Usando válvula para restringir el flujo (contra presión)

RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE AHORRO DE
ENERGÍA EN SISTEMAS DE BOMBEO
Referencia:
“The Correct Method of Calculating Energy Savings
to Justify Adjustable-Frequency Drives on Pumps”
IEEE Transactions on Industry Applications Nov/Dec 2000
Ron Carlson, Senior Member, IEEE
Nomenclatura:
BHP =”Brake Horse Power”: Potencia (HP) en flecha del motor que impulsa la bomba
Hhp: Potencia hidráulica (HP). Esta potencia es proporcional a la carga y el flujo
B,M,AFD: Eficiencia de la bomba, del motor y del variador
Pin,Pout : Potencia de entrada (kW)
SG: Gravedad específica (para el agua SG=1)
Análisis del consumo de energía de un sistema de bombeo
Pin
Pin 
kWh in  Pin horas
PinM
$  kWhin $ / kWh 
Pin M
PoutM
M
M
PoutM=BHP*0.746
BHPB 
operaciòn
 AFD
AFD
PinM 
de
hhpB
B
B
hhp
hhpB 
QB H B 
SG
3960
Alternativas para regular flujo
a)Usando válvula para restringir el flujo (contra presión)
Qb
Hv
Qv
Hb
Qs
Hs
Qb = Q v = Qs
Hb = Hv + Hs
Consumo de energía del sistema
hhpB 
Q H B 
3960
BHPB 
 BHPB * 0.746
kWhin  
 horas de operaciòn
M


hhpB
B
Consumo de energía asociado a la caída de presión en la válvula
H Qb  Qs
hhpR  s
3960
BHPR 
hhp
B
 BHPcp* 0.746
kWh R  
 horas de operaciòn
M


b)Usando recirculación
Hv
Qv
Qb
Hb
Qs
Hs
Qb = Q v+ Qs
Hb = Hv = Hs
Consumo de energía del sistema
QB H 
hhpB
BHPB 
3960
 B hhp
H s Qb  Qs
BHPR 
hhpR 
B
3960
hhp B 
 BHPB * 0.746
kWh IN  
 * horas de operaciòn
 M * 0.746
  BHPcp
 
kWh R  
 horas de operaciòn

M


Consumo de energía asociado a la recirculación de agua
c) Control mediante variación de la velocidad usando AFD
Método correcto para calcular la energía consumida al usar el variador de velocidad
1) Definir el flujo de operación (Q2) requerido, y a partir de este valor calcular H2
usando la característica del sistema.
2) Obtener la ecuación de la parábola con centro en el origen y que pase por el punto de
operación calculado en el paso 1
Q 
H  H2  
 Q2 
2
3) Obtener los puntos de intersección de esta parábola con la característica H-Q de la
bomba para encontrar los puntos H1 y Q1. Este punto se obtiene igualando la ecuación de
la parábola (paso 2) con la característica H-Q de la bomba
Q
Hp  a p  c p Q  H 2  
 Q2 
2
2
4) Obtener el valor de BHP1 de la curva BHP vs Q de la bomba evaluada en Q=Q1
5) Calcular la potencia suministrada por el motor cuando el flujo se regula utilizando
variador de velocidad
Q 
BHP2  BHP1  1 
 Q2 
3
6) Calcular la energía asociada a la operación del sistema
 BHP2 * 0.746

 hrs de operación
M


kWh 
 DRIVE
7) El ahorro de calcula restando los kW-h consumidos por la bomba usando los métodos
ineficientes (válvula de contrapresión o recirculación) y los kWh consumidos usando el
variador
Nota: En caso de contar con información de los requerimientos de flujo en función del
tiempo se debe analizar cada condición de flujo por separado, tomando en cuenta que la
eficiencia de la bomba varía con el nivel de flujo que esta maneja.