Incrementando la eficiencia en las aplicaciones de procesos con bombas centrífugas

Las bombas utilizadas en las plantas de proceso son susceptibles de ser mejoradas para conseguir disminuir el consumo energético. Actuar sobre las bombas es importante porque según Hydraulic Institute se estima que el consumo de las bombas puede suponer entre un 20 – 50 % del total en las plantas de proceso. También las paradas no previstas en las bombas representan costes importantes tanto de mantenimiento como de pérdidas de producción.

Como ya hemos visto en artículos anteriores (ver recopilación de artículos aquí) el primer paso para mejorar la eficiencia y fiabilidad es la selección de la bomba apropiada para cada aplicación. Para ello debemos comenzar con el análisis del fluido bombeado, incluyendo sus constituyentes principales, concentración, acidez y alcalinidad y sólidos suspendidos. Una bomba debe seleccionarse para las condiciones de proceso actuales, requerimientos de caudal y altura correspondiente.  Debemos resistirnos a una práctica tan común de añadir márgenes al dimensionar una bomba ya que la bomba operará en un punto no deseable en la curva de rendimiento. Esto puede llevar a un consumo energético mayor, altos niveles de vibración y otros modos de operación perjudiciales.

Mejoras en la eficiencia

Todos los sistemas de bombeo comprenden una bomba, un variador y un sistema de control de la operación. Si no está correctamente identificado el punto de máxima eficiencia (BEP) y el rango preferido se minimizan pérdidas en los impulsores y carcasa, además de las cargas hidráulicas en los rodamientos. La selección del driver afectará al consumo de energía, ya se aplique una carga de energía constante o como frecuencia variable. El control de la operación mediante válvulas de estrangulamiento, válvulas de alivio de la presión o bypass de caudal reducirán la eficiencia de la operación e incrementarán el consumo de energía.

Con un análisis detallado del sistema y recomendaciones específicas podremos conseguir un notable incremento en la eficiencia del sistema y reducir los costes considerablemente. Para el análisis de la bomba será necesario analizar no solamente la bomba sino el sistema completo, incluyendo todos sus periféricos.

Si se examina una bomba solamente, optimizando componentes tales como el motor o el impulsor, conseguiremos una mejora en la eficiencia del 3,5 %. Si examinamos el módulo completo – equipo eléctrico, motor y bomba – podemos obtener una eficiencia del 10 %. Sin embargo, si optimizamos el sistema completo, lo cual implica módulo de la bomba, sistema de tuberías, estrategias de control y modo de operación, es posible ahorra tanto como un 60 %.

Hay varias formas de realizar estos análisis. La forma más sencilla es trabajar con el software de los fabricantes (en Calculadores y utilidades de fluidos .incluimos un buen número de herramientas gratuitas desarrolladas por los fabricantes de bombas. Algunos de estos programas proporcionan el cálculo del payback y Roy (ej. ITT Gould). La segunda parte de tal estrategia será la ejecución, lo cual incluye modificaciones físicas tales como el ajuste de los impulsores y cambio de la capacidad de la bomba, pero también optimizando la estrategia de control de la bomba.

Actualmente la tecnología ofrece interesantes posibilidades al actuar de forma inteligente con las bombas. ITT ofrece PumpSmart, un sistema de caudal inteligente que trabaja con cualquier bomba, usando un smart VFD (variador de frecuencia variable) y software de control de propietario podemos conseguir un control de procesos avanzados, aumentar la fiabilidad mediante la prevención de fallos, costes del ciclo de vida reducido, fiabilidad realzada mediante la prevención de fallos, costes en el ciclo de vida reducidos y podemos ahorrar hasta un 65 % en costes energéticos.

Midiendo el consumo energético, pueden identificarse pequeñas oportunidades de mejora que nos permiten conseguir ganancias financieras inmediatas.

Mejorando la fiabilidad

El precio de compra representa solamente el 10 – 15 % de los costes en el ciclo de vida de las bombas, siendo la energía el coste más elevado. Por este motivo es muy importante para el usuario final elegir los materiales óptimos y la configuración de sellado son aspectos clave para asegurar una larga vida en servicio en una bomba. La fiabilidad del sellado de la bomba es muy importante ya que supone aproximadamente el 70 % de los fallos de las bombas en las aplicaciones de proceso.

Otro ejemplo de las posibilidades que la automatización permite en los sistemas de bombeo es ProSmart, un sistema de monitorización inalámbrico que proporciona un control continuo de la bomba, alertando a los operadores sobre las condiciones de alarma vía e-mail o teléfono. El avance en las tecnologías de diagnosis no se basa en nuevas técnicas, sino en la disminución de los costes de las tecnologías de adquisición de datos. Conforme avanza la introducción de tecnologías de redes inalámbricas en las plantas industriales, gracias a la disminución de los costes de los sistemas de captura de datos, es también posible el control en tiempo real con soluciones como ProSmart.

Otra opción es la familia de Intelligent Process Solutions de Flowserve, diseñada para ayudar a gestionar los activos de las plantas industriales.

IPS APEX es una aplicación robusta y extensa de tecnología de bombas inteligentes que pueden aplicarse a las industrias químicas de procesos.

Bibliografía: Pump it up. Chemical engineering march 2011

Palabras clave: Best efficiency point (BEP), smart pump technology