evaluación para sistemas de bombeo de agua guía para la hoja de cálculo

EVALUACIN PARA SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUAGua para la hoja de clculo de eficiencia energticaPrimera edicin

Paso 1: Relevacin de datos 1

Banco Interamericano de Desarrollo

EVALUACIN PARA SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUAGua para la hoja de clculo de eficiencia energticaPrimera edicin

Iniciativa de Agua y Saneamiento Iniciativa de Energa Sostenible y Cambio Climtico Washington, D.C. 2011

La produccin de esta publicacin estuvo a cargo de la Oficina de Relaciones Externas del BID.

Banco Interamericano de Desarrollo, 2011. Todos los derechos reservados. Las opiniones expresadas en esta publicacin pertenecen a los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del BID.

Para mayor informacin o consultas, por favor dirigirse a: [email protected] o [email protected]. IDB-MG-114

CONTENIDOPRESENTACIN....................................................................... v INTRODUCCIN....................................................................... 1

DIAGNSTICO ENERGTICO DE EQUIPOS DE BOMBEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3PASO 1. RELEVACIN DE DATOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Sistema elctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Datos nominales del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Datos nominales de la bomba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Caractersticas del fluido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 PASO 2. MEDICIONES DE CAMPO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Mediciones hidrulicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Mediciones elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Mediciones de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PASO 3. EVALUACIN Y PROCESO DE INFORMACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Evaluacin de los conductores elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Evaluacin del motor elctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Evaluacin de la bomba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Balance de energa actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Comentarios y oportunidades de ahorro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PASO 4. PROYECTO DE AHORRO DE ENERGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Descripcin de las propuestas de ahorro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Especificaciones del equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Plan de accin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PASO 5. EVALUACIN DE LOS AHORROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Evaluacin de los conductores elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Evaluacin de la eficiencia del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Balance de energa esperado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PASO 6. ANLISIS ECONMICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Clculo de ahorros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Clculo del costo de las inversiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Anlisis de la tasa de retorno de la inversin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 13 16 17 17 19 22 25 27 31 31 32 33 33 33 34 34 35 35 36 36

PRESENTACIN

C

on el propsito de mejorar el servicio de agua potable que se brinda a la sociedad de los pases de Amrica Latina, a travs del desarrollo de una metodologa regional de eficiencia energtica y mantenimiento que pueda ser aplicada por empresas de agua, en el marco del Programa de Cooperacin Tcnica Eficiencia Energtica en Empresas de Agua y Saneamiento en Centroamrica financiado por el Fondo Especial de Operaciones del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), se ha contado con los servicios de consultora de Econoler Internacional y Alliance to Save Energy, con el fin de desarrollar dicha metodologa de eficiencia energtica y mantenimiento en el sector de agua y saneamiento. La presente publicacin corresponde a la Gua para la hoja de clculo de eficiencia energtica para sistemas de bombeo en empresas de agua y saneamiento, que se ha diseado a estos efectos. Tambin estn disponibles un Manual de mantenimiento para sistemas de bombeo de agua, un Manual de evaluacin de eficiencia energtica para sistemas de bombeo en empresas de agua y saneamiento, un Manual de mantenimiento para sistemas de bombeo de agua y una Hoja de clculo de eficiencia energtica para sistemas de bombeo. La elaboracin del presente manual fue dirigida por la Unidad de Energa Sostenible y Cambio Climtico (ECC) y la Divisin de Agua y Saneamiento (WSA), por Christoph Tagwerker (ECC), Marcello Basani (WSA), Rodrigo Riquelme (WSA) y Gerhard Knoll (WSA). El trabajo fue desarrollado por las firmas Econoler International y Alliance to Save Energy, dirigidas por los ingenieros Arturo Pedraza y Ramn Rosas.

Iniciativa de Agua y Saneamiento Iniciativa de Energa Sostenible y Cambio Climtico

INTRODUCCIN

S

in ser una panacea, comprender la complejidad de la problemtica del sector agua y las medidas de eficiencia en agua y energa dentro de un sistema de agua potable y saneamiento pueden significar un largo camino para abordar los problemas dentro de esta rea. La eficiencia en materia de energa y agua, cuando se aplica dentro de un proceso de planificacin integrado, puede aplazar y, en algunos casos, eliminar la necesidad de inversin en infraestructura adicional. Las mejoras en la eficiencia de los servicios de agua municipales constituyen tambin las inversiones que ms valen la pena porque retornan impresionantes rendimientos en forma de ahorros operacionales y generales, lo cual se traduce en un mejor servicio y en la optimizacin de la sostenibilidad financiera del operador. Con el fin de seguir ordenadamente una metodologa, la evaluacin de la eficiencia energtica consiste en la aplicacin de un conjunto de tcnicas para determinar el grado de eficiencia con la que es utilizada la energa, adems de especificar cunta se desperdicia. La parte concluyente de la evaluacin de la eficiencia energtica es la identificacin y cuantificacin de medidas de bajo costo o con inversiones rentables para el ahorro de energa en la instalacin; esta parte es una pieza clave del desarrollo de un proyecto integral de eficiencia energtica. Para ejecutar la evaluacin de eficiencia energtica, se sugiere seguir una secuencia ordenada, lo cual conducir a mejores resultados. Sobre la base de la distribucin de prdidas, la evaluacin de la eficiencia energtica en un sistema de agua potable y saneamiento debe incluir el anlisis de los sistemas tpicos donde se consume la energa, que en orden de importancia son: Conjunto motor-bomba, teniendo en cuenta eficiencias, condiciones de operacin y aspectos de mantenimiento. Sistema de distribucin, lo cual abarca conducciones, tanques de regulacin y otros accesorios. Sistema electromotriz, incluido el transformador. Suministro energtico, lo cual implica considerar las caractersticas del contrato de suministro. Las medidas de ahorro tpicas que se obtienen mediante esta metodologa de anlisis son las siguientes: Optimizacin del factor de potencia. Operacin de bombas en zonas de mxima eficiencia. Utilizacin de motores de alta eficiencia. Disminucin de prdidas de carga en tuberas. Seleccin del calibre ptimo de conductores.

La aplicacin de otras medidas de ahorro entre ellas: seleccin de la tarifa ms econmica, tarifa HM y paro de equipos en horas punta, autogeneracin en horas punta, aplicacin de velocidad variable y ahorros de energa por optimizacin de la operacin hidrulica podr sugerirse como resultado de otro tipo de anlisis. En este manual se describe la metodologa de clculo a aplicar durante la evaluacin de eficiencia energtica en un sistema de bombeo, con la ayuda de una hoja de clculo que precisamente contiene dicha metodologa paso a paso. Nota: Esta hoja de clculo se ha llenado con datos de un ejemplo, los cuales deben ser reemplazados en cada sistema y equipo en estudio con la informacin correspondiente. En la hoja de clculo se han marcado con color AMARILLO los campos que deben ser reemplazados o ingresados, y con color VERDE los que responden a clculos efectuados en forma automtica y, por lo tanto, no deben ser alterados. Se sugiere guardar el archivo con el nombre del sistema de bombeo correspondiente antes de empezar a llenar la hoja de clculo.

OBJETIVOLa presente metodologa tiene el objetivo de evaluar y analizar un sistema de bombeo, mediante la evaluacin del balance energtico de dicho sistema, as como tambin de la evaluacin de las medidas de ahorro de energa propuestas. Las frmulas que se utilizan en este formato estn relacionadas con las unidades de medida que se describen en cada punto; por ello, es crucial que se respeten las unidades con las que se debe llenar el formato, de modo que los datos que se piden deben ser convertidos a las unidades de medida correspondientes para el buen funcionamiento del equipo. Para completar el formato se deber seguir la metodologa que se refiere en los prrafos siguientes.

ENCABEZADOPara empezar se deber colocar en el encabezado del formato los datos de: Sitio. Lugar o regin donde se ubica el equipo en estudio. Fecha. Da, mes y ao en que se realizan las mediciones y el estudio del equipo. Agencia. Compaa, empresa u organismo responsable de la operacin del equipo en estudio. Sistema. Sistema hidrulico al que pertenece el equipo en estudio. Si es parte de un subsistema de uno principal, tambin deber escribirse el sistema y el subsistema al que pertenece. Equipo. Nombre del equipo en estudio.

2 Evaluacin para sistemas de bombeo de agua

DIAGNSTICO ENERGTICO DE EQUIPOS DE BOMBEOLUGAR: GMEZ PALACIO, DGO. FECHA: 24 DE MARZO DE 2009 ORGANISMO: SIDEPA, GMEZ PALACIO, REA URBANA SISTEMA: Frankie Ejido Cuba EQUIPO: P37

Una vez completo el encabezado se debe llenar el formato de acuerdo con los pasos que se detallan a continuacin.

PASO 1. RELEVACIN DE DATOS1.1 SISTEMA ELCTRICOSe deben completar los siguientes datos:

Llenar con unidades del Sistema Internacional los siguientes apartados.

DIAGRAMA UNIFILAR. Es sumamente importante esquematizar el diagrama unifilar de las conexiones del equipo, acometida, cableado, transformador, interruptor principal y si tiene arrancador o no.DIAGRAMA UNIFILAR. Es sumamente importante esquematizar el diagrama unifilar de las conexiones del equipo, acometida, cableado, transformador, interruptor principal y si tiene arrancador o no.

EM

EQUIPO DE MEDICIN 300 A SIEMENS

40 kvar ATP 111-2 150 HP

Submonitos

P37


SUMINISTRO ELCTRICO. Se refiere al prestador del servicio elctrico y a los datos correspondientes al contrato con esta compaa.

