Este documento describe oportunidades para ahorrar energía eléctrica en sistemas de bombeo. Explica conceptos clave como presión, gasto, tipos de bombas y sistemas de bombeo. También describe medidas para ahorrar energía como seleccionar bombas adecuadamente, sustituir motores por motores de alta eficiencia, usar variadores de velocidad y realizar mantenimiento a las instalaciones. Por último, analiza específicamente el caso de los pozos de bombeo del municipio de Etzatlán en Jalisco, Mé

1. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBEO
Ing. Alfredo Aguilar Galván
Ingeniería Energética Integral, S.A. de C.V

2. Bomba:
Máquina que realiza trabajo con la finalidad de mantener
un fluido en movimiento o provocar el desplazamiento o
el flujo del mismo.
Existen muchos tipos de bombas para diferentes
aplicaciones.

3. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Introducción
Los factores importantes son:
Presión de proceso,
Velocidad de bombeo,
Tipo de Líquido
Eficiencia
Potencia requerida

4. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Presión
La presión es la relación de la
fuerza F al área de la
superficie A
P = F / A
Un espacio en el que se ha
eliminado completamente
toda materia tiene una
presión cero.
A la presión ejercida por un
fluido sobre la presión cero
se le llama presión absoluta.
El aire atmosférico ejerce
sobre la tierra una presión
atmosférica.
A
F
Area
Fuerza
esión ==Pr

5. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Presión
Una Atmósfera es la presión que existe al
nivel de mar, es igual a:
3.027Pies de Aguaft Agua
0. 246Pulgada de Agua a 4 Cplg Agua
9.930Metro de Aguam Agua
1.01325Barbar
1.03323kilogramo / centímetro cuadradokg/cm2
760mm de Mercuriomm Hg
101,325PascalPa
14.69595Libra/pulgada cuadradaPSI
1AtmósferaAtm

6. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
A
F
Area
Fuerza
esión ==Pr
En un Sistema de Bombeo la
Presión también llamada Carga
es la diferencia de altura entre el
deposito de succión y el de
descarga más la fricción que se
ejerce sobre el fluido en su
recorrido por las tuberías.

7. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
MOTORMOTOR
ELELÉÉCTRICOCTRICO
ARRANCADORARRANCADOR
MAGNMAGNÉÉTICOTICO
COMBINADOCOMBINADO
MEDIDORMEDIDOR
INTERRUPTORINTERRUPTOR
TABLEROTABLERO
DEDE
CONTROLCONTROL
TUBOTUBO
CONDUITCONDUIT
SUBESTACISUBESTACIÓÓNN
ELELÉÉCTRICACTRICA
TRANSFORMADORTRANSFORMADOR
APARTARRAYOSAPARTARRAYOS
LLÍÍNEA DE ALTA TENSINEA DE ALTA TENSIÓÓNN
AISLADORESAISLADORES
CUCHILLASCUCHILLAS
FUSIBLESFUSIBLES
SISTEMA DE BOMBEOSISTEMA DE BOMBEO
CONEXICONEXIÓÓNN
A TIERRAA TIERRA
CUERPO DE BOMBEOCUERPO DE BOMBEO
SE CONSTITUYE POR TAZONES QUE CONTIENENSE CONSTITUYE POR TAZONES QUE CONTIENEN
IMPULSORES FIJOS A UNA FLECHA QUE AL GIRARIMPULSORES FIJOS A UNA FLECHA QUE AL GIRAR
COMPLETA EL FUNCIONAMIENTO PARA LOGRAR LACOMPLETA EL FUNCIONAMIENTO PARA LOGRAR LA
SUCCISUCCIÓÓN DEL AGUAN DEL AGUA
TUBO DE SUCCITUBO DE SUCCIÓÓNN
COLADORCOLADOR
ELECTRODOSELECTRODOS
TRANSFORMADORESTRANSFORMADORES
DE CORRIENTEDE CORRIENTE

8. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
OTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEOOTROS TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO

9. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Problemática Frecuente
Sistemas Antiguos
Con mal mantenimiento
Seleccionados Incorrectamente
Disminución del Manto Freático
Incremento de la necesidad de Bombeo
Altos Costos de Operación

10. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Gasto, Flujo o Caudal
El gasto es el volumen de un líquido que atraviesa una sección
de un conductor por unidad de tiempo.
Al gasto, también se le denomina flujo y su símbolo es:
Q =Av = Volumen / tiempo
donde A= área del conductor y
v = velocidad del fluido.
También al gasto se le denomina en algunas ocasiones Flujo, Caudal, Rapidez
o velocidad de flujo.

11. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Ejemplo de Gasto, Flujo o Caudal
Una Bomba llena una cisterna de dimensiones
largo 15 m, ancho 10m, altura 4m.
El tiempo utilizado es de 20 minutos.
Calcule el gasto, expréselo en:
m3/min, m3/seg, m3/hr, cm3/seg, pies cúbicos/min

12. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
El Ahorro de Energía Eléctrica
resuelve varios problemas
Se ajusta a las nuevas condiciones
Moderniza las instalaciones
Garantiza la mayor eficiencia del sistema
Ahorra conflictos
Ahorra mucho dinero

13. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Selección Adecuada de la Bomba
Una mala selección consume
hasta 3 veces mas energía

14. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
La curva de una Bomba

15. Ing. Roger García Neri UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
PUEBLA
15

16. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo

17. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo

18. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en BombeoFlujo o capacidad
Carga,H
Pérdidas
por Fricción
Curvas del sistema con
obstructor al fluido
Carga - capacidad a velocidad constante
Carga Estática
La Curva del Sistema

19. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Curva Bomba Inicial Centrifuga 1750 rpm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
12´
11´
10´
9´
60%
50%
40%
30%
25 HP
20 HP
15 HP
30 HP
H,Alturadelacargaenmetros
Q, Gasto en litros por minuto
N P S H
Curva del
Sistema
Curva Bomba Centrifuga 1750 rpm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
12´
11´
10´
9´
70%
60%
50%
40%
30%
25 HP
20 HP
15 HP
10 HP
H,Alturadelacargaenmetros
Q, Gasto en litros por minuto
N P S H
Curva del
Sistema
Ejemplo 2 elecciones que cumplen la misma
necesidad 1700 LPM y 33 metros

20. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Oportunidades para Ahorro de Energía
La operación define las oportunidades de ahorro:
Recorte de impulsor para mejorar su punto de operación.
Sustitución por una bomba de mayor eficiencia (o un arreglo de
bombas).
Aplicación de convertidor de frecuencia.
Disminución de pérdidas en el sistema de bombeo.
Instalación de equipos de control.
Administración del Bombeo y Aprovechamiento de tarifas
horarias.
Eliminar la operación de la bomba con cavitación.

21. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Sustitución por Motores de Alta Eficiencia

22. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
70%
75%
80%
85%
90%
95%
25% 50% 75% 100%
Factor de carga
Eficiencia
20 Hp Std
30 HP Std
40 Hp Std
20 Hp AE
30 Hp AE40 Hp AE
Std: Motor Estándar
AE: Motor de Alta Eficiencia
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Sustitución por Motores de Alta Eficiencia

23. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Revisar que los motores
reciben el voltaje
adecuado,
Variaciones en los
parámetros de
alimentación, afectan
drásticamente sus
valores de eficiencia, par,
corriente y factor de
potencia.
MotoresEléctricos

24. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
En sistemas de flujo variable.
Con condiciones muy cambiantes respecto
a la necesidad de bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

25. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

26. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
2
1
2
1
Q
Q
D
D
=
2
1
2
1
2
1
H
H
Q
Q
D
D
==
2
1
2
1
2
1 3
Pot
Pot
Q
Q
D
D
==
donde
D = Diámetro del impulsor
H = Carga total
Q = Flujo
Pot. = Potencia al freno, requerida por la bomba
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

27. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

28. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos

29. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Aplicación de Variadores de Velocidad Electrónicos
EJEMPLO:
La potencia demandada por el motor de 500 h.p.
de una bomba a 60 hz es:
Pot. Actual = 309.53 kW
Si se reduce la velocidad en un 7%, la potencia
también se reducirá:
Utilizando las leyes de afinidad:
Donde:
N1 = 3,570 RPM
N2 = 3,333 RPM
P1 = 309.53 kW
P2 = (Q2 / Q1)3 x P1 = (3,333 / 3,570)3 x 309.53 =
Potencia esperada = 251.88 kW

30. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Otras Medidas de Ahorro de Energía Eléctrica
Incorporación de un sistema de control de tiempo para el
bombeo. Se refiere a la adopción de un equipo que arranca y para
la bomba en forma automática mediante una programación de
tiempos, estos equipos se denominan relojes, temporizadores o
Timers.
Modificación del sistema de tuberías y accesorios con criterio
ahorrador. Nos referimos a la realización de cambios para tener un
recorrido de las tuberías lo más sencillo posible, evitando al máximo
posible cambios del diámetro de la tubería, desviaciones, trayectos
largos, válvulas y accesorios innecesarios.
Reemplazo de tazones por otros esmaltados. Los tazones son
receptáculos que contiene la bomba cuando se sustituyen por otros
que sean esmaltados se logra una mejor operación de la bomba,
ahorrando energía.
Reemplazo de Impulsor por otro de menor tamaño. Las bombas
vienen con el impulsor de la bomba de un cierto diámetro por
ejemplo de 12 pulgadas, cuando las necesidades del gasto de
bombeo son menores a las que mueve la bomba es aconsejable
recortar o sustituir el impulsor por otro de menor diámetro por
ejemplo 10 pulgadas.

31. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LOS
POZOS PROFUNDOS
DEL MUNICIPIO DE ETZATLÁN,
JALISCO

32. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Antecedentes
Con el afán de proporcionar un mejor
servicio a la población. El municipio
de Etzatlán, decidió llevar a cabo la
renovación de los pozos profundos
con criterio de ahorro de energía con
el apoyo del “FIDE” por medio del
área de servicios municipales

33. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Actualmente la población del municipio de
Etzatlán se abastece de cuatro pozos
profundos

34. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
POZO 1
Este pozo cuenta con un
motor de 100 HP cuyos
datos de placa se
presentan son:

35. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Adicionalmente se midieron los niveles del
pozo.

36. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Se realizaron mediciones eléctricas en el
motor del pozo 1

37. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Presión de descarga a la
salida de la bomba
= 3.2 kg/cm 2
Dimensiones del tanque
donde descarga la
bomba del pozo 1
Largo = 10.6 m
Ancho = 10.6 m
Alto = 2.6 m

38. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
En las condiciones actuales de operación, la
bomba del pozo 1 tiene las siguientes
características.

39. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
La demanda eléctrica promedio del pozo
número 1 es de 28 kW,
Y consumo anual de 196,140 kWh.
La energía eléctrica que paga el municipio
de Etzatlán por la operación de las bombas
de pozo se rige por los costos de la tarifa
06 “Servicio para bombeo de aguas
potables o negras, de servicio público”.

40. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
De acuerdo con el costo por kWh para el mes
de septiembre de 2003 y el cargo fijo aplicable
para la tarifa 06, el costo de operación
anualizado (tomando en cuenta un incremento
en los costos de la electricidad del 6% al año,
tal como en el 2003) para la bomba del pozo 1
Sería de $187,829.10.

41. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Situación Propuesta
Partiendo de las mediciones eléctricas realizadas, el motor
de la bomba de pozo 1 se encuentra operando con un
factor de carga bajo, en otras palabras se encuentra
sobredimensionado, por lo tanto la misma función podría
realizarse con una moto-bomba más pequeña.
Se sugiere la sustitución del equipo actual (100 HP) por una
bomba que cubra los mismos requerimientos de flujo y
carga total pero con una eficiencia superior a la actual.

42. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Equipo propuesto
Una bomba sumergible marca GRUNDFOS
modelo 300S300-8 de acero inoxidable
Con un gasto de 18 LPS y carga dinámica de 90 metros,
con un motor acoplado de 30 HP a 440 V.
La operación propuesta se presenta en la tabla

43. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Comparación Antes y Después.

44. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Resumen de ahorros

45. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Inversión Necesaria

46. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Análisis económico por aplicación de
medida de ahorro

47. Oportunidades de Ahorro de Energía Eléctrica en Bombeo
Muchas Gracias!!!