Hidráulica del sistema de bombeo Antes de determinar el tamaño de un sistema de bombeo de agua, es necesario entender los conceptos básicos que describen las condiciones hidráulicas de una obra. Como se mostró anteriormente, el tamaño del del sistema está en relación directa con el producto de la Carga Dinámica Total Total (CDT) y el el olumen diario necesario. !ste producto se conoce como ciclo hidráulico. hidráulico. "a carga dinámica total es la suma suma de la carga estática (C!) y la carga dinámica (CD)# CDT = CE + CD = Nivel estático + abatimiento + altura de la descarga + fricción Carga estática "a primera parte, la carga estática, puede puede obtenerse con mediciones directas. $e trata de la distancia ertical que el agua se despla%a desde el niel de abatimiento del po%o po%o hasta la altura en que se descarga el agua. "a carga estática es entonces la suma del abatimiento, el niel estático y la altura de la descarga. descarga. Todos Todos los po%os e&perimentan el 'enómeno de abatimiento abatimiento cuando se bombea agua. !s la distancia que baa el niel del agua debido a la constante e&tracción de agua. agua. "a igura *+ muestra estos componentes hidráulicos hidráulicos que con'orman la carga estática. igura *+. rincipales componentes hidráulicos hidráulicos de un sistema de bombeo bombeo de agua
Carga dinámica (Fricción) "a carga dinámica, es el incremento en la presión causado por la resistencia al 'luo al agua debido a la rugosidad de las tuber-as y componentes como codos y álulas. !sta rugosidad depende del material usado en la 'abricación de las tuber-as. "os tubos de acero producen una 'ricción di'erente a la de los tubos de plástico C de similar tamaño. Además, el diámetro de los tubos in'luye in'luye en la 'ricción. /ientras más estrechos, mayor resistencia producida. ara calcular la carga dinámica, es necesario encontrar la distancia que recorre el agua desde el punto en que el agua entra a la bomba hasta el punto de descarga, incluyendo las distancias hori%ontales, as- como el material de la l-nea de conducción conducción y su diámetro. diámetro. Con esta in'ormación in'ormación se puede estimar la carga dinámica dinámica de arias maneras. alor !or omisión
"a carga dinámica es apro&imadamente el 01 de la distancia de recorrido del agua. or lo general el resultado es una estimación conseradora si se asume que los sis temas de bombeo solar t-picos tienen 'luos de menos de * "2s y las bombas recomendadas se conectan a tuber-as de diámetro a mplio. Tablas de fricción !&isten tablas publicadas por 'abricantes que indican el porcentae de 'ricción que debe añadirse en base al caudal, diámetro y material de las tuber-as. !sta gu-a incluye en el Ap3ndice unas tablas de 'ricción para tuber-as de plástico C y acero galani%ado. !stas tablas proporcionan un alor más cercano a la 'ricción erdadera.
Fórmula de "anning !ste es un m3todo matemático que se puede reali%ar 'ácilmente con una calculadora de bolsillo. "a 'órmula de /anning se e&presa as-# Hf = # $ % $ & ' Donde# 4' es el incremento en la presión causada por la 'ricción y e&presada en distancia lineal (m). 5 es una constante emp-rica con unidades de (m 62s)70 " es la distancia total recorrida por el agua por las tuber-as. $u unidad es metros (m). 8 es el 'luo e&presado en metros c9bicos por segundo (m 62s). "a constante 5 se obtuo despu3s de e&perimentar con arios materiales y tamaños de tuber-as. "a Tabla 6 proporciona estos alores de 5 en (m62s)70 para tuber-as de plástico C y acero galani%ado. Tabla 6. alores de la constante 5 usado en la 'órmula de /anning
Diámetro en pulgadas Material
0.5
0.75
1
1.5
2
9,544,491
1,261,034
291,815
31,282
7,236
al!ani"ado 19,909,642
2,631,046
608,849
65,263
15,097
PVC
Eem!lo !l sistema instalado en la grana :!l ;ero m-n: se diseñó con los siguientes datos# m Altura de la descarga# ?.0@ m Distancia al depósito# 6 m equerimiento diario# *0,=@@ "2d-a "a bomba seleccionada se conectó a una tuber-a de *.=: de diámetro. $e seleccionó material C por ser económico y durable. $e desea encontrar la CDT, que es la suma de la C! más la CD. "a carga estática se calcula con la adición de las distancias C! B m ?.0@ m B 6.0@ m "a CD se puede obtener de tres 'ormas# Por omisión:
01 de " es# CD B @.@0 E " B @.@0 E (0= m > m ?.0@ m 6 m) B @.@0 E >*.0@ m B @.0 m entonces, CDT B C! CD B 6.0@ m @.0 m B *,' m