SUMINISTRO ELCTRICO CFE Suministrador: 632001006521 N de servicio: Tarifa contratada: 06

Suministrador. Nombre de la empresa que presta el servicio elctrico. Nmero del servicio. El nmero de contrato del recibo o de la factura de electricidad para este equipo. Tarifa contratada. La clave o nombre del esquema tarifario en el que se encuentra dicho contrato. TRANSFORMADORTRANSFORMADOR Tipo: Capacidad: Rel. de transf.: OA COSTA 112,5 13200/440/254

kva V

Tipo. El tipo de transformador que alimenta el equipo; en caso de suministro directo, poner la leyenda SUMINISTRO DIRECTO. Capacidad. La capacidad del transformador o de los transformadores; si el suministro se efecta por medio de ms de uno, consignar la capacidad de kva de cada uno de ellos. Rel. de transf. Se debe anotar el voltaje de entrada y salida del transformador o la relacin de voltaje de transformacin, en voltios separados por una diagonal. En caso de que el transformador tenga ms de un voltaje de salida, se deber escribir el voltaje real al que est funcionando actualmente. INTERRUPTOR PRINCIPAL. Consignar en este caso los datos del interruptor principal del equipo, es decir el interruptor al cual llega la energa proveniente del transformador o la alimentacin principal del equipo.INTERRUPTOR PRINCIPAL SIEMENS Marca: 125 Capacidad: Ajuste: RPIDO

Marca. La marca del interruptor o fabricante. Capacidad. La capacidad nominal del interruptor en amperes (A). Ajuste. Si el interruptor es de tipo ajustable, se debe anotar la capacidad nominal a la que est ajustado, en amperes (A).


ARRANCADOR. Si el equipo de bombeo cuenta con un arrancador, debe detallarse la siguiente informacin:

ARRANCADOR Tipo: Capacidad:

ATP111-12 60

HP

Tipo. Tipo de arrancador. Capacidad. Capacidad del arrancador en HP. Debe indicarse si es directo, D-Y, PS, VDF.

PROTECCIN. Consignar aqu los datos de la proteccin de sobrecarga del motor que se encuentra en el arrancador.PROTECCIN Marca: Capacidad: Ajuste: SUB MONITOR

Marca. Fabricante o marca del elemento trmico de proteccin del motor. Capacidad. Poner el rango de calibracin del elemento trmico en amperes (A). Ajuste. El punto en que se encuentra calibrado el elemento trmico. CAPACITORES. Si el equipo cuenta con un banco de capacitores, anotar la capacidad total del banco en kvar.CAPACITORES Capacidad: 40 kvar

SISTEMA DE TIERRAS. Se deber cruzar el casillero correspondiente de acuerdo con la pregunta y colocar el calibre del cable con el que se encuentra puesto a tierra el elemento descrito.SISTEMA DE TIERRAS Hay sistema de tierras? Estn separados el neutro y la tierra? Est aterrizado el transformador? Est aterrizado el arrancador? Est aterrizado el motor?

S S S S S

NO NO NO NO NO

Calibre: Calibre: Calibre:

8 8 -


CONDUCTORES. Los datos requeridos en este recuadro se refieren al calibre y a la longitud de los conductores en dos tramos: primero, el que se extiende desde el punto de alimentacin del servicio (ya sea un transformador o una acometida de entrada) hasta el arrancador o interruptor del motor; y segundo, el que va desde el arrancador o interruptor del motor hasta el motor. En ambos casos se debe consignar lo siguiente:CONDUCTORES Transformador-Arrancador 1HXF-4/0 AWG Calibre: 18 Longitud: C-3H+N-8 Agrupamiento: Arrancador- Motor 1XHF-4/0 AWG Calibre: 152,50 Longitud: C-3H+N-8 Agrupamiento:

m

m

Calibre. Es el calibre del conductor ya sea en mm2 o en AWG; ste puede obtenerse en el forro del conductor. Longitud. Se trata de la longitud total de los conductores en el tramo descrito. Agrupamiento. Es la descripcin de cmo van agrupados dichos conductores y el medio de canalizacin utilizado. OBSERVACIONES. En este recuadro se deber describir cualquier situacin especfica que presente el sistema elctrico del equipo y que pueda ayudar a comprender mejor dicho sistema.El arrancador est aterrizado por la OBSERVACIONES: estructura de la tubera del poste al arrancador y el motor

1.2 DATOS NOMINALES DEL MOTORSe deber obtener la informacin de los datos nominales del motor y de la bitcora de mantenimiento del equipo en estudio. DATOS DE PLACA O NOMINALES. Esta informacin se encuentra descrita en la placa del motor, o en su defecto, si la placa es ilegible, se deber buscar la orden de compra o el documento en que se describan las caractersticas del motor del equipo en estudio.DATOS DE PLACA O NOMINALES Saers Marca: 40 HP Capacidad: Velocidad: 3600 RPM

Tensin: Corriente: Eficiencia:

440 53 84,0%

V A

Tipo: Frame: F.S.:

Sumergible 1,15

Marca. Marca o fabricante del motor. Capacidad. La capacidad nominal del motor en HP. Velocidad. La velocidad de giro del motor en RPM. Tensin. La tensin nominal del motor en voltios (V).6 Evaluacin para sistemas de bombeo de agua

Corriente. La corriente nominal del motor (A). Eficiencia. La eficiencia que consigne el fabricante o la del motor nuevo en porcentaje. Tipo. Tipo de motor. Frame. Es el tipo de armazn o nmero de armazn que tiene el motor. F.S. Es el factor de servicio que tambin se lee en la placa; cuando no se encuentre en la placa, el F.S. deber tener el valor de 1. Como indica el porcentaje de sobrecarga de trabajo del motor, un factor mayor a 1 significa que el motor aguanta dicha sobrecarga. HISTORIAL. Es el historial de mantenimiento del motor; los datos que interesan para la auditora energtica para el equipo son los siguientes:HISTORIAL Antigedad: 0,5 aos Operacin: 8.736 h/ao # de rebobinados: 0

Antigedad. La edad o el tiempo que ha trabajado el motor desde su primera instalacin, en aos. Operacin. Las horas en promedio de trabajo del motor en un ao, en h/ao. Cantidad de rebobinados. El nmero de rebobinados que se le han realizado al motor en la vida de servicio. OBSERVACIONES. Se debe describir cualquier situacin particular de este motor, ya sea en cuanto a su mantenimiento, cambio de piezas o cambio de operacin.Motor sumergible controlado por un arrancador a tensin reducida, modelo ATP112-2 de 150 HP. Falta OBSERVACIONES: que los datos de placa del motor instalado estn visibles en la tapa del arrancador.

1.3 DATOS NOMINALES DE LA BOMBAEn este apartado se debern describir los datos nominales o de diseo de la bomba; para esto, en caso de que no se tengan los datos en campo o que resulte ilegible su placa, ser necesario contar con los documentos del equipo al momento de la compra. Los datos requeridos se detallan a continuacin. CUERPO. Los datos referentes al cuerpo de la bomba son los siguientes:CUERPO Marca: Tipo: Modelo: Antigedad:

Grundfoss Sumergible 0 aos

Marca. Marca o fabricante de la bomba. Tipo. Tipo de bomba, sumergible, de turbina vertical u horizontal, centrfuga, etc.Paso 1: Relevacin de datos 7

Modelo. El modelo de bomba de acuerdo con el fabricante. Antigedad. La edad o tiempo que el equipo ha estado en operacin, desde su instalacin, en aos. IMPULSOR. Colocar aqu los datos correspondientes al impulsor de la bomba:IMPULSOR Tipo: Material: Dimetro: Antigedad:

Cerrado A Inox. m aos

Tipo. El tipo de impulsor de la bomba. Material. El material con el que est fabricado el impulsor. Dimetro. El dimetro nominal del impulsor en m. Antigedad. La edad del impulsor o el tiempo que ha estado en operacin, en aos. Cabe sealar que el impulsor podra tener una antigedad diferente a la bomba, si este elemento ha sido cambiado durante la vida de esta ltima. FLECHA. Se trata de los datos de la flecha de transmisin entre el motor y la bomba.FLECHA: Dimetro: pulg. Longitud: m

Dimetro. El dimetro de la flecha en pulgadas (pulg.). Longitud. La longitud de la flecha en metros (m). DATOS DE DISEO. Son las caractersticas hidrulicas de diseo del equipo de bombeo, y que de acuerdo con el modelo del fabricante se describen en el punto de operacin ptima de la bomba de la curva caracterstica, con los siguientes datos:DATOS DE DISEO: Carga: 150 m.c.a. Gasto: 10 l/s

Carga. La carga de diseo en metros de columna de agua (m.c.a.). Gasto. El gasto de diseo en litros por segundo (l/s). OBSERVACIONES. Se debe describir cualquier situacin particular de la bomba, ya sea en relacin con su mantenimiento, cambio de piezas o cambio de operacin.Bomba lubricacin por aceite. OBSERVACIONES: Descarga a red interconectada.


1.4 CARACTERSTICAS DEL FLUIDOEn este apartado slo se especificarn las caractersticas principales del fluido a bombear, las que variarn segn se trate de agua potable o agua tratada. Los datos que se debern obtener son los siguientes:Fluido: OBSERVACIONES Agua Temp.: 22 C Peso especfico: 1.000 kg/m3

Fluido. Descripcin del fluido: agua potable, agua tratada u otro. Temp. Temperatura de trabajo o temperatura media a la que se encuentra el fluido en C. Peso especfico. El peso especfico del fluido a bombear, en kg/m3. Observaciones. Describir cualquier condicin particular del fluido que se est bombeando. Con la obtencin de estos datos, se termina el primer paso de la auditora energtica.

PASO 2. MEDICIONES DE CAMPO

El segundo paso de esta metodologa consiste en la obtencin de datos de campo mediante la medicin de parmetros hidrulicos, elctricos y de temperatura. A continuacin se describen las mediciones que debern ser realizadas para cada uno de los rubros sealados.

