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estacin de bombeo(1)

Como habreis podido leer en los últimos post he hecho referencia al control de calidad y seguimiento del funcionamiento de las redes de riego. En muchas de estas instalaciones nos encontramos también con equipo de bombeo.

Debido al encarecimiento de la energía en los últimos años practicamente todas las instalaciones cuentan con  baterías de condensadores o la tecnología adecuada (variadores de frecuencia) que compense la energía reactiva generada por las instalaciones, de manera que la Comunidad de regantes responsable de la factura eléctrica, no tenga perjuicio económico por este concepto.

En la factura eléctrica mensual aparece la penalización por reactiva cuando el factor de potencia cosϕ tiene un valor menor a 0,95.

En las Comunidad de regantes la energía reactiva se puede resumir como el consumo por parte del transformador y de los motores de las bombas de energía desfasada (“sucia”).

Las penalizaciones se calculan por periodos, solamente para los excesos de energía reactiva consumida, fuera de los periodos valle y con la siguiente fórmula:

P = R (kVArh) – 1/3·E (kWh x Tr ( €/kw)

Siendo:

R: reactiva

E: energía activa

Tr: precio reactiva

La cantidad de energía reactiva por energía total se mide con el factor de potencia (estimado con el Cos ϕ):

11-8-2014 13.8.8 1Donde:

Energía activa consumida:   kWh

Energía reactiva consumida: kVArh

Cuanto más bajo sea el valor de Cos ϕ, más caro es el Tr y por tanto más cara es la penalización por la energía reactiva

Para evitar que las Compañías Eléctricas penalicen por esta energía “sucia”, es necesario instalar una batería de condensadores que contrarreste el efecto de los motores.

Independientemente de lo anterior es fundamental mantener y medir la eficiencia instantánea de los equipos de bombeo.

Si tomamos como referencia las directrices del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE):

– Eficiencia del Equipo de Bombeo > 0,650 (calificada como Excelente por el IDAE).

– Eficiencia < 0,450 (calificada por IDAE como inaceptable)

Entre estos valores se pueden tomar valores según curvas semejante a las penalizaciónes usada por las compañías suministradoras para penalizar los excesos de potencia en la factura eléctrica.

Las curvas características de las bombas hidráulicas nos señalan gráficamente la relación entre el caudal, altura, rendimiento y potencia absorbida en el eje de la bomba. La dependencia entre estos valores se obtiene en el banco de pruebas a velocidad constante. Entre las distintas curvas características, a distintas velocidades de funcionamiento de una bomba, se cumple la ley de semejanza de Newton. En el cambio de un número de revoluciones a otro, el caudal varía linealmente, la altura varía con el cuadrado y la potencia lo hace aproximadamente con la tercera potencia de la relación del número de revoluciones.

La intersección de la curva característica (a unas determinadas revoluciones) de una bomba con la curva resistente de una impulsión determina el punto funcionamiento del sistema. Las bombas con motor eléctrico trabajan a una velocidad constante. Para elegir la bomba adecuada para una instalación, seleccionaremos aquella bomba en la que el punto del funcionamiento del sistema coincida con su rendimiento máximo. Si las alturas de aspiración e impulsión se mantienen constantes el rendimiento será siempre el máximo, aunque, lógicamente, con el uso perderá rendimiento.

Si impulsamos directamente a la red y se modifican los caudales y las alturas manométricas, el punto de funcionamiento se desplazará de su punto óptimo reduciéndose su rendimiento. Así mismo, si las presiones en aspiración (positivas o negativas) se modifican el punto de trabajo se desplazará en la curva reduciéndose su rendimiento.

En estas condiciones de presiones y caudales variables, si queremos mantener unos rendimientos aceptables se deben instalar variadores de frecuencia que adapten las revoluciones de las bombas a los requerimientos del sistema. Si en algún momento los caudales solicitados son muy bajos, incluso con variadores los rendimientos serán bajos. Por esta razón es conveniente fraccionar los sistemas de bombeo con alguna bomba de menor tamaño.

Los rendimiento de las grupos de bombeo (motor+bomba) trabajando en condiciones estables pueden estar, en una instalación bien diseñada, por encima del 75 % y debido al elevado coste de la energía eléctrica es fundamental mantener la eficiencia y para ello llevar a cabo labores de mantenimiento y monitorizar los principales parámetros de los equipos.

Después de escribir sobre bynse y gestar en el post anterior nos quedan  tres aplicaciones para gestionar explotaciones de regadío,  Se trata de ECH2OSYSTEM, iRiego/SEGAR y la navegación por satélite RTK.

