TALLER DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA DE SERVICIO PÚBLICO MUNICIPAL. M. en I. Ramón Rosas Moya

Transcripción

1 TALLER DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA DE SERVICIO PÚBLICO MUNICIPAL M. en I. Ramón Rosas Moya

2 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

3 DISEÑO DE LA CONDUCCIÓN DIÁMETRO ÓPTIMO COSTO OPTIMO DIÁMETRO INVERSIÓN OPERACIÓN TOTAL

4 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

5 CARGA DIFERENCIAL TOTAL ECUACIÓN DE BERNUOLLI SIMPLIFICADA P 2 H b = Hr (Z 2 - Z 1 ) P 1 Z 2 2 Z 1 1 BOMBA

6 CURVA CARGA CAPACIDAD C ARGA CAPACIDAD hfr Hr1-2 Z2 - Z1 hg

7 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.

8 L V2 hfp = f * D 2g Donde: hfp = L = D = V = g = f = Pérdidas primarias de carga, en pies de líquido o (m.c.a) Longitud de la tubería, en pies o (m) Diámetro interior de la tubería, en pies o (m) Velocidad en la tubería, en pies por segundo o (m/seg) Aceleración debida a la gravedad, en pies/seg2 (m/seg2) coeficiente de fricción (dependiendo de la rugosidad relativa de la tubería y del número de Reynolds

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10 Número de Reynolds: V x D Re = 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)

11 Viscosidad Cinemática del Agua Temperatura ( C) Viscosidad Cinemática Temperature ( C) Viscosidad Cinemática (m2/s) E E E E E E E E E E E E E E E E E E-06

12 Rugosidad relativa ( ): = donde: es la rugosidad absoluta (mm) D D diámetro (mm)

13 Valores de para diferentes tubería ε (mm) Acero remachado Concreto Hierro fundido 0.25 Hierro galvanizado 0.15 Hierro fundido asfaltado 0.12 Acero comercial o hierro forjado Tubería estirada (PVC)

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15 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 Codos de Válvulas de compuerta 2 Calcular: 1) Las pérdidas totales en m.c.a. del sistema 2) La carga de bombeo en m.c.a.

16 CÁLCULO DE LA LONGITUD EQUIVALENTE POR ACCESORIOS: Codos de 90 : 24 x 6.1 m = m Codos de 45 : 6 x 3.2 m = 19.2 m Válvulas de compuerta: 2 x 1.4 m = 2.8 m TOTAL: = m

17 CÁLCULO DE LA LONGITUD TOTAL EQUIVALENTE: Longitud equivalente por accesorios Longitud de tramos rectos: LONGITUD TOTAL EQUIVALENTE: = m = m = M

18 CÁLCULO DE LA VISCOSIDAD CINEMÁTICA: Viscosidad a 22 C: stoks E-6 m2/s

19 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL AGUA: V = Flujo volumétrico / Área de la seccióm transversal Flujo volumétrico = 340 m3/h m3/s Área de la sección transversal = * D2 / 4 = m2 V = / = 2.91 m/s

20 CÁLCULO DEL NÚMERO DE REYNOLDS: V x D 2.91 x 0.20 Re = = = 608, E-6

21 CÁLCULO DE LA RUGOSIDAD RELATIVA Rugosidad absoluta del hierro forjado: ε = Rugosidad relativa: ε = ε / D = / 200 =

22 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN Reynolds: Re = 608,150 Viscosidad relativa: ε = Coeficiente de fricción: f =

23 CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS EN LA TUBERÍA: L V hfp = f * = x x = 33.4 mca D 2g

24 CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS EN LA TUBERÍA: Hb = Hr + (Z2 - Z1) = = 67.4 mca