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Técnicas de análisis para el ahorro de energía y mantenimiento de las instalaciones de bombeo, basadas en las heramientas generadas por MLED Ponente: Ramón Rosas Moya
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Técnicas de análisis para el ahorro de energía y mantenimiento de las
instalaciones de bombeo, basadas en las heramientas generadas por MLED
Ponente: Ramón Rosas Moya
¿Que hay detrás del trabajo del llevarle
agua a la población, desde la zona de
captación hasta sus viviendas?
¡Hay Energía
Eléctrica!
¡Mucha Energía Eléctrica!
Energía
Hidraúlica
Fuente
Energía
Eléctrica
Energía
Mecánica
PÉRDIDASPÉRDIDASPÉRDIDAS
Transformación de la energía en el trabajo de bombeo
Pérdidas eléctricas
6%Pérdidas en el
motor10%
Pérdidas en la bomba
35%
Pérdidas por fricción en tuberías
12%
Fugas de agua en distribución
16%
Fugas y usos dispendiosos del usuario
7%
Trabajo útil14%
Agua entregada
21%
El 86% de la
energía se
perdió
Transformación de la energía en el trabajo de bombeo
En Resumen, el ahorro de energía en
sistemas de bombeo tiene que ver con:
• Cultura del agua
• Reducción de fugas
• Reducción de pérdidas por fricción en tuberías
• Reducción de pérdidas en la bomba
• Reducción de pérdidas en el motor
• Reducción de pérdidas eléctricas
Introducción
Adicionalmente podemos obtener ahorros
mediante:
• Selección de la tarifa de suministro más adecuada
• Control de la demanda
• Optimización del factor de potencia
Introducción
Casos:
Organismo Operador
de la Ciudad
Eficiencia
electromec.
promedio
Potencial
de ahorro
Organismo Operador
de la Ciudad
Eficiencia
electromec.
promedio
Potencial
de ahorro
Acámbaro, Gto. 53% 24% Los Reyes La Paz, Edo. Méx. 56% 27%
Cancún, Q.Roo. 54% 30% Matamoros, Coha. 41% 47%
Chalco, Edo Méx. 46% 40% Metepec, Edo. Méx. 44% 39%
Chimalhuacan, Edo Méx 57% 25% México, DF (Iztapalapa) 56% 23%
Coacalco, Edo Méx. 60% 21% Monclova, Coha. 51% 31%
Cuautitlán, Edo, Mex. 63% 16% Nezahualcoyotl, Edo Méx. 54% 29%
Durango, Dur. 46% 39% Nogales, Son. 47% 37%
Etzatlán, Jal. 39% 48% Nuevo Laredo, Tams. 56% 26%
Gomez Palacio, Dur. 53% 30% Tecamac, Edo Méx. 54% 29%
Guaymas, Son. 49% 26% Tejalapa, Mor. 42% 43%
Hidalgo del Parral, Chi. 46% 31% Teoloyucan, Edo Méx. 63% 17%
Huejucar, Jal. 35% 48% Toluca, Edo. Méx. 50% 32%
Ixtapaluca, Edo, Méx. 52% 32% Torréon, Coha. 51% 33%
Juchitán, Oax. 37% 48% Tultitlan, Edo Méx. 54% 29%
Lerdo, Dgo. 48% 37% Valle de Chalco, Edo Méx. 50% 34%
Oaxaca, Oax 42% 38% Villahermosa, Tab. 42% 45%
Introducción
Tarifas eléctricas
Tarifas eléctricas utilizadas para el
bombeo de agua potable:
• Tarifa 6.- Tarifa específica para el bombeo de agua potable
y residual de servicio público municipal
• Tarifa OM.- Tarifa ordinaria en media tensión
• Tarifa HM.- Tarifa horaria en media tensión
Tarifas Eléctricas
Tarifas eléctricas utilizadas para el
bombeo de agua potable:
TarifaFijo
($)
Energía
($/kWh)
Energía
de base
($/kWh)
Energía
interm.