ECH2OSYSTEM  es una solución integrada que proporciona recomendaciones de riego en tiempo real, basadas en la monitorización de la humedad del suelo y la evaluación de los datos obtenidos.  El objetivo final  es un Riego Eficiente y Sostenible, que maximice la rentabilidad de la explotación al optimizar el uso de agua, energía y fertilizantes y la dosis y frecuencia de riego a nivel de parcela, para el máximo aprovechamiento por la planta y mínimas pérdidas por percolación y/o escorrentía, entre otros.

El sistema consiste en un punto de Control, que es la unidad básica para la monitorización de la humedad del suelo, compuesto por sondas de humedad, dataloggers (para el almacenamiento de datos, transferibles fácilmente a un ordenador / PDA con frecuencias de registro de hasta 1 minuto) y software que transforma  los registros almacenados en el datalogger en datos y gráficas fácilmente interpretables.

El Punto de Control es instalable en cualquier punto de la finca, no interfiere en otros sistemas de monitoreo existentes. La información se descarga directamente en el ordenador, sin necesidad de desplazarnos al campo (vía Internet, radio, telefonía móvil).

También se puede ampliar la red de sensores con una serie de sensores auxiliares compatibles con la tecnología ECH2O: medidores de Tª y HR, Tª del suelo, radiación solar, pluviómetros, anemómetros, así como caudalímetros y transductores de presión.

iRiego/SEGAR (Sistema eficiente de gestión del agua de regadío) proporciona todas las herramientas necesarias para gestionar una Comunidad de Regantes.

Su objetivo es ahorrar agua (y por tanto energía en el caso de que se necesiten impulsiones) organizando los riegos teniendo en cuenta que una de las principales decisiones del regadío es como realizar la organización de los riegos. Esta decisión marcará la forma de operar de toda la campaña de riego, los comportamientos a seguir por los regantes y los ahorros energéticos pretendidos.

SEGAR dispone de distintas opciones de organización de riegos:

Riego por petición, todos los riegos serán programados a partir de solicitudes de riego por parte de los regantes en función de sus necesidades. El sistema ubica los riegos en los mejores momentos en función de la carga de la red de riego y de los periodos horarios de coste de energía.

Este modelo de organización de riegos es el más eficiente tanto energéticamente como en ahorro de agua ya que en función de las peticiones se optimiza el funcionamiento de las estaciones de bombeo.

Riego por vez, Se programan unos turnos para cada parcela donde el agricultor puede solicitar el riego. Se trata de un turno donde poder realizar las peticiones y donde la decisión de hacerlo o no está de parte del regante.

Riego por turnos, a principio de campaña se realiza una división por turnos de manera que a cada parcela se le asigna un turno donde pueda realizar el riego. El sistema genera las aperturas y cierres de cada uno de los turnos y el riego se realizará automáticamente en su turno. Este modelo no es tan eficiente energéticamente ni ahorra agua debido a que no tiene en cuenta inclemencias de tiempo y puede que haya riegos que no se lleven a cabo o riegos que se ejecuten sin ser necesario.

Destacaría la opción de simulaciones de diferentes situaciones de riego, con objeto de obtener una previsión de consumos eléctricos. Antes de dar por definitiva una situación de riegos una simulación de la situación permite evaluar los costes eléctricos así como las situaciones de presión y caudal para conseguir dar ese riego en las mejores condiciones de presión-caudal y al precio más económico. Esto permite maximizar los ahorros y tomar decisiones de modificación de escenarios por otro más aconsejable

Terminamos con una aplicación de la que ya hablamos en otros posts Riego por goteo en cultivos extensivos (2ª parte) y   “Navegación por satélite RTK. La precisión sostenible y rentable” que empieza a utilizarse para compaginar labores culturales con el mantenimiento de los ramales portagoteros y evitar así las labores de extendido y recogida de laterales portagoteros.

La maquinaria equipada con GPS y tecnología RTK de alta precisión permite compaginar las labores con la preservación de los ramales de goteo y puede llegar a permitir la realización de labores agrícolas sin necesidad de retirar y extender los ramales. Además la agricultura de precisión lleva asociados ahorros de combustible, insumos y minimiza el efecto de compactación del perfil del suelo.

Seguramente podemos añadir otras aplicaciones y conocer tu experiencia en este campo, te animo a compartirla con nosotros, aprendemos juntos…

Un saludo.

Jesús.

