casos recientes de aplicación de la metodología de ... recient… · equipos de bombeo de estos...

Casos recientes de aplicación de la

metodología de análisis Hidro-Energético

con herramientas generadas por Watergy

con apoyo del MLED.

Ponente: M. I. Carlos Espino Godínez

Watergy México A.C.

CAPAMA

Acapulco, Guerrero.

DIAGNÓSTICO

Consumo Energético del Sistema de Agua Potable de 8’303,390

kWh/mes 99’640,680 kWh/año con un costo energético promedio

mensual de $14’568,010.00. (Jul-2012 a Ago-2013)COBERTURA ELECTROMECÁNICA CAPAMA

No. ESTACIONES No. Sitios No. Equipos. HPCONSUMO PROMEDIO MENSUAL

KWH COSTO ($)

1 CAPTACIÓN 30 66 6,567 2,689,620 4,687,787.00

2 CONDUCCIÓN 12 55 14595 3,509,120 6,116,669.00

3 DISTRIBUCIÓN 79 191 8,547 751,504 1,361,626.00

4 REB DE AGUAS NEGRAS 11 45 1,906 206,564 363,192.00

5 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS 19 414 10,593 1,146,582 2,038,736.00

TOTALES 151 771 42,206.30 8,303,390 14,568,010.00

CAPTACIÓN

32.39%

CONDUCCIÓN

42.26%

DISTRIBUCIÓN

9.05%

REB DE AGUAS

NEGRAS2.49%

PLANTAS DE

TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS

13.81%

Balance de Consumo Energético CAPAMA El 83.7% del Consumo

Energético Total en CAPAMA lo

conforman los sistemas de

Captación, Conducción, y

Distribución. Por consiguiente,

como parte de los acuerdos

establecidos, se decidió

evaluar en la Auditoría, los

equipos de bombeo de estos

tres sistemas de agua potable.

Estos representan el 95.85% del consumo energético de los sistemas de

Captación, Conducción y Distribución de agua potable y el 80.23% del

Consumo Energético Total de CAPAMA.

(promedio mensual en Julio 2012 –Agosto 2013)

Sistema

Promedio Anual (kWh)

[CAPAMA]

Capta

cio

nes

PAPAGAYO II 22,982,400

POZO RADIAL 4,359,600

POZO RANEY * 3,427,200

LOMAS DE CHAPULTEPEC POZO 1 -

LOMAS DE CHAPULTEPEC POZO 2 * -

SAN ISIDRO GALLINERO POZO 1 16,476

SAN ISIDRO GALLINERO POZO 2 15,024

SUB TOTAL CAPTACIONES 30,800,700

Conduccio

nes

REBOMBEO PLANTA Y PROCESO PLANTA

POTABILIZADORA 10,454,400

REBOMBEO CRUCES 12,667,200

REBOMBEO PAPAGAYO 5,896,800

REBOMBEO TUNEL ALTO 3,873,600

TANQUE RENACIMIENTO 3,561,600

PUERTO MARQUES 1,512,000

ESCÉNICA III 1,209,600

ESCÉNICA II 1,180,800

ESCÉNICA IV 1,058,400

TÚNEL ALTO 369,600

TÚNEL BAJO 130,560

TANQUE MIRADOR COLOSO 194,880

SUB-TOTAL CONDUCCIONES 42,109,440

Sistema

Promedio Anual (kWh)

[CAPAMA]

Dis

trib

ucio

nes

5 DE MAYO 164,460

ALTA PROGRESO 569,280

ALTAMIRA I 149,760

CLUB DEPORTIVO 126,180

FRACC. MIRAMAR 178,560

JARDÍN TEHUACÁN 291,840

LA SUIZA 430,080

LIBERTAD I 211,200

MORELOS I 411,600

MORELOS III 335,040

NAVIDAD LLANO LARGO 513,600

PALMA SOLA 524,160

PASO LIMONERO 240,000

PIRULES BRISAMAR 305,280

RANCHEROS BRISAMAR 188,160

TANQUE JARDÍN 445,440

VENTA ZAPATA 1,353,600

ZAPATA I 197,412

ZAPATA II 190,080

SUB-TOTAL DISTRIBUCIÓN 6,825,732

79,735,872

Los equipos con mayor consumo energético y evaluados en la presente

auditoría en los sistemas de Captación, Conducción y Distribución,

representaron un consumo energético de 6’661,529 kWh/mes y un costo de

$11’611,388.00.

El Índice Energético Global es de

0.939 kWh/m3

Y el Costo Unitario de Bombeo (CUB) es de:

$1.54 /m3

Línea Base

Consumo Energético Actual = 96’776,880 kWh/año

Costo Energético Actual = $158’709,065.82/año

Producción Anual de Agua Actual = 103’040,053.50 m3/año

(3,267 l/s)

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Pozo Radial Papagayo I

BNJ-18DC-1paso

Max Eff

B1

B2

B3

B1 Real Op.

B2 Real Op.

B3 Real Op.

Eff Bomba %

Energía Perdida

en Conductores Eléctricos

0.30%

Energía perdida

en el Motor5.23%

Energía perdida

en la Bomba43.04%

Energía perdida

en la Succión y Descarga

0.15%

Energía perdida

en Conducción y Carga2.44%

Energía perdida

en Fugas de agua4.88%

Trabajo Útil

43.96%

Balance Energético en Captaciones

Las pérdidas en conjuntos Bomba Motor representan las componentes de

mayor porcentaje de los equipos en CAPTACIONES (48.27%).

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo II

BNJ-18DC-3pasos

Max Eff Diseño

B1

B2

B3

B1 Real Op.

B2 Real Op.

B3 Real Op.

Eff Bomba %

Prácticamente todas las Bombas de la

Captación Papagayo II, están

trabajando fuera de su punto óptimo de

operación.

Las bombas del Pozo Radial, de la

Captación Papagayo I,(cambio antes de

evaluación)en menor medida que las

de Papagayo II.

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo IISistema de bombeo en paralelo

BNJ-18DC-3pasos 2 Bombas3 Bombas 4 Bombas5 Bombas 6 Bombas7 Bombas B1B1,B2 B1,B2,B3B1,B2,B3,B4 B1,B2,B3,B4,B5B1,B2,B3,B4,B5,B6 B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7Carga-Gasto Línea Linea de Conducción con niv din 11 m y 4.15 m en tanque de oscilaciónLinea de Conducción con niv din 15 m y 6 m en tanque de oscilación

Línea Cond.Carga 63.8mGasto 1741 lps

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

0 200 400 600 800 1000 1200

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Pozo Radial Papagayo ISistema de bombeo en paralelo

BNJ-18DC-1paso 2 Bombas3 Bombas B1B1,B2 B1,B2,B3Carga-Gasto Línea Linea de Conducción con niv din 14.6 m y 1.8m en tanque de oscilaciónLinea de Conducción con niv din 18.6 m y 5 m en Tanque de Oscilación

Línea Cond.Carga 38.87mGasto 578 lps

Análisis de comportamiento de curvas de sistemas de bombeo

operando en Paralelo.

Con el modelo de

simulación calibrado, se

analiza el comportamiento

de operación en paralelo

de los equipos de bombeo,

y se compara con la curva

del sistema hidráulico.

