.
Se realiza una fase experimental para determinar la fuerza necesaria para aplastar la
manguera sometida a diversas presiones (desde 15 PSI hasta 80 PSI), con el propósito
de determinar una ecuación de origen estadística y con ella poder estimar
aceptablemente la fuerza de aplastamiento para las condiciones requeridas de la bomba.
32
 Fase experimental para determinar la fuerza necesaria para aplastar la
manguera.
Objetivo:
Determinar la fuerza necesaria para comprimir totalmente la manguera propuesta para la
bomba peristáltica a diferentes presiones.
Materiales:
 Manguera a presión:
 Dos metros de manguera de tygon de 1 pulgada de diámetro.

 Manómetro con escala de 0 a 100 PSI.
 Dos adaptadores neplos de 1/4 de pulgada NPT.
 Un bushing reductor de 1/2 pulgada NPT.
 Una llave ball o top de 1/2 pulgada.
 Un adaptador NPT o manguera de 1 pulgada.
 Una reducción H/G de 1 a 1/2 pulgada.
 Un tapón 3/4 asiento plano.
 Dos abrazaderas de 1 pulgada.
 Una Tee H/G de 3/8.
 Aplastamiento de la manguera:
 Rodillo de grilón de 5 cm de diámetro y de longitud mayor al diámetro de la

manguera (esto en base que según lo consultado las dimensiones del rodillo
deben ser lo suficientes para aplastar la totalidad de la sección de la
manguera).
 60 cm de correa de 60mm×30mm×2 mm (guía).
 Placa de hierro cuadrada de 15mm×10mm.
 Pesas varias.
 Platina de una pulgada.
Procedimiento:
Para que la manguera este sometida a presión, en primera instancia se debe acoplar
todos los componentes de manera que no existan fugas que puedan afectar la presión a
33
la que vaya estar sometida la manguera, para esto se puede utilizar teflón de manera que
queden sellados todos los acoples.(Ver Figura 12)
Figura 12. Acoples y uniones utilizados para el experimento.

Fuente: El autor
Introducir agua a la manguera sin llenarla completamente; a continuación elevar la
presión dentro de la manguera a través de la llave por un compresor de aire. (Ver Figura
13).
Figura 13. Manguera con agua sellada en los extremos.

Fuente: El autor
Luego de que la manguera está sometida a presión interna se procede a realizar el

aplastamiento de la manguera (ver Figura 14); determinando el peso necesario para que
quede completamente aplastada, esto se realiza a varias presiones.
34
La presión de la manguera se disminuye abriendo la llave de esfera, dejando escapar el
aire comprimido.
Figura 14.Aplastamiento de la manguera.

Fuente: El autor.
Resultados.
A continuación en la Tabla 3 se detallan los pesos necesarios para aplastar la manguera

totalmente, sometida a diferentes presiones.
Tabla 3. Peso necesario para aplastar la manguera a diferentes presiones.
Presión Peso
Psi Pa kgf N
80 551428,57 159 1558,20
60 413571,43 130 1274,00
50 344642,86 108 1058,40
41 282607,14 95,5 935,90
35 241250,00 94 921,20
22 151642,86 72 705,60
15 103392,86 59,5 583,10
Fuente: El autor.
35
Empleando el programa Excel con los datos de la Tabla 3 se traza una curva para
determinar la forma de la ecuación de origen estadística (ver Figura 15).
Figura 15. Curva Fuerza vs Presión

Fuente: El autor.
A través de la gráfica se puede ajustar a una ecuación lineal. En base a los datos
procesados se obtiene la siguiente ecuación:
En la Tabla 4 se muestra la verificación empleando los valores obtenidos en la fórmula

de origen estadística obtenida anteriormente.
Tabla 4. Verificación de la ecuación obtenida en la fase experimental.

Presión Peso Verificación Error
Psi Pa Kgf N N -
80 551428,57 159 1558,20 1532,56 0,02
60 413571,43 130 1274,00 1243,28 0,02
50 344642,86 108 1058,40 1098,65 0,04
41 282607,14 95,5 935,90 968,47 0,03
35 241250,00 94 921,20 881,69 0,04
22 151642,86 72 705,60 693,66 0,02
15 103392,86 59,5 583,10 592,42 0,02
Fuente: El autor.
36
Con la ecuación obtenida en la fase experimental se calcula la fuerza necesaria para
aplastar la manguera en condiciones de trabajo. Sin antes acotar que en la fase
experimental la presión de trabajo, actúa solamente por el lado de descarga como
muestra la Figura 16; no siendo así para el caso del experimento en donde la presión es
igual en ambos lados del rodillo.
Figura 16. Análisis de presión a la que está sometida la manguera en condiciones de trabajo.
Fuente: El autor
37
Del experimento y su posterior análisis se obtiene la siguiente ecuación, la cual
relaciona la presión de trabajo en la manguera con la fuerza necesaria para el
aplastamiento. Por lo tanto la fuerza normal que realiza el rodillo es:
Con la ecuación anterior se determina la fuerza para aplastar la manguera sometida a

una presión de 5 bar.
Conocida la fuerza de aplastamiento en condiciones de trabajo se calcula la fuerza

periférica para impulsar el agua. (Ver Figura 17)
Figura 17. Diagrama de fuerzas aplicadas en la manguera.

Fuente: El autor
La fuerza tangencial o periférica en condiciones de resistencia rodadura se la calcula

según la ecuación 27.
En dónde el coeficiente de rozamiento para ruedas se lo determina empleando la

ecuación 28.
38
√
Datos:
Con los datos anteriores se calcula el coeficiente de rozamiento para ruedas.
Utilizando la ecuación 27 se calcula la fuerza tangencial aplicada al rodillo.
La fuerza de aplastamiento de la manguera sin estar sometida a presión alguna es de

68.6 N (resultado experimental) por lo tanto la fuerza tangencial aplicada al rodillo (en
vacío) es:
Recálculo del caudal de operación.

