Este documento describe la optimización de las bombas de envasado en una fábrica para mejorar la eficiencia energética. Se propone instalar motores de alta eficiencia con control de velocidad, sustituir las bombas existentes y gestionar el grupo de bombeo para funcionar en la zona de mayor eficiencia. Esto permitió reducir el consumo energético de las bombas de 0,61 kWh/m3 a 0,29 kWh/m3, logrando un ahorro del 52%.

1. Optimización Bombas Envasado
Uso de motores de alta eficiencia
Granollers Mercat - Eficiència energètica en motors elèctrics

2. Fábrica de El Prat de
Llobregat
 Capacidad de producción:
5.000.000 hl / año
 12 líneas de envasado:
Representan más del
20 % del consumo
de agua total
3

3. Fábrica de El Prat de
Llobregat
 Principales consumidores
de agua de envasado:
– Lavadoras de botellas y
barriles
– Pasteurizadores
– CIPs
4

4. Descriptivo situación inicial
(2013)
 Aplicación bombas
envasado planta El Prat
 Proceso crítico
 Grupo bombeo 3+1 con un
único variador
 Fluctuaciones de presión,
golpes de ariete...
 Objetivo nº1: reducción
consumo energético (0,61
Kw/h x m3/h producción)
5

5. 0 50 100 150 200 250 300 350 400
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
Sólo el 25% de las bombas
instaladas en el sector
industrial trabajan en la zona
de mayor eficiencia
BEP: Best Efficiency Point
Punto de operación:
Perfil de carga
6
Horas de funcionamiento
RelaciónQ/Qopt
Fuente: ReMain research project, 65 pumps, 21 May - 10 June 2009

6. Consideraciones previas:
potencial de ahorro
energético en sistemas
hidráulicos
7
10 % componentes
20 % módulos
60 % sistema
 Optimizaciones
individuales (motor,
bomba..etc)
 Recorte del impulsor,
chequeo márgenes de
seguridad...
 Estrategias de control
apropiadas
 Visión global del sistema
hidráulico: trazados
hidráulicos, elementos
dispuestos...

7. Propuesta solución técnica
8

8. Fundamentos mejora
energética
9
 Control de velocidad en
todas las bombas
 Gestión y regulación del
grupo de bombeo mediante
sistema de control de KSB:
 Monitorización hidráulica
 Búsqueda zona mayor
eficiencia hidráulica posible
 Sustitución bombas
existentes
 Uso motores alta eficiencia

9. 0% 25% 50% 75% 100%
25%
50%
75%
100%
Par
Velocidad
?
¿Por qué un motor
asíncrono IE3 no era
suficiente?
 IEC60034-30 Ed. 1 solo
define un nivel mínimo de
eficiencia con distintas
cargas… pero siempre a
velocidad nominal
 Si tenemos claro que
necesitamos variación de
velocidad, ¿qué eficiencia
ofrecerá nuestro motor a
cargas parciales y
velocidades distintas a la
nominal?
Definido por clase IE
10

10. 11
Motores de alta eficiencia
Diagrama de eficiencia
para motor asíncrono
IE3
 La eficiencia a velocidad
nominal es constante si la
carga> 50%
 Si la velocidad del motor
disminuye, el rendimiento
del motor se ve reducido...
Speed in rpm
7.5 kW ASM, 1470 rpm
TorqueinNm

11. 12
 La eficiencia permanece
prácticamente constante,
independientemente de la
carga y velocidad
requeridas
Speed in rpm
7.5 kW SRM 1500 rpm
TorqueinNm
Motores de alta eficiencia
Diagrama de eficiencia
para motor IE4
síncrono de reluctancia
sin imanes

12. Motor IE5 síncrono de
reluctancia sin imanes
de KSB
13
 Menores pérdidas que un
motor de inducción
 Mayor eficiencia en
cualquier punto de
operación requerido,
especialmente en
condiciones no nominales
(75% tiempo…)
 Factor rizado 1-2%
 Sin imanes permanentes