2.1 MEDICIONES HIDRULICASLas mediciones de parmetros hidrulicos se refieren a la obtencin de presiones, flujos y niveles de acuerdo con los siguientes detalles: NIVELES. La medicin de los niveles de trabajo del equipo de bombeo es sumamente importante para una correcta interpretacin de los resultados de eficiencia. En este caso se deber obtener un detalle de los siguientes niveles de trabajo:NIVELES 137 Nivel de depsito de succin (A): Distancia de descarga a manmetro (C): 4

m m

142,50 Longitud de tubera en succin (B): Altura del manmetro de descarga (D): 0

m m

Nivel del depsito de succin (A). Es la distancia que existe entre el nivel del agua y un punto de referencia en metros (m); de acuerdo con el tipo de sistema, esta medicin se realizar del siguiente modo: En pozos profundos: distancia entre el nivel dinmico y el cabezal del pozo por donde se introduce la sonda (vase el grfico 1). En crcamos de bombeo: distancia entre el nivel del agua y la base de apoyo de la bomba (vase el grfico 2). En rebombeos directos de red: en este caso se sustituye el nivel del depsito de succin por el nivel del manmetro de succin, y se mide la distancia entre el nivel de

Paso 2: Mediciones de campo 9

referencia (Nr) y el centro del manmetro de succin. El nivel de referencia puede ser el nivel del piso o el nivel del centro de la tubera de succin, siempre y cuando se respete este mismo nivel de referencia para todas las mediciones en el rebombeo (vase el grfico 3). Longitud de tubera en succin (B). Es la longitud de la tubera medida del punto de succin al nivel del cabezal de descarga en metros (m). De acuerdo con el tipo de sistema de bombeo, esta distancia se podr medir del siguiente modo: En pozos profundos: si la bomba es sumergible, se medir la distancia entre la bomba y el codo de salida en el cabezal del pozo; si la bomba es de tipo turbina, se tomar la distancia entre los impulsores y la salida en el cabezal del pozo (vase el grfico 1). En crcamos de bombeo: se tomar la distancia o longitud de la tubera que se encuentra dentro del crcamo, hasta el nivel de la losa o nivel del piso (vase el grfico 2). En rebombeos directos de red: en este caso la distancia B ser cero. Distancia de descarga a manmetro (C). Es la distancia que existe desde el punto de descarga de la bomba hasta el punto donde se encuentra ubicado el manmetro, en metros (m). De acuerdo con el tipo de sistema de bombeo, esta medicin se podr realizar en funcin de lo siguiente: En pozos profundos: distancia entre la tubera de salida y el manmetro en caso de que la bomba sea sumergible, y entre el punto de inicio de la tubera de descarga y el manmetro en caso de que se trate de una bomba tipo turbina (vase el grfico 1). En crcamos de bombeo: distancia entre el punto de inicio de la tubera de descarga y el manmetro (vase el grfico 2). En rebombeos directos de red: en este caso la distancia (C) ser cero, ya que para la evaluacin de las prdidas, estas ltimas estarn consideradas con la diferencia de presiones de succin y descarga. Altura del manmetro de descarga (D). Es la distancia entre el nivel del piso y el manmetro de descarga en metros (m); sta no vara de acuerdo con el tipo de sistema de bombeo (vanse los grficos).


GRFICO 1 Mediciones hidrulicas para pozos profundosC

D A B

GRFICO 2 Mediciones hidrulicas para crcamos de bombeoC Paso 2: Mediciones de campo 11 D

B

A

Nivel de agua

GRFICO 3 Mediciones hidrulicas para rebombeos directos de redPd Ps (D)

(A)

(Nr)


SUCCIN Y DESCARGA. Se deben medir las caractersticas hidrulicas de la succin y la descarga de acuerdo con el siguiente cuadro y los siguientes datos:Succin Descarga Dimetro (m) 0,2032 0,1016 Material A.C.- C40 A.C.- C40 Presin (kg/cm2) 0,62 0,59 Gasto (l/s) 9,2 9,2 Velocidad (m/s) 0,2837 1,1348

Dimetro. Es el dimetro de la tubera segn corresponda en metros (m). Material. Se debe consignar el tipo de material de la tubera de succin y de descarga para obtener as el coeficiente de friccin que corresponda. Presin. Se debern colocar manmetros o, si el sistema ya tiene un manmetro instalado, se pondr la presin de succin y descarga que marque el mismo en kg/cm2. Si no existe manmetro en la tubera de succin y no es posible medir la presin en este punto, se deber dejar este recuadro en blanco. Gasto. Se debe medir el flujo tanto en la tubera de succin como en la descarga, en litros por segundo (l/s); cuando el flujo slo se puede medir en la tubera de descarga, el valor ser el mismo que en la tubera de succin. Velocidad. Es la velocidad del fluido tanto en la tubera de succin como en la de descarga en m/s. Si el medidor de flujo utilizado cuenta con este dato, el mismo se podr anotar en el recuadro correspondiente; en caso contrario, se deber calcular con base en el dimetro y el flujo (gasto) obtenidos. El formato tiene ya insertada la frmula de clculo de velocidad correspondiente. TOPOGRAFA. Se deben obtener los datos topogrficos de las elevaciones de los puntos del sitio donde se encuentra el equipo de bombeo y tambin del punto de entrega; esto permitir posteriormente poder calcular el desnivel en (m) que la bomba deber librar para la entrega del fluido.TOPOGRAFA Elevacin en sitio de equipo 2345 msnm Elevacin en sitio ms alto de entrega 2346 msnm

ELEVACIN DEL SITIO DE EQUIPO. Es la elevacin donde se encuentra situado el equipo de bombeo expresada en metros sobre el nivel medio del mar. ELEVACIN SITIO MS ALTO DE ENTREGA. Es la elevacin del punto ms alto de entrega, para lo cual habr que tener en cuenta lo siguiente: Si la entrega se realiza a tanque, la elevacin del sitio ms alto de entrega ser el punto donde se encuentra la tubera de descarga de dicho tanque. Si la entrega se efecta a la red de distribucin, se deber poner el punto ms alto o con mayor elevacin dentro del rea de influencia de la red de distribucin. OBSERVACIONES. Se deben anotar las condiciones en que se hicieron las mediciones o las particularidades del sistema hidrulico correspondiente.Sonda neumtica, referencia gasto OBSERVACIONES: 9,2 LPS instalado.


2.2 MEDICIONES ELCTRICASLas mediciones elctricas son fundamentales para el anlisis del balance y la auditora energtica. Es de suma importancia que los parmetros elctricos se midan de acuerdo con los elementos que se describen a continuacin. TENSIN POR FASE. Es el voltaje de suministro al motor y deber ser medido por medio de un voltmetro, tomando las lecturas en cada una de las fases a tierra o en su defecto a neutro, en los cables de salida del interruptor o contactor que alimentan directamente el motor (vase el grfico de referencia).TENSIN POR FASE Van: 265,59 Vbn: 267,32 Van: 267,9

GRFICO 4 Medicin de la tensin por faseSalida al motor

a Contactor

b

c

MBOMBAn

a

b

c

Alimentacin Entrada

Van. Voltaje medido de la fase a a neutro o tierra en voltios (V). Vbn. Voltaje medido de la fase b a neutro o tierra en voltios (V). Vcn. Voltaje medido de la fase c a neutro o tierra en voltios (V). Nota: En el caso en que se cuente con un analizador de redes elctricas con el cual se obtienen los voltajes entre fases (ab, ac, bc), se debe dividir el valor obtenido entre 1.732, y luego anotar el voltaje de la fase correspondiente en forma particular. CORRIENTE POR FASE. Es la medicin de la corriente elctrica en cada uno de los conductores que alimentan el motor, es decir en cada una de las fases, y debe hacerse por medio de un ampermetro, colocando los anillos de medicin en cada uno de los conductores (vase el grfico 5).CORRIENTE POR FASE la: 37 lb: 43 lc: 38


GRFICO 5 Medicin de la tensin por fasePuntos de medicin de corrientes

a Contactor

b

c

MBOMBATierra

Alimentacin

Ia. Corriente elctrica que pasa por la fase a en amperes (A). Ib. Corriente elctrica que pasa por la fase b en amperes (A). Ic. Corriente elctrica que pasa por la fase c en amperes (A). Cabe destacar que adems del esquema presentado, existen partidas directas, D-Y, PS, VDF, las cuales no estn consideradas aqu. POTENCIA ACTIVA. La potencia activa es la potencia que est siendo suministrada al motor en watts (W) y se mide por medio de un vatmetro, tomando las mediciones siempre entre cada fase y tierra o neutro.POTENCIA ACTIVA Pa: 7,4 Pb: 8,9 Pc: 8,3

Pa. Potencia activa en la fase a en watts (W). Pb. Potencia activa en la fase b en watts (W). Pc. Potencia activa en la fase c en watts (W). FACTOR DE POTENCIA. Este factor debe medirse en cada una de las fases.FACTOR DE POTENCIA Fpa: 0,77 Fpb: 0,78 Fpc: 0,77

Fpa. Factor de potencia medido en la fase a en decimales. Fpb. Factor de potencia medido en la fase b en decimales. Fpc. Factor de potencia medido en la fase c en decimales. DISTORSIN ARMNICA. Este parmetro slo se puede medir si se tiene un analizador de armnicos, por lo que si no se cuenta con este aparato no ser necesaria la medicin.DISTORSIN ARMNICA THD-V 2,3 THD-l 3,1


THD-V. Factor de distorsin obtenida con el analizador referente a los cambios y oscilacin del voltaje. THD-I. Factor de distorsin obtenida con el analizador referente a los cambios y oscilacin de la corriente. PUNTO DE MEDICIN. Se debe anotar como referencia el punto de la instalacin elctrica donde se realizaron las mediciones de los parmetros elctricos mencionados.En la entrada del interruptor Punto de medicin: principal.

