c-16 optimización de las curvas características de las

c-16 optimización de las curvas características de las

C-16
OPTIMIZACIÓN DE LAS CURVAS CARACTERÍSTICAS DE
LAS BOMBAS Y EL DIÁMETRO DE TUBERÍAS DE
IMPULSIÓN EN SONDEOS DE ABASTECIMIENTO DE
EMBALSES
Pelayo J 1, Moreno MA2, Córcoles J I3, Moraleda DA4, Tarjuelo J M 5
1
Ingeniero Agrónomo. [email protected]. C/Pablo Picaso nº 11 1ª, 02230, Madrigueras,
Albacete.
2
Doctor Ingeniero Agrónomo. [email protected]. Centro Regional de Estudios
del Agua (CREA). UCLM. Ctra. de las Peñas, km 3,2. 02071, Albacete.
3
Ingeniero Agrónomo. [email protected]. Centro Regional de Estudios del
Agua (CREA). UCLM. Ctra. de las Peñas, km 3,2. 02071, Albacete.
4
Ingeniero Técnico Agrícola. [email protected]. Centro Regional de Estudios del
Agua (CREA). UCLM. Ctra. de las Peñas, km 3,2. 02071, Albacete.
5
Doctor Ingeniero Agrónomo. [email protected]. Centro Regional de Estudios del
Agua (CREA). UCLM. Ctra. de las Peñas, km 3,2. 02071, Albacete.
1. Introducción y objetivos
Para realizar una gestión eficiente del agua y la energía en el regadío es necesario
disponer de las herramientas adecuadas, con el fin de lograr los objetivos para el óptimo
aprovechamiento de los recursos hídricos y energéticos.
Diferentes trabajos han abordado el uso eficiente de la energía en estaciones de
bombeo (Moradi_Jalal 2004, Planells et al 2005, Moreno et al, 2007, Pelayo et al 2007); sin
embargo, las impulsiones que más energía consumen son las encargadas de extraer el
agua de origen subterráneo para almacenarla en embalses, desde los cuales se suministra
el agua demandada a la red de riego. En este sentido, se debe tener en cuenta que las
condiciones de funcionamiento de las bombas, durante la campaña de riego, pueden sufrir
variaciones, principalmente en lo concerniente al nivel estático del acuífero. Estas
variaciones normalmente no se consideran a la hora de seleccionar la bomba y la tubería de
impulsión.
Así pues, se propone una metodología de optimización económica de sondeos que
determina las curvas características de la bomba, y del diámetro de la tubería de impulsión,
considerando restricciones hidráulicas y energéticas.
La metodología desarrollada permite seleccionar la bomba y la tubería de impulsión
que mejor que se adaptan a las variaciones en las condiciones de funcionamiento del
sondeo.
2. Materiales y métodos
Para diseñar adecuadamente un sondeo se debe determinar la forma de las curvas
características, la altura manométrica requerida y el diámetro de la tubería de impulsión.
Estos aspectos están condicionados por la evolución de la demanda de agua y por las
variaciones en el nivel estático del acuífero.
Para determinar los parámetros de diseño de los sondeos, se ha utilizado un proceso
de optimización que tiene como función objetivo el minimizar los costes de inversión y de
explotación del sondeo, variando los coeficientes de las curvas características de las
bombas [Ecs. (1) y (2)], y el diámetro de la tubería de impulsión.
H = a + bQ + cQ 2
(1)
η = eQ + fQ 2
(2)
Para minimizar las variables del problema, se propone un desarrollo matemático que
relaciona los coeficientes entre sí, y que considera el caudal de diseño y el rendimiento
máximo de la bomba (Moreno et al., 2007).
3. Resultados y discusión
Los resultados obtenidos muestran la conveniencia de utilizar caudales pequeños
durante más tiempo de riego. En ocasiones, y sobre todo en riegos muy estacionales,
resulta más conveniente utilizar periodos de coste energético elevado, además de bajo y
medio, en meses de alta demanda, ya que se va compensado con la disminución en el coste
de la inversión inicial (Fig. 1). Además, las variaciones en el nivel dinámico del acuífero
tienen un efecto claro sobre la inclinación de la curva Q-H de la bomba (Fig. 1), siendo éste
un aspecto fundamental a tener en cuenta a la hora de seleccionar adecuadamente la
bomba para el sondeo. Los datos de los piezómetros en los acuíferos están normalmente
disponibles, siendo una información imprescindible para diseñar correctamente los sondeos.
800
700
600
Horas valle disponibles
500
Horas valle
Horas llano disponibles
400
Horas llano
Horas punta disponibles
300
Horas punta
200
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Figura 1. Utilización de las horas valle, llano y punta en cada uno de los meses del año para
un caso estudiado
90
160
80
140
70
Rendimiento (%)
180
H (m)
120
100
80
60
60
50
40
30
20
40
10
20
0
0
0
10
20
30
40
Q (l/s)
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
Q (l/s)
Figura 2. Curvas características (Q-H, Q-rendimiento) óptimas para un caso estudiado y los
puntos de funcionamiento para los distintos meses del año
4. Conclusiones
El diseño adecuado de sondeos debe establecer la bomba y la tubería de impulsión
que mejor se adaptan a las condiciones de funcionamiento, que están determinadas por el
nivel del agua del acuífero, además de por aspectos relacionados con la demanda de agua y
coste de la energía.