Al diseñar tuberías, ¿cuál es la forma más eficiente de bombear agua a un techo?

Estoy planeando bombear agua al techo de mi casa para enfriar un conjunto de paneles solares durante los días cálidos. Estoy tratando de determinar la mejor manera de enrutar el agua, ya que la fuente de agua está en un lado de la casa y la matriz en el otro.

¿Es más eficiente minimizar la altura a la que se moverá el agua, pero introducir algunas curvas de 90° en la tubería, o minimizar las curvas en la tubería a costa de un aumento en la altura? ¿Cuál es la compensación general en la presión para estos escenarios?

Para ilustrar, puedo bombear el agua directamente hacia arriba, sobre el vértice de mi techo y hacia abajo por el otro lado. Suponiendo que la bomba pueda manejar la elevación adicional de aproximadamente 3-4 m, la gravedad ayudará a mover el agua hacia abajo por la pendiente opuesta del techo.

Alternativamente, puedo enterrar un tramo de tubería que va de un lado de la casa al otro, introduciendo algunos codos de 90°, y luego bombear directamente hasta la altura deseada.

EDITAR:

Una estimación aproximada muestra que necesitaría elevar el nivel del agua como máximo 10 m/33'. No necesito un caudal alto ya que planeo usar rociadores de goteo de microirrigación; estas cosas requerirán como máximo 1 galón por hora de flujo, pero normalmente mucho menos.

¿Por qué quieres hacer esto? A los paneles solares no les importa la temperatura (caliente o bajo cero). OTOH, hay sistemas de "bomba de calor" disponibles comercialmente que hacen circular el fluido para pasar el exceso de calor a un intercambiador de calor o calentador de agua. ¿Es eso lo que buscas?
Mis paneles solares generalmente pierden un 0,5 % de producción por grado Celsius por encima de los 25 °C. En un día soleado típico, pierdo entre un 10 y un 20 % de la clasificación máxima de mi sistema debido a la temperatura del aire y del techo. Dado que el gobierno de mi estado me paga para producir electricidad a alrededor de $0.50/kWh, sería una tontería no capitalizar un sistema de enfriamiento de bajo costo.
Estoy corregido sobre la existencia, pero no estoy convencido de que los paneles alcancen la temperatura que informa. Hay soluciones, como diseñar un sistema para que funcione con voltajes más altos (demasiado tarde en su caso :-() ). Por lo tanto, es hora de regresar y obtener una medición precisa de la pérdida de producción (quizás un sistema de enfriamiento temporal en la mitad de la matriz) y de la energía requerida para un circuito de fluido o algunos ventiladores de enfriamiento locales. Obviamente, si el sistema de enfriamiento usa más energía que la generación adicional, es una pérdida :-)
No tengo claro el plan, pero si su intención es rociar agua sobre la superficie de los paneles solares, puede crear otro problema. El agua contiene impurezas como el carbonato de calcio que se quedan atrás cuando el agua se evapora. Estos se acumularán con el tiempo y serán difíciles de eliminar. Esto en sí mismo puede, en última instancia, tener un impacto en la eficiencia.
@Mark: ¿Se refiere al agua de la red/de la ciudad o al agua de lluvia? Tenía la impresión de que el agua de lluvia está mayormente desprovista de impurezas solubles, que es lo que estaba planeando usar.
@CarlWitthoft: necesitaré obtener una medición de temperatura más concreta para estar seguro. Actualmente, superviso la salida del sistema y noto que en un día despejado, nunca superará el 80-90 % de su salida nominal máxima. Pensé que algunos paneles podrían estar desconectados, pero me di cuenta de que el sistema alcanzará su salida nominal máxima en condiciones parcialmente despejadas, aunque sea por cortos períodos de tiempo. Atribuí esto al paso de las nubes en el camino del sol, pero puede haber otro efecto en juego aquí del que no estoy al tanto.
@SteveGuidi: me refería al agua de la ciudad. El agua de lluvia debe ser bastante pura, aunque si se recolecta de un techo polvoriento podría absorber una gran cantidad de minerales.
También me preocuparía el choque térmico; rociar agua fría sobre una superficie de vidrio caliente también podría tener algunas consecuencias no deseadas.
Espero que también utilice el agua caliente resultante, al menos como precalentamiento de su sistema de calentamiento de agua no solar.
Curioso en cuanto a cómo está funcionando esto.
Vivo en Oregón y aquí hace tanto calor que enfriar los paneles puede aumentar la producción. Ayudé a un amigo a instalar un sistema de 5 kw. Quería enfriar su matriz. Le advertí sobre las incrustaciones de agua en el vidrio, pero lo hizo para encontrar ejecutar un rociador lo suficiente como para obtener el máximo rendimiento terminó aumentando su factura de agua lo suficiente como para compensar sus ahorros. A continuación, puso una pequeña piscina detrás de su garaje y una bomba diminuta que funcionaba con el inversor y descubrió que había un pequeño ahorro pero agregaba mucho mantenimiento, estaba usando un microcontrolador para hacer circular el agua según la temperatura. No hay agua ahora

Respuestas (1)

Cabeza es un término utilizado para identificar la distancia vertical entre la salida de la bomba y el terminal. Aquí es donde descubrimos qué tan duro tiene que luchar la bomba contra la gravedad. Otra cosa para recordar es que la regla general es que cada codo de 90 grados equivale a 20 pies o 6 m de tubería. La cantidad de agua que desea mover y la distancia de la cabeza determinarán el diámetro de la bomba y la tubería de descarga. Por lo tanto, necesitamos saber la distancia del cabezal, el volumen en lpm o m^3/h para tener una idea de por dónde empezar. Y para tu información, aunque la gravedad ayudará a que el agua caiga, necesitarás un motor más grande para arrancar contra la presión principal, lo que significa una bomba más grande de lo que realmente necesitas. Ve horizontalmente.

¿La regla empírica para codos de 90° implica fricción adicional o elevación para 6 m de tubería? Algunos de los codos conducirán el agua verticalmente; No puedo evitar eso. Pero si enruto horizontalmente, muchos de los codos también se encaminarán horizontalmente.
La regla para los codos es sobre la pérdida por fricción. ¿Esta tubería va a tener un extremo abierto? No ha descrito adecuadamente el escenario, para calcular correctamente necesita indicar cuánta agua necesita al final de la ejecución. Por ejemplo, si tengo un rociador que necesito para un flujo de 10 gpm para un patrón de rociado efectivo, calculo la carga + la pérdida por fricción para la tubería y los accesorios para determinar el requisito de descarga de la bomba. Tenga en cuenta que obtenga una bomba (centrífuga) más grande de lo necesario y acelere según sea necesario.
Sospecho que la "regla general" solo se aplica a caudales razonablemente rápidos. Si el OP solo está enfriando cosas, su velocidad de flujo probablemente sea lo suficientemente lenta como para que la pérdida por curvatura sea mucho menor que eso.
Edité la pregunta anterior para incluir una estimación aproximada de la altura y el caudal: ~ 33 'como máximo 1 galón por hora. Es probable que la tasa de flujo sea menor ya que planeo usar rociadores de riego por goteo/micro.
Al diseñar tuberías, ¿cuál es la forma más eficiente de bombear agua a un techo?
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