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Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Barcelona, 29 Nov. 2011
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Índice
1. Bombas hidráulicas. Distintas clasificaciones.
2. Factores para una selección hidráulica apropiada
3. Modos de regulación en bombas hidráulicas
4. Métodos de regulación electrónica aplicables para bombas centrífugas
5. Herramientas para la selección hidráulica
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6. Análisis del sistema hidráulico
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1. Bombas hidráulicas (I)
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1. Bombas hidráulicas (II)
Desplazamiento positivo Centrífugas
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Desplazamiento positivo
• Hidroestática • Bajos caudales con grandes alturas• Altura≠f(Q)
Centrífugas
• Hidrodinámica • Versatilidad de funcionamiento• Altura=f(Q)
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1. Bombas hidráulicas (III)
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1. Bombas hidráulicas (IV)
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1. Bombas hidráulicas (V)
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2. Factores para una selección hidráulicaapropiada
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1. Bombas hidráulicas (VI)
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Ciclo de costes vital de una bomba
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Curva del sistema(plena carga)
Altu
ra [%
]
160
140
120B2
Curva del sistema(baja carga)
Estrang.
Efecto del ajuste de la válvulade estrangulamiento
Disminuye el consumo pero
3. Modos de regulación en bombas hidráulicas
Caudal [%]
B1100
80
60
40
20
0 20 40 60 80 100120
Exceso de altura
Altura requerida
%]
Disminuye el consumo, pero también la eficiencia del sistema
La bomba continúa a velocidad fija; la curva es la misma
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20 40 60 80 100 Caudal [%]
120
80
40
0
PW1
PW2
Potencia ahorrada
Pote
ncia
[%
3. Modos de regulación en bombas hidráulicas(II)
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H [%]
160
140
120
100
Curva del sistema(plena carga)
B1
Sin exceso de altura, por lo que no hay despilfarro de energía
Al reducir la velocidad el punto de
3. Modos de regulación en bombas hidráulicas(III)
PW [%]
100
20 40 Q [%]
100
80
60
40
20
060 80 100
n = 100 %P1
Altura requerida
B2
n = 100 %
90 %80 %
70 %
60 %50 %
Al reducir la velocidad el punto de operación se desplaza a través de la curva del sistema, desde B1 a B2Leyes de afinidad:
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20 40 Q [%]
80
60
40
20
060 80 100
50 %60 %
70 %
80 %
90 %Potencia ahorrada
P2
Ahorros posibles de hasta un 60%
4. Métodos de regulación electrónica
Demanda variableEspecialmente en caso de:
Grandes tasas de trabajoPresión de aspiración inestableElevados costes energéticos
O cuando se persigue:
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Integración en sistemas de control y gestiónEvitar pérdidas por fricción no necesarias
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4. Métodos de regulación electrónica (II)
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4. Métodos de regulación electrónica (III)
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4. Métodos de regulación electrónica (IV)
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4. Métodos de regulación electrónica (V)
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4. Métodos de regulación electrónica (II)
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
4. Métodos de regulación electrónica (V)
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
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Ciclo de costes vital de una bomba
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Eficiencia energética: Ahorro sin pérdida de prestaciones
Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H tSin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
te del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 % de ahorro
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 % de ahorro
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Análisis del sistema
Identificación de los potenciales y alternativas
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Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H t
Eficiencia energética: Ahorro sin pérdida de prestaciones
Sin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
Recorte del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 % de ahorro
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 % de ahorro
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Ajuste del impulsor:Ahorro energ. hasta un 20 % Análisis del sistema
Identificación de los potenciales y alternativas
KSB EasySelect: Paso a paso
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KSB EasySelect®
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Eficiencia energética: Ahorro sin pérdidade prestaciones
Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H tSin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
Recorte del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 % de ahorro
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 % de ahorro
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Ajuste del impulsor:Ahorro energ. hasta un 20 % Análisis del sistema
Identificación de los potenciales y alternativas
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Solución personalizada: Recorte del impulsortu
ra
Caudal
Alt
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Cauda
Recorte del impulsor
f ll
trimmed
f ll
trimmed
2
f ll
trimmed
HH
DD
≈=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
med
fullfullfull HQD ⎠⎝
( ) 0.81H
HQ
Q0.90full
trimmed
full
trimmed2 =≈=Ejemplo:Reducción del diámetro del impulsor en un 10%
P ~ Q x H
ØD
full
ØD
trim
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fullfull
P ~ 0.81 x 0.81 = 0.65
Ahorros de hasta un 35%
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Recorte del impulsor: Ejemplo práctico
40
60
oten
cia
[kW
]
Motor 55 kW Impulsor 55 kWMotor 45 kW Impulsor 46 kW Motor 55 kW Impulsor 46 kW
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
0
20
179 181 185 189 192 195 199 203 207 211 215 219Diámetro impulsor [mm]
Po
Tamaño b. 100-200
9 kW x 6,000 h x 0.10 € / kWh = € 5,400 por año
60
Recorte impulsor: De media, un 10% de ahorro
20
40
Pote
ncia
[kW
]
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Incremento de la eficiencia hasta 22% (10% de media)
0
Tamaño b.100-200179 181 185 189 192 195 199 203 207 211 215 219
Reducción impulsor [mm]
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Eficiencia energética: Ahorro sin pérdida de prestaciones
Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H tSin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
Recorte del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 %
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 %
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
Ajuste del impulsor:Ahorro energ. hasta un 20 % Análisis del sistema
Identificación de los potenciales y alternativas
El control de la velocidad se traduce en control del gasto
Velocidad/Caudal Costes energéticos*
100% 100%
90% 73%
80% 51%70% 34%
60% 22%
50% 13%
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50% 13%
* Mediante DPC en sistemas de lazo cerrado
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PumpDrive: El aliado perfecto para su bomba
Bombas controladas en velocidad, permitiendo control de presión, caudal, nivel y temperatura y
PumpDrive:The first variable speed control system offering a consistent ho sing concept ith three mo nting
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consistent housing concept with three mounting options – a comprehensive solution for a wide range of performance.
