La eficiencia de las bombas multietapas verticales se determina por el punto de operación del sistema completo, no solo por la placa de datos de la bomba. Una bomba puede tener una eficiencia máxima atractiva en su curva pero consumir energía innecesaria cuando está dimensionada de forma excesiva, está regulada a un caudal inferior a su punto óptimo o está conectada a una red de tuberías con pérdidas elevadas. Para reducir el consumo de energía, mida el flujo real, la presión de aspiración y descarga, la entrada del motor y el número de horas de funcionamiento; compáralos con la curva de la bomba y el perfil de demanda del edificio. Luego, resuelva los problemas de pérdida de cabeza evitables, la escalonación de velocidad, el control de velocidad, el desgaste y el mantenimiento. No asuma que reemplazar un motor o añadir un accionamiento resolverá un desajuste hidráulico.
Separar la eficiencia de la bomba de la eficiencia del sistema
La eficiencia hidráulica de la bomba describe la cantidad de energía del eje que se convierte en energía útil en función del caudal y la altura de bombeo específicos. La eficiencia del motor describe la conversión del input eléctrico en energía del eje. Las pérdidas en el accionamiento, en el acoplamiento y en el control también pueden ser importantes. La eficiencia del sistema considera si el agua se suministra con el caudal y la presión realmente requeridos. Una bomba altamente eficiente puede ser parte de un sistema dispendioso si un dispositivo de regulación de presión desvía la presión excesiva o si el agua pasa continuamente de nuevo hacia un depósito.
El Departamento de Energía de los Estados Unidos Libro de referencia sobre el sistema de bombeo hace hincapié en la curva de rendimiento del sistema instalado y en el punto de máxima eficiencia de la bomba. DOE Página de recursos sobre los sistemas de bombeo Incluye acciones como la reducción de pérdidas en tuberías y válvulas, la corrección de bombas de tamaño excesivo y la restauración de los espacios internos. Estos principios se aplican a las bombas multietapas verticales, pero los ahorros reales deben calcularse a partir del modelo seleccionado y del ciclo de trabajo.
El Producto vertical de múltiples etapas BorraPumps CDL(F) es una referencia de producto para este debate, dentro del contexto más amplio Rango de refuerzos de suministro de agua. Su visible cuerpo de la bomba de acero inoxidable y el motor montado en la parte superior no determinan una eficiencia específica, número de etapas, grado de material ni velocidad permitida. Obtenga la curva actual del fabricante y los datos del motor para la configuración exacta que se esté considerando.
Encuentra el punto de operación real
Medir el caudal, la presión de succión, la presión de descarga y la entrada eléctrica bajo una demanda representativa de bajo, normal y máximo. Calcular la cabeza diferencial de la bomba después de tener en cuenta las diferencias de altitud y velocidad del medidor si el material lo permite. Plotar el punto en la curva de la bomba seleccionada. Una bomba que pasa la mayor parte del tiempo muy lejos del punto de máxima eficiencia puede ser demasiado grande para la demanda normal, incluso si cumple con el máximo especificado. Una bomba que funciona muy a la derecha puede carecer de cabeza y extraer una corriente excesiva o entrar en una zona inadecuada.
No se debe estimar el caudal solo en función de la presión. Un controlador de caudal que cambie, una bomba paralela o una condición de entrada pueden cambiar el punto de operación. Si es posible, utilice un medidor calibrado o una medición temporal del caudal que sea defensable. Registre qué bombas están funcionando y si hay un conducto de derivación o una válvula de reducción de presión abierta. Guía de selección de bombas multietapas verticales puede ayudar a conectar el punto de carga con una bomba candidata, mientras que este artículo se centra en la energía después de conocerse el punto de carga.
Conozca el punto de máxima eficiencia y el rango de funcionamiento
El punto de máxima eficiencia, o BEP, es el caudal al que la eficiencia hidráulica de la bomba alcanza su máximo rendimiento para una velocidad y un rotor dados. Tutorial sobre el punto de operación del sistema de bombeo explica cómo se cruzan las curvas de la bomba y el sistema y por qué ese punto debería ser comprobado cerca de la zona de funcionamiento eficiente. El BEP no es automáticamente el punto que el sistema debe ocupar en todo momento, pero es una referencia útil. El fabricante puede especificar una zona de funcionamiento preferida y un caudal continuo mínimo. Estos límites protegen la fiabilidad así como la eficiencia. Operar cerca del punto de corte puede provocar recirculación de fluido, calor, ruido y tensión en la junta; operar demasiado lejos a la derecha puede aumentar la cavitación o la carga en el motor.
Una bomba de múltiples etapas añade presión a lo largo de las etapas sucesivas. Más etapas pueden cumplir con una tarea de alta presión, pero el número de etapas por sí solo no predice la eficiencia. El diámetro del rotor, el diseño del difusor, la velocidad específica, la velocidad, el espacio entre las fases, las propiedades del fluido y el punto de selección son factores importantes. Al comparar dos modelos, solicite curvas de eficiencia con el mismo caudal y presión requeridas. Un modelo más pequeño en su zona de eficiencia puede tener mejores prestaciones que una unidad más grande que pasa la mayor parte del tiempo con la presión reducida.
