Ahorro de Energía en Bombeo

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.


Introduccin

Los factores importantes son:

Presin de proceso,

Velocidad de bombeo,

Tipo de Lquido

Eficiencia

Potencia requerida


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


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


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.


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


OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEOOTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO


Problemtica Frecuente

Sistemas Antiguos

Con mal mantenimiento

Seleccionados Incorrectamente

Disminucin del Manto Fretico

Incremento de la necesidad de Bombeo

Altos Costos de Operacin


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.


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


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


Medidas de Ahorro de Energa Elctrica

Seleccin Adecuada de la Bomba

Una mala seleccin consume hasta 3 veces mas energa


La curva de una Bomba

Ing. Roger Garca Neri UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PUEBLA

15

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


Curva Bomba Inicial Centrifuga 1750 rpm

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

0

0

4

0

0

6

0

0

8

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

4

0

0

1

6

0

0

1

8

0

0

2

0

0

0

12

11

10

9

60%50%

40%30%

25 HP

20 HP

15 HP

30 HP

H

,

A

l

t

u

r

a

d

e

l

a

c

a

r

g

a

e

n

m

e

t

r

o

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

2

0

0

4

0

0

6

0

0

8

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

4

0

0

1

6

0

0

1

8

0

0

2

0

0

0

2

2

0

0

12

11

10

9

70%60%

50%40%

30%

25 HP

20 HP

15 HP

10 HPH

,

A

l

t

u

r

a

d

e

l

a

c

a

r

g

a

e

n

m

e

t

r

o

s

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 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.



Sustitucin por Motores de Alta Eficiencia


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


Sustitucin por Motores de Alta Eficiencia


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


En sistemas de flujo variable.

Con condiciones muy cambiantes respecto a la necesidad de bombeo


Aplicacin de Variadores de Velocidad Electrnicos


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 = Dimetro 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 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


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.


ANLISIS ENERGTICO DE LOS POZOS PROFUNDOS

DEL MUNICIPIO DE ETZATLN,JALISCO


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


Actualmente la poblacin del municipio de Etzatln 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 elctricas en el motor del pozo 1


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


En las condiciones actuales de operacin, la bomba del pozo 1 tiene las siguientes caractersticas.


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.


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.


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.


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


Comparacin Antes y Despus.


Resumen de ahorros


Inversin Necesaria


Anlisis econmico por aplicacin de medida de ahorro


Muchas Gracias!!!

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