Este documento resume una presentación sobre el análisis del costo del ciclo de vida aplicado a sistemas de bombeo. La presentación cubre temas como auditorías energéticas, costos totales en sistemas de bombeo, análisis de resultados de auditorías, teoría de equipos de bombeo y posibilidades de mejora, costo del ciclo de vida, e implementación y seguimiento de mejoras usando indicadores. El objetivo es medir el consumo de energía para identificar oportunidades de ahorro y mejorar la sostenibilidad

1. Tema:
”El Costo del ciclo de vida aplicado al análisis de los
sistemas de bombeo”
Expositor:
Ing. Augusto Arenas Taipe
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU
JUNIO - 2009
”NO SE PUEDE MEJORAR
LO QUE NO SE PUEDE MEDIR”
1

2. TEMARIO
PRIMERA SESIÓN
Modelo para el proceso de mejora en la operación de los
equipos de bombeo.
Ley 27435
Produccion/Consumo de energía en el País.
Breve introducción al concepto de mochila ecologica
SEGUNDA SESION
Costos totales en los sistemas de bombeo
Auditoría energetica
Ejemplo de campo de auditoría energética.
TEMARIO
TERCERA SESION
Análisis de los Resultados de la Auditorías
Breve teoría de los equipos de bombeo
Posibilidades de mejora de los sistemas de bombeo
CUARTA SESION
Costo de Ciclo de Vida
Uso de la herramienta costo de ciclo de vida
Implementación y seguimiento de las mejoras
Uso de indicadores.
Conclusiones y recomendaciones.
2

3. Las claves del éxito a largo plazo en los negocios
han sido siempre las mismas: invertir, innovar, ser
líderes y crear valor … donde antes no existía
Abernaty y Hayes
MODELO PARA EL PROCESO DE
MEJORA EN LA OPERACIÓN DE LOS
EQUIPOS DE BOMBEO
Análisis de los Implementación
VALOR
Elaboración
resultados y diseño de las mejoras
de la línea
de la estrategia de y creación de
base
mejora indicadores
Implementación
de los sistemas
Costo de Ciclo
oferta/demanda
los resultados
estadístico de
de monitoreo,
indicadores,
creación de
Análisis del
Análisis de
Energética
Auditoria
análisis
energía,
de Vida
3

4. DIAGRAMA DE VALOR DESPUES DEL
PROCESO
CRECIMIENTO VALOR ECONOMICO
MEDIO
SOSTENIBILIDAD AMBIENTE
Una mirada a los costos totales de los
sistemas de bombeo
4

5. Gobierno promulga ley y reglamento
sobre el uso eficiente de energia
Gobierno promulga ley y reglamento
sobre el uso eficiente de energia
5

6. Gobierno promulga ley y reglamento
sobre el uso eficiente de energia
Producción de energía a nivel por
tipo de recurso
al año 2006 solo el 6% de la energía que se produce a nivel mundial es
generada por hidroeléctricas (1)
(1) BP Statistical Review of World Energy June 2007
6

7. Algunos hechos relacionados
• En el Perú solo 30% de la energía producida, al 2006, proviene de la generación de
hidroeléctricas. (2)
• A nivel mundial el 20% de la producción de energía eléctrica es usada para accionar
equipos de bombeo. (3)
• En algunas instalaciones casi el 50% de la energía producida es usada para accionar
equipos de bombeo.(4)
• El crecimiento sostenido del PBI en el Perú es un indicador de que mayor energía será
demandada.
• Los nuevos proyectos de generación de oferta de energía no están creciendo al mismo
ritmo que la demanda por lo que se espera que esta será mas escasa y probablemente
mas cara.
• Se hace necesaria herramientas para poder evaluar los proyectos en función al consumo
de energía que demanden los equipos.
(2) BP Statistical Review of World Energy June 2007
(3) A Guide to LCC analysis for pumping systems (HI Europump)
(4) A Guide to LCC analysis for pumping systems (HI Europump)
Algunos hechos relacionados
En resumen, el menor consumo de energía impactará en :
• Menores costos de operación.
• Se disminuirá el consumo total de energía dejando excedentes que permitan la
expansión de la demanda de energía sin impactos en el corto plazo del costo
de la misma. (sin embargo este hecho esta ligado al precio de los
hidrocarburos)
• Se disminuirá el impacto ambiental al reducir las emisiones producto del menor
consumo de Hidrocarburos en la generación de energía. Cada Kw-Hr ahorrado
es 0.7 Kg de CO2 dejado de emitirse al ambiente.
7

