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Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
AHORRO DE ENERGA EN BOMBEO
Ing. Alfredo Aguilar Galvn
Ingeniera Energtica Integral, S.A. de C.V
Bomba:Mquina 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.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Introduccin
Los factores importantes son:
Presin de proceso,
Velocidad de bombeo,
Tipo de Lquido
Eficiencia
Potencia requerida
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Presin
La presin es la relacin de la fuerza F al rea de la superficie A
P = F / A
Un espacio en el que se ha eliminado completamente toda materia tiene una presin cero.
A la presin ejercida por un fluido sobre la presin cero se le llama presin absoluta.
El aire atmosfrico ejerce sobre la tierra una presin atmosfrica.
AF
AreaFuerzaesin ==Pr
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Presin Una Atmsfera es la presin 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 / centmetro cuadradokg/cm2
760mm de Mercuriomm Hg101,325PascalPa14.69595Libra/pulgada cuadradaPSI
1AtmsferaAtm
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
AF
AreaFuerzaesin ==Pr
En un Sistema de Bombeo la Presin tambin llamada Carga es la diferencia de altura entre el deposito de succin y el de descarga ms la friccin que se ejerce sobre el fluido en su recorrido por las tuberas.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
MOTOR MOTOR ELELCTRICOCTRICO
ARRANCADORARRANCADORMAGNMAGNTICOTICOCOMBINADOCOMBINADO MEDIDORMEDIDOR
INTERRUPTORINTERRUPTOR
TABLEROTABLERODEDE
CONTROLCONTROL
TUBOTUBOCONDUITCONDUIT
SUBESTACISUBESTACINNELELCTRICACTRICA
TRANSFORMADORTRANSFORMADOR
APARTARRAYOSAPARTARRAYOS
LLNEA DE ALTA TENSINEA DE ALTA TENSINN
AISLADORESAISLADORES
CUCHILLASCUCHILLASFUSIBLESFUSIBLESSISTEMA DE BOMBEOSISTEMA DE BOMBEO
CONEXICONEXINNA 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 SUCCISUCCIN DEL AGUAN DEL AGUATUBO DE SUCCITUBO DE SUCCINNCOLADORCOLADOR
ELECTRODOSELECTRODOS
TRANSFORMADORESTRANSFORMADORESDE CORRIENTEDE CORRIENTE
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEOOTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Problemtica Frecuente
Sistemas Antiguos
Con mal mantenimiento
Seleccionados Incorrectamente
Disminucin del Manto Fretico
Incremento de la necesidad de Bombeo
Altos Costos de Operacin
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Gasto, Flujo o Caudal
El gasto es el volumen de un lquido que atraviesa una seccin de un conductor por unidad de tiempo.
Al gasto, tambin se le denomina flujo y su smbolo es:
Q =Av = Volumen / tiempo
donde A= rea del conductor y v = velocidad del fluido.
Tambin al gasto se le denomina en algunas ocasiones Flujo, Caudal, Rapidez o velocidad de flujo.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
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, exprselo en:
m3/min, m3/seg, m3/hr, cm3/seg, pies cbicos/min
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
El Ahorro de Energa Elctrica resuelve varios problemas
Se ajusta a las nuevas condiciones
Moderniza las instalaciones
Garantiza la mayor eficiencia del sistema
Ahorra conflictos
Ahorra mucho dinero
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Seleccin Adecuada de la Bomba
Una mala seleccin consume hasta 3 veces mas energa
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
La curva de una Bomba
Ing. Roger Garca Neri UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PUEBLA
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Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en BombeoFlujo o capacidad
C
a
r
g
a
,
H Prdidas por Friccin
Curvas del sistema con obstructor al fluido
Carga - capacidad a velocidad constante
Carga Esttica
La Curva del Sistema
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Curva Bomba Inicial Centrifuga 1750 rpm
0
5
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0
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12
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10
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60%50%
40%30%
25 HP
20 HP
15 HP
30 HP
H
,
A
l
t
u
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a
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l
a
c
a
r
g
a
e
n
m
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r
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s
Q, Gasto en litros por minuto
N P S H
Curva del Sistema
Curva Bomba Centrifuga 1750 rpm
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50%40%
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25 HP
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A
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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 de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Oportunidades para Ahorro de EnergaLa operacin define las oportunidades de ahorro:
Recorte de impulsor para mejorar su punto de operacin.
