7/25/2019 HDT 51

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HDT 51: BOMBEO DE AGUA CON ENERGIAS NO CONVENCIONALES

Ing. David Chávez Muñoz, Profesor de la Pontificia Universidad Católica del Peru,Resisdente en CEPI. etie!"re #$$%

Equipos de ener!" #idr"u$i%"

&o!"as de ariete 'ur"o"o!"as Rio"o!"as 

(ero"o!"as (erogeneradores 

. 

Bo&'"s de "rie(e

)as "o!"as de ariete hidraulico son !á*uinas sencillas *ue +er!iten elevar un caudal deagua *, hasta una altura h !aor *ue la altura o caida - *ue constitue la fuente deali!entación de la "o!"a. u funciona!iento a+rovecha las grandes +resiónes delfeno!eno conocido co!o gol+e de ariete hidraulico generado !ediante el cierre violentode una valvula. Para ello un caudal /!aor *ue *0 ingresa a la "o!"a se derra!a,activando las valvulas *ue la "o!"a tiene +ara este fin /%0.

a. C"r"%(eris(i%"s: 

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1 E2isten ta!anos *ue varian entre %3 /45,6 !!0 en la tu"eria de ali!entación hastalas %53 /456 !!0 en el !odelo !as grande. Pueden elevarse caudales de hasta 75l8s. )a altura !á2i!a de "o!"eo es de a+ro2i!ada!ente 955 !.

 ". Ap$i%"%iones: 

e ada+ta facil!ente +ara el "o!"eo de agua de las +artes "a:as de los valles hacialas +artes altas.

Es ideal +ara "o!"ear agua donde +ueden o"tenerse caidas de agua 3-3 /!aoresde # !0, a sea desde un !anantial, canal, ace*uia, arroo, o desde un rio.

c. Se$e%%i)n: 

El ta!ano adecuado +ara una necesidad se selecciona en función a la relación de lasalturas h8- al caudal *ue se desea elevar. De"en considerarse los siguientes datos;

* < Dis+oni"ilidad de agua /!98s0 H < (ltura de caida !á2i!a /!0 # <(ltura de "o!"eo /!0 q < Cantidad de agua elevar /!98s0 $ < Distancia de "o!"eo /!0

d. Cos(os: 

CE: =aria entre U> %55 U> %4,555CI : (+ro2i!ada!ente #5? del CECM: (+ro2i!ada!ente 4? del CECO: Menores a U> #55

Tur'o'o&'"s

El siste!a consiste en el aco+la!iento de una tur"ina ti+o Michell1&an@i a una "o!"acentrifuga/90. )a variada a+licación de estos siste!as +uede incluir la generación deenergAa elBctrica !ecánica directa!ente /!olinos, aserraderos, etc.0.

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a. C"r"%(eris(i%"s: 

o e +ueden construir con !aterial tecnologAa de "a:o costo en talleres

!ecanicos

o (+rovechan !anantiales, rios o corrientes de agua con caudales de 95 a

#455 litros +or segundo

o uncionan con saltos 3-3 de % a %4 !.

o &o!"ean hasta un !á2i!o de 75 ! 5 l8s o +roducen elBctricidad en

 +otencias de hasta 75 @ con un rendi!iento del 44?

 ". Ap$i%"%iones: 

e ada+tan es+ecial!ente +ara "o!"ear el agua desde las +artes "a:as de los valleshacia las zonas altas +ueden generar elBctricidad en for!a si!ultánea al "o!"eo.

c. Se$e%%i)n: 

i en un rio o !anantial se cuenta con cierta cantidad de agua /!98s0 se dis+onede una caida deter!inada - /!0, se +uede seleccionar el e*ui+o de tur"o"o!"eosegFn el siguiente +rocedi!iento;

e calcula el !á2i!o caudal en l8s *ue +odra "o!"ear el e*ui+o segFn;

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./-1)0* < 111111111111 .445h G 5,54.)

donde;

* < caudal *ue "o!"ea h < altura de "o!"eo /!0 ) < longitud de "o!"eo/!0

E:e!+lo; i < 455 l8sH - < ## !H h < 5 !H ) < 65 ! se tiene *< 7% l8s

d. Cos(os: 

