Ocho prácticos consejos para tener en cuenta al momento de encarar nuevos proyectos o replantear modificaciones en instalaciones industriales o de gran porte, como por ejemplo en tratamiento de efluentes o agua potable. Los objetivos: bajar el consumo de energía, reducir fallas y aumentar la durabilidad de equipos y todo el sistema.
Panorámica
En la búsqueda de la eficiencia, mayormente se hace hincapié en la eficiencia de la bomba y/o en la del motor. Aunque esto no asegura que lleguemos a cumplir los objetivos de eficiencia. Los cuales son básicamente cuatro:
• Lograr un consumo mínimo de energía
• Durabilidad y fiabilidad
• Bajo mantenimiento
• Bajo requerimiento de insumos
Para llegar (o acercarnos) a esos objetivos debemos tener presente que no sólo debemos actuar sobre las bombas, ya que la bomba es uno de los elementos más importantes, pero no es el único que nos permite abastecer la aplicación (desagotar, elevar, presurizar, alimentar un riego, etc.). En todos los casos lo que hacemos es trasladar un fluido, en este traslado intervienen además de la bomba muchos otros elementos: cañerías, válvulas, automatismos, elementos de medición, tableros, cables, etc.
Este conjunto de elementos es lo que definimos como “Sistema de bombeo”, también podemos incluir al usuario, como otro factor que influye en los resultados.
Según las características y cómo se conjugue todo este grupo de elementos, y cómo se utilice, es lo que definirá la eficiencia del sistema.
Consejos
Teniendo en claro los objetivos y el campo de acción analicemos algunos puntos que les serán de suma utilidad para armar un criterio que permita encarar nuevos proyectos o replanteos de instalaciones existentes.
1. Más producción. El tamaño importa
Cuando se habla de tuberías no se piensa en energía, pero el dimensionamiento de las cañerías es un punto de vital importancia y determinante en el consumo de energía. Especialmente en aplicaciones industriales que son instalaciones que se piensan en uso a muy largo plazo. Durante el cual los procesos van cambiando y en la gran mayoría de los casos creciendo, requiriendo movilizar mayor masa de líquido.
La función de la bomba es otorgar energía al fluido para movilizarlo, en este traslado el fluido toma contacto con las tuberías y una gran variedad de accesorios, este rozamiento hace que la energía otorgada por la bomba se vaya perdiendo en el traslado. Cuanto más caudal movilicemos o menor sea el diámetro de cañería, mayores las pérdidas de carga y por ende mayor energía que se consuma.
Determinar el diámetro correcto requiere de en principio analizar cuánto será el caudal máximo a movilizar, las distancias y accesorios. Simple y fundamental, paso que no puede pasarse a la ligera. Ya que una vez que la cañería está instalada rara vez se reemplaza. Habitualmente sucede que lo que en el primer planteo parecía holgado luego de poco tiempo de uso es insuficiente (poco tiempo hablamos tal vez de cinco años en instalaciones que se piensan para un uso mínimo de treinta años). Crecer en la producción impulsa la necesidad de movilizar mayor masa líquida lo que resulta cambiar la bomba por una de mayor tamaño y utilizando la misma cañería. En diámetro constante, mayor caudal implica elevar la pérdida de carga por rozamiento, lo que resulta en mayor altura manométrica y finalmente seleccionar una bomba que requerirá mucha más potencia. Esto sucederá siempre no hay fórmulas mágicas. Pero si podemos prever al momento de dimensionar seleccionar un diámetro de cañería pensando en el caudal máximo que requeriremos a futuro, minimizaremos así la diferencia en las pérdidas de carga y la potencia que consumirá el equipo de bombeo.
Aquí se abren dos limitantes importantes que se deben analizar ya que en un principio la cañería será mucho más grande que lo realmente necesario. Por un lado, el presupuesto, obviamente esto implicará un gasto inicial mayor, pero al ser instalaciones de uso a largo plazo será ampliamente amortizado, la contracara es bajo costo inicial y altísimo costo operativo.