Para un gasto en la línea de

conducción de 1740 lps,

Actualmente se tienen que

utilizar 7 equipos,

De acuerdo al Diseño, ese

gasto se daría con solo 5

equipos.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-0+10 0+90 0+190 0+290 0+390 0+490 0+590 0+690 0+790

Ele

va

ció

n (

msn

mm

)

Cadenamiento (km+mmm)

Perfil Piezométrico Línea de Pozo Radial a Caja Oscilación Papagayo I

Tubería Piezométrica

Pozo RadialPapagayo I

Caja Oscilación Papagayo 1

Q = 570.65 l/sv = 1.29 m/shf = 1.57 m/km

Htot = 37.39 m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0+0 0+200 0+400 0+600 0+800 1+000 1+200 1+400 1+600

Ele

va

ció

n (

msn

mm

)


Perfil Piezométrico Línea de Captación Papagayo II a Caja de Oscilación

Cota (m) Altura (m)

Caja de OscilaciónPapagayo II

Captacion Papagayo II

Q=1708 l/sv = 0.97 m/shf = 0.42 m/km

Htot = 63.96 m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0+0 0+100 0+200 0+300 0+400 0+500 0+600

Ele

va

ció

n (

msn

mm

)


Perfil Piezométrico Línea de Pozo 1 a Caja de Oscilación Lomas de Chapultepec

Cota (m) Altura (m)

Caja de Oscilacion Lomas de

Pozo 1Lomas de Chapultepec

Q=1400.98 l/sv=1.62 m/shf = 1.64 m/km

Htot = 67.80 m

Análisis del Perfil hidráulico de las líneas de conducción de las

Captaciones a su respectiva Caja de Cambio de Régimen.

• Perfiles piezométricos reflejan muy

pocas perdidas.

• Funcionamiento hidráulico Adecuado.

Pocas pérdidas de carga corroboran el

bajo porcentaje en el Balance Energético

de las Conducciones (2.44%)

Energía Perdida

en Conductores Eléctricos

0.44%

Energía perdida

en el Motor5.71%

Energía perdida

en la Bomba32.62%

Energía perdida


0.07%Energía perdida

en Conducción y Carga8.55%

Energía perdida


Trabajo Útil

47.36%

Balance Energético en Sistemas de Conducción

Las Pérdidas en el conjunto motor-bomba 38.3% y Pérdidas de Carga

en el orden del 8.55% en los sistemas de Bombeo de CONDUCCIONES

Eficiencia Electromecánica Promedio de Equipos en Conducción 60.64% no es un

valor tan bajo.

0

50

100

150

200

250

300

350

0+0 0+500 1+000 1+500 2+000 2+500 3+000 3+500 4+000 4+500

Elev

ació

n (m

snm

m)


Perfil Piezométrico Línea de Puerto Marquez Escenicas a Badera Linea existente

Cota (m) Perfil comportamiento Actual Perfil con conducción libre

Bandera Linea Existente

RB Puerto Marquez

Qmedio=255 l/s

Pérdida adicional= 8.31 m




RB Escénica II

RB Escénica III

RB Escénica IV

Análisis del Perfil hidráulico de las líneas de conducción

CASO SISTEMA DE BOMBEO PUERTO MARQUES-ESCÉNICAS A

TANQUE BANDERAS.

• Simular obstrucción en la tubería para su calibración.

• PERDIDA DE CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE LA LÍNEA EXISTENTE.

• Línea azul representa el comportamiento de una línea de 18” sin obstrucción, en operación

normal con rugosidad de una tubería con antigüedad de mas de 5 años (0.09 mm).

PROYECTOS DE AHORRO

DE ENERGÍA E

INCREMENTO DE

EFICIENCIA ENERGÉTICA

Proyectos de Ahorro e Incremento de la Eficiencia Energética en los

sistemas de bombeo en Captaciones.

CAP-1: Reducción del costo y consumo energético mediante la sustitución de

equipo de bombeo en la Captación Papagayo I, y el cambio de tarifa eléctrica

de 06 a HM.

CAP-2: Incremento de Eficiencia Electromecánica, cambio de operación y

cambio de tarifa de 06 a HM en Equipos de Bombeo de la Captación

Papagayo II.

CAP-3: Cambio de operación para cambio de tarifa y paro en hora punta,

operando 4 equipos en cada pozo de la Captación Lomas de Chapultepec

VALIDACIÓN TÉCNICA DE LA MEDIDA DE AHORRO DE LA CAPTACIÓN

PAPAGAYO II

Dotación Actual = (103’040,054*1000) / (183,568* 365) =

Dotación Actual = 344.31 l/hab día.

Padrón de Septiembre de 2013 177,237 tomas domésticas

Censo de INEGI 2010 4.626 habitantes por casa habitación

4.626 x 177,237 = 819,900 habitantes servidos

Parámetro Valor (l/hab/día)

Dotación Producción Actual 344.31

Consumo Unitario por extracciones 43.66

Consumo unitario por purgas y retro lavados 12.13

Dotación Distribución 288.53

CU Dom 121.64

CU NO Dom 18.32

No contabilizado 148.56

% Agua No Contabilizada 51.49%

Demanda – Dotación real = 290 l/hab/día.

DOTACIÓN Y GASTOS DE DISEÑO

GASTO DE PRODUCCIÓN DE DISEÑO

Crecimiento Anual de 1.6425 %, (según promedio de crecimiento CONAPO)

819,900 HAB actuales, a un periodo de 7 años, (2013 a 2020)

Población 2020 = 914,172 habitantes.

Gasto Medio Anual Distribución = 3,068.4 l/s

Extracciones y agua para proceso de potabilización: 451.6 l/s

GASTO MEDIO ANUAL DE PRODUCCIÓN 2020= 3520 l/s

Captación

Gasto medio anual de

producción propuesto (l/s)

Papagayo I 1,050

Papagayo II 1,070

Lomas Chapultepec 1,400

Total 3,520

VALIDACIÓN TÉCNICA DE LA MEDIDA DE AHORRO DE LA CAPTACIÓN

PAPAGAYO IIPaso 1.- Se escoge equipo de bombeo para dar un gasto medio de producción

de 1,070 l/s.

Del análisis de la curva Gasto-Carga del sistema de conducción en papagayo 2,

para 1,070 l/s, se espera una carga entre 60 y 66 m.

Se seleccionan bombas de 220 l/s a 66 mca. (4 a 5 bombas operando)

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo IICurva del Sistema Hidráulico

Linea de Conducción con niv din 11 m y 4.15 m en tanque de oscilación

Linea de Conducción con niv din 15 m y 6 m en tanque de oscilación

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 50 100 150 200 250 300

Efi

cien

cia

Bo

mb

a %

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo II Bomba Turbina Vertical Alternativa a) Turbinas

Verticales

Propuesta: Marca BNJ, modelo 16

CHC a 3 pasos

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Efic

ien

cia

Bo

mb

a %

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo IIBomba Sumerbible para agua cruda Alternativa b) Sumergibles

agua cruda

Propuesta: Marca FLYGT,

modelo NP 3231/766 3~ 480

Paso 2.- Construir curvas de operación del sistema de bombeo en

paralelo, con ayuda del modelo.

Ingresando curvas de bombas y

eficiencia, al modelo se determina

Gasto-Carga y Potencia para el

sistema en paralelo.

De 1 a 6 equipos Operando.

No

Equipos Gasto (l/s) Carga (m)

Pres.