CORRIENTE DEL CAPACITOR. Si se cuenta con un banco de capacitores, se deber medir la corriente en cada uno de los conductores de dicho banco, de acuerdo con el grfico 6; as mismo se debe tener cuidado con el punto de medicin de la corriente al motor (en el grfico se ilustran los puntos donde debern ser medidas las corrientes correspondientes).CORRIENTE DEL CAPACITOR la: 28 lb: 31 lc: 29

GRFICO 6 Medicin de la corriente del capacitor

a b c Contactor

MBOMBAn

Transformador

Puntos de medicin corriente de capacitores

Puntos de medicin corriente a motor Banco de capacitores

Ia. Corriente elctrica que pasa por la fase a del banco de capacitores en amperes (A). Ib. Corriente elctrica que pasa por la fase b del banco de capacitores en amperes (A). Ic. Corriente elctrica que pasa por la fase c del banco de capacitores en amperes (A). SISTEMA DE TIERRA. Es conveniente tambin revisar la red de tierras mediante la medicin de los parmetros que se presentan a continuacin. Para la medicin de estos parmetros es necesario un medidor de tierras.SISTEMA DE TIERRA Continuidad: S NO Corriente: A Residencia:


Continuidad. Revisar que el cable de puesta a tierra no est roto en algn punto. Poner una cruz en la casilla correspondiente. Corriente. Se trata de la corriente medida en el cable de puesta a tierra en amperes (A) con el medidor de tierras. Resistencia. Lectura obtenida de la resistencia de la red de tierras en ohm (), con el medidor de tierras. OBSERVACIONES. Se deben anotar los incidentes sucedidos durante el proceso de medicin de los parmetros elctricos, as como las causas en el caso de no haber podido realizar alguna de las mediciones sealadas.

2.3 MEDICIONES DE TEMPERATURALas mediciones de temperatura son importantes, ya que pueden proporcionar informacin adicional sobre el comportamiento, la operacin y las acciones de mantenimiento que debern realizarse en el sistema elctrico del equipo de bombeo. Se debern tomar mediciones de temperatura en los elementos que se describen a continuacin. EN EL EQUIPO DE CONTROL. Las mediciones de temperatura en el equipo de control se realizan para determinar una posible sobrecarga de corriente en los conductores, o una falta de ajuste de los tornillos o elementos de sujecin de las terminales de los conductores. Para esto deber tomarse una medicin de la temperatura en los siguientes elementos del equipo de control:Entrada al interruptor Salida del interruptor Entrada al arrancador Salida del arrancador A B C A B C A B C A B C 39 41 39 37 37 37 33 34 34 37 38 38

En el equipo de control

Entrada al interruptor. Tomar la medicin de temperatura en las terminales de los conductores que vienen del transformador al interruptor principal en cada una de las fases (A, B y C). Salida del interruptor. Medir la temperatura en las terminales de salida del interruptor principal hacia el motor en cada una de sus fases (A, B y C). Entrada al arrancador. Medir la temperatura de las terminales en los conductores de entrada al arrancador en cada una de sus fases (A, B y C). Salida del arrancador. Medir la temperatura de las terminales de los conductores de salida que van hacia el motor en el arrancador, en cada una de sus fases (A, B y C). EN EL MOTOR. La medicin de temperatura en el motor puede determinar falta de mantenimiento en este, una sobrecarga del mismo o rozamiento o inestabilidad de las flechas. Para el motor se debern tomar las mediciones de temperatura en los siguientes elementos:MOTOR Rodamientos Sup. Inf. N/A N/A

Carcasa N/A


Carcasa. Medir la temperatura en la carcasa del motor. Rodamientos. Se debe medir la temperatura en los rodamientos o elementos rotativos del motor, es decir al inicio de la flecha y al final de la flecha (Sup./Inf.). EN EL TRANSFORMADOR. Al igual que en el equipo de control, las mediciones de temperatura se realizan para determinar una posible sobrecarga de corriente en los conductores, o una falta de ajuste de los tornillos o elementos de sujecin de las terminales de los conductores en el transformador, as como tambin la falta de mantenimiento del transformador. Para esto, deber tomarse una medicin de temperatura en los siguientes elementos del transformador:TRANSFORMADOR Bornes de baja tensin X0 X1 X2 X3 31 28 27 36

Bornes del alimentador X1 X2 X3 N/A N/A N/A

Bote Sup. 26 Inf. 23

Radiador Sup. Inf. 23 19

Bornes del alimentador. Se debe medir la temperatura en las terminales o bornes del alimentador de la acometida principal del servicio de energa elctrica que conecta con el transformador, es decir en el lado de alta tensin en cada una de sus fases (X1, X2 y X3). Bornes de baja tensin. Se debe medir la temperatura en las terminales de salida del transformador, es decir en las terminales de baja tensin, tanto en la terminal de conductor neutro (X0), como en cada una de las fases (X1, X2 y X3). Bote. Habr que medir la temperatura del bote del transformador en la parte superior y en la parte inferior. Esta medicin ayuda a determinar la temperatura del trabajo del transformador y establecer la existencia de una posible sobrecarga. Radiador. Tendr que medirse la temperatura en el radiador del transformador, siempre y cuando el tipo de transformador tenga este elemento; las mediciones debern hacerse tanto en la parte superior del radiador como en su parte inferior. Esta medicin determina de manera indirecta el diferencial de temperatura del aceite del transformador. OBSERVACIONES. Se debern anotar las incidencias que hubo al realizar las mediciones de temperatura.Observaciones: Pte. medir las temperaturas de los equipos.

PASO 3. EVALUACIN Y PROCESO DE INFORMACIN

El siguiente paso es realizar la evaluacin y el anlisis de los datos obtenidos y de las mediciones realizadas. Esta evaluacin tendr por objeto principal determinar las prdidas energticas y la eficiencia de los distintos componentes del sistema de bombeo. La evaluacin debe realizarse de acuerdo con las indicaciones que se presentan a continuacin.

3.1 EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES ELCTRICOSSe deben analizar las prdidas en los conductores elctricos, ya que en ellos se presentan prdidas por efecto Joule, las cuales son funcin de la resistencia del conductor y el cuadrado de la corriente elctrica que circula por l.Paso 3: Evaluacin y proceso de informacin 17

La hoja de clculo de esta metodologa determina las prdidas en forma automtica, con el ingreso de algunos datos adicionales requeridos de acuerdo con el siguiente recuadro:Tramo Condicin Transf.-Arrancador actual Arrancador-Motor Calibre 40 AVG 40 AVG Long. m 18 152,5 Resistencia Corriente /km A 0,1640 0,002952 39,3 0,1640 0,02501 39,3 Oper. h/ao 8736 8736 Prdidas kW kWh/ao 0,014 120 0,116 1,014

DATOS QUE DEBEN INGRESARSE

CALIBRE. Es el calibre de los conductores elctricos en el tramo correspondiente, hay que anotarlo de acuerdo con lo visto en el punto 1.1. sobre el sistema elctrico. RESISTENCIA (/km). Es la resistencia del conductor por kilmetro, y depende del calibre y material del conductor. El valor que se debe anotar se obtiene de la tabla del fabricante. En el siguiente cuadro se muestran los valores de resistencia de conductores de cobre para algunos calibres comunes.Calibre AWG Dic. 95 Ene. 96 Feb. 96 Mar. 96 250 300 350 400 500 600 Resistencia ohms/km 0,329 0,261 0,207 0,164 0,139 0,116 0,099 0,087 0,070 0,058

DATOS CALCULADOS POR LA HOJA DE CLCULO

Una vez ingresados estos datos, la hoja de clculo determina en forma automtica los siguientes valores para cada tramo correspondientemente: LONG. (m). Longitud de los conductores elctricos en el tramo correspondiente, y la hoja de clculo la toma en forma automtica de los datos del punto 1.1. RESISTENCIA (). Resistencia total del conductor en el tramo; se obtiene multiplicando la resistencia por kilmetro por la longitud de los conductores. CORRIENTE (A). Promedio de la corriente medida en las tres fases, de acuerdo con lo anotado en el punto 2.2, y tambin se calcula en forma automtica. OPER. (h/ao). Tiempo de operacin, y la hoja de clculo lo toma de acuerdo con lo anotado en el punto 1.2. PRDIDAS. La hoja de clculo determina, asimismo en forma automtica, las prdidas que generan los conductores elctricos por tramo, primero en kW (resistencia por el cuadrado de la corriente), y luego multiplicando stas por el tiempo de operacin anual, para obtener las prdidas en kWh/ao.


3.2 EVALUACIN DEL MOTOR ELCTRICOLa evaluacin del motor elctrico en el caso de la presente metodologa se refiere principalmente a la determinacin de la eficiencia real de dicho motor, ya que la eficiencia de un motor elctrico es la medida de su habilidad para convertir la potencia elctrica que toma de la lnea en potencia mecnica til. Dicha eficiencia se expresa usualmente en un porcentaje de la relacin entre potencia mecnica y potencia elctrica. Para el clculo de esta eficiencia existen varios mtodos. El mtodo aqu propuesto se basa en el factor de carga, y consiste en determinar primero los parmetros de desbalance/desequilibrio de parmetros elctricos y sobre todo el voltaje (por razones tcnicas lo mejor sera que el desbalance/desequilibrio sea equivalente a 0), luego calcular las prdidas de eficiencia en el motor debidas a la antigedad, o a los rebobinados o tareas de mantenimiento, y al factor de carga de acuerdo con lo siguiente:TENSIN (V) CORRIENTE (A) POTENCIA (kW) FACT. POT. Promedio Desbalance Calificativo 461,35 0,51% mnimo 39,33 9,92% alto 24,48 9,76% alto 77,9% 0,86 mnimo V/vn 4,9% EVALUACIN DE LA EFICIENCIA 69,37% F. carga 84,61% nominal 0,07% Depreciacin 84,54% real

HP 40

Efic 0,8454

EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL MOTOR FC Efic. nom Efic. 75% Efic. 100% FA ant 0,6936564 84,61% 84,5% 84,0% 0,00%

FA reb FA vv 0,00% -0,0006443

FA dv 99,99%

En este caso la hoja de clculo realiza en forma automtica los clculos correspondientes, una vez que se consignen los datos requeridos en los recuadros.