Sustitucin por una bomba de mayor eficiencia (o un arreglo de bombas).
Aplicacin de convertidor de frecuencia.
Disminucin de prdidas en el sistema de bombeo.
Instalacin de equipos de control.
Administracin del Bombeo y Aprovechamiento de tarifas horarias.
Eliminar la operacin de la bomba con cavitacin.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Sustitucin por Motores de Alta Eficiencia
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
70%
75%
80%
85%
90%
95%
25% 50% 75% 100%
Factor de carga
E
f
i
c
i
e
n
c
i
a 20 Hp Std
30 HP Std 40 Hp Std
20 Hp AE30 Hp AE40 Hp AE
Std: Motor EstndarAE: Motor de Alta Eficiencia
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Sustitucin por Motores de Alta Eficiencia
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Revisar que los motores reciben el voltaje adecuado,
Variaciones en los parmetros de alimentacin, afectan drsticamente sus valores de eficiencia, par, corriente y factor de potencia.
Motores Elctricos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
En sistemas de flujo variable.
Con condiciones muy cambiantes respecto a la necesidad de bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
2
1
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DD =
2
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HH
DD ==
2
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PotPot
DD ==
donde D = Dimetro del impulsor H = Carga totalQ = FlujoPot. = Potencia al freno, requerida por la bomba
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energa Elctrica
Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos
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 tambin se reducir:
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
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Otras Medidas de Ahorro de Energa Elctrica Incorporacin de un sistema de control de tiempo para el
bombeo. Se refiere a la adopcin de un equipo que arranca y para la bomba en forma automtica mediante una programacin de tiempos, estos equipos se denominan relojes, temporizadores o Timers.
Modificacin del sistema de tuberas y accesorios con criterio ahorrador. Nos referimos a la realizacin de cambios para tener un recorrido de las tuberas lo ms sencillo posible, evitando al mximo posible cambios del dimetro de la tubera, desviaciones, trayectos largos, vlvulas y accesorios innecesarios.
Reemplazo de tazones por otros esmaltados. Los tazones son receptculos que contiene la bomba cuando se sustituyen por otros que sean esmaltados se logra una mejor operacin de la bomba, ahorrando energa.
Reemplazo de Impulsor por otro de menor tamao. Las bombas vienen con el impulsor de la bomba de un cierto dimetro 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 dimetro por ejemplo 10 pulgadas.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
ANLISIS ENERGTICO DE LOS POZOS PROFUNDOS
DEL MUNICIPIO DE ETZATLN,JALISCO
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
AntecedentesCon el afn de proporcionar un mejor servicio a la poblacin. El municipio de Etzatln, decidi llevar a cabo la renovacin de los pozos profundos con criterio de ahorro de energa con el apoyo del FIDE por medio del rea de servicios municipales
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Actualmente la poblacin del municipio de Etzatln se abastece de cuatro pozos profundos
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
POZO 1Este pozo cuenta con un motor de 100 HP cuyos datos de placa se
presentan son:
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Adicionalmente se midieron los niveles del pozo.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Se realizaron mediciones elctricas en el motor del pozo 1
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Presin 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
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
En las condiciones actuales de operacin, la bomba del pozo 1 tiene las siguientes caractersticas.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
La demanda elctrica promedio del pozo nmero 1 es de 28 kW, Y consumo anual de 196,140 kWh.La energa elctrica que paga el municipio de Etzatln por la operacin de las bombas de pozo se rige por los costos de la tarifa 06 Servicio para bombeo de aguas potables o negras, de servicio pblico.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
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 operacin anualizado (tomando en cuenta un incremento en los costos de la electricidad del 6% al ao, tal como en el 2003) para la bomba del pozo 1
Sera de $187,829.10.
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Situacin Propuesta
Partiendo de las mediciones elctricas 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 funcin podra realizarse con una moto-bomba ms pequea.
Se sugiere la sustitucin 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.
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Equipo propuestoUna bomba sumergible marca GRUNDFOS modelo 300S300-8 de acero inoxidable Con un gasto de 18 LPS y carga dinmica de 90 metros, con un motor acoplado de 30 HP a 440 V.
La operacin propuesta se presenta en la tabla
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Comparacin Antes y Despus.
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Resumen de ahorros
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Inversin Necesaria
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Anlisis econmico por aplicacin de medida de ahorro
Oportunidades de Ahorro de Energa Elctrica en Bombeo
Muchas Gracias!!!
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