Descarga

(mca)

Potencia

Hidráulica

(Pw kW)

Potencia

Eléctrica

(Pe kW)

EF EM

Esperada

6 1326.18 66.15 53.49 860.6 1259.4 68.33%

5 1112.45 65.69 53.03 716.88 1050 68.27%

4 894.89 65.31 52.64 573.35 840.32 68.23%

3 674.14 65 52.33 429.87 630.39 68.19%

2 450.89 64.77 52.1 286.49 420.32 68.16%

1 225.91 64.63 51.95 143.23 210.17 68.15%

No

Equipos Gasto (l/s) Carga (m)

Pres.

Descarga

(mca)

Potencia

Hidráulica

(Pw kW)

Potencia

Eléctrica

(Pe kW)

EF EM

Esperada

6 1265.44 65.93 53.35 818.45 1169.17 70.00%

5 1068.35 65.54 52.94 686.89 979.92 70.10%

4 864.16 65.21 52.59 552.81 787.7 70.18%

3 653.95 64.93 52.3 416.54 593.04 70.24%

2 438.88 64.72 52.09 278.65 396.46 70.28%

1 220.31 64.59 51.98 139.59 198.53 70.31%

Alternativa a) Turbinas

Verticales

Alternativa b) Sumergibles

agua cruda



30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Efi

cie

nci

a E

lect

rom

ecá

nic

a

%

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo II Sistema de bombeo en paralelo con Bombas Verticales Nuevas Propuestas

----- Eficiencia Electromecánica Esperada─ Comportamientohidráulico esperado del sistema● Puntos de operación esperados

Alternativa a) Turbinas Verticales



30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

Efic

ien

cia

Ele

ctro

me

cán

ica

%

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Papagayo II Sistema de bombeo en paralelo con Bombas Sumergibles para agua cruda Propuestas


Alternativa b) Sumergibles agua cruda

Paso 3.- Se determina de acuerdo a los datos Carga-Gasto y Número de

Equipos el Tiempo de Operación requerido en 24 horas para producir el

gasto promedio de diseño.

No

Equipos

Gasto Medio

del sistema

(l/s)

Demanda

Eléctrica

Motores (Pe)

kW

Máx. de

Demanda

Eléctrica (Pe)

kW

Propuesta de

horas

operación

diaria

Gasto Medio

Producido Real

(l/s)

6 1326.18 1259.40 1273.25 6 331.55

5 1112.45 1050.00 1061.55 8 370.82

4 894.89 840.32 849.56 10 372.87

3 674.14 630.39 637.32 0 0.00

2 450.89 420.32 424.94 0 0.00

1,075.23

No

Equipos

Gasto Medio

del sistema

(l/s)

Demanda

Eléctrica

Motores (Pe)

kW

Máx de

Demanda

Eléctrica (Pe)

kW

Propuesta de

horas

operación

diaria

Gasto Medio

Producido Real

(l/s)

6 1265.44 1169.17 1182.03 6 316.36

5 1068.35 979.92 990.70 13 578.69

4 864.16 787.70 796.36 5 180.03

3 653.95 593.04 599.56 0 0.00

2 438.88 396.46 400.82 0 0.00

1,075.08

Alternativa a)

Turbinas

Verticales

Alternativa b)

Sumergibles

agua cruda

Paso 4.- Se estima el consumo energético en 24 horas de acuerdo al

número de horas de operación propuesta, parando en punta la mayor

cantidad de equipos posible.

Hora

Propuesta de

No Equipos

Operando

Gasto

Producido

(l/s)

Gasto

Requerido

(l/s)

Diferencia

(l/s)

Diferencia

acumulada

Potencia

Máxima PE

(KW)

0-1 6 1326.18 1070 256.18 256.18 1273.25

1-2 6 1326.18 1070 256.18 512.36 1273.25

2-3 6 1326.18 1070 256.18 768.54 1273.25

3-4 6 1326.18 1070 256.18 1024.72 1273.25

4-5 6 1326.18 1070 256.18 1280.9 1273.25

5-6 6 1326.18 1070 256.18 1537.08 1273.25

6-7 5 1112.45 1070 42.45 1793.26 1061.55

7-8 5 1112.45 1070 42.45 1835.71 1061.55

8-9 5 1112.45 1070 42.45 1878.16 1061.55

9-10 5 1112.45 1070 42.45 1920.61 1061.55

10-11 5 1112.45 1070 42.45 1963.06 1061.55

11-12 5 1112.45 1070 42.45 2005.51 1061.55

12-13 4 894.89 1070 -175.11 2047.96 849.56

13-14 4 894.89 1070 -175.11 1872.85 849.56

14-15 4 894.89 1070 -175.11 1697.74 849.56

15-16 4 894.89 1070 -175.11 1522.63 849.56

16-17 4 894.89 1070 -175.11 1347.52 849.56

17-18 4 894.89 1070 -175.11 1172.41 849.56

18-19 4 894.89 1070 -175.11 997.3 849.56

19-20 4 894.89 1070 -175.11 822.19 849.56

20-21 4 894.89 1070 -175.11 647.08 849.56

21-22 4 894.89 1070 -175.11 471.97 849.56

22-23 5 1112.45 1070 42.45 296.86 1061.55

23-24 5 1112.45 1070 42.45 339.31 1061.55

Total 1.58 24,627.56

El caudal de balance

final (entradas vs

salidas) debe ser

>= 0

Al sumar demanda

eléctrica se obtiene

el consumo

energético

esperado diario de

24,627.56 kWh/día

Alternativa a)

Turbinas

Verticales

Paso 4.- Se estima el consumo energético en 24 horas de acuerdo al

número de horas de operación propuesta, parando en punta la mayor

cantidad de equipos posible.

El caudal de balance

final (entradas vs

salidas) debe ser

>= 0

Al sumar demanda

eléctrica se obtiene

el consumo

energético

esperado diario de

23,953.10 kWh/día

Hora

Propuesta

de No

Equipos

Operando

Gasto

Producido

(l/s)

Gasto

Requerido

(l/s)

Diferencia

(l/s)

Diferencia

acumulada

Potencia

Máxima PE

(KW)

0-1 6 1265.44 1070 195.44 195.44 1182.03

1-2 6 1265.44 1070 195.44 390.88 1182.03

2-3 6 1265.44 1070 195.44 586.32 1182.03

3-4 6 1265.44 1070 195.44 781.76 1182.03

4-5 6 1265.44 1070 195.44 977.2 1182.03

5-6 6 1265.44 1070 195.44 1172.64 1182.03

6-7 5 1068.35 1070 -1.65 1368.08 990.70

7-8 5 1068.35 1070 -1.65 1366.43 990.70

8-9 5 1068.35 1070 -1.65 1364.78 990.70

9-10 5 1068.35 1070 -1.65 1363.13 990.70

10-11 5 1068.35 1070 -1.65 1361.48 990.70

11-12 5 1068.35 1070 -1.65 1359.83 990.70

12-13 5 1068.35 1070 -1.65 1358.18 990.70

13-14 5 1068.35 1070 -1.65 1356.53 990.70

14-15 5 1068.35 1070 -1.65 1354.88 990.70

15-16 5 1068.35 1070 -1.65 1353.23 990.70

16-17 5 1068.35 1070 -1.65 1351.58 990.70

17-18 5 1068.35 1070 -1.65 1349.93 990.70

18-19 4 864.16 1070 -205.84 1348.28 796.36

19-20 4 864.16 1070 -205.84 1142.44 796.36

20-21 4 864.16 1070 -205.84 936.6 796.36

21-22 4 864.16 1070 -205.84 730.76 796.36

22-23 4 864.16 1070 -205.84 524.92 796.36

23-24 5 1068.35 1070 -1.65 319.08 990.70

Total 1.99 23,953.10

Alternativa b)

Sumergibles

agua cruda

Paso 5.- A partir de la demanda eléctrica de acuerdo al horario de trabajo, y el

consumo diario, se calcula los consumos energéticos en horario base,

intermedio y punta, y se determina el consumo total anual esperado y el

costo estimado (tarifas a diciembre de 2013).

