AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBEO

Transcripción

1 AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBEO Ing. Alfredo Aguilar Galván Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V

2 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.

3 Introducción Los factores importantes son: Presión de proceso, Velocidad de bombeo, Tipo de Líquido Eficiencia Potencia requerida

4 Pr Fuerza esión = = Area F A 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.

5 Presión Una Atmósfera es la presión que existe al nivel de mar, es igual a: Atm PSI Pa mm Hg kg/cm2 bar m Agua plg Agua ft Agua Atmósfera Libra/pulgada cuadrada Pascal mm de Mercurio kilogramo / centímetro cuadrado Bar Metro de Agua Pulgada de Agua a 4 C Pies de Agua ,

6 Pr Fuerza esión = = Area F A 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.

7 SISTEMA DE BOMBEO LÍNEA DE ALTA TENSIÓN APARTARRAYOS TRANSFORMADOR AISLADORES CUCHILLAS FUSIBLES ARRANCADOR MAGNÉTICO COMBINADO TRANSFORMADORES DE CORRIENTE MEDIDOR INTERRUPTOR MOTOR ELÉCTRICO TABLERO DE CONTROL TUBO CONDUIT SUBESTACIÓN ELÉCTRICA CONEXIÓN A TIERRA ELECTRODOS CUERPO DE BOMBEO SE CONSTITUYE POR TAZONES QUE CONTIENEN IMPULSORES FIJOS A UNA FLECHA QUE AL GIRAR COMPLETA EL FUNCIONAMIENTO PARA LOGRAR LA SUCCIÓN N DEL AGUA TUBO DE SUCCIÓN COLADOR

8 OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO

9 Problemática Frecuente Sistemas Antiguos Con mal mantenimiento Seleccionados Incorrectamente Disminución del Manto Freático Incremento de la necesidad de Bombeo Altos Costos de Operación

10 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.

11 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

12 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

13 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Selección Adecuada de la Bomba Una mala selección consume hasta 3 veces mas energía

14 La curva de una Bomba

15 Ing. Roger García Neri UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PUEBLA 15

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18 La Curva del Sistema Carga - capacidad a velocidad constante Curvas del sistema con obstructor al fluido Carga,H Pérdidas por Fricción Carga Estática Oportunidades de Ahorro de Energía Flujo Eléctrica o capacidad en Bombeo

19 H, Altura de la carga en metros Ejemplo 2 elecciones que cumplen la misma necesidad 1700 LPM y 33 metros Curva Bomba Inicial Centrifuga 1750 rpm 30% % 50% 60% Curva del Sistema 30 HP 25 HP 20 HP 15 HP H, Altura de la carga en metros Curva Bomba Centrifuga 1750 rpm 30% % 50% 60% Curva del Sistema 70% 25 HP 20 HP 15 HP 10 HP 5 N P S H 5 N P S H Q, Gasto en litros por minuto Q, Gasto en litros por minuto

20 Oportunidades para Ahorro de Energía La 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.

21 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Sustitución por Motores de Alta Eficiencia

22 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Sustitución por Motores de Alta Eficiencia 95% 40 Hp AE 30 Hp AE 20 Hp AE 90% 30 HP Std 40 Hp Std 85% 80% Eficiencia 20 Hp Std 75% Std: Motor Estándar AE: Motor de Alta Eficiencia Factor de carga 70% Oportunidades 25% de Ahorro de Energía 50% Eléctrica en Bombeo 75% 100%

23 Motores Eléctricos 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.

24 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos En sistemas de flujo variable. Con condiciones muy cambiantes respecto a la necesidad de bombeo

25 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

26 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos D 1 Q = 1 D1 Q1 H1 = = D 2 Q 2 D2 Q2 H2 D D = Q Q 2 = Pot Pot 1 2 donde D = Diámetro del impulsor H = Carga total Q = Flujo Pot. = Potencia al freno, requerida por la bomba

27 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

28 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

29 Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos EJEMPLO: La potencia demandada por el motor de 500 h.p. de una bomba a 60 hz es: Pot. Actual = kw Si se reduce la velocidad en un 7%, la potencia también se reducirá: Utilizando las leyes de afinidad: Donde: N 1 = 3,570 RPM N 2 = 3,333 RPM P 1 = kw P 2 = (Q 2 / Q 1 ) 3 x P 1 = (3,333 / 3,570) 3 x = Potencia esperada = kw

30 Otras Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica Incorporación 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.

31 ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LOS POZOS PROFUNDOS DEL MUNICIPIO DE ETZATLÁN, JALISCO

32 Antecedentes Con 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

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

34 POZO 1 Este pozo cuenta con un motor de 100 HP cuyos datos de placa se presentan son:

35 Adicionalmente se midieron los niveles del pozo.

36 Se realizaron mediciones eléctricas en el motor del pozo 1

37 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 m Ancho = 10.6 m Alto = 2.6 m

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

39 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.

40 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,

41 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.

42 Equipo propuesto Una 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

43 Comparación Antes y Después.

44 Resumen de ahorros

45 Inversión Necesaria

46 Análisis económico por aplicación de medida de ahorro

47 Muchas Gracias!!!