Dimensionamiento de máquinas y de centrales de bombeo en informes de viabilidad
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Los Dueños, Ingenierías y otros agentes (financieros, Autoridades, etc.) suelen recurrir a métodos diversos y variopintos para realizar los primeros esbozos de una nueva central de bombeo. Muchas veces se recurre a información de alguna central existente que, aparentemente guardaría cierta analogía con la nueva central objeto del estudio de viabilidad. El resultado puede ser o excesivamente optimista o pesimista.
En el caso de generación pura, con turbinas hidráulicas existe en la literatura varias fuentes que aportan información suficientemente precisa. No es el caso de los bombeos.
Granell ingenieros ha realizado un detallado estudio de los patrones de diseño utilizados por diferentes Utilities en 36. Se cubre el rango de velocidades específicas nq comprendidas entre 25 y 95 y alturas de impulsión entre 685 y 45m. Los diámetros de impulsión de los rodetes oscilan entre 1,951 y 6,275m. El estudio se ciñe a máquinas monocelulares en grupos binarios. La edad de las centrales oscila desde 1960 hasta la actualidad.
El input fundamental del estudio, y de cualquier diseño es el diámetro de impulsión del rodete (salida en modo bomba). Para definir el mismo se utilizado el ábaco de Kaufmann que, a pesar de su antigüedad (1976) ha resultado sorprendentemente exacto, con errores inferiores a 100mm en el diámetro.
A partir de ahí se realiza un análisis estadístico de las dimensiones que definen la máquina: aspiración del rodete, distribuidor, cámara espiral y difusor. Se aprecian patrones claros con dispersión muy baja en ciertas dimensiones clave, que deben ser respetados de modo estricto y otros en que el diseñador (fabricante de las máquinas) adopta valores diversos con una dispersión que se debe interpretar como debida a la libertad de diseño que se aplica en cada caso concreto (por ejemplo, un diseño más compacto, al disponer de sumergencia adicional frente a otros con más restricciones, o simplemente por el diferente grado de mejora tecnológica de cada uno). La diferente sumergencia necesaria para evitar los efectos de la cavitación y/o de los transitorios también se aborda. El análisis de tendencia en esta primera fase siempre recurre a la velocidad específica de la máquina como variable de entrada.
Adicionalmente se han incorporado todas las dimensiones representativas de la central. Este análisis se ha realizado para todas centrales en conjunto, pero con algunas magnitudes segregadas según el tipo de casa de máquinas (caverna, superficie en pozo rectangular o en pozo cilíndrico). Ahora la variable de entrada al estudio estadístico no es solo la velocidad específica sino, sobre todo, el diámetro de impulsión en modo bombeo. Se observa tendencias claras, pero también dispersiones evidentes que se comentarán.
A destacar, la existencia de valores que resultan o aberrantes o muy alejados de la tendencia. Estas “excepciones” se identifican, pero se ha sacado del ajuste estadístico debido a la distorsión que provocan en las ecuaciones resultantes.