PumpDrive: El aliado perfecto para su bomba
Consistente y convincente:
Flexible
diferentes opciones de montaje
Innovador
hasta 45 kW
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Upgradable
diferentes paquetes funcionales
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Flexible:
Diferentes tipos de montaje
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Un único hardware instalable en cualquier ubicación
- Independiente del fabricante del motor- Autorrefrigerado- IP 55
DPC: Máximas prestaciones a su alcance
Dynamic pressure setpoint compensation (DPC)Control de curva característica, sin necesidad de sensor, y con Co t o de cu a ca acte st ca, s eces dad de se so , y coprotección ante marcha en secoHasta 6 bombas en paralelo sin precisar de ningún dispositivo externo
Z. d
e ba
ja c
avit.
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Punto de operación - Ejemplo
Daños en rodamientosDaños en impulsorDaños en cierre
Z
Zona de cavitación total
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Ejemplo práctico
Bomba seleccionada: GN 080-250/1104 G11 PD (diámetro del impulsor: 269mm)
1650 h @ 6.91 kW
Altu
ra
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550 h @ 0.72 kW
Reduccción del caudal nominal aprox. 70 %
Recordando lo ya expuesto…
Las ventajas de instalar un variador no son sólo de ahorroenergético en la bomba
OthersInitial costs
Energy
Maintenance
El coste del mantenimiento también se ve reducido al utilizar variadores de velocidad:
- Monitorización y control absoluto del proceso, con plena integración en sistemas de gestión
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y p p g g
- Protección de la bomba, evitando factores perjudiciales
- Diagnosis avanzada, mantenimiento predictivo…
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PumpDrive Basic:
Ideal para procesos estándar
Funciones de protección para motory convertidor:• Protección dinámica contra sobrecargas por reducción de velocidad
• Vigilancia de sobre/subtensión
• Protección térmica del motor mediante sondas PTC´s
• Protección térmica contra sobrecarga mediante reducción
de velocidad
Funciones de control
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• Control en lazo cerrado mediante regulador PI integrado
• Reconocimiento automát. del sensor
• Función SLEEP
PumpDrive Advanced:
Los más altos requerimientos
Toda la funcionalidad de PumpDrive Basic, y además:
• Trabajo sobre las curvas de la bomba (H-Q P-Q)• Trabajo sobre las curvas de la bomba (H-Q,P-Q)
• Funciones de protección de la BOMBA:
Curva característica (Qmín,Qmáx)
Bloqueo hidráulico
Marcha en seco
Estimación del caudal de bombeo
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• Configuración multibomba: Hasta 6 bombas en paraleloActúa de maestro: opción de redundancia (automático)
• Control dinámico de presión constante (DPC)
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¿Y en el ahorro de energía...?
• Contador horas de servicio
• Medición del consumo de energía
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OthersInitial costs
Maintenance
Ahorro en todos los aspectos
Others
Energy
El coste del mantenimiento también se ve reducido al utilizar un sistema de variación de velocidad:- Monitorización y control absoluto del proceso, con plena integración en sistemas de gestión
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
y p p g g
- Protección de la bomba, evitando factores perjudiciales
- Diagnosis avanzada, mantenimiento predictivo…
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a ab
srob
ida
Ejemplo práctico
CaudalAlturaEfi i i
Flow rate
Pote
nci
CaudalAlturaEficiencia
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Ahorro de energía mediante PumpDrive : € 513 por año
EficienciaPotencia abosrbidaVelocidad de la bombaNPSH requeridoNPSH 3%Permissible operating pressure
Potencia abosrbidaVelocidad de la bombaNPSH requeridoNPSH 3%Permissible operating pressure
Continental Hannover: Caso Práctico
B b KSB 18 5 KBomba KSB 18,5 Kw + PumpDrive Control DFSAhorro anual:371 MW; 15.700 €74,7% de ahorro respecto a solución
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anterior
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Automated pumps available
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PumpDrive WMPumpDrive MM Retrofit(with adapters)
Etaline PumpDriveEtaline Z PumpDriveEtanorm PumpDriveEtabloc PumpDriveEtachrom PumpDrive
Movitec PumpDriveMultitec PumpDrive
CPKN PumpDrive
EtalinePumpDrive
ETA PumpDrive - Variants
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Eficiencia energética: Ahorro sin pérdida de prestaciones
Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H tSin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
Recorte del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 % de ahorro
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 % de ahorro
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Ajuste del impulsor:Ahorro energ. hasta un 20 % Análisis del sistema
Identificación de los potenciales y alternativas
Funciones de PumpmeterMedición de la presión de aspiración
6. Análisis del sistema hidráulico
p pMedición de la presión de descargaCálculo de presión diferencialCálculo del punto de operaciónDisplay incorporadoSalida analógica (p.descarga / p.diferencial)IP65Integración sencilla en sistemas de control
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Integración sencilla en sistemas de controlmediante interfaz Modbus RTU
Y las prestaciones no acaban aquí……..