La electricidad no deja de estar en las primeras páginas de los periódicos, la reforma energética y la repercusión en el consumidor de los nuevos impuestos es la última noticia referente al sector eléctrico. Las subidas de precios se mantienen desde hace ya tiempo, la última derivada del aumento del IVA.

¿Pero cuanto nos cuesta la electricidad? Pues según el BOLETÍN MENSUAL DE INDICADORES ELÉCTRICOS Y ECONÓMICOS en su apartado “Facturación por el suministro de electricidad del consumidor medio” encontramos la respuesta: depende de la tarifa contratada. Para mayor claridad mirar las interesantes tablas que mostramos más abajo.

En los contratos de baja tensión la destaca la diferencia en el precio a favor de los contratos con discriminación horaria y potencia contratada menor de 15 Kw.  O sea que para pequeños suministros puede ser interesante cambiar de tarifa, siempre y cuando las características de nuestra instalación lo permitan.

Por otro lado destaca el importante incremento de precio entre los periodos  estudiados, que suponen valores entre el 6,5 y 12,2 % para los contratos de baja y alta tensión hasta potencias de suministro hasta 36 Kv, las más habituales para consumo en domicilios y PYMES.

“Facturación por el suministro de electricidad del consumidor medio” Dic 2009 – nov 2010

http://www.cne.es/cne/doc/publicaciones/iap_indicadores-Mar2011.pdf

“Facturación por el suministro de electricidad del consumidor medio”. Jun 2009 – may 2010

Ante estos datos, que ponen de manifiesto el incremento de precios y las perspectivas que hemos comentado al principio del artículo, nos queda la opción de buscar la eficiencia y el ahorro en el consumo y en la facturación.

Lo anterior es aplicable en todos los casos, y especialmente cuanto mayor sea el consumo, como en las PYMES, explotaciones agroindustriales, explotaciones con instalaciones de bombeo como Comunidades de Regantes,…

El primer paso sería preguntarnos ¿Con quién negociar? Y ¿disponemos de la información técnica necesaria para pedir ofertas?

Puede ser importante disponer de apoyo técnico especializado para la petición de las ofertas, recepción, evaluación y comparación de ofertas y por último para el seguimiento de la facturación.

Variadores de velocidad y arrancadores progresivos son los elementos más utilizados en la industria y otras instalaciones con equipos electromecánicos (bombas) pero ¿qué aportan estos equipos electrónicos?

Estos equipos controlan los motores, reduciendo el consumo y alargando la vida de los equipos.

En el caso de los arrancadores progresivos se consigue una puesta en presión progresiva del fluido en la canalización. De esta manera reducen pico de intensidad que el motor demanda en el arranque (3.5 veces la nominal)  frente a 9 veces la nominal que el motor demanda sin este dispositivo).

Con  este arranque (y parada) progresivo se minimizan los efectos producidos por golpes y vibraciones, sobre todo reducción de los golpes de ariete y de válvulas (en presencia de la red eléctrica).  Por tanto se disminuye la  fatiga de las tuberías con la disminución de los fenómenos de depresión y sobrepresión.

Los variadores de velocidad gestionan  la carga de trabajo de las bombas ajustando el punto de funcionamiento modificando la velocidad del motor y actuando sobre las bombas para aportar el caudal demandado en cada momento a la presión requerida con el mínimo consumo de energía.

La principal  ventaja que presenta es el ahorro en potencia activa y reactiva. La potencia es proporcional al cubo de la disminución de la frecuencia.  La Potencia es proporcional a (N/Nn)3

Por ejemplo, reducir la velocidad de una bomba al 80% solamente requiere el 64% del par (0,8 × 0,8). Y esto no es todo: para producir el 64% del par sólo se requiere el 51% de la potencia (0,64 × 0,8), debido a que el requerimiento de potencia se reduce en el mismo sentido.

Cuando el caudal baja de determinados valores, el rendimiento que se consigue con el variador de velocidad está en torno al 40 %. Es superior al rto que se consigue a velocidad fija, pero es un rendimiento bajo. El variador puede mejorar la eficiencia respecto al funcionamiento de la bomba sin él, pero no consigue que la eficiencia sea alta para todo el rango de caudal. Así pues, para caudales significativamente por debajo del punto de funcionamiento óptimo de la bomba tenemos que pensar en otras soluciones, como equipos independientes.

Estos equipos pueden ser una buena solución para ahorrar electricidad en instalaciones con equipos de bombeo.

Un análisis de la facturación actual así como de las características técnicas de los equipos nos permitirán realizar el estudio técnico económico y analizar su viabilidad. En esto consiste una parte de las denominadas auditorías energéticas.