13. Comparativa
eficiencias IE3 vs
Supreme de KSB
14
IE3/50Hz SuPremE
2 4 3000 1500
AP1 AP2 AP3 AP4 AP1 AP2 AP3 AP4 AP1 AP2 AP3 AP4 AP1 AP2 AP3 AP4
n 100% 75% 50% 25% 100% 75% 50% 25% 100% 75% 50% 25% 100% 75% 50% 25%
M 100% 56% 25% 6% 100% 56% 25% 6% 100% 56% 25% 6% 100% 56% 25% 6%
P2 100% 42% 13% 2% 100% 42% 13% 2% 100% 42% 13% 2% 100% 42% 13% 2%
kW Wirkungsgrade in %
0,55 79,0 65,5 39,9 8,6 81,2 68,6 43,2 9,8 83,7 83,7 83,1 80,6 84,5 84,5 83,9 81,4
0,75 80,7 67,9 42,4 9,5 82,5 70,4 45,4 10,6 85,0 85,0 84,4 81,9 85,7 85,7 85,1 82,6
1,1 82,7 70,7 45,7 10,7 84,1 72,8 48,2 11,7 86,5 86,5 85,9 83,4 87,2 87,2 86,6 84,1
1,5 84,2 72,9 48,4 11,8 85,3 74,6 50,5 12,7 87,6 87,6 87,0 84,5 88,2 88,2 87,6 85,1
2,2 85,9 75,5 51,8 13,3 86,7 76,7 53,5 14,1 88,9 88,9 88,3 85,8 89,5 89,5 88,9 86,4
3 87,1 77,3 54,3 14,5 87,7 78,3 55,7 15,2 89,8 89,8 89,2 86,7 90,4 90,4 89,8 87,3
4 88,1 78,9 56,6 15,7 88,6 79,7 57,8 16,4 90,6 90,6 90,0 87,5 91,2 91,2 90,6 88,1
5,5 89,2 80,7 59,3 17,2 89,6 81,3 60,3 17,8 91,4 91,4 90,8 88,3 92,0 92,0 91,4 88,9
7,5 90,1 82,1 61,6 18,6 90,4 82,6 62,4 19,1 92,1 92,1 91,5 89,0 92,7 92,7 92,1 89,6
11 91,2 84,0 64,6 20,7 91,4 84,3 65,2 21,1 92,9 92,9 92,3 89,8 93,5 93,5 92,9 90,4
15 91,9 85,1 66,7 22,2 92,1 85,5 67,3 22,7 93,5 93,5 92,9 90,4 94,0 94,0 93,4 90,9
18,5 92,4 86,0 68,2 23,4 92,6 86,3 68,8 23,9 93,8 93,8 93,2 90,7 94,4 94,4 93,8 91,3
22 92,7 86,5 69,1 24,2 93,0 87,0 70,1 25,0 94,1 94,1 93,5 91,0 94,6 94,6 94,0 91,5
Fuente: KSB

14. 15

15. 16

16. Cuantificación de la mejora
energética
Escenario 1:
Motor Eff2 trabajando en
cascada
Escenario 2:
Motor IE4 trabajando en
cascada
Escenario 3:
Motor IE4 trabajando en
multibomba
17
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
semana 12 semana 13 semana 14 semana 15 semana 16 semana 17 semana 18 semana 19 semana 20 semana 21
Evolución consumo bombas envasado [kWh/m3]
0,61 kWh/m3
0,39 kWh/m3
0,29 kWh/m3

17. Cuantificación de la mejora
energética
(1) Ahorro Motores IE4 vs
Motores Eff2:
-36%
(2) Ahorro Sistema
Muiltibomba vs Cascada:
-26%
(3) Ahorro total actuación:
-52%
18
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
semana 12 semana 13 semana 14 semana 15 semana 16 semana 17 semana 18 semana 19 semana 20 semana 21
Evolución consumo bombas envasado [kWh/m3]
0,61 kWh/m3
0,39 kWh/m3
0,29 kWh/m3
-36%
-26%
-52%