)as tur"o"o!"as no tienen ta!anos estándarizados de"en calcularse +ara cadainstalación. )os costos a+ro2i!ados son;

CE U>#,%55 2 @ de +otenciaCI #5? del CECM ? del CECO Menores a U> #55

Rio'o&'"s

)a rio"o!"a es una !á*uina co!+uesta +or una rueda hidraFlica de corriente li"re una "o!"a alternativa de +istónes /0. )a rueda a+rovecha la energAa cinetica del agua *uecircula +or un rio, arroo o canal de +oca +endiente. Mediante un !ecanis!o de "iela1!anivela, el giro de la rueda se transfor!a en !ovi!iento lineal alternativo +ara accionarlas "o!"as reci+rocantes *ue elevan el agua desde el rio hasta el nivel de descarga deseado.

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a. Ap$i%"%iones: 

Es una alternativa de solución al +ro"le!a de elevación de agua cuando no ha +osi"ilidades de a+licar un siste!a de "o!"eo "asado en la caida de agua co!ofuente de energAa. En estos casos, el agua *ue circula +or un rio, arroo o canal,tiene +oca +endiente no +er!ite la instalación de "o!"as de ariete o tur"o"o!"as.'a!"iBn es facti"le generar energAa elBctrica o i!+ulsar otros e*ui+os !ecanicossi!ultánea!ente al "o!"eo de agua.

 ". Se$e%%i)n: )as di!ensiónes +rinci+ales de la rueda /diá!etro ancho0 de+enden dela velocidad del agua, asi co!o de la sección transversal del canal o rio de lacantidad de agua *ue se desea "o!"ear. egun el análisis de los +rototi+os, la +otencia se calcula segFn;

Pot < 5,# . =9.(

c. donde;

d. Pot < Potencia de tur"ina /@0 = < =elocidad del rio /!8s0 ( < (rea transversal dela rueda hidraFlica /!%0

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e. ( +artir de esto, la "o!"a de +istón +uede elevar una cantidad de agua * /!98dia0hasta altura h /!0 segFn;

* . h < 6655 . Pot

f. Por e:e!+lo, si = < # !8s, ( < 5,4 2 #, < 5, !% entonces; Pot < 5,%6 @ segFnesto * 2 h < %4%4. Para una altura de h < %5 ! se tiene #%7 !98dia.

g. C"r"%(eris(i%"s: Para los !odelos estándarizados;

o Dia!etro de la rueda; De %,5 a 7,5 !

o (ncho de la rueda ;De #,5 a 7,5 !

o Di!ensiónes del siste!a de "o!"eo;

1 Dia!etros estándarizados de % #8%3, 3, 73 63 1 Carreras estándarizadasde #5, %5, 95, 5, 45 75 c! 1 Caudal de "o!"eo !á2i!o; %5 l8s, !ini!o;5.4 l8s

h. Cos(os: 

De+enden de las caracteristicas es+ecificas de cada instalación. e +uedena+ro2i!ar segFn;

CE : (+ro2i!ada!ente U>#,455 2 @CI : %5? del CECM: 4? del CECO: Menores a U> #55

Aero'o&'"s

Estas !á*uinas transfor!an la energAa eolica en energAa !ecánica. Esto se consigue!ediante un rotor *ue gira !ovido +or el arrastre de la velocidad del viento /ver figura 0.

Por !edio de una trans!isión de "iela1!anivela, se i!+ulsa una "o!"a de +istón *ue a suvez eleva el agua /40.

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a. C"r"%(eris(i%"s: 

)a (ero"o!"a MC'&455, desarrollada +or el JRUPK, es de ti+o !ulti+alaa!ericano, con rotor de #% +aletas 4 ! de diá!etro. u velocidad no!inal derotación es 95 r+!. , tiene +erfil aerodiná!ico trans!isión +or e:e de acero (II1(E #5%5 con roda!iento de "olas sellado "iela regula"le. )a torre es de ! dealto tiene un torna!esa giratorio con control de dirección +or veleta. )leva unfreno auto!ático /ti+o +alanca0. &o!"a de ti+o reci+rocante /+istón0 con cá!arasde a!ortigua!iento.

