05 Sistemas de Impulsión BOMBAS GRUNDFOS Fenercom 2012

8/16/2019 05 Sistemas de Impulsión BOMBAS GRUNDFOS Fenercom 2012

1/69

Guía de gestión energética dezonas verdes y campos de golf


2/69

NORMATIVA Eup

EFICIENCIA INTERNA DE UNA BOMBA

CURVAS CARACTERÍSTICAS DE UNA BOMBA.

VARIADORES DE FRECUENCIA O VARIADORES

DE VELOCIDAD

EFICIENCIA DEL MOTOR. MOTORES DE ALTORENDIMIENTO.

COMPARATIVO ENERGÉTICO SISTEMAS DEIMPULSIÓN


3/69

Reducción de costesPerfil sostenible

Instalación de mayor eficiencia

Esto, le dará a todos lospropietarios de instalacionescomerciales una oportunidadpara reducir sus emisiones de

CO2 en sus instalaciones.

En 2007, la Unión Europea acordó recortar las emisiones de CO₂ enun 20% para 2020. Los 27 miembros de la UE deben cumplir esteobjetivo.


4/69

La EU ha reconocido este hecho en la aplicación de motoreseléctricos y ha aprovado la normativa de motores eléctricos:EuP Directive on electric motors (EC640/2009)


5/69

¿Se pueden efectuarahorros?En todos los sistemas de impulsión, las bombas son una parte importante. ¿Sepuede ahorrar energía?

Como fabricante de bombas, noscentramos en la reducción delconsumo energético de los equiposen sistemas como:

• Aire acondicionado• Calefacción• Equipos de presión• Sistemas de ACS

• Aguas residuales


6/69

¿Por qué mirar a los equipos debombeo?

Es posible mirar más detalladamente en todas las instalaciones

• Un mínimo del 10% del consumo energéticomundial está relacionado con equipos de

bombeo.• Los motores de las bombas representan el

24% de toda la energía usada por motores.

• 2/3 de todas las bombas instaladas

actualmente funcionan a velocidadconstante. Esto, sólo es necesario en un de las horas totales de funcionamiento.

• Simplemente cambiando los equipos de

velocidad constante a variable, se puedereducir su consumo energético entre un 20%y un 50%.


7/69

MediciónIdent. Bomba

MeasuresMultiple pumps

Customerinterview

MeasuresQ, ∆p, P

Analysisof data

Customerinterview

MeasuresQ, ∆p, P

∆t, outdoor t,

CalculationHeat emissionPressure loss

Controlcurves

Analysisof data

Auditoríabombeo

Auditoríaenergética

EnergyChecks

Sustitución

Cálculo de:

Consumo energético

Emisiones deCO2Coste Ciclo de Vida

Retorno de Inversión

Recomendación para

nuevas bombas

Nuevo enfoque

Conducted by Grundfos


Customerinterview


MeasuresQ, ∆p, P

Customerinterview


Analysisof data

MeasuresQ, ∆p, P

Customerinterview


Analysisof data

Analysisof data

MeasuresQ, ∆p, P

Customerinterview


MeasuresQ, ∆p, P

∆t, outdoor t,

CalculationHeat emissionPressure loss

Controlcurves

Analysisof data

Analysisof data

MeasuresQ, ∆p, P

Customerinterview


Entrevistacon cliente

MediciónQ, ∆p, P

∆t, outdoor t,

CálculosHeat emissionPressure loss

Controlcurves

Análisisinfo.

Análisisinfo.

MediciónQ, ∆p, P

Entrevistacon cliente

MediciónVarias bombas


8/69

La EU ha reconocido este hecho en la aplicación de motoreseléctricos y ha aprovado la normativa de motores eléctricos:EuP Directive on electric motors (EC640/2009)


9/69

La clasificación energética

Clase Índice deRendimiento

Energético (EEI)

A EEI


10/69


11/69


12/69


13/69


14/69

(

)


15/69

2

3 ( ).

20 .

2

0.000 .

Fuente : Ministerio de Clima y Energía deDinamarca

LA NUEVA OBLIGATORIEDAD EN LOS NIVELESDE EFICIENCIA PARA LOS MOTORESELECTRICOS PROVOCARÁ UNA DISMINUCIÓNDE EMISIONES DE CARBONO


16/69

( )

%


17/69


18/69


19/69

Las nuevas Clases deeficiencia tienen nuevanomenclatura:

IE1 (Eficiencia )

IE2 (Eficiencia )IE3 (Eficiencia )

IE = International Efficiency.

2

NEMAPremium (IE3)

IE2

IE1

IE3

NEMA EPAct(IE2)

N i v e l d e

E f i c i e n c i a


20/69

30 , 300

, . 40%

, ,

.

. ,

.

