28 julio 2011

Reduciendo el consumo energético en los sistemas de distribución de agua caliente (II)


Ver 1ª PARTE

El uso de agua cambiante
Cuanto más variable sea el uso del agua más importante es conseguir acomodar la capacidad de las bombas a un uso del agua cambiante. La utilización de bombas en paralelo más pequeñas para adaptarse a las cargas requeridas en cada momento es la opción más eficiente.
En grupos de bombas en paralelo, se seleccionarán todas ellas para operar a la misma presión, ya que pueden operar juntas. En principio, las bombas operando individualmente en caudales de caudal del sistema más bajos pueden diseñarse para una presión más baja, ya que se enfrentan a una resistencia de tubería inferior.
Cómo minimizar las fluctuaciones de presión
El arranque y la parada de las bombas originan pequeños pero abruptos cambios en la presión del sistema. Podemos hacer que se comporten de forma más uniforme instalando un absorbedor en la línea de descarga desde las bombas. Este dispositivo es un pequeño tanque que se llena con aire a la presión del sistema. Se conectan al fondo a la tubería de agua. El aire presurizado actúa absorbiendo los incrementos repentinos en la presión de la bomba, y se expande para compensar pequeñas caídas en la presión del sistema.
Cómo acomodarse a las diferencias en los requerimientos de presión
Usando grupos de bombas en paralelo se reduce la energía que resulta de una excesiva capacidad de caudal. Pero son necesarios pasos adicionales para minimizar el residuo de energía de la bomba que resulta de las diferencias en los requerimientos de presión de diferentes partes de la instalación. En los edificios altos, las bombas de presurización deben proporcionar suficiente energía para satisfacer a los niveles superiores, resultando una presión innecesaria en los niveles inferiores. Asimismo, algunos ramales del sistema de agua de servicio pueden tener unas necesidades de presión excepcionalmente altos, como cocinas y lavanderías. Existen dos formas de resolver el problema.
·        Método A: Instalar bombas diferentes para diferentes zonas de presión. Si el coste no es un obstáculo esta medida puede ser interesante incluso en aplicaciones de reacondicionamiento.
·        Método B: Instalar bombas de impulsión para servir a zonas con altos requerimientos de presión. Se trata de usar una sola bomba adicional para dar servicio a las zonas que requieren mayor presión, y de esta forma podemos disminuir la presión en el resto del sistema. Esta solución es especialmente interesante en aplicaciones en las que las redes públicas son suficientes para la mayor parte de los servicios y solamente se requiere presión adicional en algunas zonas.
El uso de bombas de velocidad variable
A primera vista, la instalación de bombas de velocidad variable es una forma mucho más simple de acomodar cambios en la demanda de agua. Lamentablemente las bombas no trabajan así. Si se disminuye la velocidad en las bombas centrífugas se reduce la presión de salida y también el caudal. La mayoría de las aplicaciones de agua de servicio requieren que la presión del agua quede constante, en vez del caudal. Incluso una pequeña disminución de la velocidad de las bombas haría que el sistema pudiese quedarse sin agua en los puntos más elevados.
Ahorro económico conseguido
El ahorro que puede conseguirse trabajando con múltiples bombas puede ir de un 40 a un 80 %.
Tanques de almacenamiento por gravedad o presurizados
Otra forma de disminuir la energía en los sistemas de distribución de agua es utilizando almacenamiento presurizado o por gravedad. El sistema de bombeo se usa solamente para rellenar el tanque, por lo que solamente trabaja intermitentemente. Se trata del método más eficiente pues las bombas pueden optimizarse y la mayor parte del tiempo están paradas.
Los depósitos por gravedad se colocan sobre el tejado. Los tanques presurizados pueden estar en cualquier sitio y obtienen presión a partir de aire comprimido.
Diseño del sistema de recirculación de agua caliente para minimizar el consumo energético
El propósito de la recirculación del sistema de agua caliente es asegurar que la temperatura del agua en los puntos de suministro no varíe.
Los sistemas de recirculación son necesarios porque el agua caliente se enfría muy rápidamente cuando está en la tubería. Una tubería de agua tiene una gran superficie en relación con su volumen, por lo que el agua se enfría en cuestión de minutos, incluso si la tubería está aislada.
Sin recirculación, el agua que sale al abrir un sistema de grifos estará más fría de lo normal, a menos que el depósito de agua caliente se encuentre cerca del usuario.
La recirculación es simple, pequeñas tuberías se instalan en el sistema de agua caliente en cada área donde se usa el agua caliente. Estas tuberías extraen agua caliente continuamente del sistema y la retornan al calentador de agua. Este pequeño caudal de agua la mantiene siempre caliente. La recirculación requiere poca energía de bombeo si se diseña apropiadamente. Una bomba de recirculación tiene una potencia típica de 1/10 H.P., pero opera continuamente o al menos una fracción importante del tiempo.
Si en un proyecto encontramos una bomba de recirculación demasiado grande, es posible que esto se deba que esté superando la presión de una válvula anti retroceso. En este caso, rediseñando el sistema de recirculación es posible que podamos eliminar la válvula.
Aislamiento de tuberías
Aislando las tuberías al máximo económico conseguiremos reducir las pérdidas de calor y también se reduce la potencia de la bomba necesaria. Esto es debido a que el caudal de la bomba de recirculación y la potencia de la bomba son directamente proporcionales a la pérdida de calor del sistema. La recirculación ocurre en un bucle abierto, así que la potencia de la bomba es proporcional a la tercera potencia del caudal. Por lo tanto, si reducimos la pérdida de calor por un factor de dos, reduciremos los requerimientos de energía en la bomba por un factor de ocho.
Control del sistema de recirculación
También podemos ahorrar energía instalando un controlador que apague la bomba de recirculación cuando no se necesita. La cantidad de energía ahorrada no es mucha, así que el método debe ser económico.
Bibliografía: Energy efficiency manual. Wulfinghoff
Publicar un comentario en la entrada