 ". Ap$i%"%iones: 

Esta aero"o!"a +uede elevar agua hasta una altura !á2i!a de %5 !. El caudal!á2i!o *ue se +uede o"tener de este e*ui+o es de l8s. Por lo tanto +uede serusada +ara e2traer agua desde +ozos su"terráneos o +ara elevar el agua desdeestán*ues hacia niveles su+eriores.

c. Se$e%%i)n: 

e ilustra con un e:e!+lo; i la velocidad +ro!edio del viento durante 7 horas es de= < 4 !8s se desea e2traer agua desde #4 ! de +rofundidad, el caudal *ue see2trae sera; #,6 l8s o !98h. Por tanto, en 7 horas se "o!"earan % !9.(lternativa!ente se +uede utilizar la siguiente for!ula +ara la +otencia en atts;

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Pot < 5,56 .D% . =9

iendo D el diá!etro del rotor en ! = la velocidad del viento en !8s.

d. Cos(os: 

on varia"les con cada lugar de instalación.

CE: Entre U>%,55 U>7,555CI: #4? del CECM: #4? del CECO: Menores a U> #55

Aeroener"dores

)os aerogeneradores +roducen energAa elBctrica !ediante un +roceso de dos eta+as. )a +ri!era consiste en ca+tar la energAa eolica tansfor!arla en energAa !ecánica +or !ediode un rotor aerodiná!ico. )a segunda eta+a transfor!a la energAa !ecánica en elBctrica enun generador sincrono. )a energAa elBctrica +asa luego a traves de un regulador de volta:e,*ue corrige las variaciones +roducidas dentro de este +er!ite su al!acena!iento en "aterias /70. )a corriente +rocedente de las "aterias es re+artida en dos circuitos. Uno deellos es de corriente continua tiene ca+acidad +ara ali!entar circuitos de alu!"rado

todos a*uellos a+aratos *ue +oseen resistencias oh!icas. El segFndo circuito se conecta aun convertidor *ue ca!"ia la corriente continua en alterna, eleva los #%, % o 97 voltiosde la "ateria a ##5 o %%5 voltios.

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a. Ap$i%"%iones: 

)a +otencia elBctrica *ue el aerogenerador +uede su!inistrar +er!ite ali!entar unagran variedad de artefactos elBctricos de +e*uena +otencia, entre elloselBctro"o!"as de hasta #8%-P. De esta !anera, se +uede "o!"ear agua a sea desde +ozos su"terráneos o desde la su+erficie hasta niveles !as altos.

 ". C"r"%(eris(i%"s: Referidas al (erogenerador (IR(;

o Rotor "i+ala de 9 ! de diá!etro, hecho de !aterial hA"rido fi"ra de

vidrio8+oliester8e+o20 con +erfil aerodiná!ico L(C( #% +ara 955 RPM

o 'rans!isión de !ulti+licación +or fa:a +oleas de alu!inio1silicio

o Jenerador sincrono con rectificación co!+leta regulador de volta:e

incor+orado a #% o % voltios

o 'orre de +erfiles de acero de 7 !

o Inversor +ara la conversión de los #% o % voltios al!acenados en las "aterias a %%5 =

o &aterias *ue segFn el ta!año, +er!iten tra"a:ar hasta con %,555 en for!a

continua durante todo el dia /si ha viento las % horas0.

c. Se$e%%i)n: 

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)a +otencia su!inistrada de+ende de la velocidad del viento segFn;

Potencia < #%%4=9

donde = < velocidad del viento /!8s0.

egun esto, +ara vientos de #5 !8s +ode!os o"tener +otencias de #%%4 lo *ue +er!ite el funciona!iento de "o!"as centrifugas /elBctro1"o!"as0 de hasta de #8%-P *ue +ro+orcionan un caudal * de hasta 7 !98h, a una altura de h < %5 !. De esta!anera, la generación de elBctricidad con energAa eolica constitue una alternativaal +ro"le!a de "o!"eo.

d. Cos(os: 

CE: Modelo aira 9.5 U> #,455CI : 4? del CECM: U>%55CO: Menores a U> #55

Actualizado: 10/12/2000 18:49:04

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