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Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo

AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBEO

Ing. Alfredo Aguilar Galván

Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V

Bomba:Máquina que realiza trabajo con la finalidad de mantener un fluido en movimiento o provocar el desplazamiento o

el flujo del mismo.

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.


Introducción

Los factores importantes son:

Presión de proceso,

Velocidad de bombeo,

Tipo de Líquido

Eficiencia

Potencia requerida


Presión

La presión es la relación de la fuerza F al área de la superficie A

P = F / A

Un espacio en el que se ha eliminado completamente toda materia tiene una presión cero.

A la presión ejercida por un fluido sobre la presión cero se le llama presión absoluta.

El aire atmosférico ejerce sobre la tierra una presión atmosférica.

AF

AreaFuerzaesión ==Pr


Presión Una Atmósfera es la presión que existe al

nivel de mar, es igual a:

3.027Pies de Aguaft Agua0. 246Pulgada de Agua a 4 Cplg Agua9.930Metro de Aguam Agua

1.01325Barbar1.03323kilogramo / centímetro cuadradokg/cm2

760mm de Mercuriomm Hg101,325PascalPa14.69595Libra/pulgada cuadradaPSI

1AtmósferaAtm


AF

AreaFuerzaesión ==Pr

En un Sistema de Bombeo la Presión también llamada Carga es la diferencia de altura entre el deposito de succión y el de descarga más la fricción que se ejerce sobre el fluido en su recorrido por las tuberías.


MOTOR MOTOR ELELÉÉCTRICOCTRICO

ARRANCADORARRANCADORMAGNMAGNÉÉTICOTICOCOMBINADOCOMBINADO MEDIDORMEDIDOR

INTERRUPTORINTERRUPTOR

TABLEROTABLERODEDE

CONTROLCONTROL

TUBOTUBOCONDUITCONDUIT

SUBESTACISUBESTACIÓÓNNELELÉÉCTRICACTRICA

TRANSFORMADORTRANSFORMADOR

APARTARRAYOSAPARTARRAYOS

LLÍÍNEA DE ALTA TENSINEA DE ALTA TENSIÓÓNN

AISLADORESAISLADORES

CUCHILLASCUCHILLASFUSIBLESFUSIBLESSISTEMA DE BOMBEOSISTEMA DE BOMBEO

CONEXICONEXIÓÓNNA TIERRAA TIERRA

CUERPO DE BOMBEOCUERPO DE BOMBEOSE CONSTITUYE POR TAZONES QUE CONTIENEN SE CONSTITUYE POR TAZONES QUE CONTIENEN IMPULSORES FIJOS A UNA FLECHA QUE AL GIRAR IMPULSORES FIJOS A UNA FLECHA QUE AL GIRAR COMPLETA EL FUNCIONAMIENTO PARA LOGRAR LA COMPLETA EL FUNCIONAMIENTO PARA LOGRAR LA SUCCISUCCIÓÓN DEL AGUAN DEL AGUATUBO DE SUCCITUBO DE SUCCIÓÓNNCOLADORCOLADOR

ELECTRODOSELECTRODOS

TRANSFORMADORESTRANSFORMADORESDE CORRIENTEDE CORRIENTE


OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEOOTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO


Problemática Frecuente

Sistemas Antiguos

Con mal mantenimiento

Seleccionados Incorrectamente

Disminución del Manto Freático

Incremento de la necesidad de Bombeo

Altos Costos de Operación


Gasto, Flujo o Caudal

El gasto es el volumen de un líquido que atraviesa una sección de un conductor por unidad de tiempo.

Al gasto, también se le denomina flujo y su símbolo es:

Q =Av = Volumen / tiempo

donde A= área del conductor y v = velocidad del fluido.

También al gasto se le denomina en algunas ocasiones Flujo, Caudal, Rapidez o velocidad de flujo.


Ejemplo de Gasto, Flujo o Caudal

Una Bomba llena una cisterna de dimensiones

largo 15 m, ancho 10m, altura 4m.

El tiempo utilizado es de 20 minutos.

Calcule el gasto, expréselo en:

m3/min, m3/seg, m3/hr, cm3/seg, pies cúbicos/min


El Ahorro de Energía Eléctrica resuelve varios problemas

Se ajusta a las nuevas condiciones

Moderniza las instalaciones

Garantiza la mayor eficiencia del sistema

Ahorra conflictos

Ahorra mucho dinero


Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica

Selección Adecuada de la Bomba

Una mala selección consume hasta 3 veces mas energía


La curva de una Bomba

Ing. Roger García Neri UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PUEBLA

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Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en BombeoFlujo o capacidad

Car

ga,H Pérdidas

por Fricción

Curvas del sistema con obstructor al fluido

Carga - capacidad a velocidad constante

Carga Estática

La Curva del Sistema


Curva Bomba Inicial Centrifuga 1750 rpm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

12´

11´

10´

9´

60%50%

40%30%

25 HP

20 HP

15 HP

30 HP

H,

Altu

ra d

e la

car

ga e

n m

etro

s

Q, Gasto en litros por minuto

N P S H

Curva del Sistema

Curva Bomba Centrifuga 1750 rpm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

12´

11´

10´

9´

70%60%

50%40%

30%

25 HP

20 HP

15 HP

10 HPH

, A

ltura

de

la c

arga

en

met

ros

Q, Gasto en litros por minuto

N P S H

Curva del Sistema

Ejemplo 2 elecciones que cumplen la misma necesidad 1700 LPM y 33 metros


Oportunidades para Ahorro de EnergíaLa operación define las oportunidades de ahorro:

Recorte de impulsor para mejorar su punto de operación.

