Proyecto de optimización en la operación de estaciones de bombeo para redes de agua

Abstract

[EN] Proper design of a pumping system requires that the pump curve have to be as close as possible the system set-point curve, so that the energy used is optimal. This is achieved by control systems, in which and the combination between Fixed Speed Drives (FSD) pumps and Variable Speed Drive (VSD) pumps and the type of control to be used (flow or pressure) are involved. The objective of this work is to determine the optimal number of FSD and VSD pumps operating for each flow rate range. For this, a generic formulation is developed that allows discussing the influence of the network curve and the best efficient point of the pump provided in the pumping design solution analyzed. Additionally, the method includes analyses investment costs and maintenance costs and value the importance of these aspects in a design of a pumping system. The application of the methodology to different cases studies allows to conclude that the number of FSD and VSD pumps cannot be deduced in simple way as it is done in classic design of control system pump, but it requires a depth analysis in control modes system for do a proper pumping system design.

[ES] Para un diseño adecuado de sistemas de bombeo se requiere que la curva motriz de una bomba opere lo más cerca posible a la curva consigna según varíe la demanda, a fin de que la energía utilizada sea la óptima. Esto se puede conseguir mediante sistemas de regulación, en donde interviene la combinación de operación de bombas de velocidad fija (BVF) y/o bombas de velocidad variable (BVV) y el sistema de control a utilizar (manométrico y/o caudalimétrico). El objetivo de este trabajo es determinar el número óptimo de BVF y BVV en funcionamiento para cada rango de caudal. Para la metodología propuesta se ha creado una formulación en forma adimensional para determinar la influencia de los parámetros de la curva consigna y la bomba en los sistemas de regulación, donde cada parámetro estará relacionado con los puntos nominales de la bomba. Adicionalmente, este trabajo incluye un análisis de la influencia del rendimiento de los conversores de frecuencia en los sistemas de regulación y la desviación que puede sufrir la eficiencia real del sistema de bombeo con respecto a la aplicación de las leyes de semejanza. La metodología propuesta se ha aplicado a distintos casos de estudio. De los resultados obtenidos, se ha podido concluir que el número de BVF y BVV no se puede inferir simplemente como en un diseño clásico de regulación. Incluso en algunos casos utilizar más número de bombas que el mínimo requerido de mejores resultados en términos de energía consumida. En general, se requiere un análisis profundo en los modos de regulación para determinar el número óptimo de bombas en funcionamiento.