Con la fuerza tangencial aplicada al rodillo en condiciones de trabajo y vacío, y el radio
del rotor, empleando la ecuación 18 se calcula el torque de bombeo y el torque aplicado
sin carga respectivamente de la máquina; el torque total aplicado resulta de la suma de
estos dos torques.
39
Dada la potencia que suministrará el motor y el torque total aplicado se determina la
velocidad angular real a la que deberá trabajar la bomba.
El caudal a bombear es el volumen de líquido contenido en la manguera por el número

de revoluciones del rotor y por el número de rodillos; utilizando la ecuación 6 se
obtiene el caudal real a bombear.
Después de haber realizado los diferentes cálculos para determinar las características
principales de la bomba, tales como su velocidad de operación, diámetro de manguera,
40
diámetro del rotor, etc. se puede concluir que el caudal real que proporcionará la bomba
peristáltica será de 0.32 .
Diseño mecánico de la bomba peristáltica.

De acuerdo a lo consultado, las principales partes de las que está conformada la bomba
peristáltica son: los rodillos móviles, radios de soporte de rodillos, eje, chumacera,
carcaza y transmisión. Las propiedades mecánicas de los aceros empleados en la
construcción de la bomba peristáltica se muestran en la Tabla 17.
Diseño de los rodillos móviles.

Analizando las consultas realizadas, las dimensiones del rodillo deben ser lo suficientes
para aplastar la totalidad de la sección de la manguera, por lo que se seleccionó un
diámetro de 50 mm, con una longitud ≥ 30 mm, por lo que se propone una longitud de
50 mm, la cual se evidencio en la fase experimental, las dimensiones finales se
especifican en anexos.
Para la selección del material de los rodillos, se consideraron dos opciones grilón y
acero inoxidable; al tener en cuenta los factores de facilidad de construcción, opción
más económica, disponibilidad, se optó por elegir el grilón.
Para el número de rodillos se consideraron los siguientes aspectos de bombeo: entre
mayor sea el número de rodillos, menor será el caudal de bombeo puesto que se reduce
el volumen de fluido encerrado en la manguera; disminuirá la vida útil de la manguera
al estar sometida a presión una mayor cantidad de veces, aunque las pulsaciones de
bombeo disminuyen, es decir habrá mayor continuidad en el bombeo del fluido;
mientras que a menor número de rodillos el caudal será mayor, pero las pulsaciones de
bombeo serán mayores disminuyendo la continuidad del caudal. Teniendo presente
estos efectos de bombeo se eligió un número de dos rodillos.
Cálculo del pasador.

Para determinar el diámetro del pasador de los rodillos se considera las cargas ya
establecidas y se dimensiona con solicitación al corte. La Figura 18 muestra lo antes
mencionado.
41
Figura 18. Diagrama de fuerzas ejercidas en el rodillo.
Fuente: El autor.
La fuerza resultante se la obtiene a partir de las fuerzas aplicadas al rodillo en
condiciones de trabajo, es decir la fuerza tangencial y la fuerza de aplastamiento.
Empleando la ecuación 17 y teniendo en cuenta que el pasador estará sometido a

cortante doble se obtiene:
La tensión pasador tiene que ser menor o igual a la resistencia de cedencia del material a
cortante.
Para determinar la tensión de diseño se emplea la ecuación 19 asignándole un factor de

diseño o seguridad de 2 por ser un análisis de esfuerzo cortante.
El material a emplear será acero inoxidable AISI 304 que tiene una resistencia de
cedencia al corte de 334 MPa; por lo tanto se tiene una tensión de diseño de:
42
Con la tensión de diseño se determina el área de pasador y posteriormente su diámetro.
Calculada el área circular del pasador se puede determinar el diámetro:
Este diámetro será modificado y adecuado a la hora de seleccionar el rodamiento del

rodillo.
Selección de los rodamientos para los rodillos en función del índice básico de
carga ( ).
El rodamiento deberá soportar la carga radial de 873 N y su diámetro exterior será
menor al del rodillo de 5 cm.
Según el catálogo NTN para rodamientos rígidos de bolas se tiene:
43
En donde P.rd es la carga radial aplicada al rodamiento; y son el factor de vida de
fatiga y el factor de velocidad respectivamente, se los determina utilizando la Figura 39,
con los parámetros de (Lh=10000 h según Tabla 13) y (n=26 rpm).


Con el índice básico de carga calculado se seleccionan de la Tabla 14 dos rodamientos

6800 en cada rodillo, cuyas características son las siguientes (ver Figura 19)
Figura 19. Dimensiones del rodamiento.
Lo que significa que el pasador de los rodillos tendrá un diámetro igual a 10 mm,
siendo mayor al diámetro mínimo calculado.
Diseño de los radios de soporte de los rodillos.

Los radios de soporte de los rodillos forman parte del rotor de la bomba, al igual que la
manzana y un disco que irá soldado en ella cuyo diámetro por cuestiones de espacio no
excederá los 200 mm, el disco servirá como base de fijación para dichos soportes, los
detalles se mostrarán más adelante. Mencionado esto y conocido el diámetro total del
rotor y de cada rodillo, el soporte tendrá una longitud máxima de 230 mm. Las
dimensiones finales se las puede observar en anexos.
44
El soporte será construido de pletina rectangular y tendrá forma de orqueta en el
extremo superior, el cual contendrá el rodillo; la Figura 20 muestra la forma general del
soporte.
Figura 20. Forma general del soporte.

