Áreas de oportunidad en el bombeo de agua potable

Las tarifas de energía eléctrica se clasifican de acuerdo a disposiciones específicas, las cuales contienen las cuotas y condiciones que rigen para los suministros de energía eléctrica agrupados en cada clase de servicio. Estas tarifas se pueden consultar en la página web de la Comisión Federal de Electricidad.

Respecto a los Organismos Operadores de Agua Potable, las tarifas vigentes y aplicables son:

• PDBT Pequeña Demanda (hasta 25 kW-mes) en Baja Tensión

• GDBT Gran Demanda (mayor a 25 kW-mes) en Baja Tensión

• GDMH Gran Demanda en Media Tensión horaria

• GDMO Gran Demanda en Media Tensión ordinaria

Como medida de conservación de la energía (MCE) y de los recursos económicos, es factible evaluar la tarifa eléctrica contratada considerando lo siguiente:

1. Identificar la o las tarifas en que se encuentran los servicios contratados por el organismo operador, así como sus capacidades instantáneas y consumos. 

2. Realizar una evaluación de las distintas alternativas de tarifa y el probable costo de energía eléctrica. 

No toda la energía eléctrica que un motor recibe se convierte en energía mecánica, durante su operación se presentan perdidas, por lo que la eficiencia nunca es del 100 por ciento. Si las condiciones de operación de un motor son incorrectas o este tiene algún desperfecto, la magnitud de las perdidas, puede ocasionar como consecuencia una gran disminución en su eficiencia. La corriente en los conductores genera calor (Efecto Joule), el cual se disipa a través del aislamiento; para controlarlo, debe mantenerse la corriente dentro de la temperatura de operación. Por lo tanto, I2R en el conductor debe ser constante.

Por otra parte, si la corriente (I) se duplica la resistencia (R) se reduce a un cuarto, implicando que la sección transversal del conductor deba ser cuatro veces más grande; por lo tanto, el área del cable es proporcional al cuadrado de la corriente; provocando incremento en la temperatura afectando el aislamiento de los equipos, lo cual reduce la eficiencia y existe un mayor consumo de energía. En otras palabras, entre mayor sea la corriente en el equipo y en los conductores, mayores serán las perdidas; por ello, se recomienda tener un factor de potencia corregido, así como conductores con calibres adecuados al valor requerido de corriente, con objeto de tener menores perdidas de energía. 

La NOM-001-SEDE, Instalaciones Eléctricas (utilización), brinda valores mínimos del calibre de los conductores para trabajar con seguridad, sin embargo, las pérdidas de estos conductores pueden elevar los costos en la operación de los equipos a lo largo de su vida útil.

El diagnostico electromecánico representa un área de oportunidad para el ahorro energético, es importante identificar aspectos que pueden causar un consumo energético excesivo durante su funcionamiento.

Los principales aspectos a diagnosticar son:

• Eficiencia actual de los equipos de bombeo

• Condiciones de operación del sistema

• Características de las instalaciones y pérdidas energéticas en el sistema electromecánico

Se tienen las siguientes NOM-ENER para poder evaluar:

En la NOM-010-ENER, se establecen los valores mínimos de eficiencia energética que debe cumplir el conjunto motor-bomba sumergible de tipo pozo profundo y se establece el método de prueba para verificar en laboratorio dicha eficiencia. Aplica únicamente a los conjuntos motor-bomba sumergible tipo pozo profundo, accionados con motor trifásico sumergible, de manufactura nacional o extranjera.

La NOM-001-ENER, tiene como finalidad establecer la mínima eficiencia energética de las bombas verticales tipo turbina con motor externo eléctrico vertical a efecto de ahorrar energía para contribuir a la preservación de los recursos energéticos y ecología. Además de proteger al consumidor de productos de menor calidad y consumo excesivo de energía. Aplicable a bombas verticales que se usan para el manejo de agua limpia.

En la NOM-006-ENER, se establecen los valores de eficiencia energética que deben cumplir los sistemas de bombeo para pozo profundo en operación instalados en campo, y se específica el método de prueba para verificar el cumplimiento de estos valores. Aplicable a bombas verticales tipo turbina con motor eléctrico: externo o sumergible, usadas en el bombeo de agua de pozo profundo, y para el intervalo de potencias de 5.5-261 kW (7.5-350 hp).

El Factor de Potencia indica el aprovechamiento del consumo de energía eléctrica en la transformación a trabajo útil o fuerza mecánica y se puede representar como el cociente de la potencia activa (KW) entre la potencia aparente (KVA). 

El factor de potencia mínimo recomendable es de 90 por ciento. Cuando se tiene un valor superior al 90 por ciento, la compañía suministradora de energía aplica una bonificación, sin embargo, si este porcentaje es menor la empresa aplica un cargo.

Para mejorar el factor de potencia, una opción es la colocación de bancos de capacitores que proporcionen la potencia reactiva (KVAR) necesaria para que el factor esté corregido. Los capacitores, son conectados a través de la línea de potencia en paralelo con la carga que tenga un factor de potencia bajo. El número de kilovars de los capacitores requeridos depende del factor de potencia sin corrección y del valor de compensación deseado del factor de potencia.

Un variador de frecuencia es un dispositivo destinado a modificar la frecuencia y en consecuencia la velocidad del motor; es decir, que genera una corriente alterna con la frecuencia y la tensión necesarias para accionar dicho motor de corriente alterna, sin ningún accesorio extra entre el motor y la carga. Estos variadores de frecuencia aportan grandes beneficios como son: mejoramiento en el control del proceso, flexibilidad en condiciones de carga variable, regulación de la tensión o la corriente, ahorro de energía y disminución del mantenimiento.

El principio de operación de los variadores de frecuencia se basa en elementos estáticos de activación (disparo) o apertura como diodos, transistores y tiristores, los cuales son cargas no lineales. El suministro de energía a través de estos es prácticamente senoidal, pero algunos elementos estáticos causan distorsión en la línea, debido a que las corrientes generadas tienen forma rectangular. Este efecto se llama distorsión por armónicas y en exceso afectan a otras cargas conectadas a la línea, como son los transformadores.