Energía (kWh/año)

base interm punta

Verano

lunes a viernes 1,038,975 2,079,292 231,081

sábado 243,630 445,942 0

domingo y festivos 638,584 149,497 0

Sub-total 1,921,189 2,674,730 231,081

Invierno

lunes a viernes 886,184 1,576,415 394,197

sábado 234,303 315,979 40,779


Sub-total 1,674,567 2,052,513 434,977

GRAN TOTAL

3,595,756 4,727,244 666,058

8,989,05840.00% 52.59% 7.41%

Demanda (kW)

base interm punta Facturable

Verano

lunes a viernes 1,273 1,062 850

913.16

sábado 1,273 1,062 0

domingo y

festivos 1,273 1,062 0

Máxima 1,273 1,062 850

Invierno


913.16

sábado 1,273 1,062 850

domingo y

festivos 1,273 1,062 0

Máxima 1,273 1,062 850

TARIFA HM OPERACIÓN con paro

en hora punta

Demanda facturable 913 kW

Energía de base 3,595,756 kWh/año

Energía intermedia. 4,727,244 kWh/año

Energía de punta 666,058 kWh/año

Cargo por DF 177.02 $/kW

Cargo por Eb 1.09 $/kWh

Cargo por Ei 1.31 $/kWh

Cargo por Ep 2.12 $/kWh

Facturación anual 13,463,876 $/año

Alternativa a)

Turbinas

Verticales

Paso 5.- A partir de la demanda eléctrica de acuerdo al horario de trabajo, y el

consumo diario, se calcula los consumos energéticos en horario base,

intermedio y punta, y se determina el consumo total anual esperado y el

costo estimado (tarifas a diciembre de 2013).

Energía (kWh/año)

base interm punta

Verano

lunes a viernes 1,038,975 2,079,292 231,081

sábado 243,630 445,942 0


Sub-total 1,921,189 2,674,730 231,081

Invierno

lunes a viernes 886,184 1,576,415 394,197

sábado 234,303 315,979 40,779


Sub-total 1,674,567 2,052,513 434,977

GRAN TOTAL

3,595,756 4,727,244 666,058

8,989,05840.00% 52.59% 7.41%

Demanda (kW)

base interm punta Facturable

Verano


913.16

sábado 1,273 1,062 0

domingo y

festivos 1,273 1,062 0

Máxima 1,273 1,062 850

Invierno


913.16

sábado 1,273 1,062 850

domingo y

festivos 1,273 1,062 0

Máxima 1,273 1,062 850

TARIFA HM OPERACIÓN con paro

en hora punta










Alternativa b)

Sumergibles

agua cruda

Paso 6.- Se define Catálogo de Conceptos y se Estiman Costos, y

Evalúa Costo-BeneficioAbrir Catalogo de

Conceptos

a) b)

Parámetro UnidadesSituación Actual

DiagnósticoEsperado

Diferencia

contra sit.

Actual

% Esperado

Diferencia

contra sit.

Actual

%

Energía Total kWh/año 22,664,288 8,989,058 -13,675,230 -60.34% 8,742,881 -13,921,407 -61.42%

Facturación anual $/año $37,163,948 $13,463,876 -$23,700,072 -63.77% $13,023,195 -$24,140,753 -64.96%

RESUMEN EVALUACIÓN DE BENEFICIO ENERGÉTICO

CAP-2 a) CAP-2 b)

Inversión: $6,214,476 $15,481,521

Ahorros: $23,700,072 $24,140,753

Tasa de Retorno de la inversión: 0.26 0.64

La alternativa a) es mas rentable a simple vista, sin embargo la alternativa b)

que también se paga en menos de un año es la mas recomendable, ya que el

equipo es adecuado para las condiciones de agua cruda que se está

bombeando, por lo que requiere menos costo de mantenimiento.

Proyectos de Ahorro e Incremento de la Eficiencia Energética sistemas

de conducción.

CON-1: Incremento de eficiencia hidroenergética por sustitución de línea de

conducción del sistema de bombeo de Puerto Marqués a Tanque Bandera,

cambio de equipos a nuevo punto de operación y cambio de tarifa a HM con

paro en hora punta.

CON-2: Mejora de eficiencia electromecánica, cambio de operación y cambio

de tarifa a HM con paro en hora punta en el Rebombeo Papagayo I

CON-3: Mejora de eficiencia electromecánica y cambio de tarifa a HM con paro

en hora punta en estación de Bombeo de Planta Potabilizadora.


en hora punta en Rebombeo Cruces


en hora punta en rebombeo Renacimiento

CON-6: Mejora de eficiencia electromecánica de la bomba 2 del Rebombeo

Mirador Coloso por tener baja eficiencia

VALIDACIÓN TÉCNICA DE LA MEDIDA DE AHORRO PARA EL SISTEMA DE

CONDUCCIÓN PUERTO MARQUES-ESCÉNICAS

CON-1: Incremento de eficiencia hidroenergética por sustitución de línea de

conducción del sistema de bombeo de Puerto Marqués a Tanque Bandera, cambio

de equipos a nuevo punto de operación y cambio de tarifa a HM con paro en hora

punta.

Paso 1.- Se obtienen los gastos medios anuales de entrega a partir de las

mediciones realizadas durante el diagnóstico y a los tiempos de operación

obtenidos de las bitácoras y entrevistas con el personal operativo , y se define el

gasto para cada equipo de bombeo de acuerdo a la bomba instalada

No Equipos Gasto medido (l/s) Q por equipo (l/s) Tiempo de Operación hr/día Gasto medio diario l/s

Línea de Conducción RB Marqués a Escénica 2

B1 + B2 265 132.5 6.46 71.27

B1 141 141 6.46 37.92

Gasto medio diario entregado (l/s) 109.20

Línea de Conducción Escénica 2 a Escénica 3

B1 + B2 207 103.5 11.4 98.67



B1 + B2 172.5 86.25 12.6 90.26


Línea de Conducción Escénica 4 a Tanque Bandereas

B1 + B2 184 92 10.49 80.44


Estación de bombeo

Gasto por

equipo (l/s)

Gasto máximo con

2 equipos (l/s)

Puerto Marqués a Escénica 2 130 260

Escénica 2 100 200

Escénica 3 100 200

Escénica 4 100 200

2º Paso: Se integra en el modelo los gastos para cada equipo de bombeo, y

se realiza la simulación operando dos equipos de bombeo en paralelo para

dar el máximo gasto, para las dos alternativas, con el objeto de definir la

carga total de bombeo.

2º Paso: Se definen las cargas de bombeo, utilizando la línea nueva de proyecto

y para las dos alternativas. Se construye el perfil hidráulico esperado.