($/kWh)
Energía
de punta
($/kWh)
Demanda
Máxima
($/kW)
Demanda
Facturable
($/kW)
6 307.23 1.687
OM 1.404 164.6
HM 1.049 1.2609 2.1054 179.5
Cargos Mensuales (Región Sur (Junio 2014)
Tarifas Eléctricas
0
25,000
50,000
75,000
100,000
125,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Imp
ort
e d
e l
a F
ac
tura
($
)
Factor de carga (%)
Comparativo entre tarifas Región Sur (Junio 2014)
Tarifa 06 Tarifa OM Tarifa HM HM con paro en punta
Tarifas eléctricas utilizadas para el
bombeo de agua potable:
Tarifas Eléctricas
Administración
de la Demanda
La administración de la demanda en los sistemas
de bombeo de agua potable es una heramienta
muy útil para reducir el importe de la facuración
eléctrica, particularmente cuando se cuenta con
tarifa horaria, como es el caso de la tarifa HM
Administración de la demanda
Actualmente en horario de punta se está
trabajando con toda la captación, y con 3
equipos en cada rebombeo.
Administración de la demanda
Importe
($/mes)
Demanda Facturable 874 kW 128,888.78
Energía Punta 69,552 kWh/mes 120,429.29
Energía Base 80,031 kWh/mes 74,108.71
TOTAL: 323,426.77
Importe
($/mes)
Demanda Facturable 500 kW 73,661.27
Energía Punta 27,187 kWh/mes 47,074.33
Energía Base 124,614 kWh/mes 115,392.56
TOTAL: 236,128.15
AHORRO: 87,298.62
FACTURACIÓN ACTUAL
FACTURACIÓN ACTUAL
Administración de la demanda
Factor de
Potencia
a) Aumento de las pérdidas por efecto Joule,
b) Un aumento en la caída de voltaje resultando en un
insuficiente suministro de potencia a las cargas
c) Incremento de la potencia aparente, con lo que se
reduce la capacidad de carga instalada.
Estas pérdidas afectan al productor y distribuidor de
energía eléctrica, por lo que como ya se dijo
Anteriormente se penaliza al usuario haciendo que
pague más por su electricidad.
Problemas de Bajo Factor de Potencia
Factor de potencia
1) Identificar el origen del bajo factor de potencia
2) Si el motor está sobredimensionado, sustituirlo
por uno de la capacidad adecuada
3) Si el motor está en mal estado, sustituirlo por uno
nuevo de alta eficiencia.
4) Instalar capacitores para suministrar los reactivos
que requiera el motor.
Pasos para Optimizar el Factor de Potencia
Factor de potencia
Corriente activa (80 ampers)Corriente
aparente
(100 A) Corriente reactiva (60 ampers)
Suministro
100 A
FP = 0.8
Pérdidas = 16,200 kWh/año
Corriente activa (80 ampers)Corriente
aparente
(100 A) Corriente reactiva
(60
am
pe
rs)
Suministro
80 A
FP = 1
Pérdidas = 10,400 kWh/año
Capacitor
80 ampers
60
am
pe
rs
Compensación del FP con capacitores
Factor de potencia
Motores
Eléctricos
Eficiencia de Motores Eléctricos
Energía
eléctrica
de
entrada
Energía
mecánica
de salida
Pérdidas en
forma de calor
ηm = Pm / Pe
Motores eléctricos
EFICIENCIA
ESTÁNDARD
ALTA
EFICIENCIA
Evolución de la eficiencia de los motores eléctricos en
los últimos años en México
EFICIENCIA
PREMIUM
Un motor de eficiencia premiun
puede tener una eficiencia entre 4
y 6% superior a uno estándar.
Motores eléctricos
Evolución de la eficiencia de los motores eléctricos en
los últimos años en México
Un motor que ha sido
reparado (rebobinado) pierde
entre 2 y 3 % de su eficiencia
en el proceso de reparación
MOTOR
REPARADO
EFICIENCIA
PREMIUM
EFICIENCIA
ESTÁNDARD
Un motor de eficiencia
premiun tiene una eficiencia
8 ó 10% superior a uno
estándar que ha sido
rebobinado.
Motores eléctricos
Factores que afectan la eficiencia del motor eléctrico
• Rebobinado del motor
• Mantenimiento deficiente
• Alimentación eléctrica con voltaje desbalanceado
• Alimentación eléctrica con un voltaje diferente al nominal
Motores eléctricos
Factores que afectan la eficiencia del motor eléctrico
Rebobinado del motor
Durante el proceso de
rebobinado de un motor
eléctrico, su eficiencia
se deprecia un 2.5%
aproximadamente.
Motores eléctricos
Factores que afectan la eficiencia del motor eléctrico
Mantenimiento deficiente
ACCIONES PARA MEJORAR EL MANTENIMIENTO
• Revisar periódicamente las conexiones del motor, junto con las de su
arrancador.
