Nuestra
experiencia práctica indica que uno de los lugares más interesantes para
mejorar los procesos son las tuberías. Tuberías y sistemas de transferencia de
fluidos. Cuando la energía era barata el movimiento de fluidos no preocupaba
demasiado y por ello la mayoría de los diseñadores usan planteamientos muy
básicos como limitar la fricción por ejemplo 4 ft por cada 100 ft de tuberías,
limitar la velocidad a 10 m/s o algunos similares. Estos métodos son fáciles de
usar pero los resultados son que obtenemos diseños ineficientes. Nuestra
experiencia en sistemas ineficientes con fluidos es que el consumo energético
puede multiplicarse por 6 o por 7 en los casos más graves. En grandes
instalaciones estamos ante enormes posibilidades de optimización. En una serie
de artículos anteriores (ver Hidráulica de los sistemas de tuberías).
El
dimensionado óptimo de una tubería es función de:
- Localización de la tubería en
el sistema (si está o no en el circuito crítico).
- Primer coste de la tubería
instalada.
- Costes de energía de bomba, que
dependerán de la eficiencia de la bomba y el motor, tipo de sistema de
distribución (caudal variable o constante), perfil de flujo anual a través
del sistema además de la tubería en cuestión, tipo de control de tubería,
tipo de control de la bomba (velocidad variable o curva de la bomba), etc.
- Consideraciones de erosión
(altas velocidades pueden contribuir a acelerar el deterioro de la pared
de la tubería.
- Consideraciones de ruido, tales
como límites de velocidad para minimizar el ruido causado por turbulencia
y proximidad de la tubería a áreas sensibles de ruido.
- Restricciones de ruido.
- Restricciones de presupuesto.
Tipo de sistema y temperatura del agua promedio
Las opciones
del sistema incluyen agua fría, agua caliente, y agua del condensador. La
elección del tipo de sistema impacta en el cálculo de energía anual. Para agua
fría, el calor de la bomba se añade a la energía anual total, para agua
caliente, se sustrae el calor de la bomba, y para el agua del condensador, el
calor de la bomba se ignora.
La
herramienta que presentamos optimiza el tamaño de la tubería para un circuito
en un tiempo. Si se selecciona CRITICAL, la herramienta trata el circuito como
circuito como crítico en el sistema, teniendo en cuenta el coste energético
cuando determinamos la alternativa menos cara. Si se selecciona NON-CRITICAL,
la herramienta trata el circuito como no crítico (2) y no toma en consideración
los costes de energía para el dimensionado. En los circuitos no críticos se
dimensiona de acuerdo a criterios de ruido y erosión. Cuando se selecciona
NON-CRITICAL, se lee el resultado del coste de energía en el ciclo de vida
debido a que no es posible calcular el consumo energético del circuito no
crítico.
Si el
circuito es NON-CRITICAL, y los límites de velocidad de erosión y ruido se
apagan, entonces el tamaño de tubería optimizado será el tamaño de tubería
disponible más pequeño. Esta selección impactará el consumo de energía
anual.
Operación del sistema
Seleccionamos Constant
Flow/Constant Speed (CFCS), Variable Flow/Constant Speed (VFCS), Variable
Flow/Variable Speed con Fixed Set Point (VFVSFSP). La selección de flujo variable
reducirá el consumo energético anual de acuerdo con los factores especificados
en Constant tab.
Horas por año de operación
Se introduce
el número de horas estimadas de operación.
Espesor de aislamiento de tuberías
Se
selecciona el aislamiento deseado en la tubería o ninguno. La opción del Title
24 automáticamente selecciona el espesor de aislamiento de código requerido
para una temperatura de agua especificada y diámetro te tubería.
Esta entrada
es uno de los tres que pueden ser aplicadas para anular las entradas del
usuario para segmentos de tubería individuales en el Piping Circuit tab. Una
vez se hace una selección, debe pulsarse el botón Apply junto a la entrada.
Esto anulará todas las entradas en la columna de espesor de aislamiento en la
página de Piping Circuit.
Límite de la velocidad del fluido por sensibilidad al
ruido
Si el ruido es una preocupación, las velocidades
pueden ser limitadas para minimizar el ruido causado por turbulencias. Si se
selecciona YES y el tamaño de la tubería es elegido como auto, entonces el
dimensionado de la tubería automatizado no permitirá que se exceda el límite de
velocidad. Si seleccionamos YES y el tamaño de la tubería se elige manualmente,
entonces la celda etiquetada en rojo indicará que se excede la velocidad de
erosión máxima para un segmento de tubería particular. Estos límites
(arrancando a 3 fps para tuberías de 3/4" e incrementando la linealidad a
20 fps para tuberías de 30" son dados en la Constants tab y pueden ser editados
ahí.
Ver 2ª PARTE
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