15 julio 2011

Cuánto se puede ahorrar rediseñando el impulsor de una bomba



Una bomba trabajando fuera de su punto de máxima eficiencia está derrochando energía, es un principio esencial de la hidráulica. ¿Pero no sabemos exactamente cuanta energía se derrocha? Si en eficiencia energética no se realizan cálculos exactos las decisiones pueden ser equivocadas. Más concretamente la pregunta es:


¿Cuánta energía pierde una bomba de 2.000 H.P. que está operando con un 50 % de caudal?

La energía total empleada por una bomba depende de la eficiencia de la bomba y de la carga dinámica total (TDH).  Ya que TDH aumenta con la disminución del caudal y la eficiencia decrece cuando opera alejándose del BEP, en los cálculos debe incluirse tanto el incremento en la altura estimado como la pérdida de energía.  Una bomba de refrigeración de 2.000 H.P.  operando con TDH a 75 pies y un 89 por ciento de eficiencia requiere aproximadamente 50 caballos de potencia al freno (BHP) por cada mil galones por minuto (gpm) de caudal.  La potencia total derrochada es de aproximadamente 500 H.P., y la BHP requerida para operar con un caudal del 50 por ciento es de 1.500 H.P.  Con un costes de  0.05/kWh (¡ójala fuese este el coste del kWh, mejor multiplicar al menos por cuatro), y una operación anual del 95 % la electricidad anual gastada es de 155.660 dólares (más bien 600.000 dólares con costes de electricidad más extendidos), o aproximadamente el 34 por ciento de la BHP requerida para operar una bomba.

Soluciones ante este tipo de problemas

Si nos enfrentamos a una pérdida anual de dinero como la que aquí exponemos la mayoría de los consejos que encontraremos serán bastante obvios, cambiemos por bombas más eficientes.

En la práctica, lo mejor que sucede es una sustitución de una bomba por otra bomba, que puede ser en muchas ocasiones más pequeña. Una bomba (BEP) de 40.000 gpm (BEP) sería sustituida por una de 20.000 gpm.  Es cierto que una bomba más pequeña que pudiera operar a una mayor eficiencia, con un ahorro tal como se presenta.  Sin embargo, la inversión por parte del usuario final es considerable más alta ya que las bombas nuevas son caras. Más costosas son aún las modificaciones y cambios en la tubería para dar cabida a una nueva bomba.  Cuando todos los aspectos económicos se evalúan, el periodo de recuperación de recuperación o payback puede ser de bastantes años.

Un enfoque diferente

Una propuesta más rentable es mantener la misma bomba, y sólo reemplazar el impulsor con la hidráulica especialmente diseñada para el caudal necesario y adecuado para tener en cuenta la geometría de la envolvente.  Este enfoque es mucho menos costoso y más rápido, y no requiere modificaciones de la tubería.  Por supuesto, es necesario un buen conocimiento de la hidráulica de la bomba para diseñar este tipo de adaptaciones.

Las diferencias que obtenemos con estos proyectos son sustanciales pues el periodo de recuperación se reduce a meses incluso con costes de la energía tan bajos como $ 0,10/kWh.

Bibliografía: How Much Energy Can Be Saved by Redesigning (Not Replacing) Impeller Hidraulics? Pumps & Systems, July 2011
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