• Mantener en óptimas condiciones los sistemas de enfriamiento y
ventilación de los motores
• Efectuar rutinariamente la limpieza del motor, con el propósito de
eliminar la suciedad, polvo y objetos extraños, que impidan su óptimo
funcionamiento.
• Evitar que el núcleo del motor sea sometido a altas temperaturas o
vibraciones
• Implantar un programa de mantenimiento preventivo y predictivo.
Motores eléctricos
Factores que afectan la eficiencia del motor eléctrico
Alimentación eléctrica con voltaje desbalanceado
0.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0%
De
pre
ciac
ión
de
la E
fici
en
cia
Desbalance de Voltaje
Depreciación de la eficiencia del motor por desbalance de voltaje
Motores eléctricos
Factores que afectan la eficiencia del motor eléctrico
Alimentación eléctrica con un voltaje diferente al nominal
0%
2%
4%
6%
8%
10%
-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%
De
pre
ciac
ión
de
la E
fici
en
cia
Variación de Voltaje
Depreciación de la eficiencia del motor por voltaje diferente al nominal
Motores eléctricos
Bombas
Centrífugas
Potencia
Hidráulica
Potencia
Mecánica
Pérdidas
Bombas centrífugas
Muchas bombas se encuentran
trabajando fuera de su zona óptima
de diseño, lo que se traduce en
bajas eficiencias de operación.
Problemática
Bombas centrífugas
0
30
60
90
120
150
0
25
50
75
100
125
0 10 20 30 40 50 60
Car
ga
(mca
)
Caudal (l/s)
Carga Eficiencia
Efi
cien
ciaη =
79%
H = 90
Punto de operación
seleccionado
Bombas centrífugas
0
30
60
90
120
150
0
25
50
75
100
125
0 10 20 30 40 50 60
Car
ga
(mca
)
Caudal (l/s)
Carga Eficiencia
Efi
cien
cia
η = 79%
H = 90
Punto de operación
seleccionado
H = 99
η = 51%
Punto real de
operación
Bombas centrífugas
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120
Car
ga
Caudal
Tipos de Curvas de Bombas
Curva Plana Curva Promedio Gran Pendiente
Bombas centrífugas
Curva Plana en un Sistema de Gasto
Variable
0
150
0 60 120
Gasto
Ca
rga
Q1Q2
H1H2
Curva de Gran Pendiente en un Sistema de
Gasto Variable
0
200
0 60 120
Gasto
Ca
rga
Q1Q2
H2
H1
Selección de la Bomba
Bombas centrífugas
Selección de la Bomba
Curva de Gran Pendiente en un Pozo con
Nivel Dinámico Variable
0
50
100
150
200
0 30 60 90 120
Gasto
Ca
rga
Q2 Q1
Curva Plana en un Pozo con Nivel Dinámico
Variable
0
50
100
150
0 30 60 90 120
Gasto
Ca
rga
Q1Q2
Bombas centrífugas
Selección de la Bomba
Si la bomba tendrá que operar en más de un punto (carga-gasto), hay que
seleccionarla para que en ambos puntos presente una eficiencia
“razonablemente alta”.
Bomba A
0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
0 20 40 60 80 100 120
Gasto (l/s)
Carg
a (
mca)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Efi
cie
ncia
(%
)
Bomba B
0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
0 10 20 30 40 50 60 70
Gasto (l/s)
Carg
a (
mca)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Efi
cie
ncia
(%
)
Bombas centrífugas
Bomba A
Bombas Operando en Paralelo
Succión
Descarga
Qc (total del sistema) = QA + QB HC = HA = HB
Bomba B
Bombas centrífugas
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas 4 Bbas
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba
1 Bba
Bombas Operando en Paralelo
Bombas centrífugas
Sistema de conducción
hidráulica
Carg
a t
ota
l
Caudal
hf
hg
h
Q
La carga de bombeo está constituida por la
diferencia de las alturas entre el punto de succión y
el punto de descarga (altura geométrica) “hg” y la
carga por fricción “hf”
h = hg + hf
Sistema de conducción hidráulica
Carg
a
Caudal
Punto de operación
h
Q
Sistema de conducción hidráulica
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas 4 Bbas Sistema Sistema