8. Evaluación Financiera de Proyectos
Todos los proyectos, tanto los que incluyan nuevas instalaciones como los de
reemplazo son evaluados teniendo en cuenta la rentabilidad del mismo y el
riesgo, a mayor riesgo (ambiental, entre otros), mayor rentabilidad.
• Dependiendo del tipo de proyecto se puede usar el método del VP, TIR, CCV,
entre otros. En todos los casos se necesita hacer un análisis de flujo efectivo para
evaluar la mejor alternativa.
HUELLA ECOLÓGICA
• Mide el área productiva (tierra y agua)
necesaria para obtener los recursos
que consumimos y absorber los
desechos que generamos.
• Evalúa el impacto de una
determinada forma de vida sobre el
planeta y su grado de sostenibilidad.
8

9. HUELLA ECOLÓGICA
• Mide el área productiva (tierra y agua)
necesaria para obtener los recursos
que consumimos y absorber los
desechos que generamos.
• Evalúa el impacto de una
determinada forma de vida sobre el
planeta y su grado de sostenibilidad.
9

10. Como podemos saber si una instalación
tiene un consumo de energía óptimo?
Auditoría Energética
10

11. Una mirada a los costos totales de los
sistemas de bombeo
Primero lo primero
Cuanto nos cuesta desplazar un M3 de agua con
un equipo de bombeo?
Energía
Eléctrica Energía
Consumida Hidráulica
11

12. Costo y cálculo de la energía electrica
consumida
Energía eléctrica
Costo Total de energía eléctrica
Costo = C.Energía Activa + C.Energía Reactiva
Energía En el campo, como medimos la
Eléctrica energía?
Consumida
Ee= Voltaje*Amperaje*Cosfi*1.73
746
Cálculo de la energía hidráulica
Energía Hidraúlica
Cálculo de la energía hidráulica
Eh = Caudal (lps) * ADT (Mts. H2O)
75
12

13. Cálculo de la eficiencia del sistema
η = Energía Hidráulica
Energía eléctrica
Caudal (lps) * ADT (Mts. H2O)
Sistema 75
=
Voltaje*Amperaje*Cosfi*1.73
746
Valores tipicos de Eficiencias del sistema
Valores típicos de eficiencia del sistema usando motores de alta eficiencia y
bombas de alta eficiencia
Valores de
Tipo de Bomba
eficiencia típicos
Bombas de turbina
75%
vertical
Bombas
sumergibles 72%
(agua)
Bombas
60-75%
horizontales
13

14. Data obtenida y análisis de la muestra
de 10 pozos
IT MP Z H R N .
E O O O A .D Cu a P P
a dl 1 2 V(V ltaje)
o A(A p raje) C s E
me o h E E c K -H A o K -H A o D cia
e ficien ia w r ñ w r ñ iferen
Mts L S Pi Pi R S S
P s s S T T R S T F (H )** (H )** d l sistem A tu P yectad A u
i p p e a c al ro o n al
1 63 10:30 25.6 24.98 0 0 422 422 422 22.6 24.6 2 3 0.831 8.86 1 9.03 4 6.56% 81,771 54,394 27,377
2 55 10:50 33.3 22.21 0 0 419 418 418 39.3 37.8 39.1 0.857 10.16 3 2.20 3 1.54% 138,375 62,346 76,029
3 29 11:05 15.9 31.48 0 0 417 417 417 23.2 22.1 23.2 0.831 7.09 1 8.35 3 8.66% 78,845 43,547 35,298
4 27 11:10 17.3 85.80 0 0 417 417 418 48.2 48 47.7 0.8 20.94 3 7.14 5 6.37% 159,581 128,518 31,063
5 25 11:25 11.7 95.90 0 0 415 415 416 56.5 56.8 56.3 0.8 16.24 4 3.56 3 7.28% 187,180 99,683 87,497
6 24 11:35 8 42.59 0 0 417 418 417 26.7 25.3 26.4 0.8 5.11 2 0.23 2 5.26% 86,943 31,370 55,573
7 23 11:40 11.4 105.99 0 0 433 433 434 65.5 67.1 68.4 0.8 17.52 5 3.86 3 2.53% 231,449 107,573 123,876
8 22 11:50 10.1 12.30 0 0 425 424 424 7.5 7.2 7.4 0.842 1.82 6.10 2 9.83% 26,228 11,177 15,050
9 19 12:10 7.6 121.14 0 0 410 406 411 56.7 59.7 56.6 0.8 13.89 4 3.76 3 1.74% 188,021 85,265 102,756
10 37 12:25 10.8 77.03 0 0 421 421 421 38.7 37.4 37.4 0.8 12.12 2 9.55 4 1.02% 126,974 74,400 52,575
T tal D re ciaK -H añ
o ife n w r o 607,094
N tas.-
o T tal co enU $a m ed 0.05U $/K -h
o sto S su in o S Wr 30,355
1.-S asu equelospozo operan8m sesal añ las24hora
e m s e o s
2.- S a m quelaeficenciam p ediode7 com laalcan
e su e edia rom 0% o zable.
3.- S a m quelosm
e su e otoresparael pu 2so dealtaeficien al igua quelo equipo debo beo
nto n cia l s s m
4.- D idoalacargadelosp seaconsejae usodebancosd conde
eb ozos, l e nsadoresparared lae íatota
ucir nerg l.
En el caso de Ee tomar en cuenta que esta es la energía que toma el equipo de la red, no
la potencia nominal del motor.
MUCHAS GRACIAS
14