Fuente: El autor.
Se selecciona una pletina comercial de 25 mm de ancho, la misma que asegura cubrir el

rodamiento existente en los rodillos cuyo diámetro es 19 mm. Para la pletina
seleccionada el espesor mínimo comercial es de 3 mm; con este espesor se realiza un
análisis verificativo, en caso de no ser el adecuado se calculará con el espesor de pletina
mayor, que es 5 mm.
Para el análisis del espesor de la pletina, se toman en cuenta dos criterios; el primero
considerando la carga axial como una columna con su extremo empotrado y el segundo
como carga flectora.
Cálculo del esfuerzo por carga axial en el lado menor resistencia.

Para determinar el esfuerzo por carga axial en primera instancia se debe determinar la
relación de esbeltez utilizando la ecuación 22; el radio de giro se lo obtiene de acuerdo a
la geometría del soporte empleando Tabla 12. Para determinar la longitud con la que
realizarán los cálculos se debe tener en cuenta el radio del rotor, el punto donde irá
ejercida la fuerza, el diámetro del disco de la manzana que como se mencionó
anteriormente no excederá los 200 mm y además un espacio donde ira apoyado el
soporte (ver Figura 21), es decir la longitud máxima que soportará la carga será igual a
135 mm.
45
Figura 21.Rotor de la bomba.
Fuente: El autor.
Luego de obtener la relación de esbeltez se calcula el factor de columna empleando la

ecuación 24.
En donde para acero inoxidable AISI 304:
( ver Figura 7)
46
Con los datos de la relación de esbeltez y el factor de columna se procede a calcular el
esfuerzo producido por carga axial empleando la ecuación 25.
El esfuerzo anteriormente obtenido por la carga normal aplicada en el rodillo, resulta ser
menor al esfuerzo a la cedencia del material seleccionado AISI 304 (276 MPa),
obteniendo de esta manera un coeficiente de seguridad de:
Por razones de seguridad se verifica los efectos de la carga combinada.

 Cálculo del esfuerzo por carga axial en el lado de mayor resistencia.
Se realiza el mismo procedimiento ejercido anteriormente, teniendo en cuenta que el
radio de giro tendrá otro valor al analizar el esfuerzo aplicado en el lado de mayor
resistencia de la pletina.
Relación de esbeltez.
Factor de columna.
47
Esfuerzo producido por la carga axial en el lado de mayor resistencia.
 Esfuerzo producido en la barra a flexión.

En este análisis actúa la fuerza tangencial aplicada en el rodillo y para determinar el
esfuerzo flector se emplea la ecuación 26.
El momento flector ( ) se calcula a partir de la fuerza tangencial aplicada al rodillo y

el radio del rotor.
De acuerdo a la forma de la pletina (Tabla 12) el momento de inercia es:
Determinados el momento flector y el momento de inercia se calcula el esfuerzo flector

ejercido en la pletina.
48
Obtenido el esfuerzo axial y el esfuerzo flector aplicado en la pletina se determina el
esfuerzo total y se lo compara con el esfuerzo máximo admisible del material.
El esfuerzo calculado es mayor que el esfuerzo máximo admisible del material, de esta
forma se deduce que la platina seleccionada no es la adecuada; por lo que se realiza el
cálculo con la platina de mayor espesor de 5 mm.
Cálculo del esfuerzo por carga axial en el lado de menor resistencia empleando una
pletina de 5mm de espesor.
49
Factor de columna:
En dónde para acero inoxidable AISI 304:
Esfuerzo producido por la carga de aplastamiento aplicada al rodillo.
El esfuerzo obtenido por la carga normal aplicada en el rodillo, resulta ser menor al
esfuerzo a la cedencia del material seleccionado AISI 304 (276 MPa); por razones de
seguridad también se verifica los efectos de la carga combinada.
En primera instancia se calcula el esfuerzo axial y luego el esfuerzo flector; cuya suma
es el esfuerzo total aplicado a la pletina.
 Cálculo del esfuerzo por carga axial en el lado de mayor resistencia.
50
Factor de columna
Esfuerzo producido por la carga axial en el lado de mayor resistencia.
 Esfuerzo flector producido en el radio del rotor.
El momento flector resulta:
Según la forma de la pletina se obtiene un momento de inercia de:
51
Determinados el momento flector y el momento de inercia se calcula el esfuerzo flector
ejercido en la pletina.
Obtenido el esfuerzo axial y el esfuerzo flector aplicado en la pletina se determina el

esfuerzo total y se lo compara con el esfuerzo máximo admisible de la pletina.
El esfuerzo aplicado a la pletina resulta ser menor al esfuerzo de cedencia del material
por lo que se comprueba que la pletina será la adecuada, teniendo un factor de seguridad
de:
Diseño del eje de transmisión.

El eje de transmisión de la bomba peristáltica tendrá la función de transmitir la potencia
motor a la bomba, en este irá acoplado el rotor porta rodillos, y tendrá que ser diseñado
para soportar los distintos esfuerzos sometidos en él, que se detallaran a continuación.
52
Para el dimensionamiento del eje se tiene presente las medidas promedio de los acoples
o cubos de elementos de transmisión, por lo que se propone una longitud 35 mm; y una
distancia entre rodamientos de 150 mm. Considerando que la longitud de la manzana
del porta rodillos será mayor o igual a la longitud del rodillo, se propone una longitud
de 60 mm. (Ver Figura 22)
Figura 22. Dimensiones eje de transmisión.

