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Buenos días @frankastulle ,

Permíteme ayudarte con esta cuestión.

Antes que nada, comentarte que tratamos un problema muy similar en la última lección del máster, en el módulo de estudio de transitorios (imagen). Si quieres saltar directamente a esta lección, tendrías que comenzar el estudio de transitorios con hammer, y luego continuar con el estudio de estrés de tuberías.

El avance es libre, pero es aconsejable cursar los módulos completos para comprender bien lo que se esconde detrás de problemas complejos como este de la turbina. Eso ya lo dejo a tu elección.

Al dimensionar un sistema de tubería forzada con una turbina para aprovechar la energía potencial, en comparación con un sistema que simplemente descarga hacia la atmósfera sin turbina, hay diferencias clave en las suposiciones y consideraciones de diseño:

Sistema con Turbina:

1. Eficiencia de la Turbina: Se debe tener en cuenta la eficiencia de la turbina al convertir la energía potencial del agua en energía mecánica.
2. Pérdidas de Carga: Las pérdidas de carga en la tubería influirán directamente en la cantidad de energía disponible para la turbina.
3. Presión de Salida: La presión en la salida de la turbina es un factor crítico, ya que afecta la eficiencia y operación de la turbina.
4. Velocidad del Agua: Se busca una velocidad óptima que maximice la generación de energía mientras minimiza las pérdidas por fricción y erosión de la tubería.
5. Golpe de Ariete: El fenómeno de golpe de ariete debe ser cuidadosamente considerado, ya que las paradas y arranques de la turbina pueden provocar fluctuaciones de presión peligrosas.

Sistema sin Turbina (Descarga a la Atmósfera):

1. Presión de Salida: La presión en la salida de la tubería generalmente se considera 0 psig (presión atmosférica), a menos que haya una restricción específica en la salida.
2. Velocidad de Salida: La velocidad del fluido en la salida será alta si la tubería tiene una pendiente considerable, debido a la ganancia de energía cinética.
3. Pérdidas de Carga: Si bien siguen siendo importantes, el enfoque está más en evitar velocidades excesivas que podrían causar erosión o daño a la tubería.
4. Golpe de Ariete: Aunque sigue siendo una consideración, puede ser menos crítico que en sistemas con turbinas, dependiendo de la naturaleza de la operación del sistema.
5. Ventilación: Debe asegurarse una adecuada ventilación en la salida y en el comienzo de la forzada para evitar la formación de vacío y posibles daños estructurales.

El último punto siempre se pasa por alto. Estuve operando en una desaladora donde la tubería forzada tenía una gran pendiente y un gran diámetro. Lo que sucedió fué que abrieron la salida de forma súbita y en la parte alta de la forzada se formó vacío que acabó rompiendo la tubería, así que cuidado con estas instalaciones.

En cuanto a la pregunta específica sobre la solución del segundo problema que mencionas (descarga hacia la atmósfera), si se considera una presión de salida de 0 psig, sería correcto para una descarga abierta a la atmósfera. La energía potencial se convierte en energía cinética (velocidad del fluido), y no necesariamente en presión en la salida.

Muy interesante estas cuestiones Frank, quedamos en contacto para más,

Saludos,