D = 18"
D = 8"
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas 4 Bbas Sistema
D = 8"
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rga
Gasto
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas 4 Bbas
Sistema de conducción hidráulica
DNúm. de
bbasQ (l/s) H (mca) Ph (kW) Efic-b Pm Efic-m Pe kWh/m3
Ahorro (%)
8"
1 70 72 49.44 0.80 61.80 0.90 68.67 0.2725
2 45 87 38.41 0.62 61.95 0.90 68.83 0.4249
3 33 92 29.78 0.54 55.15 0.90 61.28 0.5158
4 25 95 23.30 0.47 49.57 0.90 55.08 0.6120
18"
1 90 52 45.91 0.73 62.89 0.90 69.88 0.2157 20.9%
2 85 54 45.03 0.77 58.48 0.90 64.98 0.2123 50.0%
3 80 62 48.66 0.80 60.82 0.90 67.58 0.2347 54.5%
4 75 68 50.03 0.82 61.01 0.90 67.79 0.2511 59.0%
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Ca
rg
a
Gasto
Varias bombas en paralelo operando sobre
el mismo sistema de conducción
1 Bba 2 Bbas 3 Bbas 4 Bbas Sistema Sistema
D=18"
D=8"
0
20
40
60
80
100
0 25 50 75 100
Efic
ien
cia
Flujo (l/s)
Curva de Eficiencia de la bomba
Sistema de conducción hidráulica
Tubería de 8" Tubería de 18"
Volumen desplazado (m3/año) 3,153,600 3,153,600
Consumo (kWh/año) 1,930,003 677,953
Costo ($/año) 3,377,506 1,186,418
Ahorro ($/año) 2,191,088
Por otra parte por la tubería de 18” se
podrá desplazar un volumen de
9’460,800 m3/año
Sistema de conducción hidráulica
Aplicación de
Velocidad Variable
Los variadores de velocidad de estado
sólido, pueden ser usados como
alternativa a los sistemas de control de
bombas centrífugas.
Aplicación:
Aplicación de velocidad variable
MÉTODOS DE REGULACIÓN DEL CAUDAL
Modificación de la curva Carga-Capacidad del Sistema
Modificación de la curva Carga-Capacidad de la
Bomba
Modificación simultánea de ambas características
Arranque y paro de la bomba
Aplicación de velocidad variable
Potencia de Bombeo
0
100
0 100
Gasto (Q)
Carg
a (
H) (Q1, H1)
Q1
H1
Ph = Q1 x H1
Aplicación de velocidad variable
Modificación de la Curva del Sistema
0.0
100.0
0 100
Gasto (Q)
Ca
rg
a (
H)
Curva 2 Curva 1 Bomba
(Q1, H1)
(Q2, H2)
Q1Q2
H2
H1
Aplicación de velocidad variable
Modificación de la Curva de la Bomba
0.0
100.0
0 100
Gasto (Q)
Ca
rga
(H
)
Curva 2 Curva 1 Bomba N1 Bomba N2
(Q1, H1)
(Q2, H2)
Q1Q2
H2
H1
H2'
(Q2, H2')N2
N1
Aplicación de velocidad variable
Modificación Simultánea de las Curvas del Sistema y la Bomba
0.0
100.0
0 100
Gasto (Q)
Ca
rg
a (
H)
Curva 2 Curva 1 Bomba N1 Bomba N2
(Q1, H1)
Q1Q2
H1
(Q2, H1)
N1
N2'AHORRO
Aplicación de velocidad variable
Se tiene un bombeo MUNICIPAL directo a la red
trabajando a las 24 horas del día
Análisis de un caso:
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
RESULTADO DEL MONITOREO
Pr. Q Pe Hora
(mca) (lps) kW
00:00 23.50 31.6 124.37
01:00 28.75 12.84 104.37
02:00 28.75 12.84 104.37
03:00 28.75 12.84 104.37
04:00 28.75 12.84 104.37
05:00 23.50 31.6 124.37
06:00 19.00 40.4 131.69
07:00 14.32 42.8 93.89
08:00 14.32 42.8 93.89
09:00 14.32 42.8 93.89
10:00 14.32 42.8 93.89
11:00 14.32 42.8 93.89
12:00 14.32 42.8 93.89
13:00 14.32 42.8 93.89
14:00 14.32 42.8 93.89
15:00 19.00 40.4 131.69
16:00 19.00 40.4 131.69
17:00 23.50 31.6 124.37
18:00 23.50 31.6 124.37
19:00 19.00 40.4 131.69
20:00 19.00 40.4 131.69
21:00 23.50 31.6 124.37
22:00 23.50 31.6 124.37
23:00 23.50 31.6 124.37
00:00 23.50 31.6 124.37
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
Fig. 3.6 Perfil de Presión y Gasto Actual
0.00
6.00
12.00
18.00
24.00
30.00
00:00 06:00 12:00 18:00 00:00
HORA
Pre
sió
n
0
20
40
60
80
100
Gasto
Presión Gasto
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
CONSUMO DE ENERGÍA ACTUAL
Pr. Ph Pe Efic E Hora
(mca) kW kW em kWh