DATOS QUE DEBEN INGRESARSE Recuadro EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL MOTOREfic. 75% y Efic. 100%. Estos datos deben ingresarse de acuerdo con la curva nominal de eficiencia del motor, de acuerdo al fabricante. Se debe consignar la eficiencia al 75% de la carga, y la eficiencia al 100% de la carga segn esta curva. En el grfico 7 se muestran algunas curvas de eficiencia tpicas para los motores de 1 HP, 10 HP y 100 HP.GRFICO 7 Eficiencia tpica de motores estndar de induccin tipo jaula de ardilla de 1800 RPP100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0100 HP 10 HP 1 HP

EFICIENCIA (%)

25

50

CARGA (%)

75

100

125

Paso 3: Evaluacin y proceso de informacin 19

Efic. El dato que se debe ingresar en este recuadro es iterativo; en un principio se debe ingresar el valor de la eficiencia de la placa. Cabe destacar que algunos motores no traen este dato en la placa. Una vez ingresado este valor, la hoja de clculo generar los valores correspondientes y calcular una eficiencia real del motor (real) en el bloque EVALUACIN DE LA EFICIENCIA. Se debe ingresar entonces el valor (real) en este recuadro y volver a calcularse una nueva (real). Se debe colocar iterativamente el valor de la eficiencia real del motor (real) en este recuadro hasta que no exista diferencia entre los valores (vase el grfico).EVALUACIN DE LA EFICIENCIA 69,37% F carga 84,61% nominal 0,07% Depreciacin 84,54% real

HP Efic FC 40 0,8454 0,6936564

DATOS CALCULADOS POR LA HOJA DE CLCULO

Una vez ingresados estos valores, la hoja de clculo determinar los valores correspondientes en los recuadros siguientes:CLCULO DE VALORES ELCTRICOS Promedio Desba- Califica- V/Vn lance tivo 461,35 0,51% mnimo 4,9% TENSIN (V) 39,33 9,92% alto CORRIENTE (A) 9,76% alto POTENCIA (kW) 24,48 77,9% 0,86 mnimo FACT. POT.

TENSIN (V). Calcula el promedio de la tensin de acuerdo con los valores medidos en el punto 2.2, el desbalance de tensin entre el promedio establecido y la tensin medida en cada fase; coloca un calificativo al desbalance correspondiente de acuerdo con el calculado entre fases y, por ltimo, determina la relacin de la tensin promedio medida contra la tensin nominal de la placa del motor obtenida en el punto 1.2. CORRIENTE (A). Calcula el promedio de la corriente de acuerdo con las medidas en el punto 2.2, el desbalance de la corriente promedio y cada una de las mediciones de cada fase y, por ltimo, coloca un calificativo al desbalance correspondiente de acuerdo con el calculado entre fases. POTENCIA (kW). Calcula el promedio de la potencia activa de acuerdo con las mediciones del punto 2.2, el desbalance de la potencia activa promedio y cada una de las mediciones de cada fase y, por ltimo, coloca un calificativo al desbalance correspondiente de acuerdo con el calculado entre fases. FACT. POT. Calcula el promedio del factor de potencia de acuerdo con las mediciones del punto 2.2, el desbalance de los factores de potencia promedio y cada una de las mediciones de cada fase y, por ltimo, coloca un calificativo al desbalance correspondiente en funcin del calculado entre fases.


RECUADRO EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL MOTORHP 40 Efic 0,8454 EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL MOTOR F.C. Efic. nom Efic. 75% Efic. 100% FA ant 0,6936564 84,61% 84,5% 84,0% 0,00% FA reb FA vv 0,00% -0,0006443 FA dv 99,99%

HP. Valor de la potencia mecnica nominal del motor, obtenida de la placa del motor en el punto 1.2. F.C. Factor de carga de operacin del motor, y se obtiene con la frmula F.C. = Pe / Efic x HP x 0,746, calculada automticamente por la hoja de clculo. Efic. nom. Eficiencia nominal del motor y la hoja de clculo la obtiene haciendo una interpolacin entre las eficiencias ingresadas al 75% y al 100% de la curva nominal del motor. FA ant. Factor de prdida de eficiencia nominal de acuerdo con la antigedad del motor, y se calcula en forma automtica sobre la base de los datos de antigedad del punto 1.2. FA reb. Factor de prdida de eficiencia nominal de acuerdo con el nmero de rebobinados realizados en tareas de mantenimiento al motor, y se basa en los datos de rebobinados obtenidos en el punto 1.2. FA vv. Tambin es un factor de prdida de eficiencia del motor, que depende en este caso del desbalance o la relacin de tensin real suministrada al motor y la tensin nominal de placa (V/ Vn) del recuadro de clculos elctricos. FA dv. Factor de prdida de eficiencia del motor relacionado en este caso con el desbalance de tensin entre fases del recuadro de clculos elctricos.

RECUADRO EVALUACIN DE LA EFICIENCIA

Este recuadro slo muestra un resumen de lo calculado anteriormente.EVALUACIN DE LA EFICIENCIA 69,37% F. carga 84,61% nominal 0,07% Depreciacin 84,54% real

F. carga. Factor de carga calculado anteriormente y se toma del recuadro correspondiente. nominal. Eficiencia nominal del motor calculada anteriormente y obtenida del recuadro correspondiente. Depreciacin. Prdida de eficiencia debida a tareas de mantenimiento, desbalances de voltaje, trabajo en tensin diferente de la nominal y antigedad, que ya han sido calculadas anteriormente. real. Eficiencia real del motor y se obtiene restando la eficiencia nominal menos las prdidas de eficiencia correspondientes. Este valor es el resultado esperado con la evaluacin del motor elctrico.


3.3 EVALUACIN DE LA BOMBALa evaluacin de la bomba consiste, al igual que la evaluacin del motor, en determinar la eficiencia de la misma. La eficiencia global a la que la bomba opera se calcula como el cociente entre la potencia hidrulica de salida (Ph) y la potencia mecnica absorbida (Pm). Para establecer esta eficiencia, se debe obtener la carga neta de bombeo tomando en cuenta las prdidas en las lneas de succin y descarga y la potencia manomtrica. La metodologa consiste en obtener los siguientes parmetros hidrulicos:CARGA DE BOMBEO 0,06 m Prdidas en la lnea de descarga: Prdidas en la lnea de succin: 1000 kg/m3 Velocidad en la lnea de desc.: Peso especfico del fluido: 143,19 m.c.a. Desviacin con respecto al diseo: Carga neta de bombeo: GASTO Gasto medido: POTENCIA MANOMTRICA De diseo: 14,748354 EFICIENCIA Eficiencia electromecnica:

0,053 m 1,171 m/s -4,8%

0,0092

m3/s Desviacin con respecto al diseo:

-8,0%

kW De acuerdo a mediciones 12,92

kW Desviacin:

-12,38%

52,78%

Eficiencia de la bomba:

62,43%

Succin Descarga

Q m3/s 0,0092 0,0092

A m2 0,0314 0,0079

Prdidas en la tubera v Visco Reynolds Rug. abs. Rug. rel. m/s m2/s mm 0,293 9,6E-07 6,117E+04 0,046 2,30E-04 1,171 9,6E-07 1,223E+05 0,046 4,60-04

fr 0,0200 0,0190

Hfr m.c.a. 0,0599 0,0532

En este caso, la hoja de clculo realiza en forma automtica los clculos correspondientes para la obtencin de la eficiencia de la bomba a partir de la medicin de los parmetros hidrulicos y elctricos obtenidos en los puntos 2.1 y 2.2, una vez ingresados los siguientes datos en los recuadros: DATOS QUE DEBEN INGRESARSE En este caso, el clculo de prdida de carga en las tuberas de succin y descarga es fundamental para la obtencin de la carga neta de bombeo; por eso, slo se ingresarn los datos siguientes en el recuadro PRDIDAS EN LA TUBERA.Q m3/s 0,0092 0,0092 A m2 0,0314 0,0079 Prdidas en la tubera v Visco Reynolds Rug. abs. Rug. rel. m/s m2/s mm 0,293 9,6E-07 6,117E+04 0,046 2,30E-04 1,171 9,6E-07 1,223E+05 0,046 4,60-04 fr 0,0209 0,0197 Hfr m.c.a. 0,0649 0,0552

Succin Descarga

Rug. abs. (mm). Rugosidad absoluta del material de la tubera en estudio y depende de dicho material. Este valor se obtiene con la informacin del cuadro 1.


