Calcular la altura manométrica de una impulsión

Ya hacía tiempo que no dedicaba un post a la hidráulica de conducciones a presión… así que creo que ya iba siendo hora de publicar uno… en este caso, centrado en el cálculo de la altura manométrica de una impulsión… Y cómo tampoco quiero de entrada aburrirte mucho, si no más bien que sea algo práctico, en este artículo no voy a entrar en muchos detalles sobre tipos de bombeos, aspiraciones, e impulsiones…

Prefiero hacer un post de explicaciones más generales, pero complementarlo con uno de esos aplicativos Excel que de vez en cuando me gusta poner a tu disposición... Una vez abierto el melón ya habrá ocasión de sacar tajadas más jugosas con consejos, análisis y explicaciones más técnicas sobre bombeos.

¿Hasta dónde hay que llevar el agua?

Desde siempre el hombre ha buscado la manera de llevar agua de un sitio a otro… Los romanos fueron los primeros en desarrollar técnicas de transporte, ayudados por la gravedad, captando agua en un cauce y llevándolo a las ciudades mediante kilómetros de canales en lámina libre.

Dos mil años más tarde, no es que hayamos cambiado mucho en lo que a la fuente del recurso se refiere, pero sí que la evolución de las tecnologías nos ha permitido una importante variante en la manera de transportar el agua.

Y es que poder contar son una energía «natural» está muy bien, pero tiene un inconveniente… siempre hay que ir hacia abajo. ¿Y qué pasa si nos interesa elevar el agua? Pues hace años se contaba con molinos de agua, que gracias a la energía de la propia corriente del río hacía girar la rueda, elevando el agua en dosis hasta un canal más elevado (y de ahí seguía el camino por gravedad). En las Islas Canarias, por ejemplo, hasta no hace muchos años existía el oficio de calabacero… el cual se dedicaba a traspasar agua desde un canal a otro más elevado.

Después gracias a la tracción animal o a la acción de el viento, se conseguía elevar el agua de pozos profundos… Pero fue cuando la mecánica hizo acto de presencia (y las fuentes de energía más potentes como la electricidad, vapor, gasolina, …) el momento en el que la implantación de sistemas de impulsión empezó a generalizarse, con la acción de las bombas, las cuales permiten que el transporte del agua sea mucho más flexible y adaptado a las necesidades que los nuevos tiempos nos han traído.

Altura manométrica…. o hasta donde elevar el agua para que llegue a su destino.

Y es que un sistema de bombeo o de impulsión no es más que eso…. dotar al agua de una energía, que la «eleva» virtualmente de manera que le permite llegar de un punto a otro. Y la altura a la que hay que elevar el agua es conocida como altura manométrica.

Así pues el diseño de una impulsión no es más que el cálculo de la energía que se necesita para hacer llegar el agua de un punto a otro. Normalmente estas instalaciones de impulsión se precisan para hacer llegar el agua desde un punto de cota baja hacia otro situado en una cota mucho más elevada. Para ello, en el diseño de una impulsión hay algunos aspectos a tener en cuenta:[unordered_list style=»green-dot»]

• El desnivel a salvar: es decir, la diferencia de cotas a salvar, entre el punto de salida y el de llegada.
• El material de la conducción: la superficie interior de la conducción no es completamente lisa, aunque te lo pueda parecer… En función del material las microrugosdiades serán mayores o menores, lo que repercute en una mayor o menor resistencia por rozamiento a la circulación del flujo por su interior.
• La longitud: cuánto más larga sea la conducción de la impulsión más grande será la energía necesaria para contrarrestar el rozamiento al avance del flujo que he comentado antes.
• Los elementos particulares de la instalación: a lo largo del trazado de una conducción existen cambios de dirección, derivaciones, válvulas, etc… que provocan una pequeña perturbación en el avance del fluído que debe contrarrestarse añadiendo energía a la impulsión.
• La temperatura del fluído: la temperatura a la que se encuentre un fluido condiciona la el estado de viscosidad del mismo, y esta viscosidad condiciona la facilidad de avance del fluido por el interior de la tubería… ¿a que fluye mucho mejor un aceite calentito que uno frío?
• El caudal que tenga que circular: porque interviene en la velocidad de paso del flujo… y a más velocidad de paso más importantes son las perturbaciones energéticas locales se producen…[/unordered_list]

Al final, de lo que se trata es de obtener a qué altura hay que elevar el agua para que circulando por una conducción de un diámetro determinado, y después de recorrer una distancia determinada pasando por el camino por un número determinado de elementos locales, el agua llegue a donde tiene que llegar.

Una pequeña herramienta para calcular la altura manométrica

Después de la «teoría», la cual ha sido un poco light, pero espero haberme sabido explicar para que lo entendieras sin problemas, pasamos a la práctica… y como los ingenieros somos así, todo lo arreglamos a base de fórmulas, para calcular la altura manométrica puedes usar la siguiente:

H_m = H_g + ΔH_l + ΔH_i

donde,

H_m = Altura manométrica (m)

H_g = Altura geométrica (m), es decir, el desnivel a salvar… suele ser la diferencia entre la cota mínima de agua en la Estación de Bombeo o depósito de salida y la cota máxima de agua del depósito (si hay que almacenar el agua) o del centro de la descarga (si a partir de ahí sigue en lámina libre)

ΔH_l = pérdidas lineales en la conducción, es decir, la energía que hay que incluir para salvar el rozamiento del fluido por el interior de la conducción

ΔH_i = pérdidas locales en la impulsión, es decir, la energía que hay que incluir para salvar las perturbaciones producidas por la presencia en la instalación de elementos particulares.

Como ves, en líneas generales el cálculo de la altura manométrica no es muy complicado… Aunque siempre se puede analizar y plantear la instalación con mucho más detalle (sobre alturas geométricas y puntos altos a salvar, pérdidas en la aspiración, el diseño de la Estación de Bombeo, etc…) o incluso que el cálculo no sea de una impulsión si no de una conducción en carga (de depósito a depósito, por ejemplo)… pero todo esto ya tendremos ocasión de ir desarrollándolo en posteriores publicaciones.

De momento, lo que sí quiero ofrecerte es un Excel para el cálculo de la altura manométrica de una instalación de impulsión. De hecho se basa en los de Cálculo de pérdidas lineales y Cálculo de pérdidas locales que en su momento ya te ofrecí por separado, pero en esta ocasión, todo agrupado en un único Excel para que el cálculo de la altura manométrica sea más cómodo.

¿Que qué tienes que hacer para conseguir ese Excel? Todo se basa en la respuesta que puedas darle a la siguiente pregunta: ¿Eres suscriptor del blog?[unordered_list style=»tick»]

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Ah! Y aquí tienes un pequeño vídeo para que veas cómo funciona el Excel… del canal de YouTube de HidrojING

 

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