¿Cuál es el diámetro óptimo de una impulsión?

6 de mayo de 2013

Seguro que muchos habréis respondido ya a la pregunta… aquel en el que la velocidad de circulación se encuentre más o menos en 1m/s… Desde el punto de vista hidráulico estáis en lo correcto… pero desde el punto de vista de la inversión y costes: ¿cuál sería el diámetro óptimo de una impulsión?

Diámetro óptimo de una impulsión

Foto by jcbmac from Flickr

Analizar para poder decidir

Cuando se plantea la necesidad de implantar una nueva instalación hidráulica, ya sea de abastecimiento, saneamiento, riego o reutilización los primeros pasos consisten en la realización de Planes Directores o Estudios Previos para analizar las distintas posibilidades y alternativas.

Es en estas fases donde se determinará la solución que finalmente se desarrollará a nivel de proyecto constructivo. Aunque estos estudios suelen ser efectuados por consultorías o ingenierías, siempre se realizan bajo la supervisión del Organismo, Entidad o Administración competente y que después será la encargada de pagar su ejecución y su gestión.

Es por ello que en relación a la determinación del diámetro óptimo de una impulsión el factor clave para decidir no sea el estrictamente hidráulico, si no que el económico también tenga bastante peso… ¿o es que vosotros no comparáis precios cuando queréis comprar algo importante?

¿Y cómo puedo valorar cuál es el diámetro óptimo de una impulsión?

Pues si se trata de valorar y además lo mezclas con dinero, no te queda otro que recurrir a un estudio económico…

Teniendo en cuenta que por un lado tenemos el gasto que supone ejecutar la infraestructura y por otro lado tenemos el coste que representa su funcionamiento y mantenimiento, convendrás conmigo que:

  1. Si aumento el diámetro, aumenta la inversión en la infraestructura.
  2. Si aumento el diámetro, disminuye el coste energético de la instalación.

Así pues, la solución la encontraremos en el diámetro que consiga hacer mínimo el coste total, tal y como muestra el siguiente gráfico:

Diámetro óptimo de una impulsión

Muy bonito… ¿pero cómo has sacado este gráfico?

Para poder efectuar un estudio económico, uno de los métodos más conocidos es el VAN (Valor Actual Neto) en el que se hace un balance entre inversión del proyecto (incremento en inversión que supone usar el diámetro inmediatamente superior) y los flujos de caja (cobros como ahorro energético y pagos como mantenimiento de las instalaciones). Si el VAN es mayor que 0, el diámetro analizado es más rentable que el anterior con el que se le comparó.

Como quizá este método te haya confundido aún más, te voy a dar una buena noticia: el gráfico que has visto está hecho con un método más casero que no tiene en cuenta ni los ratios de inflación, y que se limita a evaluar la inversión y los costes anuales fijos y variables… económicamente hablando, el diámetro óptimo de una impulsión será aquel que minimiza el gasto total.

Y ahora el método

El método de estudio es muy simple y consta de los siguientes pasos:

  • Datos. Para empezar los datos que se necesitan son:
    • Características geométricas: longitud, altura geométrica a salvar, material de la tubería, su coeficiente de rugosidad, y un porcentaje de estimación de las pérdidas locales respecto a las lineales (recuerda que se trata de estudios previos)
    • Características hidráulicas: esta es fácil… el caudal.
    • Características de la instalación: años de servicio, horas de funcionamiento al año de la impulsión y el precio del kWh.
  • Cálculos hidráulicos. Escogiendo un rango de 4 o 5 diámetros que permitan a la instalación funcionar entre 0’5m/s y 3m/s, se procede a calcular las pérdidas de carga totales que se producen en cada uno de ellos.
  • Coste de inversión I. Se diferencia entre costes de inversión de instalación de la tubería y costes de inversión en el bombeo.
    • Inversión en tubería (I1): consultado en catálogo el precio €/ml de cada diámetro, podemos conocer el coste de la tubería y estimar los costes de colocación, obra civil y valvulería como un porcentaje del coste de la tubería… sumando todos los costes tenemos I1.
    • Inversión en bombeo (I2): una vez obtenida la altura manométrica de la impulsión (geométrica+pérdidas) podemos estimar las potencias (hidráulicas y eléctricas) necesarias de los equipos. A partir de éstas, obtener precios de equipos por catálogo (o estimarlos a partir de la potencia eléctrica) y estimar los costes de cuadro eléctrico, calderería y valvulería como porcentaje del coste de los equipos.
    • El coste de inversión total I = I1 + I2
  • Costes anuales. Se dividen en costes fijos y variables:
    • Costes fijos (A1): los relativos a la amortización anual de la inversión, a lo largo de sus años de servicio y aplicando una tasa de interés anual.
    • Costes variables (A2): el mantenimiento de la instalación (estimado como un porcentaje de la inversión) y el coste de la energía consumida por los equipos.
    • El coste anual total A = A1 + A2

Una vez obtenidos todos los costes, resultará que el menor coste de inversión normalmente se da para el menor diámetro del rango estudiado, mientras que el menor coste anual lo ofrecerá un diámetro que proporcione una velocidad de circulación de 1 m/s.

Pero sumando ambos costes, es muy probable que el diámetro óptimo de una impulsión económicamente hablando sea uno intermedio entre los dos anteriores…

Entonces… ¿con que diámetro óptimo me quedo?

Pues esa vendría a ser la pregunta del millón… Desde el punto de vista técnico, vuestra experiencia y buenas prácticas os harán decantar por el diámetro que permite una velocidad de 1m/s… Pero quizá quién deba costear la inversión se decante por la más económica… Como todo en esta vida, quizá lo mejor se encuentre en un término medio..

Así que si alguna vez necesitáis efectuar un estudio de diámetro óptimo de una impulsión, espero que este método sencillo os sirva de ayuda… con un simple Excel se puede realizar el estudio…

Aunque, bien pensado… Se me ocurre que si has llegado hasta el final es porque realmente estás interesado en cómo calcular el diámetro óptimo de una impulsión… Así que como deferencia a tu atención… Venga… Pincha aquí y podrás descargarte el Excel de cálculo… Eso sí, sólo te pido una de estas cosas a cambio:

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Sea cual sea tu elección… Muchas gracias!!!!

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