Instalaciones de bombeo a caudal variable

JORNADA SOBRE ACTUACIONES DE MEJORA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES TÉRMICAS DE EDIFICIOSChristian Keller, Director Técnico, Wilo Ibérica, S.A.

2

Adecuación de la instalación de calefacción a la contabilización de consumos de calefacción

1. Instalación de válvulas con cabezal termostático en los radiadores

2. Equilibrado hidráulico

3. Adaptación de la instalación a caudal variable

4. Control de la presión diferencial en las válvulas con cabezal termostático

3

Sistema de calefacción con circuitos primario y secundario

CIRCUITO PRIMARIO(CALDERA)

CIRCUITO SECUNDARIO(RADIADORES, SUELO RADIANTE)

Caudal constanteCaudal variable Caudal variable

4

Ejemplo:

= 1 (agua)Q = 40 m3/hH = 35 m.c.a.H = 0,62M = 0,87

P1 = 7,07 kW

= Densidad en kg/dm3

Q = Caudal en m3/h

H = Altura en m.c.a.

H = Rendimiento hidráulico

M = Rendimiento del motor

Consumo energético de bombas hidráulicas - Potencia absorbida P1

5

Bombas de caudal variable - ¿para qué?

2 % del tiempo de funcionamiento

98 % del tiempo de funcionamiento

6 6

Altu

ra d

e im

puls

ión

H m

Caudal Q m³/h

Intersección=Punto de trabajo

Válvulas con cabezaltermostático

completamente abiertas

Bombas de velocidad fija en instalaciones de caudal variable

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7

La altura de impulsión de la bomba aumenta con una mayor resistencia en la instalación

Altu

ra d

e im

puls

ión

H m

Caudal Q m³/h

Intersección = nuevo puntode trabajo

Válvulas parcialmentecerradas

Bombas de velocidad fija en instalaciones de caudal variable

8

2 63 5

7

4

1

2 63 5

7

4

1

Instalación con válvulas con cabezal termostático y con equilibrado hidráulico, 100% de caudal, bomba de velocidad constante

12345

[m.c.a.]

0,20,30,4

[kW]

0 10 20 30 40[m³/h]

Q = 100 %

Q =100 %

Qtotal = 100 %

9

2 63 5

7

4

1

Instalación con válvulas con cabezal termostático, 50% de carga, bomba de velocidad constante

12345

[m.c.a.]

0,20,30,4

[kW]

0 10 20 30 40[m³/h]

2 63 5

7

4

1

2 63 5

7

4

1

Q =50 %

Q =50 %

Qtotal = 50 %

10

Bombas electrónicas, modo de regulación Δp constante

2 m

2 m

2 m

2 m

H[m]

4

3

2

1

00 1 2 3 4 Q [m3/h]

2,5 m

0,5 m

4 m3/h

0,3 m

3 m3/h

2,3 m

0,12 m

2 m3/h

2,12 m

0,03 m

1 m3/h

2,03 m

0 m3/h

2,0 m

Modo Δp-c

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Bombas electrónicas, modo de regulación Δp variable

H[m]

4

3

2

1

00 1 2 3 4 Q [m3/h]

2 m

2 m

2 m

2 m

4 m

2 m

4 m3/h

1,1 m

3 m3/h

3,1 m

0,5 m

2 m3/h

2,5 m

0,1 m

1 m3/h

2,1 m

0 m3/h

2,0 m

Modo Δp-c

12

12345

[m.c.a.]

0,20,30,4

[kW]

0 10 20 30 40[m³/h]

2 63 5

7

4

1

2 63 5

7

4

1

Instalación con válvulas con cabezal termostático y con equilibrado hidráulico, 50% de caudal, bomba de velocidad variable

2 63 5

7

4

1

Q =50 %

Q =50 %

Qtotal = 50 %

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Campo de funcionamiento de una bomba de velocidad variable

Con curvas de regulación de la presión diferencial discretas el riesgo es elevado que ninguna curva seleccionable se adapte a las condiciones de la instalación.

Con curvas de regulación demasiado bajas se produce un caudal insuficiente durante el funcionamiento con carga nominal

Con curvas de regulación demasiado altas se pueden producir ruidos en cualquier situación de carga

Punto de diseño:Q = 6 m3/h

H = 2,5 m.c.a.

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Campo de funcionamiento de una bomba de velocidad variable

Las bombas con curvas de regulación continuas de la presión diferencial permiten la adaptación de la curva de regulación a cualquier consigna.

Punto de diseño:Q = 6 m3/h

H = 2,5 m.c.a.