15. Tema:
”El Costo del ciclo de vida aplicado al análisis de los
sistemas de bombeo”
Expositor:
Ing. Augusto Arenas Taipe
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU
JUNIO - 2009
TEMARIO
TERCERA SESION
Tony Melendez, nada es imposible, todo esta en nosotros
Análisis de los Resultados de la Auditorías
Breve teoría de los equipos de bombeo y posibilidades de
mejora de los sistemas de bombeo
CUARTA SESION
Costo de Ciclo de Vida
Uso de la herramienta costo de ciclo de vida
Implementación y seguimiento de las mejoras
Uso de indicadores.
Conclusiones y recomendaciones.
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16. TONY MELENDEZ
..CENTRUMVI
CICLORMCCLASESTonyMelendezwmv.wmv
MODELO PARA EL PROCESO DE
MEJORA EN LA OPERACIÓN DE LOS
EQUIPOS DE BOMBEO
Análisis de los Implementación
VALOR
Elaboración
resultados y diseño de las mejoras
de la línea
de la estrategia de y creación de
base
mejora indicadores
Implementación
de los sistemas
Costo de Ciclo
oferta/demanda
los resultados
estadístico de
de monitoreo,
indicadores,
creación de
Análisis del
Análisis de
Energética
Auditoria
análisis
energía,
de Vida
16

17. Data obtenida y análisis de la muestra
de 10 pozos
Caudal : 106 lps Eff Mtr : 80%
ADT : 12.4 mts Eff bba : 74%
Ee : 53.86 EffCjtot : 59,2%
Eh : 17.52 Effpipe : 0.97
Effs : 32.53% Efftotal : 57.42%
POR QUE LA DIFERENCIA DE
57.42%-32.53% = 25.07%
Posibles causas
• Impulsor desgastado
• Válvula en la descarga estrangulada
• Voluta ó Alabes desgastados
• Bomba sub dimensionada
• Bomba Sobredimensionada
• Problemas en la tubería de descarga
tuberí
• Motor con pérdida de eficiencia.
eficiencia.
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18. Válvula estrangulada en la descarga
IMPULSOR DESGASTADO
18

19. Voluta o Alabe difusor desgastado
ß2 C2 W2
C2U
D
2 D
1
U1
ß1 W1 C1
Bomba Sub o Sobre dimensionada
19

20. Bomba Sub o Sobre dimensionada
Tubería de Descarga en mal estado
20

21. Motor con pérdida de eficiencia
• Motor con rebobinado sin
considerar los estandares del
fabricante.
• Motor con problemas en el
nucleo
• Motor con problemas mecánicos
• Motor sub (o sobre?)
dimensionado
Data obtenida y análisis de la muestra
de 10 pozos
Caudal : 106 lps Eff Mtr : 80%
ADT : 12.4 mts Eff bba : 74%
Ee : 53.86 EffCjtot : 59,2%
Eh : 17.52 Effpipe : 0.97
Effs : 32.53% Efftotal : 57.42%
•Bomba con desgaste en los impulsores
•Motor rebobinado por tercera vez
•Falta de elementos de protección
21