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6. Análisis del sistema hidráulico (II)
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Pumpmeter: Mucho más que un sensor de presión…
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Etaline ZPumpDrive
ETA PumpDrive – Ejemplo DPM
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Etabloc PumpDrive
ETA PumpDrive - Variants
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ETA PumpDrive - Variants
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Etanorm PumpDrive
ETA PumpDrive - Variants
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Etachrom NC PumpDrive
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Etachrom BC PumpDrive
ETA PumpDrive - Variants
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Movitec PumpDrive
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CPKN PumpDrive
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Multitec PumpDrive
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Application Example in Water Engineering
Movitec PumpDrive for pressure boostingMultiple pump system with vertical multi-stage high-pressure in-line pumps with motor-mounted frequency inverters up to 37 kW
Cost-effective installation
Straightforward commissioning – “Plug & Run”
Integration in BMS via LON bus
Constant output pressure regardless of varying
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Constant output pressure regardless of varying consumption
Variations in inlet pressure are compensated for
Low-noise operation
Application Example in Industrial Processes
Etanorm PumpDrive for cooling water supplyStandardized pumps with motor-mounted, self-cooling frequency inverters up to 45 kW
Reduced energy costs
Increased operating reliability
Improved process quality
Integration in process control systems via Profibus
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Integration in process control systems via Profibus
Reduced wear
More stable processes (subordinate control)
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Flexibility through Independent Cooling System
Retrofittable on virtually all KSB pumps and also on non-KSB pumps
Immediate energy savings to the tune of 50 % due to speed optimization and minimum flow stop
Low installation and commissioning costs thanks to adapter and “Plug & Run” concept
L i i t l d t d d h i l
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Longer service intervals due to reduced mechanical loads on the system
Subsequent integration in control system via Profibus or LON bus
Continued use of existing componentsMotor-mounted Wall-mounted
Eficiencia energética: Ahorro sin pérdida de prestaciones
Selección hidráulica
Si d d l á
Motor IE2
E tá d KSB ITUR H tSin duda, el paso más importante para lograr la eficiencia energética
Recorte del impulsor
Control de velocidad
Hasta un 60 %
Estándar KSB ITUR: Hasta un 3.5 %
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Ajuste del impulsor:Ahorro energ. hasta un 20 % Análisis del sistema
Savings potential is identified on the basis of the operating data
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Cambios en la normativa
desde 1998
Acuerdo voluntario (proyecto EU)Acuerdo EU/CEMEP
IEC 60034-30 Directiva EU 2005/32/EC/Regulación Ecodesign
desde 1998
80
85
90
95 T��������
���
Clases de rendimiento
High efficiency IE 2
IE 3
High efficiency
Premium efficiency
Clases de rendimiento IEC
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70
75
1 10 100Estándar
Improved efficiency
[kW]
IE 1 Standard efficiency
Características principales
La energía consumida por un motor durante su vida útil puedecostar hasta 100 veces el precio de compra.
Motores IE2 como estándar
Su bajo consumo optimiza el rendimiento durante toda la vida útil
¡Un pequeño aumento en la eficiencia de cada motor tiene
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un gran impacto positivo a escala mundial!
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Cambios en la normativa
desde 1998
Acuerdo voluntario (proyecto EU)Acuerdo EU/CEMEP
IEC 60034-30 Directiva EU 2005/32/EC/Regulación Ecodesign
desde 1998
80
85
90
95 T��������
���
Clases de rendimiento
High efficiency IE 2
IE 3
High efficiency
Premium efficiency
Clases de rendimiento IEC
Criterios técnicos para una correcta selección hidráulica
70
75
1 10 100Estándar
Improved efficiency
[kW]
IE 1 Standard efficiency
Bombas sumergibles: IE3 como estándar
Asynchronous submersible motor versions UK and XK with efficiencies on IE3 level as a standard
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Zur Hannovermesse werden 2-, 4- und 6-polige Drehstrom-Asynchronmotoren in Europa nach der neuen, nun weltweit einheitlichen, IEC 60034-30 gelabelt.
Entwurf
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Motor Fa. REEL*
*Quelle: Fa. REELnach IEC 60034-30
¡Gracias por vuestra atención!
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