Por el otro la velocidad de circulación, mayor diámetro con caudal constante implica menor velocidad de circulación de líquido, esto puede tener efectos negativos como precipitación de turbidez o sólidos, formación de colonias de bacterias, bajo intercambio térmico, etc. Según las características de la aplicación deberá analizarse.
Para cerrar este punto recordemos que la acertada selección del diámetro de cañerías redunda en beneficios:
• Mayor caudal y presión efectiva.
• Menor consumo de corriente eléctrica.
• Mayor vida útil de los equipos y accionamientos.
• Eliminar la posibilidad de cavitación o ruidos en las cañerías.
• Menor gasto en reparaciones y reemplazos.
• Menor tiempo de funcionamiento = mayor vida útil
2. Caudal variable – Velocidad variable
La aplicación de variadores de velocidad son un excelente recurso, por muchas razones, se destacan en aplicaciones donde los consumos son variables. Inclusive en sistemas de corto ciclo de vida. El ejemplo más claro es en presurización de viviendas o edificios, sistemas de HVAC, etc.
Al regular la velocidad de rotación de la electrobomba permite crecer o decrecer el caudal y mantener una presión constante.
El mayor beneficio es que el gasto de energía es muy inferior comparado con bombas de velocidad constante. Utilizar controles de velocidad variable permite también evitar pérdidas innecesarias de energía donde actúan válvulas de obturación o líneas de by pass.
También se suman otros beneficios no siempre tan considerados pero que nos acercan a los objetivos de sistema eficiente, por ejemplo, menos estrés en los arranques y paradas, tanto hidráulica como mecánicamente, evita los golpes de ariete y otorga mayor durabilidad en componentes como sellos mecánicos y rodamientos, los cuales literalmente giran menos revoluciones lo que extiende su durabilidad notablemente.
Ahora si el caudal es fijo no tiene sentido utilizar variador de velocidad, aquí pasa a primer plano lo que detallaremos en los siguientes puntos, pero un recurso que sí nos puede ayudar son los arrancadores suaves (Soft Starters) que además del beneficio de aligerar el pico de consumo en el arranque permiten tener una rampa de aceleración o desaceleración, bajo estrés mecánico e hidráulico.
3. Más equipos de menor tamaño
Otro recurso para aplicaciones de consumo variable es utilizar varias bombas más pequeñas, en lugar de una sola bomba grande. En especial en aplicaciones donde el caudal oscile en rangos muy amplios (por ejemplo, de 5 a 180 m3/h). De modo que vayan arrancando bombas a medida que el consumo crece, y deteniéndose a medida que decrece. A diferencia de utilizar un solo equipo, el punto de operación oscilará en toda la curva y en la mayor parte del tiempo el punto de operación se ubicará en zonas de baja eficiencia, por consiguiente, requiere mayor energía.
4. Seleccionar la bomba
La definición de Eficiencia nos dice que es la relación entre lo obtenido y lo suministrado, un concepto que aplicamos en diferentes ámbitos, por ejemplo: en la autonomía de un automóvil, cuántos kilómetros por litro de combustible, cuanto más km rinda más eficiente será; o en economía, cuánto ganamos a partir de una determinada inversión, etc.
La bomba es un elemento mecánico que cumple la función de movilizar líquidos. Para ello necesita una determina fuerza (energía) que la accione. La bomba recibe del accionamiento por ejemplo motor eléctrico (o a explosión, turbina de vapor, etc.) energía mecánica (suministrada), que transforma en energía hidráulica (obtenida) la cual le permite al fluido movilizarse.
Esta transformación de energía no siempre sucede con la misma intensidad, la magnitud de esa transformación es la que cuantificamos en los valores de eficiencia. Los mismos se expresan en porcentaje, donde 100% implica que no hay pérdidas, toda la energía suministrada pasa a la obtenida sin pérdidas, lo que es imposible ya que siempre hay pérdidas.
