05 mayo 2011

Cálculo del ahorro energético que podemos conseguir en los sistemas de bombeo (II)




CUANTIFICANDO EL AHORRO

En la primera parte de este artículo hemos introducido los conceptos de cálculo generales de los sistemas de bombeo. Reanudamos la serie entrando ya en detalle en la cuantificación del ahorro.

El accionador principal más común en una bomba es un motor eléctrico en corriente alterna (ac). Los motores se miden según los caballos de fuerza transmitidos. Ya que las bombas sirven para un amplio rango de necesidades, los tamaños de las bombas pueden ir desde varias fracciones de caballos de fuerza a varios miles, dependiendo de la aplicación. Cuando se incrementa la potencia es también muy costoso operar la bomba.
 
La eficiencia combinada del motor y la bomba determinan la eficiencia wire-to-water del sistema. Alcanzar una alta eficiencia wire-to-water en el sistema es lo deseable, y para ello se necesitan bombas y motores con alta eficiencia wire-to-water para asegurar la eficiencia a largo plazo. Pero gestionar la eficiencia energética de un sistema de bombeo es más complicado que elegir bombas de alta eficiencia y motores. Hay una gran variedad de fuentes dentro de un sistema de bombeo que pueden derrochar energía incluyendo válvulas de control y estrangulamiento, tamaño de tuberías y configuración y desgaste de bombas, por nombrar algunos.

La eficiencia de una bomba puede degradarse tanto como un 10-25 % antes de ser reemplazada. Eficiencias de 50-60 % o inferiores son comunes. Sin embargo, ya que estas ineficiencias no son fácilmente aparentes, las opoertunidades de ahorro energético para reparación o reemplazamiento de componentes son a menudo pasadas por alto.

Cuando las bombas se dimensionan inapropiadamente (sobre o sub dimensionadas), cuando los costes de operación no se consideran, o cuando faltan resultados de experiencia en el uso de bombas que esán inapropiadamente acopladas a las aplicaciones, estamos derrochando energía. Cuando esto ocurre, cada kw de potencia que entra en la bomba, solamente es aprovechado en una parte para transferir el fluido.

El problema que surge no es solamente que la compañía paga una energía adicional, sino que el desgaste de la bomba se acelera reduciéndose la vida de los componetnes. Los costes de mantenimiento se incrementan ya que es esperable un fallo prematuro, lo cual origina pérdidas de productividad adicionales.

Diseño por máxima demanda

Uno de los principales problemas de derrocho energético en bombas es que normalmente los diseños se basan en la máxima demanda del sistema, que además suele considerarse teniendo en cuenta posibles crecimientos futuros. Eso provoca que la máxima demanda solamente actúe en un pequeño porcentaje del tiempo total. La mayor separación entre la capacidad de la bomba y la demanda real origina una mayot ineficiencia y derroche de energía del sistema.

Calculando el potencial de ahorro energético

Cuando las bombas operan a niveles óptimos usan menos energía e incrementan la fiabilidad, ahorrando tanto energía como costes de mantenimiento.

  • Una reducción de potencia de 100 kW en un proceso funcionando 24/7 reduce los costes de energía en U.S. $ 40.000 dólares al año cuando el coste de la energía es de U.S. $ 0,05/kWh (coste irrealista por bajo).
  • Los beneficios en mantenimiento y productividad de mejorar el rendimiento de un sistema de bombeo son generalmente uno o dos veces el valor de ahorro energético.
El ahorro potencial de energía se calcula de la siguiente forma:

Ahorro = kW (energía eléctrica de entrada) x Horas anuales de operación x (1 - eficiencia actual)/eficiencia óptima

Ejemplo:

1) Eficiencia de operación: Bomba de 300 HP = 55 % de eficiencia.
2) Eficiencia de operación óptima: 78 % de eficiencia.
3) La bomba demanda 235 kW x 6000 horas de servicio al año.

El ahorro sería = 235 kW x 6000 horas/año x (1 - 0,55) / 0,78 = 415.769 kWh al año

Con un coste de US $ 0,05 pr kWh el ahorro sería de $20.788 dólares. En otros países habría que multiplicar ese ahorro 4 o 6.

Ver 3ª PARTE
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