00:00 23.50 72.95 124.37 59%
01:00 28.75 36.26 104.37 35% 114
02:00 28.75 36.26 104.37 35% 104
03:00 28.75 36.26 104.37 35% 104
04:00 28.75 36.26 104.37 35% 104
05:00 23.50 72.95 124.37 59% 114
06:00 19.00 75.43 131.69 57% 128
07:00 14.32 60.26 93.89 64% 113
08:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
09:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
10:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
11:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
12:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
13:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
14:00 14.32 60.26 93.89 64% 94
15:00 19.00 75.43 131.69 57% 113
16:00 19.00 75.43 131.69 57% 132
17:00 23.50 72.95 124.37 59% 128
18:00 23.50 72.95 124.37 59% 124
19:00 19.00 75.43 131.69 57% 128
20:00 19.00 75.43 131.69 57% 132
21:00 23.50 72.95 124.37 59% 128
22:00 23.50 72.95 124.37 59% 124
23:00 23.50 72.95 124.37 59% 124
00:00 23.50 72.95 124.37 59% 124
TOTAL: 2698
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
PROPUESTA:
La propuesta consiste en instalar un
variador de velocidad, que mantenga la
presión de 14.32 mca en la descarga de la
bomba.
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
Fig. 3.7 Perfil de Presión y Gasto Con Variador
0
6
12
18
24
30
00:00 06:00 12:00 18:00 00:00
HORA
Pre
sió
n
0
20
40
60
80
100
Gasto
Presión Gasto
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
PROPUESTA AHORRO
Pr Ph Pe E E Hora
(mca) (kW) (kW) kWh kWh/día
00:00 14.32 44.49 75.86
01:00 14.32 18.08 52.05 64 50
02:00 14.32 18.08 52.05 52 52
03:00 14.32 18.08 52.05 52 52
04:00 14.32 18.08 52.05 52 52
05:00 14.32 44.49 75.86 64 50
06:00 14.32 56.88 99.31 88 40
07:00 14.32 60.26 93.89 97 16
08:00 14.32 60.26 93.89 94 0
09:00 14.32 60.26 93.89 94 0
10:00 14.32 60.26 93.89 94 0
11:00 14.32 60.26 93.89 94 0
12:00 14.32 60.26 93.89 94 0
13:00 14.32 60.26 93.89 94 0
14:00 14.32 60.26 93.89 94 0
15:00 14.32 56.88 99.31 97 16
16:00 14.32 56.88 99.31 99 32
17:00 14.32 44.49 75.86 88 40
18:00 14.32 44.49 75.86 76 49
19:00 14.32 56.88 99.31 88 40
20:00 14.32 56.88 99.31 99 32
21:00 14.32 44.49 75.86 88 40
22:00 14.32 44.49 75.86 76 49
23:00 14.32 44.49 75.86 76 49
00:00 14.32 44.49 75.86 76 49
TOTAL: 1987 711
Aplicación de velocidad variable
Análisis de un caso:
Conclusiones:
Con la implantación de la medida, se podrán
lograr ahorros por:
711 kWh/día
259,515 kWh/año
454,151.25 $/año
Aplicación de velocidad variable
Diagnóstico Energético a
Sistemas de Bombeo
De Agua Potable
Objetivo:
Identificar y evaluar técnica y económicamente
todas las áreas de oportunidad de ahorro de
energía que ofrezca un sistema de bombeo de
agua potable.
Diagnóstico energético
Alcances:
Sub-sistema Medidas a evaluar
Tarifa de suministro • Cambio de tarifa
• Administración de la demanda
Instalaciones eléctricas • Reducción de pérdidas en conductores
• Eliminación de puntos calientes y anomalías
Motores eléctricos • Sustitución de motores operando con baja efic.
• Mejorar la calidad de la energía de alimentación
Bombas • Sustitución de equipos operando con baja efic.
• Adecuar el equipo a las condiciones de operación
Sistema de control • Instalación de variadores de velocidad en
aplicaciones de gasto variable o carga variable
Sistema de distribución
hidráulica
• Incrementar diámetros de tuberías
• Mejorar el arreglo de tuberías
• Mejorar la distribución de caudales
• Reducción de fugas
Diagnóstico energético
Productos esperados:
RESUMEN EJECUTIVO
Medidas de ahorro propuestas
>
Sustituir el conjunto de motor-bomba por uno nuevo que trabaje con mejor
eficiencia en el punto de operación.