IE2

IE3


21/69

, 3


22/69

EuP Lote de 11 Motors – Final

Coimbra, 18 de Febrero 2008

“ , %

,

%

.” (pagina57)

100

130

160

100

120

140

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Low kW High kW Low kW High kW Low kW High kW

Eff2 / IE1 Eff1 / IE2 IE3

E f f 2

=

i n d e x

1 0 0

Cost small

Cost big


23/69

6 Julio 2005 EU adoptó la “Eco-design” Directiva (2005/32/EC) para

Productos que utilicen Energía un marco general que secomplementa con “medidas de implementación” (Ej. MEPS).

22 Julio 2005 Comisión de la UE adoptó un reglamento para aplicar losrequisitos de “eco-design” para motores eléctricos(Reglamento 640/2009), con efecto a partir de mediados de2011, dando a los fabricantes 2 años para garantizar que susproductos cumplen.

16 Julio 2011 Etapa 1: motores deben cumplir con el nivel de eficiencia IE2

1 Enero 2015 Etapa 2: Los motores con una potencia de salida ≥ 7.5 – 375Kw. deben cumplir el nivel de eficiencia IE3 o el nivel de IE2 siesta equipado con un accionamiento de velocidad variable.

1 Enero 2017 Etapa 3: Los motores con una potencia nominal de 0,75 a 375kW deberán cumplir con el nivel de eficiencia IE3 o el nivel IE2si esta equipado con un accionamiento de velocidad variable


24/69


25/69

Consumo global depotencia eléctrica:

• Se utiliza entre el 20% yel 25% para elfuncionamiento de la

bomba•Se podría ahorrar entre el30% y el 50% de la energíaconsumida por los

sistemas de bombeo

GRUNDFOS SP

25


26/69

GRUNDFOS SP


27/69

GRUNDFOS SP

27

Initial cost: 5%

Coste inicial: 5%Coste mantenimiento:10%Coste energía:85%


28/69


29/69


30/69

06

, .


31/69

Energía, Potencia yRendimientoProceso de transformación de la energía

ENERGIA HIDRAULICA

ENERGIA MECANICA

ENERGIA ELECTRICA


32/69

,

Rendimiento: P2

P1


33/69

P1

P2

P3

P4

Los diferentes niveles de potencia


34/69

motor

P

P η

2

1 =

En función de la intensidad consumidala potencia eléctrica

MonofásicoTrifásico Φ= cos*)(*)(*3)(1 amperios I volt U watt P

Φ= cos*)(*)()(1 amperios I volt U watt P


35/69

hidráuliceta

PP

)(

43

η =

32

η (% )

6 8

1 8

H (m)

Q (m3 /h)

Q (m3 /h)

2 ,3

P 3 ( kW)


36/69

η ( % )

6 8

1 8

H ( m )

Q (m3 /h )

1 8

H ( m )

Q (m3 /h )η ( % )

6 8

6560

70

6572

70

18

H (m)

Q (m3 /h)


37/69

P4 = r . g . Q . H1. P4 : potencia en watios (W);2. r (ro): densidad del líquido en kilogramos por metro cubico (kg/m3)3. g: aceleración gravitatoria en metros por segundo cuadrado (m/s2);4. Q : caudal en metros cúbicos por segundo (m3/s);5. H : presión o altura manométrica total suministrada por la bomba (m).

367

)(*) / ( 3

4

m H hmQP =


38/69

20 , 3/ ,


39/69


40/69


41/69


42/69

H(m)

Q1 Q (m3/h)

H1

Q2

P1P3


43/69

VENTAJAS EN "AGUA FRÍA" :

- obtener una presión constante en ladescarga

- Para obtener un caudal constante- control por medio de una señal 4-20mA/0-10V


44/69

+

-1 periodo

t

Corriente alterna:

La frecuencia (Hz), és la cantidad de periodos o ciclos que hay en 1 segundo


45/69

M

3

1x230V

ou 3x400V

Filtro de corrientealterna

Puente

rectificador

Filtro C.C.

Inversor

Motor

.


46/69

VARIACION DE FRECUENCIA

Sin limite de potencia

Rendimiento elevadoNo afecta al rendimiento del motor deforma importanteFlexible para utilizar en un amplio

rango de velocidades

Electrónica máscomplejaMás caro

VENTAJAS INCONVENIENTES


47/69


48/69

Consumo de energía


49/69

Caudal [m³/h]

Horas

200

150

100

50

0

¿Cuantas bombas en paralelo?> ¿Cuales son los caudales annuales mínimo y máximo requeridos?> ¿Cuales son los caudales diarios mínimo y máximo requeridos?

> ¿Cómo es el perfil diario?