CUADRO 1 Rugosidad absoluta del material de la tubera MaterialAcero remachado Concreto Hierro fundido Hierro galvanizado Hierro fundido asfaltado Acero comercial o hierro forjado Tubera estirada (PVC)

Valores de e para diferentes tuberas (mm)0,9 - 9 0,3 - 3 0,25 0,15 0,12 0,046 0,002

fr. Factor de friccin o coeficiente de friccin y se obtiene del diagrama de Moody (vase el grfico 8) para cada una de las tuberas de succin y descarga, entrando con el valor de la rugosidad relativa calculada segn el cuadro 1 y el valor del nmero de Reynolds tambin determinado por la hoja de clculo en este cuadro. El valor obtenido en el diagrama deber consignarse en el cuadro correspondiente.GRFICO 8 Diagrama de Moody

0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05

Regin de transicin

Factor de friccin

0,04 0,03 0,02 0,015 0,01

0,05 0,04 0,03 0,02 0,015 0,01 0,005 0,002 0,001 5x10-4 2x10-4 10-4 5x10-5 10-5 -6 5x10 10-6

Rugosidad relativa de la tubera

Flujo laminar 64 Re Turbulencia completa Coeficiente de friccin 103 104 105 106 Nmero de Reynolds, Re =

d

Tubera suave 107

108

Material Hormign, grueso Hormign, liso Tubera estirada Vidrio, plstico Hierro fundido Alcantarillados viejos Acero forrado de mortero Acero oxidado Acero forjado Caera principal vieja

(mm) 0,25 0,025 0,0025 0,0025 0,015 3,0 0,1 0,5 0,025 1,0

La frmula anterior es de tipo implcito, por lo que debe iterarse. Alternativamente, se puede utilizar la siguiente frmula, que es explcita (sin necesidad de iterar) y en ella se emplean los mismos parmetros:


log

Fuente: Guerrero O. (1995). Ecuacin modificada de Colebrook-White. Revista Ingeniera hidrulica de Mxico, Vol. X, pp. 43-48, enero-abril. DATOS CALCULADOS POR LA HOJA DE CLCULO Una vez ingresados estos valores, la hoja de clculo determinar los valores correspondientes en los recuadros siguientes:Prdidas en la tubera v Visco Reynolds Rug. abs. Rug. rel. m/s m2/s mm 0,293 9,6E-07 6,117E+04 0,046 2,30E-04 1,171 9,6E-07 1,223E+05 0,046 4,60-04

Succin Descarga

Q m3/s 0,0092 0,0092

A m2 0,0314 0,0079

Q (m3/s). Gasto de trabajo de la bomba, tomado de las mediciones del punto 2.1. A (m). rea de la tubera correspondiente, de acuerdo con el dimetro del punto 2.1. V (m/s). Velocidad del fluido calculado como gasto entre rea. Visco (m2/s). Viscosidad cinemtica del fluido, calculada en funcin de las caractersticas del fluido en cuanto a temperatura y peso especfico obtenidas en el punto 1.4. Reynolds. Nmero de Reynolds, que se obtiene multiplicando la velocidad del fluido por el dimetro y dividiendo por la viscosidad cinemtica del fluido. Rug. rel. Rugosidad relativa de la tubera y se obtiene dividiendo la rugosidad absoluta por el dimetro de la tubera. Hfr. Prdidas totales de carga por efecto de la friccin del fluido con las paredes de la tubera correspondiente, y se obtiene con la siguiente frmula:Hfr = fr Longitud tubera v 2 x dimetro 2g

RECUADRO DE CLCULOS PARA LA EFICIENCIA DE LA BOMBACARGA DE BOMBEO 0,06 m Prdidas en la lnea de descarga: Prdidas en la lnea de succin: 1000 kg/m3 Velocidad en la lnea de desc.: Peso especfico del fluido: 143,19 m.c.a. Desviacin con respecto al diseo: Carga neta de bombeo: GASTO Gasto medido: POTENCIA MANOMTRICA De diseo: 14,748354 EFICIENCIA Eficiencia electromecnica: 0,053 m 1,171 m/s -4,8%

0,0092

kW De acuerdo a mediciones 12,92


3

f=

[(

0,25 5,74 /D + 3,7 Re 0.9

)]

2

fr 0,0209 0,0197

Hfr m.c.a. 0,0649 0,0552

m3/s Desviacin con respecto al diseo:

-8,0%

kW Desviacin:

-12,38%

52,78%

Eficiencia de la bomba:

62,43%

Una vez calculadas las prdidas de carga en las tuberas de succin y descarga, se establecen de forma automtica los siguientes valores: CARGA DE BOMBEO. Determina la carga neta de bombeo, tomando en cuenta los datos de los niveles medidos en el punto 2.1, y de las prdidas en las lneas de succin y descarga calculadas en el punto anterior. As mismo, se especifica la desviacin de esta carga con respecto a la carga de diseo obtenida en el punto 1.3. GASTO. Determina el gasto en m3/s y su desviacin con respecto al gasto de diseo o nominal de la bomba obtenido en el punto 1.3. POTENCIA MANOMTRICA. Calcula la potencia manomtrica de diseo, potencia real de trabajo y su desviacin, en kW, en funcin de la carga y los gastos correspondientes. EFICIENCIA. Por ltimo, determina la eficiencia de la bomba de acuerdo con los siguientes parmetros: Eficiencia electromecnica. Se calcula dividiendo la potencia manomtrica, de acuerdo con mediciones calculadas anteriormente, por la potencia elctrica establecida en el punto 3.2. Eficiencia de la bomba. Esta eficiencia se obtiene dividiendo la eficiencia electromecnica obtenida por la eficiencia real del motor determinada en el punto 3.2.

3.4 BALANCE DE ENERGA ACTUALEl fin del balance de energa es identificar las instalaciones o los elementos del sistema de bombeo donde se observan los mayores consumos energticos, y sirve de base para la planificacin de las medidas de ahorro correspondientes. El valor ms significativo que se obtiene de este balance es el TRABAJO TIL, el cual indica la cantidad de energa que el sistema utiliza realmente, mientras que todos los dems valores obtenidos en el balance son prdidas de energa. Para realizar este balance segn la metodologa propuesta, la hoja de clculo efecta las operaciones correspondientes sobre la base de los resultados obtenidos en los puntos 3.1 a 3.3, y del resultado de las mediciones de los puntos 2.1 y 2.2, y obtiene la disgregacin de los consumos de energa en cada elemento del sistema de acuerdo con los detalles del siguiente ejemplo: CUADRO 2 Ejemplo de disgregacin de parmetros para el clculo del balance de energa actualParmetro Consumo total de energa Eficiencia del motor Eficiencia de la bomba Prdidas por fugas Carga til Prdidas elctricas Prdidas en el motor Prdidas en la bomba Prdidas en la succin y descarga Prdidas en la carga Prdidas por fugas Trabajo til Unidades kWh/ao % % % m.c.a. kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao Cantidad 215.025 84,54% 62,43% 40% 138 1.134 33.060 67.934 89 4.092 43.486 65.229


GRFICO 9 Ejemplo de clculo del balance de energa actual

PRDIDAS EN DESCARGA 1,9% PRDIDAS EN SUCCIN Y DESCARGA 0,0%

PRDIDAS POR FUGAS 20,2%

TRABAJO TIL 30,3%

PRDIDAS ELCTRICAS 0,5% PRDIDAS EN LA BOMBA 31,6% PRDIDAS EN EL MOTOR 15,4%

Para determinar el balance de energa slo se tendr que ingresar el porcentaje de prdidas por fugas, de acuerdo con la estimacin o el estudio previo del balance de agua que se haya efectuado de todo el sistema de distribucin en la red hidrulica; ste depende del estado de la red de distribucin y puede variar desde 20% hasta 65%. De esta manera, se calculan los parmetros del balance de energa de acuerdo con los siguientes detalles: Consumo total. Energa total consumida por el sistema elctrico en un ao de operacin, calculada como la suma del promedio de la potencia activa en todas las fases ms las prdidas de energa en los conductores del tramo que se extiende desde el transformador hasta el interruptor principal calculada en el punto 3.1, multiplicada por el tiempo de operacin. De esta forma, se obtiene el consumo total de energa en kWh. Eficiencia del motor. Eficiencia real del motor calculada en el punto 3.2, en porcentaje. Eficiencia de la bomba. Eficiencia de la bomba calculada en el punto 3.3, en porcentaje. Prdidas por fugas. Se debe consignar la estimacin de prdidas por fugas en la red de distribucin de acuerdo con estudios previos. Carga til. Carga que debe tener la bomba en funcin del desnivel fsico por cuestiones topogrficas del sistema, ms la distancia que existe entre la succin y el cabezal de la bomba, y se expresa en metros de columna de agua (m.c.a.). Prdidas elctricas. Prdidas de energa debidas a los elementos elctricos; en este caso, se trata de las prdidas de energa en los conductores calculadas en el punto 3.1. Prdidas en el motor. Prdidas de energa que hay en el motor por la eficiencia real de trabajo de ste, de acuerdo con lo calculado en el punto 3.2. Prdidas en la bomba. Prdidas de energa que hay en la bomba por la eficiencia de trabajo de sta, de acuerdo con lo calculado en el punto 3.3. Prdidas en succin y descarga. Prdidas de energa provocadas por la friccin del fluido en las tuberas de succin y descarga, de acuerdo con lo calculado en el punto 3.3. Prdidas de carga. Prdidas totales de carga de la bomba calculadas en relacin con la carga neta de la bomba y la carga til correspondiente (desnivel).26 Evaluacin para sistemas de bombeo de agua

Prdidas por fugas. Prdidas de energa estimadas a partir del fluido perdido en fugas en la red de distribucin, calculadas en funcin del factor de fugas. Trabajo til. Trabajo real expresado en unidades de energa que requiere realmente el sistema de bombeo, es decir: la energa que realmente se utiliza para que el sistema de bombeo cumpla con el trabajo encomendado.