>
Instalar banco de
capacitores
>
Cambiar la tarifa eléctrica actual por una
más económica
Potencial de ahorro
Ahorros Reducción de
emisiones de
GEI
(TonCO2/año)
Inversión
($)
Pay-Back
(años)
Energía
(kWh/año
)
Económico
($/año)
119,894.5
0248,256.95 67.14 242,353.29 0.98
Diagnóstico energético
Productos esperados:1. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA:
1.1 Equipo Instalado:
Tipo: Bomba vertical
Gasto de diseño: 18 lps Gasto medido: 21 lps
Carga de diseño: ND mca Carga medida: 89.3 mca
Datos de Placa Motor: 100 HP; 460V; 1770 RPM Efic. 93.0%
Mediciones Motor: 42.97 kW 458V: FP = 79.5% Efic. 88.7%
Eficiencia Bomba: 47.1% Efic. Electromecánica: 41.8%
1.2 Operación:
El equipo es una bomba con motor Vertical de 60 HP, que opera 8760 horas al año, lo cual opera junto
con los pozos: Pozo 19, 20 y 15 a la planta de San Antonio.
Estos pozo descarga a una línea de conducción de 20" que va hasta la planta potabilizadora de San
Antonio, donde el agua es tratada y enviada a la zona de San Anotio.
1.3 Facturación Eléctrica actual
Tarifa HM, esta tarifa se aplicará a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados
en media tensión, con una demanda de 100 kilowatts o más.
Cuotas aplicables región sur, mayo de 2012
Demanda
facturable 178.58 $/kW-mes
Energía de punta 2.0029 $/kWh
Energía intermedia 1.1483 $/kWh
Energía de base 0.9555 $/kWh
Diagnóstico energético
Productos esperados:
1.4Consumo de energía actual
MesDemanda
(KW)
Consumo
(KWh)FC FP
Costo
Promedio ($)
jun-11 35 22,944 91.05 82.62 1.4914
jul-11 35 16,056 61.66 82.75 1.6335
ago-11 42 19,768 63.26 77.79 1.6487
sep-11 42 27,344 90.42 77.92 1.5719
oct-11 42 24,896 85.17 77.69 1.5747
nov-11 41 78.05 77.66 1.6277
dic-11 42 27,664 91.48 77.81 1.6599
ene-12 42 27,600 88.33 77.73 1.7313
feb-12 45 19,456 55.64 69.24 2.1132
mar-12 39 26,192 64.88 87.61 1.5512
abr-12 34 17,152 65.87 90.07 1.599
may-12 43 16,056 51.93 79.97 1.7571
PromediosMes
40.1722,284
74 79.905 1.6633Anual 245,128
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
Consumo de energía actual
Diagnóstico energético
Productos esperados:
1.5 Balance de energía actual
Parámetro Unidad Cantidad
Consumo de Energía kWh/año 242,762
Eficiencia del Motor % 88.69%
Eficiencia de la Bomba % 47.15%
Pérdidas por Fugas % 30%
Pérdidas Eléctricas kWh/año 7,377
Pérdidas en el motor kWh/año 27,465
Pérdidas en la Bomba kWh/año 113,794
Pérdidas por Fugas kWh/año 28,238Trabajo Útil kWh/año 65,888
Pérdidas Eléctricas
2.83%Pérdidas en
el motor11.31%
Pérdidas en la Bomba68.47%
Pérdidas por Fugas
11.63%
Trabajo Útil27.14%
Balance de energía actual
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2. EVALUACIÓN DE LAS INSTALACIONES ACTUALES
2.1 Evaluación del transformador
Cálculos de pérdidas eléctricas en el transformador
DATOS Potencia Demandada: (kW) 43.03
Capacidad Factor de Potencia: 79.67%
75 kVA Horas al año: 5650
Pérdidas nominales Factor de Carga: 72.0% 0 0
Pfe: 400 W Pérdidas Nominales: (kW) 0.96 0 0
Pcu: 1080 W Factor de inc. por temp. 3.00%
Pérdidas Totales (kWh/año) 5,588 5,588 0 0
2.2 Evaluación de los conductores eléctricos
Cálculos de pérdidas eléctricas en los conductores
Tramo CalibreLong. Resistencia Corriente Oper Pérdidas
m Ω/km Ω A h/año kW kWh/año
Transf-Arrancador 1/0 AWG 15 0.329 0.004935 67.7 5650 0.07 383
Arrancador-Motor 1/0 AWG 55 0.329 0.018095 67.7 5650 0.25 1,406
0.32 1,789
2.3 Evaluación del motor
Cálculos de pérdidas eléctricas en el motor
Parámetros Promedio Desbalance Calificativo V/Vn Evaluación de la eficiencia
TENSIÓN (V) 458.00 0.36% mínimo -0.4% F. Carga 53.25%
CORRIENTE (A) 67.70 5.61% medio η nominal 90.81%
POTENCIA (kW) 42.72 6.21% alto Depreciación 2.13%
FACT. POT. 80% 2.10% bajo η real 88.69%
Cálculo de pérdidas de la eficiencia del motor actual
HP Efic' FCEfic.