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

0+0 0+500 1+000 1+500 2+000 2+500 3+000 3+500 4+000 4+500

Ele

va

ció

n (

msn

mm

)


Perfil Piezométrico Línea de Puerto Marquez Escenicas a Badera Linea Nueva

Tubería Perfil Alternativa b) Perfil Alternativa a)

Tanque Bandera

Puerto Marquez Escenicas

Q= 220 l/s

Htot = 267.84 m

Escenica 2

Escenica 3

Escenica 4

Htot = 71.6m

Htot = 85.8m

Htot = 63.25 m

Htot = 65.0 m

Q= 260 l/s

Q= 200 l/s

Q= 200 l/s

Q= 200 l/s

Estación de bombeo

Gasto por

equipo (l/s)

Carga de

Diseño (m)

Puerto Marqués a Band. 110 267.8

Escénica 2 Fuera de servicio

Escénica 3 Fuera de Servicio

Escénica 4 Fuera de Servicio

Estación de bombeo

Gasto por

equipo

(l/s)

Carga de

Diseño (m)

Puerto Marqués a Esc 2 130 71.6

Escénica 2 100 85.8



Alternativa a)

Alternativa b)

3er Paso: Con la definición de Carga-Gasto de los equipos de bombeo, se realiza

la simulación hidráulica para la operación de equipos en paralelo y obtener la

carga-gasto y demanda eléctrica para 1 y 2 equipos trabajando, para cada

alternativa.

No Equipos Gasto (l/s) Carga (m)

Pres.

Descarga

(m.c.a.)

Potencia

Hidráulica

(Pw kW)

Demanda

Eléctrica

(Pe kW) EF EM

Línea de Conducción RB Marqués a Tanque Bandera

2 220 268 269.16 578.4 848.24 68.19%

1 111.17 266.08 267.27 290.18 425.57 68.19%

Alternativa a)

Alternativa b)

No Equipos Gasto (l/s) Carga (m)

Pres.

Descarga

(m.c.a.)

Potencia

Hidráulica

(Pw kW)

Demanda

Eléctrica

(Pe kW) EF EM

Línea de Conducción RB Marqués a Escénica 2

2 260.2 71.6 73.08 182.76 267.84 68.23%

1 131.77 70.95 72.46 91.71 134.49 68.19%


2 200 85.8 87.31 168.34 246.96 68.16%

1 101.04 85.23 86.87 84.48 123.89 68.19%


2 200 63.25 62.79 124.1 182.02 68.18%

1 100.75 62.93 62.48 62.2 91.22 68.19%

Línea de Conducción Escénica 4 a Tanque Banderas

2 200 65 64.03 127.53 187.18 68.13%

1 100.84 64.69 63.62 63.99 93.48 68.45%

4º Paso.- Con el gasto y energía de demanda calculadas en la tabla anterior se

determina el número de equipos necesarios en operación para entregar el gasto

medio diario definido en el paso 1 Alternativa a)

Alternativa b)

No EquiposGasto Medio del

sistema (l/s)

Demanda Eléctrica

Motores (Pe) kW

Máx. de Demanda

Eléctrica (Pe) kW

Propuesta de

horas operación

diaria

Gasto Medio diario

Bombeado Real (l/s)

Estación Puerto Marqués

2 220.00 848.24 855.03 6 55.00

1 111.17 425.57 428.97 12 55.59

Requerido 109 18 110.59

No EquiposGasto Medio del

sistema (l/s)

Demanda Eléctrica

Motores (Pe) kW

Máx. de Demanda

Eléctrica (Pe) kW

Propuesta de horas

operación diaria

Gasto Medio diario

Bombeado Real (l/s)

Estación Puerto Marqués

2 260.20 267.84 269.98 6 65.05

1 131.77 134.49 135.57 8 43.92

Requerido 109 14 108.97Estación Escénica 2

2 200.00 246.96 248.94 12 100.00

1 101.04 123.89 124.88 0 0.00

Requerido 98.8 100Estación Escénica 3

2 200.00 182.02 183.48 11 91.67

1 100.75 91.22 91.95 0 0.00

Requerido 90.3 91.67Estación Escénica 4

2 200.00 187.18 188.68 10 83.33

1 100.84 93.48 94.23 0 0.00

Requerido 82.5 83.33

Hora

Propuesta de

No Equipos

Operando

Gasto

Producido

(l/s)

Gasto

Requerido

(l/s)

Diferencia

(l/s)

Diferencia

acumulada

Potencia

Máxima PE

(KW)

0-1 2 220 109.2 110.8 110.8 855.03

1-2 2 220 109.2 110.8 221.6 855.03

2-3 0 0 109.2 -109.2 332.4 0.00

3-4 0 0 109.2 -109.2 223.2 0.00

4-5 1 111.17 109.2 1.97 114 428.97

5-6 1 111.17 109.2 1.97 115.97 428.97

6-7 1 111.17 109.2 1.97 117.94 428.97

7-8 1 111.17 109.2 1.97 119.91 428.97

8-9 1 111.17 109.2 1.97 121.88 428.97

9-10 1 111.17 109.2 1.97 123.85 428.97

10-11 1 111.17 109.2 1.97 125.82 428.97

11-12 1 111.17 109.2 1.97 127.79 428.97

12-13 1 111.17 109.2 1.97 129.76 428.97

13-14 1 111.17 109.2 1.97 131.73 428.97

14-15 1 111.17 109.2 1.97 133.7 428.97

15-16 1 111.17 109.2 1.97 135.67 428.97

16-17 2 220 109.2 110.8 137.64 855.03

17-18 2 220 109.2 110.8 248.44 855.03

18-19 0 0 109.2 -109.2 359.24 0.00

19-20 0 0 109.2 -109.2 250.04 0.00

20-21 0 0 109.2 -109.2 140.84 0.00

21-22 0 0 109.2 -109.2 31.64 0.00

22-23 2 220 109.2 110.8 -77.56 855.03

23-24 2 220 109.2 110.8 33.24 855.03

Total 33.24 10,277.85

Se calcula hora a hora gastos de entrada y salida para determinar el

balance de gasto medio diario, demanda eléctrica y consumo de

energía en 24 horas

Alternativa a):

4,181,969

kWh/año

Alternativa b):

3,982,817

kWh/año

5º Paso.- A partir de la simulación de la operación se determina el consumo

energético diario y anual para los horarios de base, intermedia y punta según

horarios establecidos por CFE así como se realiza el cálculo del costo

energético correspondiente a la tarifa HM

TARIFA HM OPERACIÓN Con Paro en

Hora Punta




Energía de punta 0 kWh/año






Alternativa a) Alternativa b)

TARIFA HM OPERACIÓN con paro en hora

punta




Energía de punta 0 kWh/año





Facturación anual 5,597,916 $/añoa) b)

Parámetro Unidades

Situación

Actual

Diagnóstico

Esperado

Diferencia

contra sit.

Actual

% Esperado

Diferencia

contra sit.

Actual

%

Energía Total kWh/año 4,950,358 4,181,969 -768,389 -15.52% 3,982,817 -967,541 -19.54%

Facturación anual $/año $8,120,189 $5,765,080 -$2,355,109 -29.00% $5,597,916 -$2,522,273 -31.06%

ES MAS BARATO ENERGÉTICAMENTE REALIZAR EL BOMBEO ESCALONADO EN LAS

ESTACIONES DE REBOMBEO ESCÉNICAS, QUE LLEVAR TODO EL GASTO HASTA EL TANQUE LA

BANDERA.