Usando las tablas de fricción: !l ;erom-n se encuentra en Chihuahua y para este eemplo se consideró que el recurso solar es de apro&imadamente +.> horas solares en el mes cr-tico. !s decir, se considerará que el sistema trabaará +.> horas diarias. !n +.> horas hay 06,@>@ segundos. !l requerimiento diario es de *0,=@@ litros por d-a. !ste dato nos permite encontrar el caudal 8. 8 B *0,=@@ l 2 06,@>@ s B @.=>6 "2s. "ocalice las tablas de 'ricción en al Ap3ndice. $e selecciona la tabla de tuber-a C y se locali%a la hilera con el 'luo más apro&imado a @.>?+. !n este caso se encuentra que la hilera con @.== "2s y la columna de *.= pulgadas corresponden al alor de @.F1. or tanto# CD B ricción B @.@@+= E " B @.@@F E >*.0@ m B @.60 m por lo tanto, CDT B C! CD B 6.0@ m @.60 m B -.' m Usando la fórmula de Manning: !l olumen *0,=@@ litros es equialente a *0.= m 6 y por tanto 8 B =.>6 E *@ 7> m62s As-, CD B 4' B 5 E " E 8 0 B 6*,00 (m 62s)70 E >*.0@ m E (>.?+ E *@ 7> m62s)0 B @.6= m "a Carga Dinámica Total es entonces CDT B C! CD B 6.0@ m @.6= m B -.. m
Diccionario Hidrológico Nivel de base de erosión - Obras hidráulicas
Nivel de base de erosión: Nivel de la superfcie del terreno por debajo del cual ésta no puede ser erosionada por las corrientes de agua. Nivel de bombeo: Nivel de bombeo sin. nivel dinámico; Altura a la que se mantiene el agua de un pozo para un caudal de bombeo dado. Nivel de cauce lleno: Nivel de desbordamiento sin. nivel de cauce lleno; Altura máxima por encima de la cual el cauce rebosa por sus márgenes naturales. Nivel de confanza: Probabilidad de que el intervalo de confanza contenga el valor real. Nivel de desbordamiento: Nivel de desbordamiento sin. nivel de cauce lleno; Altura máxima por encima de la cual el cauce rebosa por sus márgenes naturales. Nivel de descarga: Nivel situado inmediatamente aguas abajo de una estructura hidráulica en un curso de agua. Nivel de estiaje: area baja !"# nivel de estiaje !$#; "# %stado de la marea existente cuando el nivel del agua es m&nimo para un ciclo de mareas dado. $# &nimo nivel alcanzado por un curso de agua o un lago. Nivel dinámico: Nivel de bombeo sin. nivel dinámico; Altura a la que se mantiene el agua de un pozo para un caudal de bombeo dado.
Nivel estacionario: Nivel de agua que permanece constante en el tiempo' por ejemplo nivel piezométrico en un pozo de bombeo a caudal constante después de estabilizarse los niveles. Nivel reático: Nivel (reático sin. nivel de aguas subterráneas; superfcie de aguas subterráneas; superfcie (reática; véase también superfcie piezométrica ; )uperfcie en la zona d e saturaci*n de un acu&(ero libre sometido a la presi*n atmos(érica. Nivel medio del mar: Nivel medio de las mareas a lo largo de un extenso per&odo. Nivómetro: Aparato dise+ado para medir la cantidad de nieve ca&da. Normas de explotación de un embalse: Normas de explotaci*n de un embalse sin. normas de gesti*n de un embalse; ,eglas que regulan la (orma de e(ectuar los desembalses para atender la demanda' asegurar la protecci*n de aguas abajo' prevenir los e(ectos de los estiajes en el (uturo otras eventualidades. Núcleo (condensación, cristalización): Part&cula minscula especial o ion sobre el que se produce el paso del vapor de agua atmos(érico a las (ases l&quida o s*lida' o de agua l&quida a la (ase s*lida. Número de roude: agnitud numérica adimensional que expresa la relaci*n entre las (uerzas de inercia - las de gravedad. %n cauces abiertos' el /ujo es subcr&tico' cr&tico o supercr&tico si su nmero de 0roude es respectivamente menor' igual o ma-or que la unidad. Número de !e"nolds: Parámetro adimensional que expresa la relaci*n entre las (uerzas de inercia - las de viscosidad. Número de #eber: Parámetro adimensional que expresa la relaci*n entre las (uerzas de inercia - las (uerzas de tensi*n superfcial. Nutriente: )ustancia' elemento o compuesto necesario para el crecimiento - desarrollo de plantas - animales. $bras de control de avenidas: 1iques' terraplenes u otro tipo de obras a lo largo de un curso de agua' pro-ectadas para confnar el /ujo de agua en un cauce determinado o dirigirlo a un cauce de avenidas un embalse de control de avenidas. $bras %idráulicas: 2nstalaciones técnicas en las que se toman medidas para la explotaci*n - utilizaci*n de los recursos h&dricos' as& como la protecci*n contra sus e(ectos perjudiciales.