Las necesidades de aplicación y los sistemas de bombeo varían ampliamente entre sí. Debido a que se trata de equipos altamente complejos, es preciso llevar a cabo una evaluación adecuada de sus características
Por Peter Gaydon
Los sistemas de bombeo juegan un papel crítico en la labor de mantener nuestro mundo en movimiento. No obstante, los especificadores pueden soslayar con regularidad las oportunidades que se les presentan para mejorar la confiabilidad y la eficiencia de los sistemas de bombeo.
Esto puede ocurrir cuando los diseñadores o ingenieros olvidan considerar las nuevas demandas que se le pudieron añadir al sistema desde su instalación o no entienden por completo los beneficios de las opciones disponibles.
Con frecuencia, las oportunidades más significativas se pierden debido a que no se consideran los ahorros y eficiencias que se pueden obtener al tomar en cuenta todo el conjunto.
Existen ciertos criterios por considerar cuando se especificar una bomba, ya sea para un sistema nuevo o como reemplazo de un equipo antiguo. Los puntos básicos por considerar incluyen líquido de proceso, flujo, presión, tamaño y potencia, eficiencia, capacidad espacial, confiabilidad y costo. No obstante, también hay muchos matices en la selección de bombas que pueden generar grandes diferencias en términos de desempeño, confiabilidad y costos, e incluso ahorro de energía. Por tanto, existen cinco factores que siempre se deben considerar para la selección de una bomba.
1. El tamaño importa
La disponibilidad de espacio y el tamaño de un sistema de bombeo son un factor importante durante el proceso de selección. Si se considera el espacio de acceso, una bomba horizontal tipo carcasa (la bomba cuenta con su propia carcasa de cojinetes), una bomba monobloque (los rodamientos del motor llevan las cargas de la bomba) o una bomba en línea pueden ser adecuadas con base en la potencia y en los requisitos de velocidad. No obstante, el tamaño de estas opciones no es intercambiable.
En comparación con una bomba horizontal tipo carcasa, las bombas comerciales monobloque pueden estar limitadas a una potencia de 100 a 150 hp, pero ofrecen ahorros de espacio de alrededor de 20 %. De manera alternativa, el uso de bombas en línea donde aplique puede reducir drásticamente el tamaño.
En comparación con una bomba horizontal tipo carcasa, las bombas comerciales monobloque pueden estar limitadas a una potencia de 100 a 150 hp, pero ofrecen ahorros de espacio de alrededor de 20 %. De manera alternativa, el uso de bombas en línea donde aplique puede reducir drásticamente el tamaño.
De manera similar a las válvulas, las bombas en línea están diseñadas para que el flujo entre y salga en un mismo eje, requiriendo un espacio en piso mínimo. Como resultado, las bombas en línea pueden ocupar un tercio del espacio en piso que ocupa típicamente una bomba horizontal tipo carcasa. Por tanto, si el espacio es particularmente valioso, las bombas que puedan ayudar a maximizarlo y las elecciones en torno a ellas pueden impactar otros criterios.
Y recordemos: no se trata sólo de espacio horizontal. También se requiere el espacio suficiente para la instalación y el mantenimiento. Esto es más importante para las bombas en línea que por lo general tienen un motor vertical encima de la bomba.
2. Evalúa cuidadosamente las necesidades de flujo y las propiedades del fluido
La suciedad, la corrosión y la erosión de las bombas y la tubería a lo largo del tiempo se pueden atribuir a factores biológicos, químicos y abrasivos. Entender las propiedades del fluido puede ser crítico para evitar fallas o la necesidad de un mantenimiento continuo y costoso. Además, la temperatura y la viscosidad son factores críticos por considerar en el proceso de selección de bombas.
En medio de la pandemia global de Covid-19, muchos fabricantes incrementaron drásticamente, y lo siguen haciendo, su volumen de producción para cumplir con la demanda de la cadena de suministro. Los fabricantes de detergente, solvente, plástico y gel requirieron volúmenes mayores de olefinas y aromatizantes. Si otro escenario similar llegara a ocurrir en el futuro, sería provechoso para este tipo de fabricantes reexaminar la tasa de flujo y los rangos de presión que influyen en los métodos de control para garantizarles una mayor flexibilidad.
Por ejemplo, las bombas de desplazamiento positivo se utilizan con frecuencia en los sectores industriales y petroquímicos y en muchas aplicaciones con productos viscosos. Este tipo de bombas viene en muchos diseños, pero generalmente entregan un volumen consistente con cada rotación del eje, manejando de forma eficiente los líquidos viscosos y brindando un flujo casi constante ante bajas o altas presiones.
Una planta de tratamiento de agua superficial convencional puede tener entre 10 y 20 procesos de bombeo distintos. Cada uno requiere diseños de bomba específicos para manejar las diversas propiedades de los líquidos, que varía entre agua limpia, agua cargada con residuos sólidos, lodos o químicos de desinfección
En otro ejemplo, una planta de tratamiento de agua superficial convencional puede tener entre 10 y 20 procesos de bombeo distintos. Cada uno requiere diseños de bomba específicos para manejar las diversas propiedades de los líquidos, que varía entre agua limpia, agua cargada con residuos sólidos, lodos o químicos de desinfección. El diseñador de la planta debe entender las demandas de cada uno de estos procesos, las características de cada líquido de proceso y contar con conocimiento sobre los diseños de bomba adecuados y sobre los materiales de construcción óptimos para la aplicación.
