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

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LOS COSTES EN EL CICLO DE VIDA EN LA SELECCIÓN DE BOMBAS

Hace ya bastante tiempo escribimos algunos artículos dedicados a una cuestión vital que debe entenderse para conseguir mejorar la productividad de un proceso: Los Costes en el Ciclo de Vida de los Proyectos Energéticos. Estos conceptos son plenamente aplicables a los usuarios de las bombas.

Cuando se compran bombas, es recomendable que los usuarios de las bombas pongan atención al coste durante todo el ciclo de vida (LCC). Es importante comparar los costes de operación, mantenimiento y consumo energético entre las distintas tecnologías de bombas que pueden usarse para la misma aplicación. Un análisis de LCC, como herramienta de gestión, puede dramáticamente reducir el derroche y maximizar la eficiencia. El ahorro energético basado en LCC a menudo justifica un precio inicial más alto para una bomba más eficiente energéticamente. Los costes en el ciclo de vida identifican el coste total más bajo de la propiedad. Los costes en el ciclo de vida a identificar por la propiedad son los siguientes:

• Coste de equipo inicial.
• Instalación.
• Costes de energía.
• Mantenimiento.
• Desmantelamiento.

Seleccionando la bomba apropiada

Aunque los principios de operación de las bombas de desplazamiento positivo y centrífugas difieren ampliamente, ambos tipos de bombas pueden servir para las mismas aplicaciones. En estos ejemplos, ciertas bombas de desplazamiento positivo pueden ofrecer oportunidades sustanciales para mejorar procesos y productividad además de ahorro en costes de energía y mantenimiento. Las bombas de desplazamiento positivo generalmente requieren una altura de succión positiva neta menor que la requerida por las bombas centrífugas, y ofrecen más flexibilidad relativa para tratar con cambios variables en requerimientos de presión y caudal de procesos de tipo continuos.

Además, las bombas de desplazamiento positivo mantienen altas eficiencias en el rango de viscosidad. Por lo tanto, en las áreas de desplazamiento en las que ambas pueden operar, una eficiencia mecánica alta de una bomba de desplazamiento positivo puede a menudo mejorar la eficiencia energética.

El delta de eficiencia wire-to-water de las bombas de desplazamiento positivo cuando se compara con las bombas centrífugas puede decrecer cuando se incrementa el caudal. Es decir, las bombas centrífugas más grandes cnosiguen la mayor eficiencia en el punto de mejor eficiencia (best efficiency point, BEP). En consecuencia, si buscamos ventajas en eficiencia con bombas de desplazamiento positivo revisaremos aplicaciones de altos caudales.

Sin embargo, ya que las bombas centrífugas operan dependiendo de la curva del sistema a menudo raramente operan en su BEP, incluso aunque se hayan dimensionado/seleccionado apropiadamente. Esto se debe a la práctica habitual de utilizar márgenes de seguridad que acaban sobredimensionando bombas para prever incrementos de capaciddad. Los cambios en la curva del sistema, debido a factores tales como variaciones de la altura de descarga/succión, bloqueo, etc. cambiarán el punto de operación de la bomba centrífuga. Las bombas de desplazamiento positivo, y especificamente las bombas de paletas deslizantes, no tienen esta limitación en el rendimiento, y en gran medida, son independientes de la curva del sistema. Y además, con bombas de lóbulos y engranajes de desplazamiento positivo, la holgura interna de las bombas centrífugas se incrementan con el tiempo resultando una disminución de la eficiencia. Las bombas de paletas deslizantes de desplazamiento positivo utilizan paleta de auto-ajuste que elimina la holgura y por tanto se mantiene la eficiencia hidráulica original con el tiempo. Esta característica ofrece beneficios de ahorro energético sustanciales.
  

Criterios para seleccionar la bomba apropiada

Los criterios esenciales a considerar al seleccionar un sistema de bombas son los siguientes:

• Altura total o presión contra la que debe operar la bomba.
• Caudal desaeado.
• Altura de succión.
• Características del fluido (temperatura, corrosividad, etc).

El sistema de tuberías y la bomba interactúan para determinar el punto de operación de las bombas: caudal y presión.

La presión diferencial es crítica para ahorrar energía y para la vida de la bomba. Un tamaño de tubería más pequeño puede reducir los costes iniciales, pero puede causar una alta presión diferencial para las bombas. Esto da como resultado un consumo de energía más alto y mayores costs de operación.

El siguiente paso es determinar si elegimos una bomba centrífuga o de desplazamiento positivo. Para ello compararemos según los siguientes criterios:

• Mecánicos: Las bombas centrífugas imparten velocidad al líquido resultando en una presión a la salida. En las bombas de desplazamiento positivo la captura confina la cantidad de líquido y lo transfiere de la succión a la descarga.
• Rendimiento: En las bombas centrífugas el caudal varía con la presión cambiante. En las bombas de desplazamiento positivo el caudal es constante aunque cambie la presión.
• Viscosidad. En las bombas centrífugas la eficiencia decrece debido a las pérdidas por fricción en el interior de la bomba. En las bombas con desplazamiento positivo la eficienica se incrementa cuando aumenta la viscosidad.
• Eficiencia. En las bombas centrífugas la eficiencia pico se produce en el punto de mejor eficiencia. En presiones inferiores o inferiores la eficiencia decrece. En las bombas de desplazamiento positivo la eficiencia se incrementa cuando lo hace la presión.
• Condiciones de entrada. En las bombas centrífugas el líquido debe estar en la bomba para crear un diferencial de presión.  En las bombas de desplazamiento positivo la presión negativa se crea en el puerto de entrada.

Bibliografía: Smart energy flow solutions. Blackmer