Calcular la pérdida de cabeza evitables
Cada caída de presión innecesaria añade trabajo. Verifique el diámetro de la tubería, los recorridos largos, los accesorios afilados, los filtros, las válvulas de aislamiento parcialmente cerradas, las válvulas de retención y los dispositivos de reducción de presión. Medírese la presión antes y después de comprobar los componentes sospechosos con un caudal representativo. Un filtro limpio puede presentar una pérdida modesta, mientras que un filtro obstruido puede consumir una considerable cantidad de presión; no sustituya la bomba antes de comprobarla. Aumentar el tamaño de la tubería o reducir los accesorios puede reducir ocasionalmente la presión requerida de la bomba, aunque hay que tener en cuenta los límites de coste de construcción y velocidad.
El Articulo sobre cálculo de la cabeza del elevador muestra cómo se combinan la elevación estática y la fricción dependiente del caudal. La cabeza estática no desaparece cuando la velocidad disminuye, por lo que las estimaciones basadas en la ley de afinidad por sí solas pueden sobreestimar los ahorros de energía en un sistema con cabeza estática elevada. Recalcule el punto de operación en el que la curva de la bomba a velocidad reducida coincide con la curva del sistema real. El manual de referencia de la DOE aborda esta distinción al evaluar la bombeo a velocidad variable.
| Observación | Probable efecto energético | Medición para hacer | Acción potencial |
|---|---|---|---|
| La válvula de descarga se bloquea de forma rutinaria | La bomba crea una cabeza que se pierde deliberadamente | La presión en la válvula durante el flujo normal | Revisar el tamaño de la bomba o la estrategia de control |
| El paso sin llave permanece abierto durante largos períodos | La agua se bombea sin una distribución útil | Baja el caudal y aumenta las horas de funcionamiento | Diseño correcto de flujo y fases de operación |
| La pérdida de presión en el filtro aumenta | Se requiere un cabeza adicional para el mismo envío. | Presión diferencial con flujo comparable | Limpiar o reparar el filtro |
| Varias bombas funcionan a carga ligera | Cada uno de ellos puede ser una región muy poco eficiente. | Flujo y entrada por bomba operativa | Revisión de la opción de etapa de montaje y bomba de corte |
| Alta corriente motriz con flujo útil bajo | Posible desajuste hidráulico o mecánico | Corriente, flujo, cabeza, velocidad, vibración | Inspeccionar el punto de funcionamiento y el estado |
| El uso de la ropa reduce la cabeza entregada | Pot ser necessari més temps de funcionament o més velocitat. | Curva de tendencia frente a la línea de base | Inspeccione los espacios de separación y los componentes |
La tabla no pretende ser una afirmación de ahorros fijos. Se registran mediciones antes y después de un cambio en una demanda comparable. Una bomba que parece menos eficiente puede simplemente estar trabajando con una cabeza o un caudal diferentes.
Elija la etapa de puesta en marcha y el control de velocidad con cuidado
Si la demanda varía ampliamente, varias bombas más pequeñas o un sistema de velocidad variable pueden ayudar a mantener el punto de funcionamiento más cercano al rendimiento útil. La puesta en marcha de una segunda bomba debe basarse en curvas combinadas y la distribución de la demanda. Una segunda bomba debería comenzar cuando la primera ya no pueda cumplir el objetivo de presión al caudal requerido, y no simplemente después de un tiempo fijo transcurrido. Guía de dos bombas versus guía de tres bombas explica cómo difieren los pasos de puesta en escena y la redundancia.
Un motor de frecuencia variable cambia la velocidad de la bomba y puede reducir la pérdida de presión en algunos sistemas. No garantiza ahorros: a caudales muy bajos, el motor, el accionamiento y la bomba pueden funcionar mal, y una elevación estática elevada puede limitar la reducción de la velocidad. Confirme el caudal mínimo, el enfriamiento del motor, la velocidad máxima y la retroalimentación estable del sensor. Guía de selección de los impulsores VFD incluye entradas eléctricas y de control. Compare las entradas del sistema completo en varios puntos de operación antes de elegir un accionador únicamente en función de una estimación basada en la ley de afinidad.
Ver las pérdidas de motor y transmisión
Lea la placa de datos del motor y la información sobre la eficiencia. Un motor de eficiencia premium puede ser útil cuando la bomba funciona durante muchas horas, pero su beneficio se limita si el sistema hidráulico desperdicia mucha más energía debido al exceso de presión. Una transmisión añade sus propias pérdidas y puede afectar el funcionamiento del motor. Evalúe el rendimiento combinado entre el cable y el agua en los puntos de carga esperados, y no solo la eficiencia máxima del motor. Si existen varios motores, compárelos con sus horas de funcionamiento reales y su uso.