NomEfic. 50% Efic. 75% FA ant FA rew FA vv FA dv
100 93% 53.25% 91% 90.80% 90.90% 2.00% 0.0% -0.0012297 0.99996
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2.4 Evaluación de la bomba
Cálculo de la eficiencia electromecánica motor-bomba
CARGA DE BOMBEO
Pérdidas en la línea de succión: 0.000 mca Pérdidas en la línea de descarga: 0.00 mca
Peso específico del fluído: 1000 kg/m3 Velocidad en la línea de desc. 0.006 m/s
Carga neta de bombeo: 89.25 mca Desviación con respecto al diseño: N/D
GASTO:
Gasto
medido: 0.0204m3/s Desviación con respecto al diseño: N/D
POTENCIA MANOMÉTRICA
De Diseño:17.66 kW
De acuerdo a
mediciones:17.86 kW Desv. 1.15%
EFICIENCIA:
Eficiencia electromecánica: 41.81% Eficiencia de la bomba: 47.15%
Pérdidas en tubería
Conducción hidráulicaQ A v Visco Reynolds Rug. Abs
Rug
.
Rel fr Hfr
m3/s m2 m/s m2/s mm mcaSucción 0.000 0.0324 0.0063 1.01E-06 1.28E+03 0.045 0.000221 0.0215 0.00000
Descarga 0.000 0.0324 0.0063 1.01E-06 1.28E+03 0.045 0.000221 0.0195 0.00000
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2.4 Evaluación de la bomba
Cálculo de la eficiencia electromecánica motor-bomba
CARGA DE BOMBEO
Pérdidas en la línea de succión: 0.000 mca Pérdidas en la línea de descarga: 0.00 mca
Peso específico del fluído: 1000 kg/m3 Velocidad en la línea de desc. 0.006 m/s
Carga neta de bombeo: 89.25 mca Desviación con respecto al diseño: N/D
GASTO:
Gasto
medido: 0.0204m3/s Desviación con respecto al diseño: N/D
POTENCIA MANOMÉTRICA
De Diseño:17.66 kW
De acuerdo a
mediciones:17.86 kW Desv. 1.15%
EFICIENCIA:
Eficiencia electromecánica: 41.81% Eficiencia de la bomba: 47.15%
Pérdidas en tubería
Conducción hidráulicaQ A v Visco Reynolds Rug. Abs
Rug
.
Rel fr Hfr
m3/s m2 m/s m2/s mm mcaSucción 0.000 0.0324 0.0063 1.01E-06 1.28E+03 0.045 0.000221 0.0215 0.00000
Descarga 0.000 0.0324 0.0063 1.01E-06 1.28E+03 0.045 0.000221 0.0195 0.00000
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2.5 Cálculo de Indicadores Energéticos
Balance medido contra el facturado Cálculo del costo unitario de la energía
Facturación (kWh/año)Operación
(h/año)
Consumo
medido
(kWh/año)
Desviación
(%)
Energía consumida
(kWh/año)
Importe pagado
($/año)
Costo Unitario
($/kWh)
245,128 5,650 242,762 0.97% 245,128 472,956.83 1.9294
Cálculo del consumo específico Cálculo del costo específico
Volumen desplazado
(m3/año)
Energía consumida
(kWh/año)
Consumo específico
(kWh/m3)
Volumen
desplazado
(m3/año)
Importe pagado
($/año)
Costo Específico
($/m3)
414,936 245,128 0.5908 414,936 472,956.83 1.1398
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2.6 Evaluación de la Tarifa Eléctrica
Tarifa Concepto Costo Unidad
6Cargo fijo 272.37 $/mes
Energía 1.496 $/kWh
OMDemanda 163.78 $/kW-mes
Energía 1.304 $/kWh
HM
Demanda facturable 178.58 $/kW-mes
Energía de punta 2.0029 $/kWh
Energía intermedia 1.1483 $/kWh
Energía de base 0.9555 $/kWh
Distribución de Horarios (Hrs/año)Consumo
(kWh/mes)Demanda (kW) Factor de potencia
Punta 468.48 1,568 Punta 40.17 Valor FP 0.80
Intermedio 4,300 14,393 Intermedio 40.17 Cargo 2.51%
Base 1,370 4,586 Base 40.17 Bonif. 0.0%
Total 6138.48 20,547 Máxima 40.17
Importe mensual de facturación Tarifa Más Económica
Tarifa $ Cargo Fijo $ Energía $ Demanda $ F.P. IVA $ Total Tarifa Importe Ahorro/mesAhorro
%
6 272.37 30,738.10 778 5,086 36,874.48
6 36,874 732.6 1.85OM 26,793.10 6,578.50 837 5,473 39,682.10
HM 24,049.94 7,172.96 783 5,121 37,607.09
Diagnóstico energético
Productos esperados:
2.7 Observaciones y áreas de oportunidad de ahorro identificadas
a). El arrancador no se encuentra aterrizado a tierra física.