Las bombas con regulación continua se adaptan mejor a las variaciones en la carga de la instalación y reducen el riesgo de ruidos o caudales insuficientes

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LCC – Coste del ciclo de vida

LCC = Life Cycle Cost (Coste del ciclo de vida)

LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd

- Coste de adquisición (Cic)- Coste de instalación y puesta en marcha (Cin)- Consumo de energía (Ce)- Costes de control y supervisión (Co)- Costes de mantenimiento y reparación (Cm)- Costes de períodos de parada (Cs)- Efectos medioambientales (Cenv)- Costes de reciclaje (Cd)

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Perfiles de carga genéricos para instalaciones de calefacción

Circuladores de rotor húmedo

25%50%

75%100%

4435

15

6

17

Perfiles de carga reales obtenidas de bombas instaladas

18

Bomba de velocidad fija existente vs. bomba de alta eficiencia

Potencia absorbida P1

2

4

6

8

[m]

0,1

0,2

0,3

0,40,5

[kW]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 [m³/h]

Potencia absorbida P1

2

4

6

8

10

[m]

0,1

0,2

0,3

[kW]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 [m³/h]

Ejemplo: Q = 15 m3/h H = 6 m.c.a. caudal variable 3240 h/a 0,17 €/kWh

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Coste del ciclo de vida – Sustitución preventiva

El consumo energético de una bomba convencional existente supera el coste de ciclo de vida de una bomba nueva de alta eficiencia

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Potencia absorbida P1

min.

max.

2

4

6

8

10

12

[m]

0,20,40,60,8

11,21,41,6

[kW]

0 4 8 12 16 [m³/h]

Bomba de velocidad fija sobredimensionada existente vs. bomba electrónica de alta eficiencia

Potencia absorbida P1

2

4

6

8

10

[m]

0,1

0,2

0,3

[kW]

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 [m³/h]

Ejemplo: Q = 15 m3/h H = 6 m.c.a. caudal variable 3240 h/a 0,17 €/kWh

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Coste del ciclo de vida – Sustitución preventiva

El consumo energético de una bomba convencional existente supera el coste de ciclo de vida de una bomba nueva de alta eficiencia… especialmente, si la antigua bomba

estaba completamente sobredimensionada por falta de equilibrado hidráulico

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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación

El modo de control ‘Multi-Flow Adaptation’ permite sincronizar por ejemplo caudales entrecircuitos primarios y secundarios

Multi-Flow Adaptation

Wilo Net

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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación

No-Flow-Stop

¡La opción ‘No-Flow-Stop’ permite parar las bombas en caso de quedar por debajo de un caudalmínimo requerido por las propias bombas u otros elementos de la instalación. De esta manerase pueden anular circuitos de baipás que podrían perjudicar la eficiencia térmica del circuito degeneración.

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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación

¡Podemos limitar el caudal máximo de la instalación directamente en la bomba sin necesidadde válvulas adicionales de ajuste, y con ahorros adicionales en el consumo de las bombas!

Q-LimitQ-Limit - Rango de ajuste

Qmín Qmáx

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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación

Comunicación directa con aplicaciones móviles vía Bluetooth, sin necesidad de interfaces adicionales

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Funciones de valor añadido en bombas Smart de última generación

La activación de la función Q-Limit consigue en este ejemplo un ahorro del 88% respecto a una bomba con la función desactivada

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Instalaciones de recirculación de ACS

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Bombas de alta eficiencia en circuitos de recirculación de A.C.S.

Ejemplo: Q = 7,5 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

PVP: 1828 €PVP: 1488 €

Los circuitos de recirculación de agua caliente sanitaria ofrecen un importante potencial de ahorro debido a sus elevadas horas de funcionamiento.

316 W471 €/a

149 W222 €/a

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Coste del ciclo de vida

Plazo de amortización: < 2 añosEjemplo: Q = 7,5 m3/h H = 4 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

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Bombas de alta eficiencia en circuitos de recirculación de A.C.S.

Ejemplo: Q = 4 m3/h H = 1,14 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

PVP: 1828 €PVP: 1488 €

Debido a la selección a base de criterios empíricos, estas bombas suelen estar bastante sobredimensionadas, lo cual hace necesario correcciones en la puesta en marcha.

273 W407 €/a

26 W39 €/a

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Coste del ciclo de vida

Plazo de amortización: < 1 añoEjemplo: Q = 4 m3/h H = 1,14 m.c.a. 8760 h/a 0,17 €/kWh

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