Bombeo de Agua Con Energias No Convencionales

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 energía hidraulia &o!"as de ariete (ero"o!"as 'ur"o"o!"as (erogeneradores Rio"o!"as .

Bo!"as de arie#e )as "o!"as de ariete hidraulico son !á*uinas sencillas *ue +er!iten elevar un caudal de agua *, hasta una altura h !aor *ue la altura o caida - *ue constitue la fuente de ali!entación de la "o!"a. u funciona!iento a+rovecha las grandes +resiónes del feno!eno conocido co!o gol+e de ariete hidraulico generado !ediante el cierre violento de una valvula. Para ello un caudal  /!aor *ue *0 ingresa a la "o!"a  se derra!a, activando las valvulas *ue la "o!"a tiene +ara este fin /%0.

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

 ". Apliaiones$ e ada+ta facil!ente +ara el "o!"eo de agua de las +artes "a:as de los valles hacia las +artes altas. Es ideal +ara "o!"ear agua donde +ueden o"tenerse caidas de agua 3-3 /!aores de # !0, a sea desde un !anantial, canal, ace*uia, arroo, o desde un rio. c. Selei%n$ El ta!ano adecuado +ara una necesidad se selecciona en función a la relación de las alturas h8-  al caudal *ue se desea elevar. De"en considerarse los siguientes datos; & < Dis+oni"ilidad de agua /!98s0 ' < (ltura de caida !á2i!a /!0 h < (ltura de "o!"eo /!0 q < Cantidad de agua elevar /!98s0 l < Distancia de "o!"eo /!0

d. Cos#os$ CE$ =aria entre U> %55  U> %4,555 CI $ (+ro2i!ada!ente #5? del CE CM$ (+ro2i!ada!ente 4? del CE CO$ Menores a U> #55

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

a. Cara#eris#ias$ e +ueden construir con !aterial  tecnologAa de "a:o costo en talleres o !ecanicos (+rovechan !anantiales, rios o corrientes de agua con caudales de 95 a o #455 litros +or segundo uncionan con saltos 3-3 de % a %4 !. o &o!"ean hasta un !á2i!o de 75 !  5 l8s o +roducen elBctricidad en o  +otencias de hasta 75 @ con un rendi!iento del 44?  ". Apliaiones$ e ada+tan es+ecial!ente +ara "o!"ear el agua desde las +artes "a:as de los valles hacia las zonas altas  +ueden generar elBctricidad en for!a si!ultánea al  "o!"eo. c. Selei%n$ i en un rio o !anantial se cuenta con cierta cantidad de agua  /!98s0  se dis+one de una caida deter!inada - /!0, se +uede seleccionar el e*ui+o de tur"o"o!"eo segFn el siguiente +rocedi!iento; e calcula el !á2i!o caudal en l8s *ue +odra "o!"ear el e*ui+o segFn; ./-1)0 * < 111111111111 . 445 h 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 cada instalación. )os costos a+ro2i!ados son; CE U>#,%55 2 @ de +otencia CI #5? del CE CM ? del CE CO Menores a U> #55

Rio"o!"as )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 *ue circula +or un rio, arroo 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 accionar las "o!"as reci+rocantes *ue elevan el agua desde el rio hasta el nivel de descarga deseado.

a. Aplia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!o

fuente de energAa. En estos casos, el agua *ue circula +or un rio, arroo 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 !ecanicos si!ultánea!ente al "o!"eo de agua.  ". Selei%n$ )as di!ensiónes +rinci+ales de la rueda /diá!etro  ancho0 de+enden de la velocidad del agua, asi co!o de la sección transversal del canal o rio  de la cantidad 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 de la rueda hidraFlica /!%0 e. ( +artir de esto, la "o!"a de +istón +uede elevar una cantidad de agua * /!98dia0 hasta altura h /!0 segFn; * . h < 6655 . Pot f. Por e:e!+lo, si = < # !8s, ( < 5,4 2 #, < 5, !% entonces; Pot < 5,%6 @  segFn esto * 2 h < %4%4. Para una altura de h < %5 ! se tiene #%7 !98dia. g. Cara#eris#ias$ Para los !odelos estándarizados; 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; o 1 Dia!etros estándarizados de % #8%3, 3, 73  63 1 Carreras estándarizadas de #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 +ueden a+ro2i!ar segFn; CE $ (+ro2i!ada!ente U>#,455 2 @ CI $ %5? del CE CM$ 4? del CE CO$ Menores a U> #55

Aero"o!"as 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 su vez eleva el agua /40.

a. Cara#eris#ias$ )a (ero"o!"a MC'&455, desarrollada +or el JRUPK, es de ti+o !ulti+ala a!ericano, con rotor de #% +aletas  4 ! de diá!etro. u velocidad no!inal de rotación es 95 r+!. , tiene +erfil aerodiná!ico  trans!isión +or e:e de acero (II1(E #5%5 con roda!iento de "olas sellado  "iela regula"le. )a torre es de  ! de alto  tiene un torna!esa giratorio con control de dirección +or veleta. )leva un freno auto!ático /ti+o +alanca0. &o!"a de ti+o reci+rocante /+istón0 con cá!aras de a!ortigua!iento.  ". Aplia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 ser usada +ara e2traer agua desde +ozos su"terráneos o +ara elevar el agua desde están*ues hacia niveles su+eriores. c. Sele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 se e2trae 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; Pot < 5,56 . 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>7,555 CI$ #4? del CE CM$ #4? del CE CO$ Menores a U> #55

Aerogeneradores )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 !edio de un rotor aerodiná!ico. )a segunda eta+a transfor!a la energAa !ecánica en elBctrica en un 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 de ellos 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 a un convertidor *ue ca!"ia la corriente continua en alterna,  eleva los #%, % o 97 voltios de la "ateria a ##5 o %%5 voltios.

a. Apliaiones$ )a +otencia elBctrica *ue el aerogenerador +uede su!inistrar +er!ite ali!entar una gran variedad de artefactos elBctricos de +e*uena +otencia, entre ellos elBctro"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.

 ". Cara#eris#ias$ Referidas al (erogenerador (IR(; Rotor "i+ala de 9 ! de diá!etro, hecho de !aterial hA"rido fi"ra de o vidrio8+oliester8e+o20 con +erfil aerodiná!ico L(C( #% +ara 955 RPM 'rans!isión de !ulti+licación +or fa:a  +oleas de alu!inio1silicio o Jenerador sincrono con rectificación co!+leta  regulador de volta:e o incor+orado a #% o % voltios 'orre de +erfiles de acero de 7 ! o Inversor +ara la conversión de los #% o % voltios al!acenados en las o  "aterias a %%5 = &aterias *ue segFn el ta!año, +er!iten tra"a:ar hasta con %,555  en o for!a continua durante todo el dia /si ha viento las % horas0. c. Selei%n$ )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 constitue una alternativa al +ro"le!a de "o!"eo. d. Cos#os$ CE$ Modelo aira 9.5 U> #,455 CI $ 4? del CE CM$ U>%55 CO$ Menores a U> #55 Actualizado: 10/12/2000 19:49:04 Comentarios al Webmaster 

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