b). El motor presenta un factor de potencia bajo, lo que indica que el motor
trabaja con poca carga o se encuentra en mal estadoc). La bomba presenta una eficiencia baja lo que es un indicativo de que sus
impulsores se encuentran desgastados o que estos no corresponden al
diseño, se evaluará la factibilidad de sustitución del equipo por uno mas
eficiente.d). El desbalance de corriente y de potencia son altos, lo que es un indicativo
de la operación ineficiente del motor.
Diagnóstico energético
Productos esperados:3. PROPUESTA DE AHORRO
3.1 Descripción Sustituir el conjunto de motor-bomba por uno nuevo que trabaje con mejor eficiencia en el punto
de operación.
Instalar banco de capacitores
Cambiar la tarifa eléctrica actual por una más económica
3.2 Equipo propuesto Bomba: Marca: Goulds
Modelo: 10WAHC 5S
Eficiencia de la Bomba: 83.5%
Eficiencia Electromecánica: 75.6%
Marca: US Potencia. 40 HP
Voltaje 460 V
RPM 1800
Frame 324TP
Banco de Capacitores 11 kVAr
3.3 Beneficios directos: Ahorro de energía: 119,894kWh/año
Ahorro en facturación eléctrica: 231,327.80$/año
Ahorro en la tarifa eléctrica 8,791.25$/año
3.4 Beneficios Adicionales: El equipo propuesto trabajará con un mejor factor de potencia, y demandará una
menor corriente, lo que se traducirá en una disminución de las pérdidas por efecto
Joule en los conductores y el transformador.Ahorro de energía en conductores y transformador: 4,217.78kWh/añoAhorro en facturación eléctrica 8,137.90$/año
3.5 Ahorro total 248,256.95$/año
Diagnóstico energético
Productos esperados:
3.7 Balance de Energía Esperado
Parámetro Unidad CantidadEnergía consumida kWh/año 122,867Potencia del Motor kW 23.62Corriente A 31.34Factor de Potencia % 95%Pérdidas Eléctricas kWh/año 3,160Pérdidas en el Motor kWh/año 6,983Pérdidas en la Bomba kWh/año 18,600Pérdidas por Fugas kWh/año 28,238Trabajo Útil kWh/año 65,888Ahorros kWh/año 119,894
Pérdidas Eléctricas
1.30%
Pérdidas en el Motor2.88%
Pérdidas en la Bomba7.66%
Pérdidas por Fugas
11.63%
Trabajo Útil27.14%
Ahorros49.39%
Balance de Energía Esperado
Diagnóstico energético
Productos esperados:
3.9 Evaluación Económica
Inversión: COTIZACIÓN
Part. DescripciónImporte
($)
1
Adquisición del equipo de bombeo propuesto
(incluye: Bomba-motor, Colador tipo Tazon y
Cabezal de descarga)184,541.24
2 Retirar el equipo de bombeo actual e instalar el
propuesto.42,813.57
3 Adquisición del banco de capacitores de 10 kVAr
a 440 V, con interruptor.12,174.08
4 Instalar banco de capacitores propuestos. 2,824.39TOTAL ($): 242,353.29
Ahorro económico: 248,256.95
Pay-Back: 0.98 años
Diagnóstico energético
Diagnóstico energético