En resumen, los sistemas de bombeo y las necesidades de aplicación pueden variar enormemente. Como resultado de la complejidad de dichos sistemas, se requiere una evaluación adecuada. Estos procedimientos brindan una gran cantidad de resultados que justifican los costos de las mejoras para el diseño, el control, la operación y el mantenimiento del sistema.
Las mejoras a los sistemas de bombeo para su optimización final pueden resultar en reducción de presión en el cabezal del sistema, tasas de flujo o tiempos de operación reducidos, controles o equipos más eficientes, y procedimientos de operación y mantenimiento mejorados. El equipo de evaluación debe estar conformado por personal con antecedentes multifuncionales, incluyendo los siguientes:
- Representante de la organización que cuente con apoyo gerencial, así como responsabilidad general e interés
- Ingeniero de evaluación con amplias competencias en análisis de sistemas de bombeo
- Especialistas en procesos, operaciones y funciones del sistema
- Especialistas en prácticas de mantenimiento e historial
- Especialistas que puedan brindar al equipo información sobre costos
3. Que la eficiencia energética sea parte del costo de evaluación
Los sistemas de bombeo pueden representar 40 % del consumo de energía en sistemas de fluidos industriales y, con frecuencia, se pasan por alto como fuentes de ahorro de energía y costos. Diversos factores para distintos escenarios pueden influir en el ahorro de energía, resultando en un potencial de largo plazo para la reducción significativa de costos. El precio inicial con frecuencia desalienta a los compradores de considerar ahorros totales a lo largo del ciclo de vida de la bomba.
El precio inicial con frecuencia desalienta a los compradores de considerar ahorros totales a lo largo del ciclo de vida de la bomba. En un sistema de bombeo típico, 65 % del costo total de propiedad (CTP) está relacionado con la energía y el mantenimiento, mientras que el costo inicial sólo representa el 10 % del total
En un sistema de bombeo típico, 65 % del costo total de propiedad (CTP) está relacionado con la energía y el mantenimiento, mientras que el costo inicial sólo representa el 10 % del total. Por ejemplo, una bomba multietapa de doble carcasa entre cojinetes (BB5) costará más que una bomba multietapa partida axialmente (BB3), pero la BB5 está diseñada para brindar una alta confiabilidad en aplicaciones de alta presión y temperatura. Tratar de reducir el costo inicial extendiendo el rango de presión y temperatura de una bomba BB3 puede resultar en un CTP mayor debido a una aplicación incorrecta.
Mejorar la eficiencia energética de las bombas puede contribuir en gran medida a ahorrar en servicios públicos. Para ayudar a identificar cuál es la bomba más eficiente para las necesidades del sistema, el Hydraulic Institute ofrece un Programa de Clasificación Energética para elegir entre distintas bombas de 200 caballos de fuerza o menores.
4. Piensa inteligente
Con frecuencia, hay oportunidad de mejorar el desempeño, la eficiencia y la confiabilidad de un sistema; por ejemplo, usar bombas inteligentes que integran un variador de frecuencia (VFD, por sus siglas en inglés) al desempeño de la bomba con programación de fábrica, en lugar de reacondicionar una bomba existente con un VFD por separado. Ambas soluciones reducen la velocidad de la bomba para cumplir con un set-point determinado y lograr mayor eficiencia y ahorros.
No obstante, el acercamiento más convencional de instalar un VFD por separado requiere el trabajo de campo adicional de instalar el VFD cerca de la bomba, instalar instrumentación y conectarla; luego, programar el VFD, lo cual también puede crear la posibilidad de errores.
El acercamiento más convencional de instalar un VFD por separado, en vez de instalar una bomba que lo trae de fábrica, requiere el trabajo de campo adicional de instalar el VFD cerca de la bomba, instalar instrumentación y conectarla; luego, programar el VFD, lo cual puede crear la posibilidad de errores
Una evaluación del sistema de bombeo puede ser benéfica para entender el esfuerzo que se requiere para instalar un VFD que controle el sistema. Mientras una evaluación nivel 1 (una auditoría por escrito) incluye una preselección, reunión de información sobre sistemas de bombeo y revisión del diseño, una evaluación nivel dos implica el dimensionamiesto físico del sistema para un tiempo definido, a fin de brindar una imagen de la operación del sistema. No obstante, ninguna de las dos ofrece detalles sobre potenciales variaciones en un periodo de tiempo más prolongado.
Una evaluación nivel 3 es una medición de mayor alcance, que establece la manera en la que operará el sistema a lo largo del tiempo, formando una imagen completa de su desempeño. Este tipo de evaluación se logra mediante el monitoreo en sitio, combinado con la información histórica disponible.
5. Observa la imagen completa, usa herramientas para cambiar
Sin importar la aplicación, aborda el proceso con la noción de que una bomba se elige para cubrir las necesidades del sistema, no al revés. Recurrir a soluciones predeterminadas que han ofrecido resultados en el pasado puede no ser la opción más eficaz para mejorar el desempeño, la eficiencia y la confiabilidad. Al realizar un diseño de excelencia a lo largo de todo el sistema, en lugar de enfrentar los desafíos por silos, los ingenieros estarán en mejor posición para maximizar el impacto de cualquier mejora.
Desde luego, mantener el balance crítico y la correlación entre el gasto en un sistema de bombeo y su rendimiento es esencial para medir el desempeño, la optimización y el valor. No obstante, si el sistema de bombeo es capaz de minimizar los costos de los servicios públicos al reducir el consumo de agua y de energía, sin comprometer la confiabilidad o el desempeño, vale la pena hacer las consideraciones adicionales que derivarán en última instancia en reducción de costos.