6º PASO.- Estimación de costo y evaluación costo-beneficio

CON-1 a) CON-1 b)

Inversión: $7,500,784.04 $5,324,792.04

Ahorros: $2,355,109.04 $2,522,272.90


DE ACUERDO AL ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO

TAMBIÉN LA ALTERNATIVA MAS RENTABLE ES

UTILIZANDO LOS REBOMBEOS DE LA ESCÉNICA, EN

LUGAR DE ENVIAR TODA EL AGUA CON UN SOLO

EQUIPO HASTA EL TANQUE BANDERAS.

RESULTADOS FINALES Y

CONCLUSIONES

Energía esperada en Captación

27,369,89428.28%

Ahorro de Energía en Captación15,544,236

16.06%

Energía esperada en Conducción

41,018,35842.38%

Ahorro de Energía en

Conducción5,734,077

5.93%

Energía esperada en Distribución

5,650,8285.84%

Ahorro de Energía en

Distribución1,459,488

1.51%

Distribución de Ahorros por Sistema contra consumo energético actual en kWh/año.

Al implementar los proyectos con mayor

potencial de ahorro se espera

El mayor potencial de Ahorro se da en los proyectos de Captaciones por lo que

se recomienda la implementación de estas medidas como prioritarias

Resumen por Tipo de Medidas de AhorroA. Medidas de

Mejora de

Instalaciones

B. Medidas de

Mejora en

Captaciones

C. Medidas de

Mejora en

Conducciones

D. Medidas de

Mejora de en

distribución

PROYECTOS A

IMPLEMENTAR INST-1

CAP 1-b), CAP 2-b),

CAP 3-b)

CON-1b), CON-2b),

CON-3b), CON-4b),

CON 5-b, CON-6 DIST-1 TOTAL

Energía total Actual 96,776,880 42,914,129 46,752,435 7,110,316 96,776,880

Costo Energético Actual $158,709,065.82 $70,372,751.11 $76,675,396.57 $11,660,918.13 $158,709,065.82

Costo de mantenimiento

anual estimado $7,620,000.00 $7,620,000.00

Energía Total Esperada

kWh/m3 157,986,968 27,369,894 41,018,358 5,650,828 74,039,079

Facturación anual Esperada

$/año $157,986,967.88 $40,909,258.61 $62,809,966.77 $9,277,233.13 $112,996,458.51

Ahorro Energía (kWh/año) 443,363 15,544,236 5,734,077 1,459,488 22,737,801

Ahorro Económico ($/año) $4,532,097.94 $29,463,492.50 $13,865,429.81 $2,383,685.00 $50,244,705

% Ahorro Energía vs Total 0.46% 36.22% 12.26% 20.53% 23.50%% Ahorro Económico vs

Total 2.72% 41.87% 18.08% 20.44% 31.66%

Inversión Total $11,813,344.50 $19,230,811.07 $20,319,430.97 $3,838,778.60 $55,586,615

Retorno de la inversión 2.61 0.65 1.47 1.61 1.11

Potencial Total de AhorroSistema Captaciones, conducciones y distribución

Medida de Ahorro Medidas de máximo potencial de ahorro para todos los sistemas.

Parámetro UnidadesSituación Actual

DiagnósticoTotal Esperado Diferencia %

Demanda Eléctrica kW 14454.1 10184.3 -4,269.83 -29.5%

Eficiencia Electromecánica % 54.91 69.27 14.36 26.1%

Gasto Medio Anual Producido l/s 3,267.38 3,538.82 271.44 8.3%

Volumen Producido Anual Total m3/año 103,040,054 111,600,306 8,560,253 8.3%

Energía Total kWh/año 96,776,880 74,039,079 -22,737,801 -23.5%

Costo de Mantenimiento Anual $/año $7,620,000.00 $3,087,902.06 -$4,532,097.94 -59.5%

Facturación anual $/año $158,709,065.82 $112,996,458.51 -$45,712,607.31 -28.8%

Costo Total Operación $/año $166,329,065.82 $116,084,360.57 -$50,244,705.25 -30.2%

Índice Energético kWh/m3 0.939 0.663 -0.276 -29.4%

Costo Unitario de Bombeo $/m3 $1.54 $1.01 -$0.53 -34.3%

Inversión Máxima Estimada $ $55,586,615.38

Retorno de la inversión años 1.22

• Un ahorro energético del orden de 23.5%.

• Un ahorro económico de hasta de $50’244,705.25/ año

• Un costo de inversión de implementación estimado en $55’586,615.38, a una tasa de

retorno promedio de 1.22 años (14.6 meses)

• Un Índice Energético de 0.663 kWh/m3 a un costo de producción de $1.01/m3

COPAMA

Nuevo Laredo,

Tamaulipas.

DIAGNÓSTICO

- 5,000,000 10,000,000 15,000,000 20,000,000 25,000,000 30,000,000

Energia Proporcionada

Conductores Eléctricos

Motor

Bomba

Succión y Descarga

Carga Hidráulica

Fugas y Trabajo Útil

26,164,205

25,949,542

23,634,544

13,867,539

13,785,113

11,068,422

9,961,581

Energía en kWh /año

Flujo de uso de energía

Disponible

Pérdida

Energía Perdida en Conductores

Eléctricos0.8%

Energía perdida en el Motor

8.8%

Energía perdida en la Bomba

37.3%

Energía perdida


0.3%

Energía perdida

en Conducción y Carga

10.4%

Energía perdida


Trabajo Útil38.1%

Balance Energético Actual General

De los 26’164,205 kWh/año

entregados en las acometidas

de las estaciones de bombeo,

9’961,582 kWh/año llegan en

forma de trabajo útil al usuario

Pierden 16’202,623 kWh/año,

lo cual representa un 61.29%

de la energía

Excesivas pérdidas

en el conjunto motor-

bomba, del orden del

46.1%

Pérdidas de carga

del 10%

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Planta Potabilizadora Centro, Bombas 6 y 7

GOULDS [tamaño: 16x18-22] Diseño Bomba 6

Bomba 7 B6 Real Op. B7 Real Op.

Eff Bomba %

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Planta Sur Oriente Bombas 50 HP

Flygt Punto Diseño Bomba 1 Bomba 3 Bomba 5

B1 Real Op. B3 Real Op. B5 Real Op. Eff Bomba %

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Planta Potabilizadora Centro Bomba 4

Fairbanks [curva: 14-10x12x18D-1175 Rev 7/17/13] Diseño

Bomba 4 B4 Real Op.

Eff Bomba %

Análisis de las Curvas de Operación de Bombas

La mayoría de los equipos

de bombeo se encuentran

trabajando muy por debajo

de su curva original

¿Será este un factor de las

pérdidas en la bomba obtenidas en

el Balance Energético?

100

105

110

115

120

125

130

135

140

0+0 0+100 0+200 0+300 0+400 0+500 0+600

Ele

va

ció

n (

msn

mm

)


Perfil Piezométrico Línea de Conducción Captación Planta Potabilizadora Sur Oriente

Tubería 5 Bombas 2 Bombas Grandes 3 Bombas Chicas 4 Bombas válvula abierta

Captación Rio Bravo Sur Oriente

Q= 190.24l/s

Hb = 28.41 m

Hb = 19.1m

Q= 554.46l/s

Q= 544.88 l/s

Q= 594.21l/s

Planta PotabilizadoraSur Oriente

He= 16.89m

Hf= 9.06 m

Cota NA =121.89 msnmmm

Cota NA =105 msnmmm

Análisis de Líneas de Conducción

DIAGNÓSTICO

PROYECTOS Y PROPUESTAS DE MEJORA

Proyectos MEE 1: Mejora de Eficiencia

Electromecánica de equipos de bombeo instalados

en la Planta Potabilizadora Central.