Sustitución por una bomba de mayor eficiencia (o un arreglo de bombas).

Aplicación de convertidor de frecuencia.

Disminución de pérdidas en el sistema de bombeo.

Instalación de equipos de control.

Administración del Bombeo y Aprovechamiento de tarifas horarias.

Eliminar la operación de la bomba con cavitación.



Sustitución por Motores de Alta Eficiencia


70%

75%

80%

85%

90%

95%

25% 50% 75% 100%

Factor de carga

Efic

ienc

ia 20 Hp Std

30 HP Std 40 Hp Std

20 Hp AE30 Hp AE40 Hp AE

Std: Motor EstándarAE: Motor de Alta Eficiencia


Sustitución por Motores de Alta Eficiencia


Revisar que los motores reciben el voltaje adecuado,

Variaciones en los parámetros de alimentación, afectan drásticamente sus valores de eficiencia, par, corriente y factor de potencia.

Motores Eléctricos


En sistemas de flujo variable.

Con condiciones muy cambiantes respecto a la necesidad de bombeo


Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos


2

1

2

1

QQ

DD

=2

1

2

1

2

1

HH

QQ

DD

==

2

1

2

1

2

1 3

PotPot

QQ

DD

==

donde D = Diámetro del impulsor H = Carga totalQ = FlujoPot. = Potencia al freno, requerida por la bomba






EJEMPLO:La potencia demandada por el motor de 500 h.p.

de una bomba a 60 hz es:Pot. Actual = 309.53 kW

Si se reduce la velocidad en un 7%, la potencia también se reducirá:

Utilizando las leyes de afinidad:Donde:

N1 = 3,570 RPMN2 = 3,333 RPMP1 = 309.53 kWP2 = (Q2 / Q1)3 x P1 = (3,333 / 3,570)3 x 309.53 =

Potencia esperada = 251.88 kW


Otras Medidas de Ahorro de Energía EléctricaIncorporación de un sistema de control de tiempo para el bombeo. Se refiere a la adopción de un equipo que arranca y para la bomba en forma automática mediante una programación de tiempos, estos equipos se denominan relojes, temporizadores o Timers.Modificación del sistema de tuberías y accesorios con criterio ahorrador. Nos referimos a la realización de cambios para tener un recorrido de las tuberías lo más sencillo posible, evitando al máximo posible cambios del diámetro de la tubería, desviaciones, trayectos largos, válvulas y accesorios innecesarios.Reemplazo de tazones por otros esmaltados. Los tazones son receptáculos que contiene la bomba cuando se sustituyen por otros que sean esmaltados se logra una mejor operación de la bomba, ahorrando energía.Reemplazo de Impulsor por otro de menor tamaño. Las bombas vienen con el impulsor de la bomba de un cierto diámetro por ejemplo de 12 pulgadas, cuando las necesidades del gasto de bombeo son menores a las que mueve la bomba es aconsejable recortar o sustituir el impulsor por otro de menor diámetro por ejemplo 10 pulgadas.


ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LOS POZOS PROFUNDOS

DEL MUNICIPIO DE ETZATLÁN,JALISCO


AntecedentesCon el afán de proporcionar un mejor servicio a la población. El municipio de Etzatlán, decidió llevar a cabo la renovación de los pozos profundos con criterio de ahorro de energía con el apoyo del “FIDE” por medio del área de servicios municipales


Actualmente la población del municipio de Etzatlán se abastece de cuatro pozos profundos


POZO 1Este pozo cuenta con un motor de 100 HP cuyos datos de placa se

presentan son:


Adicionalmente se midieron los niveles del pozo.


Se realizaron mediciones eléctricas en el motor del pozo 1


Presión de descarga a la salida de la bomba= 3.2 kg/cm 2

Dimensiones del tanque donde descarga la bomba del pozo 1

Largo = 10.6 mAncho = 10.6 mAlto = 2.6 m


En las condiciones actuales de operación, la bomba del pozo 1 tiene las siguientes características.


La demanda eléctrica promedio del pozo número 1 es de 28 kW, Y consumo anual de 196,140 kWh.La energía eléctrica que paga el municipio de Etzatlán por la operación de las bombas de pozo se rige por los costos de la tarifa 06 “Servicio para bombeo de aguas potables o negras, de servicio público”.


De acuerdo con el costo por kWh para el mes de septiembre de 2003 y el cargo fijo aplicable para la tarifa 06, el costo de operación anualizado (tomando en cuenta un incremento en los costos de la electricidad del 6% al año, tal como en el 2003) para la bomba del pozo 1

Sería de $187,829.10.


Situación Propuesta

Partiendo de las mediciones eléctricas realizadas, el motor de la bomba de pozo 1 se encuentra operando con un factor de carga bajo, en otras palabras se encuentra sobredimensionado, por lo tanto la misma función podría realizarse con una moto-bomba más pequeña.

Se sugiere la sustitución del equipo actual (100 HP) por una bomba que cubra los mismos requerimientos de flujo y carga total pero con una eficiencia superior a la actual.


Equipo propuestoUna bomba sumergible marca GRUNDFOS modelo 300S300-8 de acero inoxidable Con un gasto de 18 LPS y carga dinámica de 90 metros, con un motor acoplado de 30 HP a 440 V.

La operación propuesta se presenta en la tabla


Comparación Antes y Después.


Resumen de ahorros


Inversión Necesaria


Análisis económico por aplicación de medida de ahorro


Muchas Gracias!!!

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