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TALLER DEEFICIENCIA ENERGÉTICA EN

SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUADE SERVICIO PÚBLICO MUNICIPAL

M. en I. Ramón Rosas Moya

CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS

Uno de los aspectos más relevantes a definir con respecto a la conducción, es el del diámetro.Diámetro pequeño baja inversión / alto consumo de energía

Diámetro mayor alta inversión / bajo consumo de energía

TALLER DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN TALLER DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUALOS SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA

DISEÑO DE LA CONDUCCIÓN

DIÁMETRO ÓPTIMO

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30

DIÁMETRO

CO

STO

INVERSIÓN OPERACIÓN TOTAL

OPTIMO


PÉRDIDAS DE CARGA

1°.- Diseño de la instalación- evitar detalles malignos

- excesos de codos y malas disposiciones de éstos

- correcto dimensionamiento de la tubería

2°.- Cálculo del Sistema- datos de caudal, presión y condiciones de succión

- características del fluido

- recorrido geométrico


CARGA DIFERENCIAL TOTAL

Z1

P2

Z2P1

BOMBA

1

2

Hb = Hr 1-2 + (Z2 - Z1)

ECUACIÓN DE BERNUOLLI SIMPLIFICADA


CURVA CARGA CAPACIDAD

020406080

100

0 0.5 1

CAPACIDAD

CA

RG

A Hr1-2

Z2 - Z1


hg

hfr

PÉRDIDAS TOTALES DE CARGA

Pérdidas primarias

- rozamiento del fluido con la pared (capa límite)

- rozamiento entre capas de fluido (régimen laminar)

- rozamiento por el choque de partículas (régimen turbulento)

Pérdidas Secundarias

- transiciones en accesorios.


L V2hfp = f -------- * --------

D 2g

Donde:hfp = Pérdidas primarias de carga, en pies de líquido o (m.c.a)L = Longitud de la tubería, en pies o (m)D = Diámetro interior de la tubería, en pies o (m)V = Velocidad en la tubería, en pies por segundo o (m/seg)g = Aceleración debida a la gravedad, en pies/seg2 (m/seg2)f = coeficiente de fricción (dependiendo de la rugosidad relativa de la

tubería y del número de Reynolds


Número de Reynolds:

V x DRe = -----------

donde: R = Número de Reynolds (adimensional)V = Velocidad promedio del fluido en la tubería (m/s)D = Diámetro interior de la tubería (m) = Viscosidad cinemática en (m2/s)


Viscosidad Cinemática del AguaTemperatura

(°C)Viscosidad Cinemática

Temperature (°C)

Viscosidad Cinemática

(m2/s)

10 1.307 E-06 28 0.833 E-06

12 1.235 E-06 30 0.798 E-06

14 1.169 E-06 32 0.765 E-06

16 1.108 E-06 34 0.734 E-06

18 1.053 E-06 36 0.706 E-06

20 1.002 E-06 38 0.679 E-06

22 0.955 E-06 40 0.653 E-06

24 0.911 E-06 50 0.547 E-06

26 0.870 E-06 60 0.468 E-06

Rugosidad relativa ():

= ------- donde: es la rugosidad absoluta (mm)D D diámetro (mm)


Valores de para diferentes tubería

ε (mm)Acero remachado 0.9 - 9Concreto 0.3 - 3Hierro fundido 0.25Hierro galvanizado 0.15Hierro fundido asfaltado 0.12Acero comercial o hierro forjado 0.046Tubería estirada (PVC) 0.0015


EJEMPLO: Se tiene agua a 22 °C bombeada a través de una tubería de hierro forjado a una capacidad de 340 m3/h hasta un depósito situado a una altura geométrica de 34 metros. El sistema de tubería esta compuesto de la siguiente manera:

-Tramos rectos de tubería 830 m-Diámetro de tubería 8"-Codos de 90° 24-Codos de 45° 6-Válvulas de compuerta 2

Calcular: 1) Las pérdidas totales en m.c.a. del sistema2) La carga de bombeo en m.c.a.


CÁLCULO DE LA LONGITUD EQUIVALENTE POR ACCESORIOS:

Codos de 90°: 24 x 6.1 m = 146.4 mCodos de 45°: 6 x 3.2 m = 19.2 mVálvulas de compuerta: 2 x 1.4 m = 2.8 m

TOTAL: = 168.4 m


CÁLCULO DE LA LONGITUD TOTAL EQUIVALENTE:

Longitud equivalente por accesorios = 168.4 mLongitud de tramos rectos: = 830.0 m

LONGITUD TOTAL EQUIVALENTE: = 998.4 M


CÁLCULO DE LA VISCOSIDAD CINEMÁTICA:

Viscosidad a 22°C: 0.00957 stoks0.957 E-6 m2/s


CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL AGUA:

V = Flujo volumétrico / Área de la seccióm transversal

Flujo volumétrico = 340 m3/h0.0944 m3/s

Área de la sección transversal = ¶ * D2 / 4 = 0.03243 m2

V = 0.0944 / 0.03243 = 2.91 m/s


CÁLCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS:

V x D 2.91 x 0.20Re = ---------- = -------------------- = 608,150

0.957 E-6


CÁLCULO DE LA RUGOSIDAD RELATIVA

Rugosidad absoluta del hierro forjado: ε = 0.046

Rugosidad relativa: ε = ε / D = 0.046 / 200 = 0.00023


DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN

Reynolds: Re = 608,150Viscosidad relativa: ε = 0.00023

Coeficiente de fricción: f = 0.0155


CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS EN LA TUBERÍA:

L V2 998.4 8.47hfp = f -------- * -------- = 0.0155 x ---------- x ----------- = 33.4 mca

D 2g 0.2 19.62


CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS EN LA TUBERÍA:

Hb = Hr + (Z2 - Z1)= 33.4 + 34 = 67.4 mca


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