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Instalaciones de bombeo a caudal variable
JORNADA SOBRE ACTUACIONES DE MEJORA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES TÉRMICAS DE EDIFICIOSChristian Keller, Director Técnico, Wilo Ibérica, S.A.
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2
Adecuación de la instalación de calefacción a la contabilización de consumos de calefacción
1. Instalación de válvulas con cabezal termostático en los radiadores
2. Equilibrado hidráulico
3. Adaptación de la instalación a caudal variable
4. Control de la presión diferencial en las válvulas con cabezal termostático
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3
Sistema de calefacción con circuitos primario y secundario
CIRCUITO PRIMARIO(CALDERA)
CIRCUITO SECUNDARIO(RADIADORES, SUELO RADIANTE)
Caudal constanteCaudal variable Caudal variable
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4
Ejemplo:
= 1 (agua)Q = 40 m3/hH = 35 m.c.a.H = 0,62M = 0,87
P1 = 7,07 kW
= Densidad en kg/dm3
Q = Caudal en m3/h
H = Altura en m.c.a.
H = Rendimiento hidráulico
M = Rendimiento del motor
Consumo energético de bombas hidráulicas - Potencia absorbida P1
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5
Bombas de caudal variable - ¿para qué?
2 % del tiempo de funcionamiento
98 % del tiempo de funcionamiento
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6 6
Altu
ra d
e im
puls
ión
H m
Caudal Q m³/h
Intersección=Punto de trabajo
Válvulas con cabezaltermostático
completamente abiertas
Bombas de velocidad fija en instalaciones de caudal variable
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7 Wilo-Brain - Systemkompetenz die Ihnen weiterhilft!
7
La altura de impulsión de la bomba aumenta con una mayor resistencia en la instalación
Altu
ra d
e im
puls
ión
H m
Caudal Q m³/h
Intersección = nuevo puntode trabajo
Válvulas parcialmentecerradas
Bombas de velocidad fija en instalaciones de caudal variable
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8
2 63 5
7
4
1
2 63 5
7
4
1
Instalación con válvulas con cabezal termostático y con equilibrado hidráulico, 100% de caudal, bomba de velocidad constante
12345
[m.c.a.]
0,20,30,4
[kW]
0 10 20 30 40[m³/h]
Q = 100 %
Q =100 %
Qtotal = 100 %
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9
2 63 5
7
4
1
Instalación con válvulas con cabezal termostático, 50% de carga, bomba de velocidad constante
12345
[m.c.a.]
0,20,30,4
[kW]
0 10 20 30 40[m³/h]
2 63 5
7
4
1
2 63 5
7
4
1
Q =50 %
Q =50 %
Qtotal = 50 %
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10
Bombas electrónicas, modo de regulación Δp constante
2 m
2 m
2 m
2 m
H[m]
4
3
2
1
00 1 2 3 4 Q [m3/h]
2,5 m
0,5 m
4 m3/h
0,3 m
3 m3/h
2,3 m
0,12 m
2 m3/h
2,12 m
0,03 m
1 m3/h
2,03 m
0 m3/h
2,0 m
Modo Δp-c
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11
Bombas electrónicas, modo de regulación Δp variable
H[m]
4
3
2
1
00 1 2 3 4 Q [m3/h]
2 m
2 m
2 m
2 m
4 m
2 m
4 m3/h
1,1 m
3 m3/h
3,1 m
0,5 m
2 m3/h
2,5 m
0,1 m
1 m3/h
2,1 m
0 m3/h
2,0 m
Modo Δp-c
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12
12345
[m.c.a.]
0,20,30,4
[kW]
0 10 20 30 40[m³/h]
2 63 5
7
4
1
2 63 5
7
4
1
Instalación con válvulas con cabezal termostático y con equilibrado hidráulico, 50% de caudal, bomba de velocidad variable
2 63 5
7
4
1
Q =50 %
Q =50 %
Qtotal = 50 %
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13
Campo de funcionamiento de una bomba de velocidad variable
Con curvas de regulación de la presión diferencial discretas el riesgo es elevado que ninguna curva seleccionable se adapte a las condiciones de la instalación.
Con curvas de regulación demasiado bajas se produce un caudal insuficiente durante el funcionamiento con carga nominal
Con curvas de regulación demasiado altas se pueden producir ruidos en cualquier situación de carga
Punto de diseño:Q = 6 m3/h
H = 2,5 m.c.a.