Fuente: El autor
Para determinar el diámetro mínimo del eje se toma a consideración, que estará
sometido a cargas combinadas de flexión y torsión; la metodología aplicada es la del
esfuerzo cortante máximo en la cual la resistencia al corte máximo es 0.5 el límite de
fluencia del material. El material a utilizar para el eje de transmisión es acero 1020 cuyo
esfuerzo a la fluencia es 294 MPa. Según la ecuación 20 se obtiene:
[ ]
Para determinar la resistencia al corte de diseño emplea la ecuación 21 con un factor de

seguridad de 2.
53
Se analiza todas las fuerzas (ver Figura 23) que actúan en el eje para luego determinar el
momento flector resultante máximo al cual está sometido el eje planteado.
Figura 23. Diagrama de fuerzas aplicadas en el eje.

Fuente: El autor.
Análisis de fuerzas en el eje Y. (Ver Figura 24)
Figura 24. Representación de fuerzas y reacciones en el eje Y.

Autor: El autor.
∑ ∑
54
Diagrama de momento flector y fuerzas cortantes en el eje Y. (Ver Figura 25)
Figura 25. Diagrama de momentos en el eje Y.

Fuente: El autor
Análisis de fuerzas en el eje X. (Ver Figura 26)
Figura 26.Representación de fuerzas y reacciones en el eje X.

Fuente: El autor.
∑ ∑
55
Diagramas de fuerza cortante y momento flector en el eje X. (Ver Figura 27)
Figura 27. Diagrama de momentos en el eje X.

Fuente: El autor.
Momento flector resultante máximo es.
Calculado el momento flector máximo, y conocido el momento torsor total (135.7 Nm)
se calcula el diámetro del eje con la ecuación derivada de esfuerzos combinados de
flexión y torsión.
√ √
56
√ √
A partir del diámetro mínimo calculado se establecen los diferentes diámetros para las
secciones del eje; para mayor detalle consultar anexos.
Figura 28. Medidas de las secciones del eje.

Fuente: El autor.
Selección de los rodamientos.
Empleando la misma metodología de selección de los rodamientos para rodillos, con la
carga radial mayor aplicada a los rodamientos de determina el índice básico de carga; y
con el diámetro del eje de 21.5 mm se selecciona el rodamiento adecuado de la Tabla
14.
Con el índice básico de carga calculado se selecciona un rodamiento 60/22 (las

dimensiones se detallan en la Figura 19) cuyas características son:
57
Cálculo de chavetas.
Se propone que los extremos del eje son de diámetros iguales, y para el diámetro que se
empleará de 21.5 mm, se selecciona de la Tabla 15 una chaveta cuyas dimensiones son
de 6 x 6 mm.
La longitud de la chaveta se la determina mediante un análisis de esfuerzo cortante por
criterio de energía de distorsión. De acuerdo a lo consultado el material de la chaveta
debe ofrecer menor resistencia a la del material del eje por lo que se empleará acero
1010 con un límite de fluencia de 245 MPa.
Cálculo de la tensión de diseño de la chaveta al corte.
Para la tensión de diseño se empleará la ecuación 19 utilizando un factor de seguridad
de 2.
El esfuerzo a corte de la chaveta se obtiene a partir de la ecuación de esfuerzo cortante
por criterio de energía de distorsión.
La tensión de diseño resulta:
Cálculo de la fuerza cortante.

Dado el momento torsor y el radio del eje se calcula la fuerza cortante (ver Figura 29)
aplicada en la chaveta.
58
Figura 29. Diagrama de fuerza cortante en la chaveta.
Fuente: El autor
Determinadas la tensión de diseño de la chaveta y la fuerza cortante aplicada se procede

a calcular la longitud de la chaveta:
La chaveta a utilizar tendrá una longitud mínima de 29 mm con las dimensiones antes
mencionadas de 6 x 6 mm, ver Figura 30.
Figura 30.Dimensiones de chaveta.

Fuente: El autor
59
Dimensionamiento de la manzana.
Dadas las dimensiones del eje y chaveta, se propone las siguientes medidas para la
manzana, especificadas en la Figura 31. La longitud de la manzana será menor o igual a
la longitud de los rodillos por lo que se plantea una longitud de 58 mm.
Figura 31. Dimensiones de la manzana para acople de eje.

Fuente: El autor
Para el diseño del rotor se propone que en la manzana irá soldado un disco como
muestra en la Figura 32, en el cual estarán sujetos los radios porta rodillos. Las
dimensiones finales del disco se detallan en anexos.
Figura 32. Rotor de la bomba peristáltica.

Fuente: El autor
60
Cálculo de los pernos de los radios del soporte de los rodillos.
Para el diseño de los pernos se calcula las reacciones A y B en donde irán ubicados
(Figura 33). Posteriormente en donde se ejerce la mayor reacción se efectuará un
análisis al corte para determinar el diámetro mínimo de los pernos.
Figura 33. Ubicación de los pernos.

Fuente: El autor
∑ ∑
Calculadas las reacciones se nota que la mayor reacción se ejerce en el punto A, con
esta reacción se procede a realizar un análisis al corte para determinar el diámetro
mínimo de los pernos.
Se dispone que los pernos serán de acero bajo o medio carbono con una resistencia
mínima a la fluencia de 340 MPa. (Ver Tabla 16).
61
Dado el límite mínimo de fluencia se determina el esfuerzo al corte del material.
[ ]
[ ]
Para la tensión de diseño al corte se toma un factor de seguridad de 2:
[ ]
[ ]
Empleando la ecuación de esfuerzo cortante se termina el área de corte y posteriormente

el diámetro mínimo del perno a utilizar.
Calculada el área de sección del corte se procede a calcular el diámetro del perno
empleando la siguiente ecuación.
Con este diámetro se ubica un tipo de perno 5MM o el 3/16UN.