Proyecto MEE 1 a): Se recomienda el remplazo de equipos bomba-

motor, o solo bomba de los equipos que presentan baja eficiencia

electromecánica instalados en la Planta Potabilizadora Central.

Proyecto MEE 1 b): Se recomienda el remplazo de 4 equipos de

captación de los cárcamos secos, homogenizando los gastos y cargas

de diseño, para producir un gasto medio anual de 1,213 l/s a una carga

de 26 m, y sustituir los equipos de distribución que tienen baja eficiencia

electromecánica y que convenga de acuerdo al costo-beneficio, así

como el paro de la mayor cantidad posible de equipos en horario punta.

Proyectos MEE 1: Mejora de Eficiencia Electromecánica de

equipos de bombeo instalados en la Planta Potabilizadora

Central.


Proyectos MEE 1: Mejora de Eficiencia Electromecánica de equipos de

bombeo instalados en la Planta Potabilizadora Central.

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Efic

ien

cia

Ele

ctro

me

cán

ica

%

Ca

rga

(m

)

Gasto (l/s)

Captación Planta Centro - Sistema de bombeo en paralelo con Bombas Nuevas en Posiciones 4, 5, 6 y 7


No Equipos Gasto Carga

Pres.

Descarga Pw kW Pe kW

EF EM

Esperada

4 1655.91 26.55 28.2 431.29 539.14 80.00%

3 1268.7 25.8 27.33 321.11 403.47 79.59%

2 855.56 25.45 26.82 213.6 269.43 79.28%

1 431.91 25.15 26.42 106.56 134.87 79.01%

No Equipos

Gasto Medio

Producido de

Captación (l/s)

Máx. de Demanda

Eléctrica (Pe) kW

Máx. de Demanda

Eléctrica Motores

(Pe) kW

Propuesta de horas

operación diaria

Gasto Medio

Producido

Propuesto (l/s)

4 1655.91 540.22 539.14 4 275.99

3 1268.70 404.28 403.47 16 845.80

2 855.56 269.78 269.43 4 142.59

1 431.91 135.05 134.87 0 0.00

24 1264.38

No Equipos

Gasto Medio

Producido de

Captación (l/s)

Máx. de Demanda

Eléctrica (Pe) kW

Máx. de Demanda

Eléctrica Motores

(Pe) kW

Propuesta de

horas operación

diaria

Gasto Medio

Producido

Propuesto (l/s)

4 1655.91 540.22 539.14 16 1103.94

3 1268.70 404.28 403.47 4 211.45

2 855.56 269.78 269.43 4 142.59

1 431.91 135.05 134.87 0 0.00

24 1457.98


Horas de trabajo de la combinación de equipos para producir el gasto medio

anual en INVIERNO

Horas de trabajo de la combinación de equipos para producir el gasto medio

anual en VERANO

PROYECTOS Y PROPUESTAS DE MEJORAValidación de la propuesta de operación de horarios de equipos.

Hora

Propuesta de

No Equipos

Operando hacia

PP-1

Envío a Planta

Pot

Gasto

RequeridoDiferencia

Diferencia

acumulada

0-1 3 1268.7 1450 -181.3 -181.3

1-2 3 1268.7 1450 -181.3 -362.6

2-3 4 1655.91 1450 205.91 -543.9

3-4 4 1655.91 1450 205.91 -337.99

4-5 4 1655.91 1450 205.91 -132.08

5-6 4 1655.91 1450 205.91 73.83

6-7 4 1655.91 1450 205.91 279.74

7-8 4 1655.91 1450 205.91 485.65

8-9 4 1655.91 1450 205.91 691.56

9-10 4 1655.91 1450 205.91 897.47

10-11 4 1655.91 1450 205.91 1103.38

11-12 4 1655.91 1450 205.91 1309.29

12-13 4 1655.91 1450 205.91 1515.2

13-14 4 1655.91 1450 205.91 1721.11

14-15 4 1655.91 1450 205.91 1927.02

15-16 4 1655.91 1450 205.91 2132.93

16-17 3 1268.7 1450 -181.3 2338.84

17-18 3 1268.7 1450 -181.3 2157.54

18-19 2 855.56 1450 -594.44 1976.24

19-20 2 855.56 1450 -594.44 1381.8

20-21 2 855.56 1450 -594.44 787.36

21-22 2 855.56 1450 -594.44 192.92

22-23 4 1655.91 1450 205.91 -401.52

23-24 4 1655.91 1450 205.91 -195.61

11.6


Total Energía Esperada 11,219,389 kWh/año



Energía interm. 6,429,577 kWh/año







Ahorro 8,523,226 $/año

33.5%

Ahorro consumo Energético 5,104,166 kWh/año

31.3%

ENERGÍA ESPERADA Y AHORRO EN PLANTA CENTRO

MEE 1a) MEE 1b)

Inversión: $8,432,256.99 $8,368,832.09

Ahorros: $6,704,129.76 $8,523,225.53


RESUMEN FINAL DE PROYECTOS PROPUESTOS

MÁXIMO POTENCIAL DE AHORRO ESPERADO

Medidas a Mediano Plazo

UBICACIÓN Centro PITAR Sur Oriente

PROYECTOS A IMPLEMENTAR MEE1 b) MEE3 b) MEE 4 b)

Consumo de Energía Esperado

(kWh/año) 11,219,389 8,632,207 3,294,196

Facturación anual Esperada ($/año) $16,922,741.47 $11,734,035.81 $4,795,086.43

Ahorro Energía (kWh/año) 5,104,166 851,949 3,043,007

Ahorro $ $8,539,624.58 $1,521,333.11 $5,080,445.45

% Ahorro Energía 31.27% 8.98% 48.02%

Inversión Total $8,368,832.09 $1,506,119.78 $5,588,490.00

Retorno de la inversión en Años 0.98 0.99 1.10

Ahorro Total en los tres proyectos $15,141,403.14/año

Inversión Total estimada $15,463,441.87/año

COPAMA

Ciudad Victoria,

Tamaulipas.

DIAGNÓSTICO

75.0%4.7%

3.2%

1.6%

1.4%

1.3%

4.3%

1.1%

2.3%

3.6%

1.1%

0.5%

Acueducto Victoria (Toma, Estac. RB y Planta Potabilizadora)

Pozos Zona Norte (7 Pozos operando)

Rebombeo Zona Norte

Rebombeo Sierra Madre a FONHAPO

Rebombeo La Peñita

Rebombeos Cofrades

CONSUMO ENERGÉTICO EN CIUDAD VICTORIA POR SISTEMA

En Ciudad Victoria se tiene un consumo energético total

de 39’629,940 kWh/año en los diferentes sistemas

de bombeo.