Si comparamos diferentes bombas que cumplan el mismo punto de operación (caudal-altura) observaremos que no todas requieren la misma potencia (energía). Para dar una idea los valores de eficiencia mayormente oscilan un 30% y 85%. Las hay más eficientes que son las que necesitan menos potencia (+% eficiencia) y las menos eficientes que requerirán una potencia mayor (-% eficiencia).
Las bombas poseen una curva de rendimiento donde indica qué caudal será efectivo en relación a la altura. En primera instancia al seleccionar la bomba el mínimo básico que debemos cumplir es que el punto de operación sea parte de la curva. Ahora el valor de eficiencia varía en toda la curva, por ello la bomba seleccionada deberá tener la mayor eficiencia en el punto de caudal y altura de operación.
5. Eficiencia del motor
En el motor eléctrico también sucede una transformación de energía, recibe energía eléctrica y la transforma en energía mecánica. No todos los motores poseen la misma eficiencia, hoy en día hay disponibilidad de motores eléctricos que cumplen con la normativa IEC 60034-30, cuya finalidad es reconvertir el parque mundial de motores por motores de menor consumo. Las clases de eficiencia se agrupan de acuerdo a la siguiente nomenclatura (IE = International Efficiency): IE1 (Eficiencia estándar), IE2 (Alta eficiencia), IE3 (Eficiencia premium) e IE4 (Eficiencia súper premium) que entrará en vigencia a partir de julio de 2023.
Seleccionando correctamente la bomba y motor más eficientes tendremos un buen comienzo, pero esto no asegura los resultados, son importantes todos los elementos que intervienen en el sistema.
6. Mantenimiento adecuado
La mayoría de las actividades de mantenimiento pueden clasificarse como preventivas o predictivas. El mantenimiento preventivo responde a las necesidades rutinarias del sistema, como la lubricación, los ajustes periódicos y la eliminación de contaminantes. El mantenimiento predictivo se centra en las pruebas e inspecciones que detectan condiciones de deterioro.
Un mantenimiento efectivo de la bomba permite mantenerlas funcionando de manera eficiente. El control periódico puede revelar deterioros en la eficiencia y la capacidad, que pueden ocurrir mucho antes de que una bomba falle. La erosión del anillo de desgaste y del rotor, por ejemplo, pueden ser problemas costosos que reducen la eficiencia del equipo, con un adecuado seguimiento los costos energéticos no se verán afectados. Para muchos es tedioso pero la mejor inversión es prevenir, programar controles y llevar un histórico del estado de por lo menos los equipos críticos. Lo que redundará en ahorro de insumos, menos urgencias y tiempos de parada.
7. Controles y automatismos
Los controles de nivel, presostatos, transductores de presión y otros elementos que accionan la bomba son de vital importancia en su funcionamiento y en que ésta opere lo más cercana posible al punto de mayor eficiencia.
Además, otros controles como termostatos son vitales para adecuar el trabajo de la bomba al proceso, pero importantes proteger a la bomba y que no opere más allá de los limites propios del equipo.
Un correcto ajuste acorde a las características de la bomba y del sistema disminuirán las fallas y desgastes innecesarios.
8. Operadores del sistema
En industria quienes operan los equipos de bombeo, directa o indirectamente no siempre tienen el conocimiento cabal de cómo eso afecta a la bomba. De hecho, el foco siempre está puesto en la producción. Lo que pone en primer plano a la comunicación. Lo importante es quien está a cargo de la parte técnica, mayormente el equipo de ingeniería o mantenimiento, debe dejar en claro cada detalle, valores de referencia y modos de operación, brindando las instrucciones de uso con claridad, estableciendo límites y señales de alarma. Los mismos se deben implementar fácilmente en el trabajo diario.
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