62
Cálculo de pernos de la chumacera.
Para la determinar el diámetro de los pernos, se calcula bajo el esfuerzo cortante en el
vástago del perno. Según (Hall, 2000), recomienda suponer que la mitad de los pernos
es efectiva en cuanto a resistencia, y que soportan los momentos torsores al cual está
sometido el eje. Se plantea que el número de pernos será 4 y estarán dispuestos en un
diámetro de 65 mm. (Ver Figura 34).
Figura 34. Esquema para el cálculo de pernos de la chumacera.

Fuente: El autor
Dada la distancia del centro de rotación al punto donde estarán dispuestos los pernos y
el torque calculado anteriormente se determina la fuerza cortante para cada perno
teniendo en cuenta que la mitad de pernos es la efectiva.
Fuerza cortante para cada perno:
63
Se dispone que los pernos serán de acero bajo o medio carbono con una resistencia
mínima a la fluencia de 340 MPa (ver Tabla 16).
Dado el límite mínimo de fluencia se determina el esfuerzo al corte del material.
[ ]
[ ]
Para la tensión de diseño se toma un factor de seguridad de 2:
[ ]
[ ]
Con los datos obtenidos anteriormente se procede a calcular el diámetro de los pernos
empleando la ecuación 15 de esfuerzo cortante.
En dónde el área de la sección de corte del perno es:
Reemplazando la ecuación de área en la ecuación 15 se obtiene:
Con el diámetro calculado se puede ubicar dos tipos de pernos: el 6MM o el 1/4 UN.
64
Cálculo espesor cuerpo de chumacera y disco de la chumacera.
Figura 35. Cuerpo chumacera.

Fuente: El autor
Se dispone que el material empleado para la chumacera sea acero 1010 con un límite de
fluencia de 245 MPa.
Dado el límite de fluencia del material se determina el esfuerzo a cortante del mismo.
[ ]
[ ]
Para el diseño se toma un factor de seguridad de 2.
[ ]
[ ]
Fuerza cortante aplicada.
65
Dada la tensión de diseño y la fuerza cortante se determina el área se la sección de corte
para posteriormente determinar el diámetro exterior mínimo del cuerpo de la chumacera
y su espesor (ver Figura 36).
Figura 36.Chumacera parte superior.

Fuente: El autor.
El área de contacto será:
66
√
El diámetro mínimo exterior del cuerpo de la chumacera será 45.43 mm, las medidas
finales se detallarán en los planos de la bomba peristáltica ubicados en anexos.
Para el disco de la chumacera se emplea los mismos datos obtenidos anteriormente, pero
considerando que el área de contacto es distinta diferente. (Ver
Figura 37)
Figura 37. Chumacera parte inferior (disco).

Fuente: El autor.
El espesor mínimo para el disco de la chumacera de acuerdo a los cálculos realizados es

0.7 mm, las medidas finales se detallaran en los planos de la bomba peristáltica en
anexos.
67
Cálculo del espesor de la carcasa de la bomba peristáltica.
Figura 38. Carcasa de la bomba peristáltica

Fuente: El autor.
Para determinar el espesor mínimo de la carcasa se realiza un análisis de esfuerzo

periférico para cilindro de paredes delgadas.
La tensión de diseño se obtendrá a partir de un factor de seguridad de 4 y de acuerdo al

material empleado acero AISI 1018 con límite de fluencia de 220MPa.
[ ]
La presión en la pared de la carcasa se calcula a partir de la fuerza normal aplicada al

rodillo y el área de la manguera aplastada.


68
Empleando la ecuación de esfuerzo periférico para cilindro de paredes delgadas se
obtiene:
El espesor mínimo de la pared de la carcasa deberá ser de 1.2 mm, las dimensiones
finales se detallaran en anexos.
Selección del motorreductor.

Para la selección del motorreductor según el catálogo (RANFE) se debe tener en cuenta
la potencia, el par necesario de la máquina, el número de revoluciones requeridas y el
factor de servicio del equipo.
El factor de servicio (Fs) se lo determina en función de carga de la máquina (S1) y en
función de la frecuencia de carga (S2). Empleando la tabla 18 y 19 se obtiene S1=1 y
S2=1; por lo tanto el factor de servicio de la bomba peristáltica resulta:
Calculado el factor de servicio y con los datos obtenidos en el proceso de diseño de la

bomba: P=0.5 Hp, T=135.7 N, w=26 rpm, se selecciona de la Tabla 20 un
motorreductor con las siguientes características:
 Tamaño: RG 02
 n= 26.4 rpm
 T= 134.1 Nm
 Fs= 1.4
69
El factor de servicio actual resulta:
El cual es mayor al requerido por la aplicación por lo tanto el motorreductor operará

satisfactoriamente.
Características de funcionamiento de la bomba.

Para la puesta en marcha de la bomba se precargo la manguera a una presión de 5 bar, el
caudal bombeado fue de 15.82 lit/min, dando como resultado una potencia hidráulica de
129 W. Al realizar la comparación entre el caudal medido y el caudal calculado se
determinó el rendimiento hidráulico de la bomba; y al comparar la potencia hidráulica
obtenida y la potencia del motor se obtuvo el rendimiento mecánico de la máquina.
Dado el rendimiento hidráulico y mecánico del equipo se determinó su rendimiento

total, trabajando a una carga de 5 bar, puesto que fue diseñado para esta característica.
Para determinar las principales curvas características caudal-presión y caudal-potencia

hidráulica de la máquina, se puso a prueba la bomba precargándola a una presión de 3 y
1 bar, dando como resultado los datos mostrados en la Tabla 5.
70
Tabla 5. Resultados obtenidos del funcionamiento de la bomba peristáltica.
Potencia
Presión Caudal Rendimiento
hidráulica
m.c.a bar W Hidráulico Mecánico
50 5 15.79 128.87
30 3 16.112 78.79 0.8 0.34
10 1 16.43 26.75
Fuente: El autor.
Curva caudal-presión.
En la gráfica presentada a continuación se puede apreciar que mientras menor sea la

presión de descarga, el caudal tiende a aumentar; siendo el máximo caudal de la pruebas
realizadas 16.43 lit/min cuando la bomba funciona una presión de descarga de 1 bar.
Q-Pr
6
4
Presión (bar)
0
15,6 15,8 16 16,2 16,4 16,6
Caudal (lit/min)
Ilustración 1. Curva Caudal-presión