La corriente eléctrica por sí sola no es una medida completa de la energía. Registre la tensión, la corriente, el factor de potencia, la potencia real, la velocidad y el tiempo de funcionamiento utilizando instrumentos adecuados y personal calificado. Una corriente eléctrica inesperadamente baja puede estar asociada con un caudal bajo, una situación de funcionamiento seco o un punto de funcionamiento diferente; no es automáticamente una indicación de eficiencia. Nunca abra un panel en funcionamiento para recopilar datos sin cumplir los procedimientos de seguridad eléctrica del lugar.
Tome en cuenta el desgaste y las condiciones de la agua
La erosión, la corrosión, la acumulación de suciedad y los espacios demasiado amplios pueden reducir el rendimiento hidráulico. La fuga de la junta también puede indicar que el funcionamiento se está realizando fuera de un rango adecuado, aunque una junta puede fallar por otras razones. El flujo de tendencia, la presión de salida, la vibración, la temperatura y la entrada contra un nivel de funcionamiento inicial. Si el uso ha cambiado, una bomba gastada y una bomba mal seleccionada pueden parecer similares hasta que se examina la curva y las condiciones. Guía de dimensionamiento vertical de múltiples etapas ayuda a distinguir una selección de caudal incorrecta de un deterioro de una bomba que de otro modo sería apta.
Compruebe la temperatura, la densidad, la viscosidad y la consistencia del fluido respecto a los límites documentados de la bomba. Una curva de eficiencia de la bomba de agua puede no representar con precisión un fluido diferente. El estado de las válvulas y de los conductos también puede evolucionar: una válvula que queda parcialmente cerrada después de un mantenimiento modifica la curva del sistema sin cambiar la bomba misma. Confirme la rotación, el ventilado y el estado de entrada correctos después del servicio.
Construya una sencilla evaluación energética
Recopile un perfil de consumo representativo en lugar de un valor promedio de lectura en cada punto. Para cada banda de operación, registre el caudal, la presión total, la potencia real de entrada, el número de bombas, la velocidad o la etapa, y las horas anuales. La energía para esa banda es la potencia introducida multiplicada por las horas. Agregue las bandas y compárese las configuraciones alternativas en el mismo caudal y presión entregados. Incluya los costos de mantenimiento, los controles y las necesidades de funcionamiento en espera en una comparación del ciclo de vida.
Si las mediciones son limitadas, etiquete las estimaciones claramente y pruebe las suposiciones más influyentes. Evite inventar un ahorro porcentual antes de conocer la curva del sistema, la curva de bombeo y los tiempos de funcionamiento. Una primera intervención útil podría ser limpiar un filtro, corregir un punto de control o cambiar un umbral de fase. Re-medir después de la intervención y conservar ambos registros para verificar la mejora declarada.
Preguntas para enviar a un proveedor
Solicite las curvas exactas de la bomba y el motor, la eficiencia en todo el rango de funcionamiento propuesto, el caudal continuo mínimo, los límites de velocidad, los requisitos de presión de entrada, las condiciones admisibles del fluido y la operación en fases con cualquier bomba paralela. Ofrezca al proveedor el caudal normal y el caudal máximo, la cabeza requerida, el rango de presión de entrada, las estimaciones de pérdida de tubería, el perfil de funcionamiento, el suministro eléctrico y el objetivo de control. Pregunte cómo se comporta la selección propuesta en condiciones normales, no solo en el máximo de diseño. La elección correcta es la que cumple con las exigencias del servicio de forma fiable y con una energía total del sistema razonable durante el ciclo de trabajo real.
Preguntas frecuentes
¿Es una bomba multietapa vertical siempre más eficiente que una bomba de una sola etapa?
No. La eficiencia depende del punto de trabajo y de los modelos específicos. Un diseño en varios niveles puede ser adecuado para caudales más altos, pero comparar las curvas con el mismo caudal y presión requeridos.
¿Un VFD siempre reduce el consumo de electricidad?
No. Las economías dependen de la curva de funcionamiento del sistema, de la presión de salida, de la variabilidad de la demanda, del rango de velocidad, y de las pérdidas de transmisión y motor. Medir o modelar el ciclo de trabajo.
¿Puedo juzgar la eficiencia por el flujo de corriente del motor?
No. Current alone omite la tensión, el factor de potencia, el caudal suministrado y la cabeza de bombeo. Use la potencia de entrada real y las mediciones hidráulicas.
¿Qué debe comprobarse antes de reemplazar una bomba ineficiente?
Verifique el flujo y la presión en la cabeza, las posiciones de los ventiladores, la pérdida del filtro de suciedad, el flujo de derivación, los controles, la entrada del motor, la rotación, el desgaste y la curva de la bomba seleccionada.
Formación continua
NPTEL IIT Kharagpur Ponencia sobre las características de las bombas centrífugas explica las curvas de la bomba y los puntos de funcionamiento, que son la base de los controles de eficiencia mencionados anteriormente. Use la curva exacta del fabricante para la adquisición y puesta en marcha.