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14
Campo de funcionamiento de una bomba de velocidad variable
Las bombas con curvas de regulación continuas de la presión diferencial permiten la adaptación de la curva de regulación a cualquier consigna.
Punto de diseño:Q = 6 m3/h
H = 2,5 m.c.a.
Las bombas con regulación continua se adaptan mejor a las variaciones en la carga de la instalación y reducen el riesgo de ruidos o caudales insuficientes
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15
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)
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16
Perfiles de carga genéricos para instalaciones de calefacción
Circuladores de rotor húmedo
25%50%
75%100%
4435
15
6
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Perfiles de carga reales obtenidas de bombas instaladas
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18
Bomba de velocidad fija existente vs. bomba de alta eficiencia
Potencia absorbida P1
2
4
6
8
[m]
0,1
0,2
0,3
0,40,5
[kW]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 [m³/h]
Potencia absorbida P1
2
4
6
8
10
[m]
0,1
0,2
0,3
[kW]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 [m³/h]
Ejemplo: Q = 15 m3/h H = 6 m.c.a. caudal variable 3240 h/a 0,17 €/kWh
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Coste del ciclo de vida – Sustitución preventiva
El consumo energético de una bomba convencional existente supera el coste de ciclo de vida de una bomba nueva de alta eficiencia
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20
Potencia absorbida P1
min.
max.
2
4
6
8
10
12
[m]
0,20,40,60,8
11,21,41,6
[kW]
0 4 8 12 16 [m³/h]
Bomba de velocidad fija sobredimensionada existente vs. bomba electrónica de alta eficiencia
Potencia absorbida P1
2
4
6
8
10
[m]
0,1
0,2
0,3
[kW]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 [m³/h]
Ejemplo: Q = 15 m3/h H = 6 m.c.a. caudal variable 3240 h/a 0,17 €/kWh
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21
Coste del ciclo de vida – Sustitución preventiva
El consumo energético de una bomba convencional existente supera el coste de ciclo de vida de una bomba nueva de alta eficiencia… especialmente, si la antigua bomba
estaba completamente sobredimensionada por falta de equilibrado hidráulico
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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación
El modo de control ‘Multi-Flow Adaptation’ permite sincronizar por ejemplo caudales entrecircuitos primarios y secundarios
Multi-Flow Adaptation
Wilo Net
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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación
No-Flow-Stop
¡La opción ‘No-Flow-Stop’ permite parar las bombas en caso de quedar por debajo de un caudalmínimo requerido por las propias bombas u otros elementos de la instalación. De esta manerase pueden anular circuitos de baipás que podrían perjudicar la eficiencia térmica del circuito degeneración.
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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación
¡Podemos limitar el caudal máximo de la instalación directamente en la bomba sin necesidadde válvulas adicionales de ajuste, y con ahorros adicionales en el consumo de las bombas!
Q-LimitQ-Limit - Rango de ajuste
Qmín Qmáx
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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación
Comunicación directa con aplicaciones móviles vía Bluetooth, sin necesidad de interfaces adicionales
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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación
La activación de la función Q-Limit consigue en este ejemplo un ahorro del 88% respecto a una bomba con la función desactivada
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27
Instalaciones de recirculación de ACS
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28
Bombas de alta eficiencia en circuitos de recirculación de A.C.S.
Ejemplo: Q = 7,5 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh
PVP: 1828 €PVP: 1488 €
Los circuitos de recirculación de agua caliente sanitaria ofrecen un importante potencial de ahorro debido a sus elevadas horas de funcionamiento.
316 W471 €/a
149 W222 €/a
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29
Coste del ciclo de vida
Plazo de amortización: < 2 añosEjemplo: Q = 7,5 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh
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30
Bombas de alta eficiencia en circuitos de recirculación de A.C.S.
Ejemplo: Q = 4 m3/h H = 1,14 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh
PVP: 1828 €PVP: 1488 €
Debido a la selección a base de criterios empíricos, estas bombas suelen estar bastante sobredimensionadas, lo cual hace necesario correcciones en la puesta en marcha.
273 W407 €/a
26 W39 €/a
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31
Coste del ciclo de vida
Plazo de amortización: < 1 añoEjemplo: Q = 4 m3/h H = 1,14 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh
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