3.5 COMENTARIOS Y OPORTUNIDADES DE AHORROEn este punto se debern describir los comentarios finales del balance de energa y el anlisis de los resultados evaluados. A continuacin se presentan algunas recomendaciones ilustrativas que pueden tomarse en cuenta para los comentarios y para definir las oportunidades de ahorro. ste es un ejemplo del formato y estilo de redaccin: a) Hay varias anomalas en el sistema de tierras, por lo que se recomienda una evaluacin completa de la norma. b) El factor de potencia es bajo (77,9%), por lo que se recomienda instalar bancos de capacitores para reducir las prdidas en conductores elctricos por efecto Joule. c) La temperatura en el interruptor, en la fase B de entrada es alta, por lo que se recomienda ajustar los bornes de conexin. d) Los desbalances de corriente y potencia activa en el motor son altos, por lo que determina que el motor est trabajando pobremente. e) La eficiencia de la bomba es baja (63%) y la desviacin de carga y gasto respecto al diseo sugieren remplazarla por una de mayor eficiencia, tomando en cuenta la curva del trabajo. Anlisis respecto de la evaluacin del motor y parmetros elctricos La influencia que tiene un factor de potencia bajo sobre el valor de la corriente demandada en el sistema ocasiona prdidas, entre las que se destacan: a) Un aumento de las prdidas por efecto Joule (RI); estas prdidas se manifestarn en: Los conductores entre la acometida y el (los) motor (es). Los bobinados de los transformadores de distribucin. Los dispositivos de operacin y proteccin. b) Un aumento en la cada del voltaje en los cables alimentadores, que puede resultar en un menor voltaje de entrada a los motores y con ello producirse prdidas de eficiencia en estos ltimos. c) Un incremento de la potencia aparente, con lo que se reduce la capacidad de carga instalada. Esto es importante en el caso de los transformadores de distribucin. Estas prdidas afectan al productor y distribuidor de energa elctrica y, en consecuencia, se penaliza al usuario haciendo que pague ms por su consumo de energa elctrica.


Una de las causas del bajo factor de potencia se encuentra en motores que trabajan con un bajo factor de carga, esto es: motores sobredimensionados. En el cuadro 3 se muestra una relacin de las principales condiciones de operacin ineficientes que suelen presentarse en el caso de los motores elctricos, as como tambin el diagnstico del origen de dicha condicin. CUADRO 3 Ineficiencia en la operacin de los motores elctricosCondicin observada Diagnstico El voltaje en el punto de acometida est por debajo del nominal. Voltaje de alimentacin por debajo del nominal El voltaje en el punto de acometida presenta variaciones mayores al 5%. El voltaje en el punto de acometida es el nominal y no presenta variaciones significativas. El voltaje en el punto de acometida est desequilibrado. Desbalance del voltaje de alimentacin al motor El voltaje en la acometida est balanceado y en el secundario del transformador no. El voltaje en los bornes del secundario del transformador est balanceado y en la alimentacin al motor no. El desbalance en corriente es inversamente proporcional al desbalance en voltaje. El desbalance se produce por una demanda desequilibrada por las fases del motor.

Desbalance en la corriente demandada por el motor

La velocidad de operacin del motor est por debajo de la velocidad a plena carga Alta temperatura y/o alta vibracin en cojinetes y/o rodamientos

Problemas con rodamientos y/o cojinetes.

El motor es de eficiencia estndar y tiene ms de 10 aos La eficiencia de operacin del motor es baja. de operacin El motor ha sido reparado (rebobinado), ms de dos veces La eficiencia del motor se encuentra depreciada. El motor se encuentra trabajando con un factor de carga menor a 45% El motor se encuentra trabajando con un factor de carga mayor a 100% El motor se encuentra trabajando en una zona donde su eficiencia de operacin es baja. El motor se encuentra trabajando en una zona donde su eficiencia de operacin es baja.

Anlisis de la evaluacin de la bomba En el equipo de bombeo es importante diagnosticar varios aspectos que pueden ser la causa de un excesivo consumo energtico y al mismo tiempo la oportunidad para ahorrar energa de manera sustancial. Los valores determinados de eficiencia, tanto electromecnica como de la bomba, deben compararse con al menos los valores recomendados en algunas normas y estndares de eficiencia energtica aplicables a28 Evaluacin para sistemas de bombeo de agua

los motores y equipos de bombeo existentes, a fin de determinar los niveles de ahorro de energa potenciales. Esto servir como una buena base para considerar la sustitucin de equipos durante la posterior integracin de la cartera de proyectos de ahorro de energa. Algunas normas establecen los siguientes valores mnimos de eficiencia electromecnica (cuadro 4). CUADRO 4 Valores mnimos de eficiencia electromecnicaIntervalos de potencias kW HP Eficiencia electromecnica porcentaje 52 56 60 64

5,6 - 14,9 7,5 - 20 15,7 - 37,3 21 - 50 38,0 - 93,3 51 - 125 94,0 - 261 126 - 350

Por otro lado, es muy comn encontrar que los sistemas de bombeo operan en condiciones diferentes de aquellas para las que han sido diseados. De acuerdo con su diseo, todos los equipos tienen un punto de operacin ptimo carga-caudal, donde todas las prdidas se minimizan. Fuera de este punto se presentan problemas como los siguientes: Bajo rendimiento energtico. Reduccin del tiempo de vida de los componentes, particularmente de los impulsores y anillos de desgaste. Cavitacin por bajo flujo en la succin. El efecto en la reduccin de la eficiencia del sistema de bombeo se ilustra en el grfico 10, donde se puede observar que una variacin significativa en las condiciones de operacin carga-caudal puede significar variaciones de hasta 20% en la eficiencia del equipo. Esta condicin se puede detectar de acuerdo con los resultados de la desviacin de la carga y del gasto respecto de los del diseo calculada en el punto 3.3.


GRFICO 10 Ejemplo de reduccin de la eficiencia del sistema de bombeo1.250 1.050 10.41 10.3125 8.85 750 500 250 0 NPSHr-ft 60 40 0 Punto de Operacin real 60 68 75 80 83 8588

Punto de Operacin 98 de diseo 85 83 83 75

1.600

US gpm 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000

El resultado de la desviacin indica el porcentaje de desviacin que existe entre la lnea verde y la lnea roja; si el porcentaje es negativo, quiere decir que la bomba se encuentra operando a la izquierda de la lnea verde, y si el porcentaje de desviacin es positivo, significa que la bomba est operando a la derecha de la lnea mencionada. Anlisis de las temperaturas obtenidas Tambin se deben analizar las temperaturas medidas en el punto 1.4, a partir de lo cual se podr observar si hay una falta de mantenimiento en las instalaciones elctricas, ya sea en los bornes de las terminales de los conductores o en el equipo elctrico. Con el anlisis de estas temperaturas se debe proponer una campaa de acciones de mantenimiento correctivo para solucionar el problema y evitar posibles desperdicios de energa. En general, stos son algunos de los aspectos recomendados que se deben analizar para completar el recuadro de COMENTARIOS Y MEDIDAS DE AHORRO, como resultado de la evaluacin energtica del sistema de bombeo.


Power - hp

800

PASO 4. PROYECTO DE AHORRO DE ENERGAEl proyecto de ahorro de energa consiste en desarrollar la cartera de proyectos y recomendaciones a implementar de modo que se abarquen todas las oportunidades posibles de ahorro, tanto en materia de consumo energtico como en la mera reduccin del costo de la facturacin energtica, sobre la base del anlisis de la informacin obtenida durante la evaluacin del sistema de bombeo del paso 3. Esto incluye los anlisis de eficiencias, condiciones operativas y de mantenimiento, y dems reas de oportunidad encontradas, con su respectivo anlisis de costo-beneficio. En esta metodologa se debe trabajar de acuerdo con los puntos que se detallan a continuacin.

4.1 DESCRIPCIN DE LAS PROPUESTAS DE AHORROEn el recuadro correspondiente de la hoja de clculo se debern describir las propuestas de ahorro de manera general.4.1 DESCRIPCIN DE LA PROPUESTA DE AHORRO 1. Cambiar el conjunto de bomba-motor por uno de mayor eficiencia 2. Instalar banco de capacitores

En el cuadro 5 se resumen algunas de las medidas generales o ms comnmente utilizadas para la reduccin del consumo energtico. Las medidas que se describen en trminos generales en el cuadro 5 pueden significar diversas acciones a nivel particular, y pueden variar desde la propuesta de remplazar un equipo hasta acciones correctivas de mantenimiento, pasando por acciones de cambios en la operacin de los equipos, para llegar a los puntos ptimos. Las medidas debern ser descritas en forma particular en el recuadro correspondiente de la hoja de clculo.

Paso 4: Proyecto de ahorro de energa 31

CUADRO 5 Medidas que reducen el consumo energticoSistema Medida genrica Baja inversin Sistema motorbomba Optimizacin de la eficiencia electromecnica Media inversin Medida especfica Adecuar el equipo de bombeo a los puntos de operacin reales. Ajustar la posicin de los impulsores en bombas de turbina con impulsor abierto. Sustituir el motor. Sustituir el conjunto motor-bomba. Realizar monitoreo peridico de parmetros relacionados con la eficiencia electromecnica. Realizar monitoreo de parmetros mecnicos como vibracin, temperatura, etc. Corregir defectos en la configuracin de tuberas de descarga y en la operacin. Reducir prdidas por friccin en conducciones.

Mantenimiento preventivo y predictivo

Baja inversin Baja inversin Alta inversin

Sistema de distribucin hidrulica

Optimizacin de cargas de bombeo

Control de presiones y caudales

Media inversin Instalar variadores de frecuencia. Alta inversin Instalar tanques de regulacin. Optimizar el factor de potencia. Baja inversin Corregir los desbalances de voltaje. Corregir voltaje de suministro al motor, para que sea igual al valor nominal o de placa. Media inversin Reducir prdidas elctricas por efecto Joule. Reducir prdidas en transformadores.

