Factores para el uso de bombas en aplicaciones de agua subterránea y riego
¿Sabías que aproximadamente el 10% de la electricidad del mundo es consumida por bombas eléctricas? Esa tasa de consumo podría reducirse a casi la mitad si los equipos obsoletos se actualizaran con las tecnologías de bombeo de eficiencia energética que existen en la actualidad. Esta estadística presenta un enorme potencial para que los miembros de la industria de las bombas tengan un impacto en la preservación del clima y la reducción de energía, al mismo tiempo que aprovechan nuevas oportunidades comerciales. Este artículo presentará tres ejemplos de cómo estos cambios en la industria de bombeo de agua subterránea pueden marcar la diferencia.
La eficiencia de la bomba, el consumo de energía, la facilidad/velocidad del mantenimiento, la confiabilidad comprobada y la disponibilidad de las bombas afectan el costo total de propiedad: estos son factores importantes al seleccionar una bomba o sistema para una nueva instalación o una actualización. El tipo de equipo seleccionado afecta a dos resultados finales diferentes:
El segundo es el costo de propiedad de por vida. En bombas más grandes (tamaños de motor), alrededor del 5 % al 10 % del costo se relaciona con la inversión y aproximadamente del 2 % al 4 % se relaciona con el mantenimiento de la bomba durante su vida útil. Luego, aproximadamente el 90 % apunta al consumo de energía, lo que significa que la eficiencia es el verdadero impulsor de la reducción de los gastos operativos (opex) en el funcionamiento de la bomba. Suponga que una bomba consume 100 kilovatios-hora (kWh) de energía. Un punto de mejora de la eficiencia se convierte fácilmente en una reducción de energía de 5000 a 7500 kWh año tras año, según las horas de funcionamiento por día.
Los siguientes son tres ejemplos de bombas comunes utilizadas en la industria del agua subterránea y el riego y los factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar cada tipo de bomba.
Bomba sumergible de imán permanente
En 1929, se diseñó la primera bomba de turbina sumergible para instalarla en un pozo donde el motor y la bomba estaban bajo el agua. La mayoría de los motores sumergibles son motores asíncronos de inducción sumergibles con bobinado de alambre con un diseño de rotor/estator y existen desde hace años. Los motores sumergibles de menor potencia (hp) que incorporan un diseño de imán permanente han estado en el mercado durante 20 años. Eche un vistazo más de cerca al motor sumergible de aguas subterráneas de imán permanente (PM) de 6 pulgadas. En el motor PM, el devanado de alambre de la vieja escuela se reemplaza con un diseño de imán permanente de alta eficiencia.
Con el aumento del flujo y la cabeza dinámica total (TDH) (1500+ galones por minuto [gpm]/2000 pies+TDH), las aplicaciones para instalaciones de agua subterránea sin duda aumentan. La temperatura máxima del líquido para motores estándar es de 104 F, mientras que algunos motores PM sumergibles se airean a 140 F. En un diseño de motor PM, la eficiencia es mayor y las pérdidas son menores. Esto significa que el motor genera menos calor, lo que ayuda al motor a manejar temperaturas de líquido más altas, por lo tanto, un motor más fuerte y eficiente.
Los fabricantes también ofrecen la construcción del motor en acero inoxidable 304 (SS) y una opción para acero 904 L cuando puede haber agua agresiva. Algunos motores PM vienen estándar con un silicio/silicio
Sello de eje mecánico de carburo. Otra característica importante que se debe buscar en un diseño de motor PM es que los imanes estén protegidos en una caja enlatada de acero inoxidable. Esto ayuda a evitar la desmagnetización y aumenta la robustez del motor.
Todos los motores PM necesitan un variador de frecuencia (VFD) para funcionar, lo que trae consigo beneficios. Dado que los motores PM son diferentes en comparación con los motores asíncronos, aquí hay algunas cosas que debe saber sobre el funcionamiento de un motor PM:
El motor es un imán permanente interior (IPM), por lo que no todos los VFD funcionarán. El VFD debe diseñarse y configurarse para hacer funcionar motores sumergibles IPM PM. Solo use un VFD diseñado para hacer funcionar motores PM para estar seguro, o verifique un VFD de otra marca para compatibilidad IPM con motores sumergibles PM.
Bomba vertical multietapa
La primera bomba vertical multietapa en línea del mundo se desarrolló en 1971. Esta bomba se ha convertido en un estándar de la industria de aguas subterráneas y continúa superando los límites de lo que es posible para los usuarios. El primero fue desarrollado para un agricultor que necesitaba una bomba de riego de agua subterránea. En estos días, muchos fabricantes ofrecen este tipo de bomba para aguas subterráneas residenciales, agricultura, transferencia de agua, municipales, industriales y más.
La selección del fabricante de la bomba es importante para garantizar que el fabricante brinde experiencia que muestre confiabilidad, rendimiento, eficiencia y bajo costo de propiedad. En el último par de años,
estas bombas verticales de etapas múltiples han mostrado aún más mejoras, especialmente en eficiencia energética y mejores capacidades de elevación de succión (cabeza de succión positiva neta o NPSH).
Variadores de Frecuencia y/o Inversores Solares Renovables
Los VFD pueden controlar el rendimiento de la bomba de etapas múltiples vertical y sumergible PM ajustando la velocidad del motor. También ayudan a operar la bomba cerca del punto de mejor eficiencia (BEP), lo que ayuda a reducir el consumo de energía.
Al seleccionar un VFD para bombas, es importante seleccionar uno que esté diseñado para hacer funcionar bombas. Un VFD diseñado específicamente para bombas brinda una excelente protección contra sobrecarga, subcarga, pérdida de ramal, sobrevoltaje, subvoltaje, desequilibrio de fase, funcionamiento en seco y más.
El VFD arrancará la bomba como un arranque suave, por lo que reduce la corriente de entrada. La tecnología de arranque suave también reduce la tensión del golpe de ariete en la bomba y las líneas de suministro. Los VFD de bomba verdadera están programados para aplicaciones de bombeo y un asistente de configuración rápida puede ayudar a configurar los VFD en solo unos minutos, ya que muchos parámetros están precargados por tipo de bomba.
Bombas de energía con energía renovable
Hay tres formas de alimentar las bombas sumergibles PM o las bombas multietapas verticales. La primera es una red eléctrica de 460 voltios proporcionada a través de una empresa de servicios públicos.
Otra forma es ver el funcionamiento normal de bombas de corriente alterna (alimentación de red de CA) con alimentación de corriente continua (CC). Los avances en la tecnología de inversores solares permiten que una amplia variedad de bombas y tamaños de hp aumentados funcionen con voltaje de CC. Los inversores solares son cada vez más populares para alimentar bombas y motores nuevos y existentes. Se pueden programar para proporcionar todas las opciones y la protección que ofrece un VFD.
Un último ejemplo de funcionamiento de los sistemas de bombeo es la incorporación de lo mejor de ambos mundos: el uso y la combinación de energía de CA y CC. Los inversores solares ahora tienen la tecnología para combinar simultáneamente energía de CC y CA. Tanto la combinación de CA y CC como el uso de CC solo ofrecen ahorros y una forma de ofrecer a los usuarios algo que puede tener un impacto. El aumento del 10 % en la eficiencia puede permitir a los usuarios entregar más agua con los mismos caballos de fuerza y también puede incluso reducir la cantidad de paneles solares necesarios en algunas aplicaciones.
Los usuarios de agua subterránea y bombas de riego tienen la oportunidad de proporcionar agua mientras hacen su parte para reducir la huella de carbono y tener un impacto positivo en el medio ambiente.