Mayor consumo en Acueducto Victoria con el 75% del

consumo energético (29’722,455 kwh/año)

- 5,000,000 10,000,000 15,000,000 20,000,000 25,000,000 30,000,000 35,000,000 40,000,000

Energia Proporcionada

Conductores Eléctricos

Motor

Bomba

Succión y Descarga

Carga Hidráulica

Fugas y Trabajo Útil

39,629,940

39,546,028

36,868,142

23,243,205

23,181,818

17,705,416

15,934,879

Energía en kWh /año

Flujo de uso de energía

Disponible

Pérdida

De los 39’629,940 kWh/año

entregados en las acometidas de

las estaciones de bombeo,

15,934,867 kWh/año llegan en

forma de trabajo útil al usuario

Pierden 23’695,073 kWh/año,

lo cual representa un 59.8%

de la energía

Pérdidas en el conjunto

motor-bomba, del

orden del 41.2%

Energía Perdida en Conductores

Eléctricos0.2%

Energía perdida en el Motor

6.8% Energía perdida

en la Bomba34.4%

Energía perdida en la Succión y

Descarga0.2%

Energía perdida

en Conducción y Carga

13.8%

Energía perdida


Trabajo Útil40.2%

Balance Energético Actual General

También Pérdidas de

carga de

13.8%

Análisis de las Curvas de Operación de Bombas

Los equipos de Obra de toma

están muy por debajo de su

curva original, pero los

equipos de los rebombeos no

tanto.

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Acueducto Victoria

PEERLESS TISA -16HXB-5 Punto Diseño Bomba 1

Bomba 2 Bomba 3 Bomba 4

B1 Real Op. B2 Real Op. B3 Real Op.

B4 Real Op. Eff Bomba %

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Estación de Rebombeo 1 Acueducto Victoria

FAIRBANKS MORSE-2824-C Punto Diseño Bomba 1




0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Estación de Rebombeo 2 Acueducto Victoria

FAIRBANKS MORSE-2824-C Punto Diseño Bomba 1





50

100

150

200

250

300

350

400

0+0 10+000 20+000 30+000 40+000 50+000 60+000

Ele

vaci

ón

(msn

mm

)


Perfil Piezométrico Línea de Conducción Acueducto Victoria

Cota (m) 4 equipos 2 equipos

Captación Presa Vicente Guerrero

Q= 693l/s

Htot = 270 m

Estación de Rebombeo 1

Estación de Rebombeo 2

Hb= 78.11m Q= 524.8l/s

Q= 534.5l/s

Q= 794.4l/s

Q= 741.5l/s

Q= 480.5l/s

Planta Potabilizadora

Hb= 93.77m

Hb= 98.21 m

Solo se tienen perdidas adicionales de carga importantes en el último tramo del

acueducto, posibles problemas de mantenimiento de la línea en ese tramo.

9.5m

PROYECTOS

PROYECTOS

Proyecto MEE 12): Para incrementar la eficiencia hidroenergética del

sistema del Acueducto victoria considerando las estaciones de bombeo de

la Obra de Toma, y Estaciones de Rebombeo 1 y 2,las cuales consumen el

75 % de la energía global de la COMAPA, se propone lo siguiente:

•Cambiar 4 equipos en cada estación de bombeo de acuerdo a la curva

carga-gasto del sistema hidráulico para asegurar la producción de 865 l/s,

en tiempo de estiaje, tomando en cuenta su operación como sistemas de

bombeo en paralelo.

•Adecuar la operación hidráulica para producir en promedio 865 l/s en 6

meses de estiaje y producir un promedio de 509 l/s en 6 meses de

lluvias.

•Optimizar la operación de los equipos de bombeo para asegurar el paro

en hora punta del mayor número de equipos posibles en tiempo de estiaje

y tiempo de lluvias.

•Inspección de la línea de conducción para retirar incrustaciones o

posibles válvulas atoradas y mejorar el funcionamiento hidráulico de dicha

línea.

Proyecto MEE-12

MES:

PRODUCCIÓN EN

ACUEDUCTO

(M3/MES)

Gasto Medio Equivalente

(l/s)

FEBRERO 2,095,016 866.0

MARZO 2,319,482 866.0

ABRIL 2,244,660 866.0

MAYO 2,319,482 866.0

JUNIO 2,234,310 862.0

JULIO 2,308,787 862.0

AGOSTO 1,875,883 700.4

SEPTIEMBRE 1,098,025 423.6

OCTUBRE 1,267,870 473.4

NOVIEMBRE 1,415,910 546.3

DICIEMBRE 1,035,210 386.5

TOTAL: 22,651,467 718.27

Gasto medio diario requerido

865 l/s

Promedio

requerdo en

Estiaje

509 l/s

Promedio

requerido en

lluvias

Selección del Equipo de bombeo, sistemas

trabajando en Paralelo

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

110.0

120.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Efic

ien

cia

Ele

ctro

me

cán

ica

%

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Captación Acueducto Victoria Sistema de bombeo en paralelo con Bombas Verticales Nuevas Propuestas


30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

110.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Efic

ien

cia

Ele

ctro

me

cán

ica

%

Car

ga

(m)

Gasto (l/s)

Estación de Rebombeo 1 Acueducto Victoria, Bombas Propuestas trabajando en Paralelo


Para la Curva Gasto-

Carga del Sistema

Hidráulico se modela

tomando en cuenta

la tubería libre sin

obstrucciones.

Propuesta de tiempos de operación

No Equipos

Gasto Medio

Producido de

Captación (l/s)

Máx de

Demanda

Eléctrica (Pe)

kW

Máx de

Demanda

Eléctrica

Motores (Pe)

kW

Propuesta de

horas

operación

diaria

Gasto Medio

Producido

Propuesto

(l/s)

4 874.29 1177.88 1177.88 22 801.43

3 762.97 901.02 901.02 2 63.58

2 591.01 607.04 607.04 0 0.00

1 327.52 300.70 300.70 0 0.0024 865.01

No Equipos

Gasto Medio

Producido de

Captación (l/s)

Máx de

Demanda

Eléctrica (Pe)

kW

Máx de

Demanda

Eléctrica

Motores (Pe)

kW

Propuesta de

horas

operación

diaria

Gasto Medio

Producido

Propuesto

(l/s)

4 874.29 1177.88 1177.88 0 0.00

3 762.97 901.02 901.02 0 0.00

2 591.01 607.04 607.04 17 418.63

1 327.52 300.70 300.70 7 95.5324 514.16

Estiaje

Lluvias

Validación de propuesta con modelación

Al modelar en Periodos Extendidos la propuesta de horarios de

operación

NINGÚN TANQUE DEL SISTEMA SE DESBORDA, Y NINGUNO SE

VACÍA

Nivel Máx de tanques 3.2 m

Nivel Min de tanques 0.2 m

POTENCIAL DE AHORRO EN EL ACUEDUCTO VICTORIA

Ahorro Total en los proyectos propuestos $20’710,688/año

Inversión Total estimada $14’850,072/año

Proyecto MEE-12) Incremento de la eficiencia

Hidroenergética en el sistema del Acueducto

Victoria (Obra de Toma y Estaciones de

rebombeo 1 y 2), con administración de la

demanda y paro en hora punta

Ahorro

Energía

(kWh/año)

Ahorro

Económico

($/año)

% Ahorro

EnergíaInversión

Retorno de

la inversión

en Años

MEE 12): Obra de Toma 5,817,617 $9,124,902.64 44.26% $9,555,100.08 1.05

MEE 12): Estación de Rebombeo 1 3,572,026 $6,065,127.66 32.96% $5,207,656.40 0.86

MEE 12): Estación de Rebombeo 2 3,618,525 $5,520,657.73 31.76% $5,212,906.40 0.94

MEE 12) TOTAL ACUEDUCTO 13,008,168 $20,710,688. 44.26% $14,850,072 0.72

Ponencias del evento disponibles a partir de la

próxima semana en:

www.watergymex.org

casos recientes de aplicación de la metodología de ... recient… · equipos de bombeo de estos...

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