Curva de Operación Hidráulica de una Tubería de Impulsión 

Parte del proceso de selección de una o varias bombas en una Estación de Bombeo abasteciendo a una Tubería de Impulsión, consiste en preseleccionar la Curva Característica de estas bombas y compararlas con la Curva de Operación Hidráulica del sistema, de forma tal de establecer el punto de operación (Caudal y altura) para ciertas condiciones de diseño.

De esta forma, antes de siquiera entrar en el proceso de preselección de los equipos de bombeo, el diseñador debe conocer cuál es la relación existente entre el caudal conducido por ella y las pérdidas de carga que se generan por la conducción del líquido. Para ello se crea la Curva de Operación Hidráulica o Curva Característica como veremos a continuación.

Relación de la Curva de Operación Hidráulica con el Principio de Energía

Suponiendo que se cuenta con un tramo horizontal de tubería del cual es conocida la geometría (longitud, diámetro interno) así como el material (para establecer el Coeficiente de Fricción), el planteamiento de la Ecuación de Energía (despreciando el término de energía cinética) entre su punto inicial (1) y el final (2) conduciría a la siguiente expresión:

La cual expresa que la Energía Piezométrica disponible en el punto (1) menos las pérdidas totales (hp) en el tramo en consideración, será igual a la Energía Piezométrica resultante o disponible en el punto (2).

En este caso, las pérdidas totales en el tramo en consideración se corresponderán a un caudal en específico conducido por la tubería, y serán calculadas utilizando ecuaciones como la de Hazen-Williams para el caso de pérdidas por fricción.

Ahora, si quisiéramos establecer cómo varía la energía disponible entre ambos puntos para distintos caudales, podríamos reescribir la anterior ecuación de la siguiente manera (introduciendo la Ecuación de Hazen-Williams incluyendo las pérdidas locales a través de la simplificación del Método de la Longitud Equivalente):

Y, dado que los términos geométricos y físicos son conocidos (Longitud, Coeficiente de Fricción y Diámetro), se puede expresar como:

La cual ya tiene forma de una Curva de Operación Hidráulica, pues permitirá obtener la diferencia de energía para distintos caudales. De esta forma, si conocemos el valor de la Energía Piezométrica en el Punto 1, la ley de Variación de la Energía Piezométrica en el punto 2 tendrá una forma similar a la siguiente:

Particularizando la Curva de Operación Hidráulica para una Tubería de Impulsión

El planteamiento anterior es más bien general siendo específicamente aplicable al caso de una Tubería Abastecida por Gravedad, en la que se conoce la energía disponible en su punto de inicio y para la cual podría requerirse determinar la Energía resultante en su punto final cuando se conduce un caudal específico.

En el caso de una Tubería de Impulsión o Aducción por Bombeo, la situación es diferente pues, en este caso, se conoce es la Energía en su punto final (un tanque de descarga generalmente) siendo necesario obtener, para un caudal de diseño dado, la energía en su inicio, es decir: la Energía que debe suministrar la Estación de Bombeo que la abastece.

Así, el planteamiento de la Curva de Operación Hidráulica para una Tubería de Impulsión será el siguiente:

Con la consiguiente modificación en el gráfico:

De esta manera, conociendo la Curva de Operación Hidráulica de la Tubería de Impulsión, es posible conocer cuál será el punto de operación necesario para garantizar el suministro de determinado caudal desde la Estación de Bombeo que la abastece. De hecho, la combinación de esta curva con la Curva Característica de las Bombas Centrífugas preseleccionadas, permitirá realizar la Caracterización y diseño hidráulico del Sistema de bombeo. Pero esto lo dejamos para un próximo Tutorial, por ahora veamos un ejemplo numérico: