Eficiencia energética en bombas y sistemas de bombeo

2

Eficiencia energética

Eficiencia energética en las instalaciones se obtiene mediante:

• Eficiencia en el producto• Eficiencia en el proyecto• Eficiencia en la instalación• Eficiencia en la explotación

3

Exigencias de eficiencia energética para bombas

REAL DECRETO 1027/2007 (RITE) REAL DECRETO 238/2013 REGLAMENTO (CE) Nº 640/2009

REGLAMENTO (CE) Nº 641/2009REGLAMENTO (UE) Nº 622/2012

REGLAMENTO (UE) Nº 547/2012

4

REGLAMENTO (CE) Nº 640/2009

15.06.2011 01.01.2015 01.01.2017

0,75 - 5,5 kW

7,5 - 375 kWIE2

IE2

IE3IE2 + VSD

IE3IE1 IE2 + VSD

5

Bombas y Eficiencia Energética

Eficiencia energética en las instalaciones requiere:• Eficiencia en el proyecto• Eficiencia del producto• Eficiencia en la instalación• Eficiencia en la explotación

6

Ajuste de caudal - válvula de equilibrado vs. rodete torneado

Bomba Q H P2 P1 (IE2) P1 (IE3) P1 (IE2) P1 (IE3)m3/h m.c.a. kW kW kW % %

BL 80/160-18,5/2 (vávula de equilibrado) 200 26 17,03 18,73 18,43 100,0% 98,4%BL 80/150-18,5/2 (rodete torneado) 200 21,7 14,20 15,62 15,37 83,4% 82,1%

Altura de impulsión

Potencia en el eje P2

Ø 150

Ø 150

2468

10121416182022242628[m]

6,577,588,599,51010,51111,51212,51313,51414,51515,516[kW]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 [m³/h]

Altura de impulsión

Potencia en el eje P2

Ø 155

Ø 155

2468

1012141618202224262830[m]

89

10111213141516171819

[kW]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240250260270 [m³/h]

7

LCC – Coste del ciclo de vida

LCC = Life Cycle Cost (Coste del ciclo de vida)LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd

- Coste de adquisición (Cic)- Coste de instalación y puesta en marcha (Cin)- Consumo de energía (Ce)- Costes de control y supervisión (Co)- Costes de mantenimiento y reparación (Cm)- Costes de períodos de parada (Cs)- Efectos medioambientales (Cenv)- Costes de reciclaje (Cd)

8

Coste del ciclo de vida 160 LCC: 129374 EUR 150 LCC: 109791 EUR

Inversión 3284 3484Energía 126090 106307

129374 109791

160 150

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años 160 150

160 LCC: 129374 EUR 150 LCC: 109791 EUREnergía 126090 106307Inversión 3284 3484

020000400006000080000

100000120000140000€

Ejemplo: BL 80/…-18,5/2 Q = 200 m3/h 5000 h/a 0,09 €/kWhPlazo de amortización: 56 días

9

Exigencias de eficiencia energética para bombas

REAL DECRETO 1027/2007 (RITE) REAL DECRETO 238/2013 REGLAMENTO (CE) Nº 640/2009

REGLAMENTO (CE) Nº 641/2009REGLAMENTO (UE) Nº 622/2012

REGLAMENTO (UE) Nº 547/2012

10

REGLAMENTO (CE) Nº 641/2009REGLAMENTO (CE) Nº 641/2009 por el que se aplica la Directiva 2005/32/CE delParlamento Europeo y del Consejo en lo relativo a los requisitos de diseño ecológicoaplicables a los circuladores sin prensaestopas independientes y a los circuladores sinprensaestopas integrados en productosArtículo 1Objeto y ámbito de aplicación…2. El presente Reglamento no se aplicará a:a) los circuladores de agua potable, excepto en lo que se refiere a los requisitos de información del anexo I, punto 2.4;

11

Altura de impulsión

Potencia absorbida P1

10 m8 m

6 m4 m

2 m

min

max

2468

10[m]

0,050,1

0,150,2

0,25[kW]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [m³/h]

Altura de impulsión

Potencia absorbida P1min.

max.

12345678

[m]

0,050,1

0,150,2

0,250,3

[kW]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [m³/h]

Optimización – Recirculación de agua caliente sanitaria

Ejemplo: Q = 7 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

PVP: 1969€PVP: 1349€

12

Optimización – Recirculación de agua caliente sanitaria TOP-Z 30/10 LCC: 8631 EURStratos-Z 30/1-12 LCC: 5421 EUR

Inversión 1349 1959Energía 7282 3462

8631 5421

TOP-Z 30/10Stratos-Z 30/1-12

0100020003000400050006000700080009000

10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años

TOP-Z 30/10 Stratos-Z 30/1-12

TOP-Z 30/10LCC: 8631 EUR Stratos-Z 30/1-12LCC: 5421 EUREnergía 7282 3462Inversión 1349 1959

0100020003000400050006000700080009000

10000€

Plazo de amortización: 2,5 añosEjemplo: Q = 7 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

13

Optimización – Recirculación de agua caliente sanitaria

Ejemplo: Q = 5 m3/h H = 2 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

PVP: 1969€PVP: 1349€

Altura de impulsión

Potencia absorbida P1

10 m8 m

6 m4 m

2 m

min

max

2468

10[m]

0,050,1

0,150,2

0,25[kW]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [m³/h]

Altura de impulsión

Potencia absorbida P1min.

max.

12345678

[m]

0,050,1

0,150,2

0,250,3

[kW]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [m³/h]

Corrección del punto de trabajo en la puesta en marcha mediante ajuste de la velocidad

14

Optimización – Recirculación de agua caliente sanitaria TOP-Z 30/10 LCC: 7693 EURStratos-Z 30/1-12 LCC: 3371 EUR

Inversión 1349 1959Energía 6344 1412

7693 3371

TOP-Z 30/10Stratos-Z 30/1-12

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años

TOP-Z 30/10 Stratos-Z 30/1-12

TOP-Z 30/10LCC: 7693 EUR Stratos-Z 30/1-12LCC: 3371 EUREnergía 6344 1412Inversión 1349 1959

0100020003000400050006000700080009000€

Plazo de amortización: < 2 añosEjemplo: Q = 5 m3/h H = 2 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

15

Bomba de velocidad variable - regulación continua

16

Bomba de velocidad variable – punto de diseño

0,40,81,21,6

22,42,83,23,6

44,44,85,25,6

66,4[m]

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 [m³/h]

Q= 4,6 m3/h – H = 3,5mConsigna: 3,5 mPavg = 37 W

17

Bomba de velocidad variable – ajuste a la consigna

0,40,81,21,6

22,42,83,23,6

44,44,85,25,6

66,4[m]

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 [m³/h]

Q = 6,25 m3/h – H = 2 mConsigna: 2 m

Pavg = 29,4 W

18

Bomba velocidad variable operando con consigna exesiva

Q = 6,25 m3/h – H = 2 mConsigna:

Pavg = 29,4 W

Exceso de consumo: 64%0,40,81,21,6

22,42,83,23,6

44,44,85,25,6

66,4[m]

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 [m³/h]

Pavg = 48,1 W

3,5 m

19

Selección de bombas dobles con opción de funcionamiento de carga punta,para evitar bombas sobredimensionadas

20

Sobredimensionamiento de bombas por margen de seguridad

Altura de impulsión

min0,51

1,52

2,53

3,54

4,55

5,56

6,57

7,58

8,59

9,510

10,511

[m]

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

Qdiseño = 25 m3/hHdiseño = 6,0 m.c.a.Al aplicar un margen de “seguridad” del 15%:Hdiseño 115% = 6,9 m.c.a.

Qbomba = 24,2 m3/h:Desviación teórica -3,2%

¡ La bomba suele quedar descartada!

21

Sobredimensionamiento de bombas por margen de seguridad

3,54

4,55

5,566,5

77,5

88,599,510

10,511

11,51212,5

1313,5

14[m]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 [m³/h]

Altura de impulsión

-0,500,5

11,5

22,53

Qdiseño = 25 m3/hHdiseño 115% = 6,9 m.c.a.

¡ Gastos innecesarios de inversión y explotación!

Se instala una bomba sobredimensionada que puede cubrir el punto de trabajo exagerado.Si finalmente se muestra que el margen de seguridad no era necesario:Qdiseño = 25 m3/hHdiseño = 6,0 m.c.a.

22

Bombas dobles – Funcionamiento de reservaFuncionamiento de reserva

− Toda la demanda está cubierta por una bomba, la segunda bomba toma el relevo en caso de avería de la primera o después de 24h de funcionamiento

Bomba I o bomba II en funcionamiento

23

Bombas dobles – Funcionamiento de carga puntaFuncionamiento carga punta

− Ambas bombas han sido seleccionadas para cubrir la carga punta trabajando en paralelo.− La carga base está cubierta por una única bomba.

Ambas bombas funcionando

24

Bomba doble con funcionamiento de carga punta

Altura de impulsión

min0,51

1,52

2,53

3,54

4,55

5,56

6,57

7,58

8,59

9,510

10,511

[m]

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

55,5

66,5

77,5

88,5

99,510

10,511

[m]

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 [m³/h]

En una bomba doble con opción de carga punta, el punto teórico con el margen de seguridad del 15% se puede cubrir con el funcionamiento paralelo de los dos cabezales.

¡Se evitan bombas sobredimensionadas!

Altura de impulsión

min0,51

1,52

2,53

3,54

4,5 Si el margen de seguridad era innecesario, el punto de diseño original quedaría cubierto por un único cabezal

25

Bomba doble con funcionamiento de carga punta

LCC-ElementStratos-D 80/1-12 LCC: 11639 EURStratos-D 65/1-12 LCC: 7788 EUR

Inversión 6748 5257Energía 4891 2531

11639 7788

Stratos-D 80/1-12Stratos-D 65/1-12

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años

Coste acumulado

Stratos-D 80/1-12 Stratos-D 65/1-12Stratos-D 80/1-12 LCC: 11639 EUR Stratos-D 65/1-12 LCC: 7788 EUR

Energía 4891 2531Inversión 6748 5257

02000400060008000

100001200014000€

Coste del ciclo de vida

Ejemplo: Q = 25 m3/h H = 7,2 m.c.a. 4000 h/a 0,18 €/kWh

26

Eficiencia energética

Eficiencia energética en las instalaciones se obtiene mediante:

• Eficiencia en el producto• Eficiencia en el proyecto• Eficiencia en la instalación• Eficiencia en la explotación

27

Optimización del funcionamiento de carga punta

Funcionamiento carga puntaConexión 2ª bomba

Funcionamiento paralelo(2 bombas)

Q* = conexión/desconexión de la 2ª bomba en función del mejor rendimiento

Q*

P 1[W]

Q[m³/h]

Seguridad+

Rendimiento

28

Optimización del funcionamiento de carga punta

P1 = 1,31 kWP1 = 0,96 kW

Ahorro adicional con el modo carga base/carga punta al

caudal máximo: 26,7%

Altura de impulsión

Potencia absorbida P1

4 m

max

max

123456789

101112[m]

0,20,40,60,8

11,21,41,61,8

22,22,42,62,8

33,2

[kW]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 [m³/h]

4 m

29

Bombas y Eficiencia Energética

Eficiencia energética en las instalaciones requiere:• Eficiencia en el proyecto• Eficiencia del producto• Eficiencia en la instalación• Eficiencia en la explotación

30

El paradigma de las bombas de 4 polos

Memoria de proyecto:“Bomba electrónica (una de funcionamiento + una de reserva) con variador de frecuencia integrado, para un caudal Q de 200 m3/h y una altura de impulsión H de 16 m.c.a., de 1450 rpm”

IL-E 150/250-15/4, 4 polosP1=13,5 kW IL-E 100/150-15/2, 2 polosP1=13,6 kW

Caudal [%] Tiempo [%]100 675 1550 3525 44

31

Sistema de caudal variable - 2 polos vs. 4 polos, 1+12 x IL-E 2 polos LCC: 69869 EUR2 x IL-E 4 polos LCC: 88253 EUR

Inversión 21120 23840Energía 48749 64413

69869 88253

2 x IL-E 2 polos2 x IL-E 4 polos

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años2 x IL-E 2 polos2 x IL-E 4 polos

2 x IL-E 2 polosLCC: 69869 EUR 2 x IL-E 4 polosLCC: 88253 EUREnergía 48749 64413Inversión 21120 23840

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000€

Ejemplo: Bombas electrónicas Dp-c Q = 200 m3/h H = 16 m.c.a. 5000 h/a 0,09 €/kWhAhorro energético: 15.664 € (24,3%)

Caudal [%] Tiempo [%]100 675 1550 3525 44

32

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

4 polos 2 polos

Potencia absorbida – 4 polos vs. 2 polosP1

(kW)

Q (m3/h)

33

Sistema de caudal variable – 2+1 bombas vs. 1+1 bombas3 x IL-E 2 polos LCC: 62826 EUR2 x IL-E 2 polos LCC: 69869 EUR

Inversión 19900 21120Energía 42926 48749

62826 69869

3 x IL-E 2 polos2 x IL-E 2 polos

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años3 x IL-E 2 polos2 x IL-E 2 polos

3 x IL-E 2 polosLCC: 62826 EUR 2 x IL-E 2 polosLCC: 69869 EUREnergía 42926 48749Inversión 19900 21120

01000020000300004000050000600007000080000€

Ejemplo: Bombas electrónicas Dp-c Q = 200 m3/h H = 16 m.c.a. 5000 h/a 0,09 €/kWhAhorro energético: 5.820 € (11,9%)

Caudal [%] Tiempo [%]100 675 1550 3525 44

34

Sistema de caudal variable – Imán permanente vs. motor asíncrono3 x Stratos GIGA LCC: 56835 EUR3 x IL-E 2 polos LCC: 62826 EUR

Inversión 20497 19900Energía 36338 42926

56835 62826

3 x Stratos GIGA3 x IL-E 2 polos

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años3 x Stratos GIGA3 x IL-E 2 polos

3 x Stratos GIGALCC: 56835 EUR 3 x IL-E 2 polosLCC: 62826 EUREnergía 36338 42926Inversión 20497 19900

010000200003000040000500006000070000€

Ejemplo: Bombas electrónicas Dp-c Q = 200 m3/h H = 16 m.c.a. 5000 h/a 0,09 €/kWhAhorro energético: 6.588 € (15,3%)

Caudal [%] Tiempo [%]100 675 1550 3525 44

35

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

4 polos

2 x imánpermanente (1)

2 x imánpermanente (2)

Sistema de caudal variable – Potencia absorbidaP1

(kW)

Q (m3/h)

36

Coste del ciclo de vida – Bombas en paralelo para reparto de carga 3 Stratos GIGA LCC: 56835 EUR2 IL-E 4 polos LCC: 88253 EUR

Inversión 20497 23840Energía 36338 64413

56835 88253

3 Stratos GIGA2 IL-E 4 polos

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

€

años3 Stratos GIGA2 IL-E 4 polos

3 Stratos GIGALCC: 56835 EUR 2 IL-E 4 polosLCC: 88253 EUREnergía 36338 64413Inversión 20497 23840

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000€

Ejemplo: Bombas electrónicas Dp-c Q = 200 m3/h H = 16 m.c.a. 5000 h/a 0,09 €/kWhAhorro energético total: 28.075 € (43,6%)

Caudal [%] Tiempo [%]100 675 1550 3525 44

37

¡ Gracias por su atención !