Sistema elctrico

Optimizacin de las instalaciones elctricas

4.2 ESPECIFICACIONES DEL EQUIPOSi en las medidas de ahorro descritas en el punto 4.1 se contempla la sustitucin o el cambio de la bomba o del motor, o de ambos, las especificaciones del equipo propuesto debern ser anotadas en el recuadro correspondiente de acuerdo con los siguientes detalles:Especificaciones de bomba Marca Modelo Eficiencia de la bomba Potencia H.P. Voltaje nominal Eficiencia a plena carga Nmero de fases Velocidad angular Eficiencia electromecnica nueva Banco de capacitores Capacidad Voltaje normal Goulds 5CHC-9S 78,0% 25,0 HP 440 V 90% 3 3600 rpm 70,2% 9 kVars 440 V

Especificaciones de motor


ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA. Se debern anotar las caractersticas principales de la bomba propuesta para cambio, es decir: marca, modelo y eficiencia de la bomba. ESPECIFICACIONES DEL MOTOR. Se debern anotar las caractersticas nominales del motor propuesto, lo cual incluye: potencia (HP), voltaje nominal, eficiencia a plena carga, nmero de fases de trabajo y velocidad angular. Con estas dos especificaciones la hoja de clculo determina en forma automtica la EFICIENCIA ELECTROMECNICA NUEVA, multiplicando las eficiencias del motor y de la bomba. BANCO DE CAPACITORES. Si se propone la conexin de un banco de capacitores, tambin se debern consignar la capacidad del banco en kVars y el voltaje nominal correspondiente.

4.3 PLAN DE ACCINPor ltimo, en este recuadro se debern listar en orden de prioridad las acciones que se llevarn a cabo en forma cronolgica, de acuerdo con las propuestas de ahorro mencionadas en el punto 4.1. Se debe tener especial cuidado en el orden cronolgico de las actividades, de que se lleven a cabo cada una de ellas, y darles el seguimiento adecuado, ya que sta es una gua para revisin.Actividades i. Remplazar el equipo sumergible de bombeo por el propuesto. ii. Mantener en uso la instalacin del equipo de control y conductores elctricos. iii. Instalar Vlvula check. iv. Instalar banco de capacitores.

PASO 5. EVALUACIN DE LOS AHORROSUna vez que se han determinado las propuestas de ahorro, las especificaciones del equipo a cambiar y las actividades a realizar para el proyecto de ahorro de energa, se debern evaluar las eficiencias, las prdidas y el balance energtico que se tendr, y adoptar las medidas para poder determinar el ahorro total potencial esperado al implementar el plan de ahorro. La nueva evaluacin contempla los puntos que se exponen a continuacin.

5.1 EVALUACIN DE LOS CONDUCTORES ELCTRICOSSe tendrn que evaluar nuevamente las prdidas en los conductores elctricos debidas al efecto Joule, ya que en este caso se est proponiendo la instalacin de un banco de capacitores que reducir este efecto.Tramo Condicin actual Transf.-Arrancador Arrancador-Motor Calibre 4/0 AWG 4/0 AWGLong. m Resistencia /km Resistencia Corriente A Prdidas kW kWh/ao

18 152,2

0,1640 0,1640

0,002952 0,02501

29,0 34,3

0,007 0,088

65 770

Esta evaluacin se realiza de la misma manera que se vio en el punto 3.1 del presente manual, es decir: se debern ingresar el calibre del conductor y la resistencia del mismo en ohms/km, y la hoja de clculo determinar las nuevas prdidas en los conductores en kWh/ao.

Paso 5: Evaluacin de los ahorros 33

5.2 EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL MOTORDebido a que tambin se est cambiando el motor, debe realizarse el nuevo clculo de la eficiencia real del mismo.F.P. 0,80 BHP HP propuesto 22,21 25,0 Efic. real 0,9002 FC 0,8884 Efic. nom 90,09% FA ant 0,0% Efic. 75% 90,2% FA rew 0,0% Efic. 100% 90,0% FA vv -0,00064 FA dv 99,99%

Esta evaluacin se realizar de manera similar a la descrita en el punto 3.2 del presente manual, con la diferencia de que solamente se debern ingresar las eficiencias al 75% y al 100% de la curva de eficiencia del motor nuevo, y la hoja de clculo realizar las operaciones correspondientes.

5.3 BALANCE DE ENERGA ESPERADODe acuerdo con las evaluaciones de los componentes del motor y los conductores elctricos, y con las especificaciones de la bomba nueva propuesta, y suponiendo que la bomba trabajar dentro del rango de mxima eficiencia en la curva de carga-caudal, se puede realizar un balance de energa esperado cuando se implementen las medidas de ahorro propuestas. El clculo del balance esperado se realiza de la misma forma que se ha descrito en el punto 3.4 del presente manual. En este caso, el balance esperado determina adems el porcentaje de ahorro que se tendr al implementar estas medidas de ahorro, de acuerdo con los parmetros del cuadro. CUADRO 6 Ejemplo de disgregacin de parmetros para el clculo del balance de energa esperadoParmetro Consumo de energa Potencia demandada Corriente Factor de potencia Prdidas elctricas Prdidas en el motor Prdidas en la bomba Prdidas en la succin y descarga Prdidas de carga Prdidas por fugas Trabajo til Ahorros Unidad kWh/ao kW A % kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao kWh/ao Cantidad 161.372 18,4 28,7 80% 585 16.047 31.843 89 4.092 43.486 65.229 53.653


GRFICO 11 Ejemplo de clculo del balance de energa actualPRDIDAS POR FUGAS 20,2% TRABAJO TIL 30,3%

PRDIDAS EN LA CARGA 1,9%

PRDIDAS EN LA SUCCIN Y DESCARGA 0,0% PRDIDAS EN LA BOMBA 14,8% PRDIDAS EN EL MOTOR 7,5% PRDIDAS ELCTRICAS 0,3%

AHORROS 25,0%

Como se puede observar de acuerdo con el ejemplo, se esperan ahorros hasta de 25% de la energa utilizada actualmente por el sistema de bombeo.

PASO 6. ANLISIS ECONMICOPor ltimo, se debe realizar un anlisis econmico de las medidas de ahorro propuestas, para lo cual se debern llevar a cabo las evaluaciones que se describen a continuacin.

6.1 CLCULO DE AHORROSEl clculo de ahorros se determina a partir de un costo general de la energa elctrica y de los ahorros de energa obtenidos en el paso 5, considerando los siguientes detalles:Costo de la energa Beneficios directos por ahorro en la bomba y el motor Ahorros de energa Costo del ahorro de energa 0.12 US$kWh

Ahorros directos

53.645,32 6.437,44

kWh/ao US$ao

Ahorros adicionales

El motor propuesto trabajar con un factor de potencia mejorado y demandar menor corriente, lo cual significa reducir el efecto Joule en los conductores disminuyendo las prdidas. Ahorros de energa en los conductores Costo del ahorro de energa 548,50 65,82 kWh/ao US$ao

Paso 6: Anlisis econmico 35

COSTO DE LA ENERGA. Se debe insertar el costo general de la energa elctrica en unidades monetarias locales o en dlares, por kWh. Este costo depende del suministrador del servicio de energa elctrica y del esquema tarifario al que est sujeto el sistema de bombeo en estudio. AHORROS DIRECTOS. Son los ahorros esperados en forma directa al reducir las prdidas de energa derivadas del nuevo balance energtico luego de sustituir la bomba y el motor del sistema. Este ahorro se obtiene del rengln de Ahorros del balance energtico esperado, en kWh/ao. El costo del ahorro de energa se obtiene al multiplicar la energa ahorrada por el costo de la energa. AHORROS ADICIONALES. Aunque el valor de estos ahorros es pequeo, no debe despreciarse. Este parmetro se refiere a los ahorros extra que se tendrn al instalar el banco de capacitores; en el ejemplo slo se describen los ahorros por reduccin de prdidas en los conductores, pero en el caso en que trabajar con un bajo factor de potencia implique un costo adicional de multa por parte del suministrador del servicio de energa elctrica, el costo de estas multas en el ltimo ao de operacin tambin podr aadirse a este anlisis. En esta metodologa slo hay que insertar el valor del costo de la energa en el recuadro correspondiente y los ahorros se calcularn en forma automtica.

6.2 CLCULO DEL COSTO DE LAS INVERSIONESDebido a que las propuestas de ahorro implican la compra de equipo, se debe considerar el clculo de la inversin correspondiente.Partida 1 2 3 Descripcin Suministro de una bomba sumergible Remover el equipo actual e instalacin del equipo nuevo Suministro e instalacin del banco de capacitores Cantidad 1 1 1 Precio unitario (US$) 3.431,00 1.000,00 245,00 TOTAL Costo total (US$) 3.431,00 1.000,00 245,00 5.377,40

En este recuadro se debern insertar todos los costos de inversin que supone realizar los proyectos de ahorro de energa, es decir: se deben desglosar uno por uno los elementos de la propuesta de ahorro que impliquen la compra de equipo, instalacin y mano de obra.

6.3 ANLISIS DE LA TASA DE RETORNO DE LA INVERSINPor ltimo, se debe realizar un anlisis de la tasa de retorno de la inversin que se tendr que hacer para llevar adelante los proyectos de ahorro de energa propuestos, para lo cual habr que completar los siguientes detalles a fin de que el clculo se efecte en forma automtica:Ahorros totales Reduccin en el consumo de energa Ahorro (US$/ao) US$ 53.645,32 6.437,44 5.377,40 0,84 aos

Inversiones totales Tasa de retorno


AHORROS TOTALES. Estos ahorros comportan el costo del ahorro total calculado en el punto 6.1. INVERSIONES TOTALES. Abarcan el costo total de las inversiones descritas en el punto 6.2. TASA DE RETORNO. Esta tasa indica el tiempo de recuperacin de la inversin en funcin de que se contar con recursos monetarios procedentes del ahorro con los que se podr pagar dicha inversin; se calcula como la divisin del costo total de la inversin por el costo total de los ahorros y se expresa en aos. CON ESTE CLCULO SE TERMINA LA METODOLOGA PARA EL ANLISIS DE LA AUDITORA ENERGTICA Y LA DETERMINACIN DE LOS AHORROS POTENCIALES AL APLICAR LAS MEDIDAS CORRESPONDIENTES.

Paso 6: Anlisis econmico 37

evaluación para sistemas de bombeo de agua guía para la hoja de cálculo

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