Método Granados para el cálculo óptimo de diámetros en una

red de riego desde un embalse, balsa o depósito.
Punto de vista de Estudiante.
 

4. ¿Qué hacer sí la cota piezométrica no coincide con la cota de presión exigida?

Como se vio anteriormente hay una diferencia entre ambas cotas.

Una solución es subir la cota de cabecera (desde donde arranca el agua del embalse), por medio de la bomba que hay al principio, de modo que todas las piezométricas estén por encima o sean iguales a la presión exigida en cada nudo.

1. Supongamos que la red solo esta formada por un nudo.

Por ello la nueva cota de cabezera a la que la bomba tendría que poner el agua sería igual a :

• nueva cota cabezera (bomba) = cota de  cabecera agua del embalse + la mayor diferencia encontrada, entre cota piezométrica (calculada con los diámetros mínimos, perdida de carga y cota de cabecera del agua del embalse) y la cota de presión exigida, en cada nudo, en este caso solo hay un nudo.

• La denominaremos alternativa 0.

Si alguien no esta interesado en cuanto cuesta, ni optimizar, entonces esta es su solución final, pero para los que quieren optimizar, deberán ir un paso más e intentarán bajar esa nueva cota de cabezera, (menor coste energético) a costa meter nuevos diámetros superiores (pérdida de carga más baja, pero mas caros) a los diametros mínimos encontrados.

• La denominaremos  alternativa 1.

Para disminuir la perdida de carga (ah) en un tramo al mínimo coste se debe hacer sustituyendo parte del diámetro del tramo por un diámetro consecutivo superior.

Una evaluación económica (VAN (valor actual neto), tir) de la alternativa 1 respecto a la alternativa 0, nos dirá cuando debemos parar en ese compromiso de bajar cota  de cabecera y aumentar diámetros. Al ser una evaluación entre alternativas para un mismo proyecto observese que solo hace falta conocer la tasa de descuento, coste de la energía, Inversión de tuberías (solo donde varíen los diámetros y longitudes) y vida(años) de las tuberías y por último el rendimiento de la bomba.

La inversión de la bomba, Inversión de tuberías con diámetros mínimos que no varíen de una alternativa a otra y posibles beneficios son los mismos en ambas alternativas por lo que no se tienen en cuenta.

VAN1-VAN0=B1-B0+C0-C1.
Para un mismo Beneficio B1=B0, la diferencia de costes nos dirá el valor del VAN. 

El valor de C0 permanecerá constante pero C1 irá descendiendo has un mín y volverá a aumentar. El valor mín de C1 nos dará el máximo de la diferencia del VAN. Cuando alcancemos ese paso se acabaŕa el proceso de bajar cota y aumentar diámetros.

Pero esto que parece muy fácil para un solo caso como el mostrado para un nudo, se complica para toda la red, pero el principio de funcionamiento es el explicado. Para el cálculo de los diámetros y longitud de la red entera (nudos exclusivo a optimizar) se aplica el Método Granados.

Método Granados para el cálculo óptimo de diámetros en una

red de riego desde un embalse, balsa o depósito.
Punto de vista de Estudiante.
 

2.  Cota piezométrica para un tubo de sección constante en régimen permanente.

Ecuación de la continuidad que para régimen permanente establece que el caudal es constante y ecuación de la energía que establece que en régimen permanente de una conducción , la suma de las energías de presión, cinética y potencial en la sección 1 es igual a la suma de las mismas energías en otra sección 2, más las pérdidas de energía que se producen en el trayecto.

De lo visto anteriormente, la cota piezométrica es la cota del terreno donde se requiera el agua más un extra (energía de presión).

3. Diámetro mínimo para un caudal dado y velocidad máxima admisible por la tubería.

La velocidad máxima admisible por una tubería suele ser 2 m/s más la suma del diámetro en metros.

Sabiendo el caudal que debe circular por el tramo en cuestión y la velocidad máxima anterior, el cálculo del diámetro mínimo es como sigue:

Para una tubería comercial las perdidas lineales están tabuladas por diámetros y caudal, por lo tanto para este diámetro mínimo podemos saber las perdidas por metro lineal que se producen de 1 a 2 en ese tramo.

Sabiendo el caudal que debe circular por cada tramo de una red podemos obtener los diámetros mínimos exigidos para cada tramo.

Por tanto podemos saber a que cota piezométrica CP, nos dejará el agua en cada tramo si partimos desde la cota piezométrica del embalse, balsa o deposito, que es conocida (cota del agua).

 

Como se observa esa CPi de cada tramo (cota piezométrica calculada a apartir de perdida de carga del diámetro mínimo y cota inicial del agua del embalse) no coincidirá con la Pi (Cota piezométrica exigida por situación (cota del terreno) y por presión exigida).

Método Granados para el cálculo óptimo de diámetros en una

red de riego desde un embalse, balsa o depósito.
Punto de vista de Estudiante.

1. INTRODUCCIÓN.

Sea una red de riego como la de abajo, en la que se quiere regar una serie de hectáreas en diversos puntos que están a diferentes cotas, (a la presión requerida), por medio de un embalse o depósito y usando un sistema de bombeo.

Pues bien, para elegir los diámetros óptimos al mínimo coste, dentro de los que existen en el mercado y optimizar así la red de riego, existe un sistema denominado Granados por el profesor Granados de la ETSICCP de la UPM de Madrid, que fue quien lo dedujo.

¿Por qué JAVA y por qué Fortran?

• Fortran es un lenguaje de programación de alto nivel con el que me introduje en el mundo de la programación encaminado a resolver problemillas matemáticos básicos, como las famosas Ecuaciones en Derivadas Parciales usando métodos numéricos específicos dependiendo de ciertos párametros como regiones de estabilidad del problema etc. Su uso está encaminado a aplicaciones númericas de alto rendimiento.

• Java con NetBeans es un lenguaje orientado a objetos que nos permite hacer aplicaciones con entorno gráfico, las llamadas GUIs, como por ejemplo la calculadora que todos tenemos en win o en ubuntu.

Por ende sabiendo como programar en fortran un determinado problema que querramos resolver podemos facilmente poder trasladarlo a Java con entorno Gráfico y que alguién que no sabe nada de programación y quiera calcular lo que sea que haga el programa, facilmente rellendo los parametros de entrada puede obtener la salida sin tener ni idea que hace el programa. (se supone que él que lo hace es una persona fiable que sabe lo que hace y él que lo usa confia en en esa persona).

Así que dependiendo del problema y de las ganas usaré java o fortran.