Si deseamos transportar agua de una zona a otra precisaremos de energía que mueva esa agua hasta donde queremos que llegue. La presión necesaria para trasladar el agua la puede proporcionar por ejemplo un equipo de bombeo.
Otra forma de suministrar energía al agua es aprovechar el desnivel o diferencia de cota en el terreno. Supongamos un depósito de agua del que sale una tubería y al final tenemos una válvula cerrada. Si la diferencia de cota fuese de 50 metros entre la lámina de agua del depósito y la válvula, la presión que ejercería el agua en la válvula sería de 50 mca, es decir, de 5 kg/cm2
Ese sería el punto de mayor presión en la conducción. A medida que nos acercamos al depósito la presión que soporta la conducción disminuye. Por tanto los tubos más resistentes o de mayor presión nominal en este tipo de instalaciones, se colocan en los tramos finales de la conducción y su valor de resistencia se corresponderá con la presión estática que exista en cada punto.
Sin en vez de 50 metros, el depósito se encontrase a 100 metros, esta diferencia de cota ejercería una presión de 10 kg/cm2, el doble por tanto.
Cuando se pone en funcionamiento una red hidráulica, ya sea un bombeo o bien una conducción que utilice el desnivel geométrico como energía para generar presión, se producirán unas pérdidas debidas al rozamiento del agua que circula por el interior de la tubería a las que hay que sumar las pérdidas producidas en accesorios como válvulas, codos, etc. Distinguiremos dos tipos de presiones:
1) Si la instalación no está funcionando tendremos una presión estática definida por la línea de nivel estático.
2) Si la instalación funciona tendremos una presión dinámica definida por la línea piezométrica.
Veamos el siguiente esquema representado por una balsa, una tubería y una válvula situada en el final de la conducción.
Si la válvula se encuentra cerrada la presión al final en la conducción es la que ejerce el desnivel geométrico o diferencia de cota en los extremos, en este caso sería de 50 metros. La presión estática por tanto es de 5 kg/cm2.
Con la válvula abierta, la presión al final de la conducción será la presión estática menos las pérdidas de presión por rozamiento que se producen en el tubo y en la válvula. Si suponemos que estas pérdidas totales fuesen de 2 kg/cm2, al final de la conducción tendríamos una presión disponible de 3 kg/cm2 ya que
P dinámica = Hg – pérdidas = 50 – 20 = 30 mca (3 kg/cm2)
Esta presión disponible o presión de servicio debe de ser suficiente para el normal funcionamiento del equipo que se encuentre al otro lado de la válvula. Si al otro lado tuviésemos por ejemplo un equipo de riego que necesitase 2,5 kg/cm2 de presión para funcionar adecuadamente, nos valdría. Si el supuesto equipo de riego necesitase 3,5 kg/cm2, no nos valdría. En este caso tendríamos que emplear una bomba auxiliar.
En los casos de bombeo, si la zona a regar se encuentra más elevada, el desnivel geométrico es otra pérdida o resistencia que hay que sumar, ya que esta altura no juega a favor como ocurría en el caso anterior. La imagen siguiente representa una conducción en la que es necesario bombear el agua para llevarla a un campo de riego por aspersión que se encuentra más elevado con respecto a la cota del depósito de agua.
En este supuesto la presión que hay que aplicar al agua para que el sistema funcione adecuadamente sería la suma de la presión necesaria en los aspersores, p, más el desnivel o altura geométrica, Hg, más las pérdidas de carga totales producidas en toda la conducción, h. La suma de toda esta energía se conoce como altura manométrica (HMAN)
HMAN = Hg + h + p
Ejemplo
Supongamos que los aspersores deben funcionar a 3,5 kg/cm2 de presión, que la altura geométrica fuese de 12 metros y las pérdidas en toda la conducción fueran de 1,5 kg/cm2. La presión que tendría que suministrar la bomba al agua se calcularía como:
HMAN = 12 + 15 + 35 = 62 mca (6,2 kg/cm2)
En impulsiones elevadas, las líneas de presión principales son las representadas en el siguiente esquema:
Vemos que, a diferencia de una conducción que utiliza el desnivel geométrico para suministrar energía al agua, en las impulsiones elevadas la mayor presión hidráulica se sitúa en la zona más cercana a la bomba. A medida que nos alejamos de ésta y debido a la pérdida de carga generada, la presión que soporta la conducción irá disminuyendo progresivamente. Los tubos más resistentes o de mayor presión nominal se instalan en los primeros tramos de la conducción.