Fuente: El autor.
71
Curva caudal-potencia.
En la gráfica se puede apreciar que mientras menor es caudal bombeado la potencia

hidráulica de la máquina es mayor existiendo un mayor incremento de potencia cuando
la máquina bombea un caudal de 15.79 lit/min.
Q-Ph
140
120
100
Potencia h. (W)
80
60
40
20
0
15,7 15,8 15,9 16 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5
Caudal (lit/min)
Ilustración 2. Curva caudal-potencia hidráulica.

Fuente: El autor.
72
g.- DISCUSIÓN.
El propósito del presente proyecto fue construir una bomba peristáltica y determinar su
funcionalidad. Para la construcción y diseño de la misma inicialmente se obtuvo
información de varios catálogos de bombas peristálticas tales como Verderflex,
Motovario, Bombas Torres, etc., de aquí se seleccionó rangos de operaciones a las que
trabajan las bombas peristálticas, y a partir de estos valores se fue caracterizando la
máquina para realizar su diseño. No obstante es necesario aclarar que no se tomó en
cuenta el diseño constructivo de dichas bombas, sino más bien su operatividad como es
el caudal, velocidad y presión. En base a lo anterior se determinó para la bomba una
velocidad fija de 26 rpm y una presión de 5 bar, a partir de estos datos se fueron
diseñando los distintos elementos de la máquina. El rotor fue diseñado para que se
acoplen en él, dos rodillos móviles que ejercen presión sobre la manguera ubicada en la
media luna. Teniendo en cuenta la longitud de la manguera y su diámetro se pudo
calcular el volumen de líquido que bombea por cada vuelta del rotor, dando un
resultado de 19.604 . El caudal medido de la bomba, es decir el caudal real fue de
15.79 . Al comparar el caudal calculado y el caudal medido se tiene un rendimiento
hidráulico de 0.8; rendimiento aceptable para este tipo de bombas. También se

determinó el rendimiento mecánico de la bomba que resultó de 0.34, es un valor bajo
por lo que la bomba no actúa directamente con el fluido, es decir depende de la calidad
de manguera y de sus características de succión. De esto se puede deducir que la
manguera empleada no es del todo aceptable ya sea por su dureza o por sus
características de succión, aunque se logró determinar las características de caudal y
potencia de la bomba con dicha manguera, para mejorar el rendimiento de la bomba se
puede optar por conseguir una manguera del tipo peristáltica con mayores propiedades
de succión. Luego de las pruebas realizadas se obtuvo las curvas características de la
bomba caudal-presión y caudal-potencia, otra curva característica importante es la curva
caudal-velocidad, pero debido a que la bomba fue diseñada para trabajar a una sola
marcha no se trazó dicha curva, no obstante se podría adaptar un variador de frecuencia
para notar el comportamiento de la bomba trabajando a varias velocidades y así
determinar la curva velocidad-caudal.
73
h.- CONCLUSIONES
 En base a los rangos de funcionamiento de velocidad y presión de las bombas

peristálticas se determinó para el presente proyecto que la bomba trabaje a una
velocidad de 26 rpm con una presión de descarga de 5 bar, con estos datos de
partida se dimensionó el radio del rotor de la bomba y posteriormente se realizó
el diseño conceptual y de detalle de los distintos elementos del equipo como son:
carcasa, eje, rodillos, manguera, radios porta rodillos y demás componentes de la
máquina, obteniéndose resultados aceptables de operación.
 Con las pruebas de bombeo realizadas se determinó las características
funcionales de la máquina: el caudal medido fue de 15.79 , la potencia
hidráulica de 128.87 W, el rendimiento hidráulico del 80% y el rendimiento

mecánico de 34 % dando un rendimiento total de 27.7 %.
 Durante las pruebas de bombeo se midió el caudal de la bomba para presiones

de 5,3 y 1 bar; con estos datos se graficó las curvas características de la bomba
caudal-presión y caudal-potencia. En la curva caudal-presión se notó que
mientras menor sea la presión de descarga, el caudal tiende a aumentar y en la
curva caudal-potencia se puede apreciar que mientras menor es caudal
bombeado la potencia hidráulica de la máquina es mayor.
74
i.- RECOMENDACIONES
 Dado que la manguera empleada en el equipo es fácil de desmontar es

recomendable realizar las pruebas de bombeo con otro tipo de manguera
peristáltica de mejores características para obtener un mayor rendimiento del
equipo.
 Emplear un sistema de potencia con un variador de frecuencia para detallar las

características de funcionamiento de la bomba frente a diversas velocidades.
 Para el mejoramiento del equipo es recomendable buscar materiales de igual

resistencia a las calculadas pero de menor densidad para que al momento de la
construcción sea más fácil de manipular.
75
j.- BIBLIOGRAFÍA
Ingemecánica. (2013). Obtenido de ingemecánica:

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn206.html
Alvarado, j., & romero, e. (2009). Energías renovables. Bogotá: ceac.
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Bavaresco, i. G. (s.f.). Gabp ingenieria . Obtenido de

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Hall, a. (2000). Diseño de máquinas - serie schaum.
Heras, s. D. (2011). Fluidos,bombas e instalaciones hidráulicas .
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de oviedo.
Luszczewski, a. (2004). Redes industriales de tubería, bombas para agua, ventiladores y

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son-las-bombas-peristalticas-32689.htm
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elemntos de máquinas.
Robert l. Mott, c. R. (1996). Mecánica de fluidos aplicada. Pearson educación.
Sadelplata. (2006). Sociedad acuariológica del plata.
77
k. ANEXOS
Anexo 1. Características de las bombas peristálticas.
Tabla 6. Características de las bombas peristálticas de alta presión.

Rendimiento con agua.
R.P.M.//Caudal en litros/hora
TIPO C.V. Presión 15 20 29 40 57 70 85
PER- 0,25- max. 8 bar 21 29 41 56 82 100 121
10 0,33
PER- 0,25- max. 8 bar 34 47 67 92 134 164 198
13 0,33
PER- 0,33- max. 8 bar 81 112 176 220 318 385 473
15 0,50
PER- 0,33- max. 2 bar 105 146 229 286 414 500 615
20 0,50
PER- 0,33- 1 max. 8 bar 250 350 435 570 810 1.075 ---
22
PER- 1–2 max. 8 bar --- 324 504 702 990 1.224 ---
25
PER- 0,50- 1 max. 8 bar --- 468 728 1.000 1.430 1.716 ---
30
PER- 1-3 max. 8 bar --- 825 1.162 1.425 2.062 2.737 ---
32
PER- 1,5 – 3 max. 8 bar --- 1.790 2.175 3.192 4.872 --- ---
40
PER- 2–3 max. 8 bar 1.240 1.846 2.635 3.340 5.100 --- ---
50
PER- 3–4 max. 8 bar 3.500 4.000 5.000 7.000 11.000 --- ---
60
PER- 3 – 10 max. 8 bar 5.600 9.200 11.200 14.800 22.800 26.800 ---
70
LÍMITES DE EMPLEO
Velocidad: de 15 a 85 r.p.m. máximo.

Temperatura máxima: 80 º C
Altura máxima : 16 bars
Caudal máximo : 27 m³/hora
Altura de aspiración: de 4 a 8 metros
Viscosidad: hasta 25.000 cPs / 100.000 cPs.
Fuente: (Bombas Torres, 2003)
78
Tabla 7.Características de las bombas peristálticas de baja presión.
Rendimientos con agua:
TIPO Caudal Máximo R.P.M C.V. Diám. Tubo

MP- 3000-35-6 16 litros / hora 35 1/8 6,4 mm.
MP- 3000-35-9 30 litros / hora 35 1/8 9,5 mm.
MP- 3000-86-6 40 litros / hora 86 1/8 6,4 mm.
MP- 3000-86-9 78 litros / hora 86 1/8 9,5 mm.
MP- 3000-141-6 56 litros / hora 118 1/8 6,4 mm.
MP- 3000-141-9 103 litros / hora 118 1/8 9,5 mm.
MP- 6000-86.9 108 litros / hora 86 1/8 9,5 mm.
MP- 6000-86-12 177 litros / hora 86 1/8 12,7 mm.
MP- 6000-141-9 134 litros / hora 118 1/8 9,5 mm.
MP- 6000-141-12 226 litros / hora 118 1/8 12,7 mm.
MP- 8000-86-12 245 litros / hora 86 1/8 12,7 mm.

MP- 8000-86-16 365 litros / hora 86 1/8 15,9 mm.
MP- 8000-141-12 352 litros / hora 118 1/8 12,7 mm.
MP- 8000-141-16 462 litros / hora 118 1/8 15,9 mm.
Velocidad máxima: 175 r.p.m.

Altura máxima: 14 metros
Caudal máximo: 550 litros / hora
Altura de aspiración máxima: 6 metros
Fuente: (Bombas Torres, 2003)
Tabla 8. Características manguera de Tygon.
Fuente: (QuimiNet, 2000)
79
Anexo 2. Cálculo de pérdidas de cargas en tuberías.
Tabla 9. Fórmulas para el cálculo del coeficiente de fricción en tuberías.
Fuente: (Antonio Viedma Robles, 1997)
Tabla 10. Rugosidad absoluta de algunos materiales.

Material Estado del tubo Rugosidad absoluta
Vidrio, cobre, latón, plomo, Hidráulicamente lisos 0-0,0015
bronce o aluminio, estriados.
PE Nuevos 0,007-0,02
PVC Nuevos 0,007-0,02
Fibrocemento o cemento Nuevos 0,025-0,3
aislado
Acero asfaltado Nuevos 0,015
Acero estriado Nuevos 0,02-0,06
Acero soldado Nuevos 0,04-0,1
Ligeramente incrustados 0,15-0,4
Medianas incrustaciones 1,5
Abundantes incrustaciones 2-4
Acero roblonado De varios tipos 0,9-9
Hierro galvanizado Nuevos 0,15-0,20
hierro fundido Nuevos 0,25-0,5
Oxidados 1-1,5
Con muchas incrustaciones 1,5-3
Fundición asfaltada Nuevos 0,10-0,12
Fuente: (Luszczewski, 2004)
80
Tabla 11. Viscosidad dinámica del fluido según la temperatura.
Fuente: (ingemecánica, 2013)
81
Anexo 3. Selección de rodamientos, chavetas, pernos y propiedades geométricas.
Tabla 12. Propiedades de áreas.

