Desarrollo de una metodología para selección de grupos de bombeo considerando su estrategia de regulación

Abstract

La selección clásica de bombas para estaciones de bombeo de suministro de agua está basada en la consideración de la altura y caudal como puntos de partida. En base a estos parámetros y al consumo previsto se realiza la selección de los grupos de bombeo, realizando en numerosas ocasiones ciertas hipótesis sobre el numero de bombas a instalar. Posteriormente, una vez seleccionado el número de bombas y el modelo a instalar, se procede a determinar el modo de operación más adecuado de las mismas. En este trabajo se propone una nueva metodología alternativa en el proceso de selección de bombas que incluye, antes de seleccionar los equipos, una estimación del coste de explotación basándose en el estudio de diferentes modos de regulación y operación de las bombas. El proceso de distinción se vuelve entonces un problema de selección multicriterio, en la que se consideran por una parte los costes de inversión y por otra los costes de explotación asociados a cada uno de los modos de regulación de la estación de bombeo. Por ello, gran parte del trabajo se centra en la determinación de una serie de funciones de coste vinculadas a todos y cada uno de los elementos que componen la instalación: equipos de bombeo, instalaciones hidráulicas, equipamiento eléctrico y de control e instrumentación necesaria para el funcionamiento del sistema. Asimismo, la metodología considera diferentes modos de regulación de la estación de bombeo, dependiendo de si las bombas son de velocidad fija o variable, de las variables a controlar (presión o caudal) y del número de bombas existentes. Para todo ello se toma como punto de partida, la existencia de una curva de consigna previamente definida que debe ser la más adecuada para la instalación objeto de estudio. EL resultado final del método es un diagrama de Pareto en el que se ilustran todas las posibles soluciones y todos los potenciales modos de regulación, eligiendo de esta forma la opción más óptima según los requerimientos de una red de distribución determinada. La metodología es posteriormente aplicada a la selección de las estaciones de bombeo necesarias para varias redes reales, lo que pone de manifiesto la validez del desarrollo realizado.

The classic selection of pumps for water supply pumping stations is based on the consideration of height and flow as starting points. Based on these parameters and the expected consumption, the selection of the pumping groups is made, making numerous hypotheses on the number of pumps to be installed. Subsequently, once selected the number of pumps and the model to be installed, we proceed to determine the most appropriate mode of operation of the same. This paper proposes a new alternative methodology in the pump selection process that includes, before selecting the equipment, an estimate of the cost of exploitation based on the study of different modes of regulation and operation of the pumps. The process of distinction then becomes a problem of multicriteria selection, in which the investment costs are considered on the one hand and the operating costs associated with each of the regulation modes of the pumping station on the other hand. Therefore, a large part of the work is focused on the determination of a series of cost functions linked to each and every one of the elements that make up the installation: pumping equipment, hydraulic installations, electrical equipment and control and instrumentation necessary for the operation of the system. Likewise, the methodology considers different modes of regulation of the pumping station, depending on whether the pumps are fixed or variable speed, the variables to be controlled (pressure or flow rate) and the number of existing pumps. For all this is taken as a starting point, the existence of a previously defined setpoint curve that should be the most appropriate for the installation under study. The final result of the method is a Pareto diagram in which all the possible solutions and all the potential modes of regulation are illustrated, choosing in this way the most optimal option according to the requirements of a determined distribution network. The methodology is subsequently applied to the selection of pumping stations necessary for several real networks, which shows the validity of the development carried out.