Eficiencia Enrgetica

Método correcto de cálculo de ahorros
de energía para justificar controladores
de frecuencia variable en motores de
bombas centrífugas

•Ron Carlson, “The correct method of calculating energy savings to justify adjustable-frequency drives on pumps,” IEEE Transactions on Industry Applications,
Vol. 36, No. 6, November / December 2000
•Igor J. Karassik, Keneth J. Macnaughton, “Bombas,selección, uso y mantenimiento,” McGraw-Hill, 1987, ISBN: 968-422-036-7

Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

Nomenclatura:
Nombre de la Variable

•
•
•
•
•
•

Simbolo Unidades

Carga de la bomba:
H,
Flujo volumétrico:
Q,
Gravedad específica: ge,
Velocidad de la bomba: N,
Potencia hidráulica:
hhp,
Potencia al freno:
bhp,

Centro deEstudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

[ft]
[m^3/hr]
[-]
[rpm]
[hp]
[hp]

INTRODUCCIÓN
• Los AFD ayudan a reducir el consumo de energía
eléctrica
• Es necesario determinar con exactitud los ahorros
para justificar la instalación de un AFD.
• Los ahorros dependen de las características del
sistema.
• Las fórmulas para describir las características deun sistema son fácilmente mal aplicadas
• El modelar los sistemas ayuda a mejorar los cálculos
y los análisis evitando errores
Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0.90

H P = a p + c pQ

0.80

2

Eff =

BHP = ahp + chpQ

Q × H p × ge
3960 × BHP

d hp

0.70
0.600.50
0.40
0.30
0.20

H S = aS + cS Q 2

0.10
0.00

0

500

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500

Flujo (gpm)
P1-bomba
Centro de Estudios de Energía

P-sistema

Potencia

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

Eficiencia

Eficiencia (%)

H (ft) , BHP (hp)

Curva Característica de la Bomba
y del Sistema

¿Dónde se consume la energíaen un sistema?
En el ajuste de la presión de la bomba a los
requerimientos del sistema mediante:
A. Caída directa de la presión (Estrangulación)
B. Aumento del flujo en la bomba (Recirculación)

Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

A. Estrangulación de Presión
A. Estrangulación de Presión
Válvula
Medidor de Presión
Caída de Presión

BombaVálvula para estrangular la salida
Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

Control por válvula de
contrapresión = Tirar exceso de
presión

4000

0.60

3000

0.45

2000

0.30

1000

0.15

0

Q × (H p − H S )× SG
3960

0.75

0.00
6000

0

1000

2000

3000

4000

5000

flujo (gpm)
Hp

Hs

Centro de Estudios deEnergía

BHP

Exceso H

Eff

Eficiencia

0.90

5000
Carga (ft)

6000

hhp =

bhp =

hhp
Eff

hp entrada al motor =

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricos

bhp
Eff motor

B. Recirculación de Flujo
Medidor
de Flujo
Recirculación
de flujo
Medidor
de Presión

Bomba

Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficiente de motores eléctricosControl por recirculación = Tirar
exceso de flujo
6000

Carga (ft)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

2000

4000

6000

0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
8000

hhp =

H × (Q p − QS )× SG
3960

bhp =

hhp
Eff

flujo (gpm)
Hp

Hs

BHP

Exceso de flujo

Eff

hp entrada al motor =

Centro de Estudios de Energía

M ódulo 5 Uso eficientede motores eléctricos

bhp
Eff motor

¿Cómo ahorran energía los AFD?
Las curvas características de sistema y de la bomba
son diferentes
El “punto natural de operación” es el punto de
intersección de estas dos curvas.
Condiciones de operación fuera de este punto
“gastan” exceso de presión o exceso de flujo.
Los métodos mecánicos de ajuste de curvas
consumen energía en exceso....