82
Tabla 13. Vida nominal de los rodamientos para diferentes máquinas.
Clases de máquinas L10h
horas de servicio
Electrodomésticos, máquinas agrícolas, 300 a 3 000
instrumentos, aparatos para uso médico.
Máquinas usadas intermitente o por cortos 3 000 a 8 000
períodos:
Máquinas-herramienta portátiles, aparatos
elevadores para talleres, máquinas para la
construcción.
Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de 8 000 a 1 2000
funcionamiento por cortos períodos o
intermitentemente:
Ascensores, grúas para mercancías embaladas.
Máquinas para 8 horas de trabajo diario no 10 000 a 25 000
totalmente utilizadas:
Transmisiones por engranajes para uso general,
motores eléctricos para uso industrial,
machacadoras giratorias.
Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente 20 000 a 30 000
utilizadas :
Máquinas-herramientas, máquinas para trabajar la
madera, máquinas para la industria mecánica
general, grúas para materiales a granel,
ventiladores, cintas transportadoras, equipo de
imprenta, separadores y centrífugas.
Fuente: Catálogo NSK para rodamientos.
83
Figura 39. Factor de velocidad y de vida del rodamiento.
84
Tabla 14. Selección de rodamientos.
85
Tabla 15. Selección de chavetas
86
Tabla 16. Especificaciones para pernos métricos de acero.
Tabla 17. Propiedades mecánicas de los aceros.
Fuente: SAE Handbook
87
Anexo 3. Selección del motorreductor.
Tabla 18. Factor S1.

Naturaleza de la carga
de la máquina Duracion del funcionamiento horas/dia
accionada
REF DESCRIPCIÓN 2 4 8 16 24
U Uniforme 0.8 0.9 1 1.18 1.32
M Media 1 1.12 1.25 1.5 1.7
P Pesada 1.32 1.5 1.7 2 2.25
Autor: Catálago general de selección (RANFE)
Tabla 19.Factor S2.

Naturaleza de la carga
de la máquina Frecuencia de arranques arranque/hora
accionada
REF DESCRIPCIÓN 2 4 8 16 32
U Uniforme 0.94 1 1.12 1.18 1.25
M Media 1 1 1.06 1.12 1.18
P Pesada 1 1 1 1.06 1.12
88
Tabla 20. Selección del motorreductor.
89
Anexo 4. Bomba peristáltica.
90
91
CERTIFICACIÓN
Yo Stephania Hurtado certifico haber traducido al idioma inglés el resumen del trabajo
de tesis titulado ¨Diseño y construcción de una bomba peristáltica¨ perteneciente al
señor Ronny Veintimilla.
Lic. Stephania Hurtado
1104412620
92

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

ÁREA DE LA ENERGÍA, LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BOMBA

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL

ING. GONZALO RAMIRO RIOFRÍO CRUZ, Mg. Sc.

Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc.

Haber dirigido, asesorado, revisado y corregido el presente trabajo de tesis de grado, en su

Loja 30 de junio del 2015.

Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc.

Adicionalmente acepto y autorizo a la Universidad Nacional de Loja, la publicación de mi

Yo RONNY OLIVER VEINTIMILLA TORO, declaro ser autor de la tesis titulada:

Autor: Ronny Oliver Veintimilla Toro.

Dirección: Loja, Bolívar y Quito.

Correo Electrónico: ronnyfco@hotmail.com

Teléfono: 58 25 25 Celular: 0984882303

A la Universidad Nacional de Loja, porque en sus aulas, recibí el conocimiento intelectual y

TABLA 1. PESO ESPECÍFICO Y TENSIÓN DE VAPOR DEL AGUA ................................................................13

FIGURA 1. UBICACIÓN DE LA BOMBA PERISTÁLTICA. ...............................................................................7

Nombre de la Símbolo de la Nombre de la unidad. Símbolo de la

Caudal Q Newton por metro cúbico.

Fuerza F Kilogramo fuerza.

Velocidad n Revoluciones por minuto. Rpm

Caudal Q Litros por minuto.

Kilogramo fuerza por centímetro

Caudal Q Metros cúbicos por segundo.

Velocidad. n Radianes por segundo.

Volumen. V Metros cúbicos.

“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BOMBA PERISTÁLTICA”

El presente proyecto consiste en el diseño y construcción de una bomba peristáltica para

La bomba peristáltica es un tipo de bomba de desplazamiento positivo compuesta por

La bomba está diseñada para trabajar a una velocidad de 26 rpm; el motorreductor

Para el diseño de las diferentes partes de la bomba se efectuó un análisis de resistencia

Desde hace milenios el hombre aprendió a abastecerse de agua mediante mecanismos

d.1 BOMBAS HIDRÁULICAS.

d.1.1 Bombas roto dinámicas.

d.1.2 Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo.

d.1.2.1 Bombas de émbolo alternativo.

d.1.2.2 Bombas volumétricas rotativas o roto estáticas.

Figura 1. Ubicación de la bomba peristáltica.

Normalmente la bomba trabaja a una velocidad comprendida entre 10 y 140

d.2.2 Tipos de bomba peristáltica.

d.2.2.1 Bombas peristálticas de alta presión.

d.2.2.2 Bombas peristálticas de baja presión.

d.2.3 Uso de las bombas peristálticas.

d.2.4 Ventajas de la bomba peristáltica.

d.2.5 Componentes principales de la bomba peristáltica.

d.3.1 Ecuación de Bernoulli.

Figura 2. Sistema de bombeo.

d.3.2 Carga neta de aspiración (NPSH).

 NPSH disponible (NPSHd): es un parámetro característico de cada instalación e

Es el peso específico del líquido, en .

La presión atmosférica ( ) que se tiene en la superficie del agua del depósito de

 NPSH requerido (NPSHr): es un parámetro característico del tipo de bomba

Es la velocidad de entrada del líquido en la bomba, en . La expresión

representa la altura dinámica (presión) que tiene el líquido a la entrada de la bomba,

NPSHd ≥ NPSHr + 0,5 m Ecuación 5

El volumen se calcula teniendo en cuenta la longitud de la manguera comprendida entre

En la que representa la potencia añadida al fluido en (w), es la altura manométrica