T-02 Optimización de un sistema de bombeo de agua.

MANTENIMIENTO DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS

2013-1 Tema:

“OPTIMIZACIÓN DE UN SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA.” Nota:

Apellidos y Nombres:

I.

Nro. DD 106 Pág 1 de 11 Código Semestre Grupo Lab. N°

VI C-D 02

OBJETIVOS:    

II .

Iden Identi tifi fica ca,, usa usa ma mate teri rial ales es,, herr herram amie ien ntas tas e inst instru rume men ntos tos para para el mantenimiento mantenimiento de equipos eléctricos industriales. Apli Aplica ca proc proced edim imie ient ntos os y norm normas as de se segu guri rida dad d para para el diag diagnó nóst stic ico, o, mantenimiento y puesta en operación de equipos industriales. Aplica procedimientos para el diagnóstico y normal funcionamiento de una bomba de agua. Determinar costos por consumo de energía. EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR.

Gestionar los recursos (Equipos, (Equipos, instrumentos instrumentos e insumos), insumos), para realizar la tarea de mantenimiento mantenimiento de motor universal, llenando el formato con lo requerido. ITEM

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

DESCRIPCIÓN

UND.

CANT.

CONTROL

ENT.

DEV

OBSERVACIONES

MANTENIMIENTO DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS III.

Nro. DD-106 Página 2 de 11

INTRODUCCIÓN TEÓRICA.

Las bombas y ventiladores son aplicaciones comúnmente usadas en el ambiente industrial. Los métodos habitualmente utilizados para el control de flujo son: • Estrangulamiento de válvula de salida. • Uso de un bypass, que conecta la salida con la entrada. • Uso de un control ON-OFF. • Uso de variadores de frecuencia (ver figura 1).

Figura 1: Métodos de control de flujo. De izquierda a derecha: estrangulamiento de válvula, bypass, control ON-OFF, control con variador de frecuencia.

Curvas características

Figura 2: Curvas características de una bomba.

Las curvas características de una bomba centrífuga están representadas esquemáticamente en la figura 2. La intersección entre la curva de la bomba y la curva del sistema define el punto de operación de la bomba (ver figura 2). Potencia

La potencia relativa, asociada a los diferentes métodos de control de flujo, puede ser estimada a través del área entre los ejes x e y, y el punto de operación, es decir: P ~ Q x H Mediante el siguiente ejemplo, considerando un flujo promedio de 70%, es posible mostrar la diferencia entre la potencia demandada por cada uno de los diferentes métodos de control de flujo previamente señalados (ver figura 3).



Figura 3: Potencia asociada a cada uno de los métodos de control de flujo.

Estrangulamiento

Corresponde al método de control de flujo mayormente usado. El flujo es controlado a través del cierre parcial de la válvula ubicada a la salida de la bomba, aumentando las pérdidas del sistema. En la figura 3, el punto de operación original (Q=10, H=10) es trasladado a Q=7, H=12.7. Luego, la potencia relativa asociada a este método es P ~ 7 x 12.7 ˜ 89. Bypass

El flujo de salida del sistema es reducido usando un bypass que conecta la descarga de la bomba con su succión (entrada). En el caso del ejemplo, el flujo total aumenta de 10 a 12.4, pero la presión decrece de 10 a 6.6. Luego, la potencia relativa asociada resultante es P ~ 12.4 x 6.6 ˜ 82. Control ON-OFF

Con este método, la bomba es encendida y apagada, logrando que el flujo promedio sea 7. La potencia relativa asociada a este método de control está dada por P ~ (7 x 10 x10 + 3 x 0)/10 = 70.





Control con variador de frecuencia

Al variar la velocidad de la bomba, su curva característica también cambia. Como el flujo de salida es directamente proporcional a la velocidad de la bomba centrífuga, si ésta gira a una menor velocidad, la curva se desplaza hacia abajo. Luego, tanto la presión (desde 10 a 6.4) como el flujo (desde 10 a 7) disminuyen, obteniendo una potencia relativa asociada de P ~ 7 x 6.4 ˜ 45. Este ejemplo muestra que el método de control de flujo más eficiente corresponde a aquél que usa un variador de frecuencia, logrando un 50% de disminución de la potencia requerida. Principales ventajas del uso de variadores de frecuencia en aplicaciones de bombeo

El uso de variadores de frecuencia en aplicaciones de bombeo, presenta las siguientes ventajas: • Disminución del costo de vida de la bomba: Los principales costos (ordenados de mayor a menor) asociados a un sistema de bombeo son la energía consumida, inversión inicial y su correspondiente mantención. La disminución de la energía consumida por las bombas se reflejará directamente en la cuenta eléctrica de la industria. • Menor costo de mantención y reparación: Al usar variadores de frecuencia se pueden reducir los costos de mantención y reparación de las bombas, según: - Reducción del estrés mecánico de la bomba. - Reducción de riesgos de cavitación. - Reducción de daño en bomba debido a cambios bruscos de flujo, asociados a la partida de ésta. • Permite la aplicación de bombas en paralelo (redundantes), controladas según la demanda de flujo solicitada. IV.

METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LA TAREA: La tarea se realizará en equipo y el desarrollo deberá ser de la siguiente manera: Nr. 1

Etapa

Recomendaciones para la ejecución

Información

Todos los integrantes deben informarse por igual sobre la tarea

Organización y distribución de tareas

Los encargados pueden ser: Responsable del equipo Observador del desempeño Responsable del informe y la auto evaluación. Responsable de disciplina y seguridad El grupo decidirá la tarea central de cada integrante y planificará el tiempo de ejecución.

Observaciones Intercambiar opiniones y si existe alguna duda consultar con el profesor

• •

2

•

•

Informar al profesor para el inicio de la tarea y para las recomendaciones de tiempo.

3

Ejecución de la Realización de la tarea de acuerdo a las tarea, y observación instrucciones y del observador del del desempeño desempeño.

Realizar las anotaciones correspondientes por el responsable del informe y debe entregarse terminada la tarea.

4

Realización del informe y de la Auto evaluación del trabajo realizado y del logro de los objetivos previstos.

Ordenar las herramientas y el equipo. Presentar el trabajo, el informe y la auto evaluación al profesor.

Realizar el informe por los participantes y la Auto evaluación por el grupo, de los resultados del trabajo.

MANTENIMIENTO DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS V.


ANÁLISIS DE TRABAJO SEGURO: •

Analizar los pasos de la actividad a realizar y llenar el formato siguiente:

•

El formato deberá ser visado por el profesor antes de iniciar la actividad.





PROCEDIMIENTO 1. PONE EN OPERACIÓN EL SISTEMA. Poner en marcha la Bomba siguiendo el siguiente procedimiento:  Cebar la bomba.  Darle un breve pulso de arranque para verificar que no haya ningún problema.  Si no hay ningún problema, volver arrancar la bomba y medir los siguientes parámetros:

2. MIDE LOS NUEVOS PARÁMETROS LUEGO DEL MANTENIMIENTO. Cerrando la válvula de descarga, conseguir los caudales indicados en la tabla siguiente. Realizar las siguientes mediciones y llenar la siguiente tabla: CAUDAL (l/min.) 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 10 %

TENSIÓN (V)

CORRIENTE (A)

POTENCIA (KW)

FRECUENCIA (Hz)

PRESIÓN DE DESCARGA

3. MIDE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN UTILIZANDO VARIADOR DE VELOCIDAD. Variando la velocidad del motor de la bomba, conseguir los caudales indicados en la tabla siguiente. Realizar las siguientes mediciones y llenar la siguiente tabla:

MANTENIMIENTO DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS CAUDAL (l/min.) 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 10 %

TENSIÓN (V)

CORRIENTE (A)

POTENCIA (KW)

FRECUENCIA (Hz)

PRESIÓN DE DESCARGA

4. DETERMINA EL AHORRO DEL CONSUMO ANUAL DE ENERGÍA. Realizar los siguientes cálculos: Si el sistema de bombeo trabaja durante 16 horas al día:   

Cuanto será su consumo energético y el costo de energía por día. Cuanto será su consumo energético y el costo de energía por mes. Cuanto será su consumo energético y el costo de energía por año. DÍA

CONSUMO DE ENERGÍA (KW-h) COSTO (S/.)

TIEMPO DE EJECUCIÓN:

CALCULOS MES


AÑO


4 horas pedagógicas OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES (Mínimo 5 )




TRABAJO EN EQUIPO: ASIGNACIÓN DE RESPONSABILIDADES El grupo decidirá la tarea central de cada integrante y planificará el tiempo de ejecución. Informar al profesor para el inicio de la tarea y para las recomendaciones de tiempo. NOMBRE DEL ALUMNO

RESPONSABILIDADES ASIGNADAS DENTRO DEL GRUPO RESPONSABLE DE EQUIPO OBSERVADOR DE DESEMPEÑO RESPONSABLE DE DISCIPLINA Y SEGURIDAD RESPONSABLE DE AUTOEVALUACIÓN

TOMA

DE

DATOS,

INFORME

Y

AUTOEVALUACIÓN DEL TRABAJO DEL EQUIPO La autoevaluación permite desarrollar una opinión crítica sobre el desempeño de cada integrante y del equipo .Realizar la evaluación entre los integrantes con objetividad y seriedad. El profesor observará críticamente las opiniones y lo contrastará con el desempeño real.

Marcar con un aspa según lo solicitado en la escala de 1 a 4 1

INTEGRANTE DEL GRUPO

S A O T L E E P D S E S S R Á E Y N M O A I E D H N I C P U O C S S E A L

L S E O A L S R O E V A I P D T E A O J T R B R G O O P O L A

O R T A O L N P E E U D N R A E I G N T I L L E N P A I D C M S I D

2

3

E L T N E L E R M O R O E O L L P P B E O U A E D R S A M G N N U O S G I P A S S A E R

4

E T N E M O Z P I A U C I Q F E E N A J E A B A R T

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

T-02 Optimización de un sistema de bombeo de agua.

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