Cómo medir de eficiencia energética en sistemas de bombeo

Hemos hablado en varias ocasiones de la eficiencia energética de los motores eléctricos, una cuestión importante para conseguir disminuir el consumo energético. En esta ocasión vamos a referirnos a la forma de medir la eficiencia de los sistemas de bombeo existentes. Comparando con modelos eficientes,, donde los consumos son conocidos, podremos calcular si merece o no la pena retirar las viejas bombas.

Recomendamos que los usuarios que dispongan de muchas bombas en sus plantas lleven a cabo ensayos de eficiencia, encontrarán que pueden conseguir importantes ahorros en energía.

¿Qué encontraremos al verificar las bombas?

Llevando a cabo un estudio de la eficiencia de las bombas encontraremos las siguientes oportunidades de mejora:

• Identificaremos mal alineamiento, sobredimensionado, bombas ahogadas o líneas de derivación.
• Identificaremos bombas con puntos de operación por debajo de la curva de bombeo del fabricante (si está disponible); y estimaremos el ahorro energético que supone restaurar el sistema a su eficiencia original.
• Identificar aquellas bombas cuyos caudales estén un 30 % o más del caudal BEP (punto de mejor eficiencia), o con desequilibrios del sistema superiores al 20 %.
• Determinar la efectividad en costes de cada mejora propuesta.

Ensayos para la eficiencia del sistema de bombeo

Según un estudio llevado a cabo por el Department of Energy de los Estados Unidos, la eficiencia de una bomba puede degradarse tanto como un 10 - 25 % antes de ser reemplazado, y las eficiencias del 50 % al 60 % o más bajas son bastante comunes. Sin embargo, ya que estas ineficiencias no son siempre aparentes, las oportunidades de ahorrar energía reparando o reemplazando componentes y optimizando el sistema son a menudo pasadas por alto.

La eficiencia de un sistema de bombeo amplía el concepto de eficiencia de motores que conocemos e incorpora las eficiencias de la bomba, motor, y otros componentes del sistema. Dentro de la línea de puntos se indican los componentes sobre los que se mide la eficiencia.

La eficiencia del sistema de bombeo se define como sigue: 

Donde:

• Qreq = Caudal volumétrico requerido, en galones por minuto.
• Hreq = Altura manométrica requerida, en ft.
• SG = Gravedad específica.
• Pe = Potencia de alimentación eléctrica.

Solamente se consideran en el cálculo la altura manométrica y el caudal volumétrico. El cálculo de pérdidas manométricas es innecesario ya que se deduce de la altura manométrica de la bomba, y un caudal de recirculación o bypass innecesario se deduce del caudal volumétrico de la bomba.

Forma de llevar a cabo el ensayo de eficiencia

Dos normas destacables que describen de forma detallada la manera de llevar a cabo ensyos en bombas son las siguientes:　

Los caudales pueden obtenerse fiablemente con instrumentación fiable instalada en el sistema o preferiblemente con herramientas autónomas tales como las de tipo Doppler. La turbulencia puede evitarse midiendo el caudal en una sección de tuberías sin accesorios en un punto donde haya una tubería recta.

Eficiencia del sistema mejorada

Las pérdidas internas causadas por una holgura excesiva en los impulsores o por piezas desgastadas o desajustadas puede reducir la eficiencia de las bombas. Las acciones correctivas incluyen la restauración de holguras internas y la sustitución o reconstrucción de coginetes dañados o desgastaods, anillas usadas, impulsores, o cuerpo de bomba. Cambios en los requerimientos de proceso y estrategias de control, tuberías deterioradas, y pérdidas de válvulas todas afectan la eficiencia del sistema de tuberías.

El ahorro energético potencial puede determianrse usando la diferencia entre la eficiencia de operación del sistema actual o consultando curvas publicadas.

Software como  Pumping System Assessment Tool (PSAT), también proporciona estimación de la eficiencia óptima.

Bibliografía:

• Test for pumping system efficiency. Energy Tips - pumping systems. Industrial Technologies Program. U.S. Department of Energy
• Hydraulic Institute standards ANSI/HI 1.6-2000, Centrifugal Pump Tests,
• ANSI/HI 2.6-2000, Vertical Pump Tests.