Ejemplo de perfil de carga


50/69


51/69

Curva de potencia

H

Q

Q

P

P4

P2

P1= P2 x Motor h

P1

P2P3

P4


52/69

1 : Punto de trabajo con pobre

2 : Punto de trabajo con bueno

Q

H1

2

%

0

0

Q

ηηηη

0

0

η

η


53/69

Rendimiento - Fórmula

Q = m³/s

m = H [m]g = 9.81 m/sD (densidad) = kg/m³

η

Dg H Q

P

×××

=

72.21

100081.91

3600

1

=

×××

=P

[ ]kW

m H hmP =

×

××=

1000

72.2 / 3

η


54/69

H

Q

Q

P

P4

P2

P1= P2 x Motor h

P1

P2P3

P4

Capacidad: 130 m³/hAltura: 16 m

P4:

P2:

P1:

( )kW

H mhm65.5

1000

72.216 / 130 3

=××

( )kW

H mhm53.7100075.0

72.216 / 130 3

=×

××

( )kW

H mhm07.9

100075.083.0

72.216 / 130 3

=××

××

Ejemplo: LP 100-125/137


55/69

Adaptación delrendimiento

de la bomba al punto detrabajo del momento


56/69

d1 d2Fórmula teórica

¡Ojo!El cambio de díametro cambia

también el rendimiento

Impulsor

Díametro cambiante del impulsor

121

2 d d Q

Q×=


57/69

Q2

H

Q

0

0

1

212

QQd d ×=

50

40

2162 ×=d

1932 =d

Q1

2161 =d

1932 =d

Díametro cambiante del impulsor


58/69

Control de velocidad


59/69


60/69

Ley de afinidad

La velocidad n es proporcional

al caudal Q

La altura H es proporcional alcaudal Q elevado al cuadrado

La potencia de entrada P es proporcionalal caudal Q elevado al cubo

=

Q

Q

n

n x x

2

=

Q

Q

H

H x x

3

=

Q

Q

P

P x x


61/69

Efectos de la velocidad variable

2

3

H

Q

n1 = 2900

n1 x (Q2/Q1) = n22900 x (12.5/25) = 1450

H1 x (Q2/Q1) = H210 x (12.5/25) = 2.5

P1 x (Q2/Q1) = P21.2 x (12.5/25) = 0.15

2

3

12.5 25

10

2.5

1.2

0.15

n2 = 1450


62/69

•TP 100-125/137

•120•110•100•90•80•70•60•50•40•30•20 •140•130•10

•4

•24

•20

•16

•12

•8

•H [m]

•Q [m³/h]

•50% •60%

•70%

•70%

•75%

•75%

•79%

•60% •50%

Bomba estándar


63/69

Cálculo con bomba estándar

1

4

3

2

[ ]kW

mhead hmP =

×

××=

1000

72.2 / 3

η

kW 20.6100076.0

72.216110=

×

××

kW 71.5100078.0

72.22082=

×

××

kW 91.4100067.0

72.22255=

×

××

kW 05.3100047.0

72.22422 =×××


64/69

Bombas VFD / Presión constante

TP 100-125/137

1201101009080706050403020 14013010

4

24

20

16

12

8

H [m]

Q m³/h

50% 60%

70%

70%

75%

75%

79%

60%

50%


65/69

Cálculo con bombas VFDPresión constante

1

4

3

2

[ ]kW

malturahmP =

×

××=

1000

72.2 / 3

η

kW 20.6

100076.0

72.216110=

×

××

kW 51.4100079.0

72.21682=

×

××

kW 28.3

100073.0

72.21655=

×

××

kW 99.1100048.0

72.21622=

×

××


66/69

Bomba VFD / Presión porporcional

TP 100-125/137

1201101009080706050403020 14013010

4

24

20

16

12

8

H [m]

Q m³/h

50% 60%

70%

70%

75%

75%

79%

60%

50%


67/69

Cálculo con bomba VFDPresión proporcional

1

4

3

2

[ ]kW

malturahmP =

×

××=

1000

72.2 / 3

η

kW 20.6100076.0

72.216110=

×

××

kW 75.3100078.0

72.21182=

×

××

kW 72.11000785.0

72.2955=

×

××

kW 65.0100064.0

72.2722=

×

××


68/69

Cálculo, un año

Bomba estándarControl de frecuencia

Presión constante Presión proporcional

Caudal

[m3

/h]

Caudal

[%]

HorasP1

[kW]Sum:[kWh]

P1[kW]

Sum:[kWh]

P1[kW]

Sum:[kWh]

110 100 380 6.20 2,356 6.20 2,356 6.20 2,356

82.5 75 1450 5.71 8,279 4.51 6,539 3.75 5,437

55 50 2850 4.91 13,993 3.28 9,348 1.72 4,902

22 20 4080 3.05 12,444 1.99 8,119 0.65 2,652

37,072 26,362 15,347

100% 71% 42%


69/69

Documents

05 Sistemas de Impulsión BOMBAS GRUNDFOS Fenercom 2012