22. Por que usar un sistema con
variación de velocidad?
Operating point,
Pressure valve almost Pressure
Hmax closed Pump charact
e
Intermediate ristic a
t N4
operating point
Pump characteristic Pump charact
e ristic a
t N5
Operating point, Pump charact
Pmin valve open Hmax e ristic a
t N6
Pump charact
e ristic
Pmin at N7
Hydraulic system
Qmax Flow rate Qmax Flow rate
Por que usar un sistema con
variador de velocidad?
Fig 4a: Regulation by valve Fig b: Regulation by variable speed drive
Pressure Pressure
P um p Hydraulic system Pump a
t no m
Valve partially closed in al s
Hm pee
d
Hm Pump
at v a ri ab
Hydraulic system le
spe
Valve open ed
Medium flow rate Flow rate Medium flow rate Flow rate
Hydraulic power = Pressure x Flow rate
22

23. Donde no se debe usar sistemas de
variación de velocidad
– Systems con flujos constantes (o con muy poca
variación)
– Bombas con ratios menores a 1.3 entre la presión
de corte y la presión a sostener.
(que bomba usar? Multietápicas, horizontales?
Cualquiera que tenga una curva que satisfaga esta
condición cómo mínimo)
23

24. Donde se debe usar sistemas de
variación de velocidad
– Sistemas con alta variación.
– Sistemas con altas pérdidas por fricción.
– Bombas sobredimensionadas.
MUCHAS GRACIAS
24

25. Costo de Ciclo de Vida CCV
o Life Cycle Cost (LCC)
“El análisis mediante el costo de
ciclo de vida es la aplicación de
una herramienta gerencial que
puede ayudar a las compañías a
minimizar el desperdicio y
maximizar la eficiencia en el uso
de la energía para muchos tipos
de sistemas, incluidos los de
bombeo” (5) se le llama tambien
costo de propiedad del equipo.
http://www.pumps.org/content_detail.aspx?id=2434#
(5) A Guide to LCC analysis for pumping systems (HI Europump)
COSTOS INVOLUCRADOS
Initial Costs and Maintenance and
Cic Purchase Price Cm Repair Costs
Installation and
Down Time and
Cin Commissioning Cs Loss of Production
Costs
Ce Energy Costs Cenv Environmental Costs
Co Operating Costs Cd Cd Decommissioning Costs
25

26. CALCULO DEL LCC
LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd
Source: ”Pump Life Cycle Costs: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems”
Presentado en el 2001 por Europump y el
Hydraulic Institute como una manera de
standarizar su aplicación
Estableciendo un flujo de efectivo para
hallar el valor presente del flujo descontado.
0 1 2 3 4 5
2,643 2,643 2,643 2,643 2,643
5,000
+
7,000
2,000
26

27. Ejemplo de calculo
16 LCC Life Cycle CostsLCC Calculation english.xls
IMPLEMENTACION DE LAS MEJORAS
APLICAR EL LCC O CCV, DEPENDIENDO DEL TIPO
DE INSTALACIÓN O EQUIPO A:
• Cambio de motor y/o bomba inmediatamente
• Cambio de motor y/o bomba a la falla
• Reparación de motor y/o bomba inmediatamente
• Reparación de motor y/o bomba a la falla.
Sustento para la
implementación de la mejora.
27

28. SOSTENIBILIDAD DE LA MEJORAS
USO DE INDICADORES DE GESTIÓN, SISTEMAS DE
MONITOREO
• Uso de los indicadores iniciales comparados con
los proyectados por el LCC.
• Implementación de sistemas de monitoreo por
equipo
Sostenibilidad de la mejora
(cuña).
INDICADORES
PROYECTADOS A LA APLICACIÓN DEL LCC
Effmotor*Effbomba*Effsist tub*Effsist Transm=Eff sistema
92% * 80% * 97% * 98% = 69.96%
η
Indicador para intervenciones
de equipo, eficiencia de
equipo y planta…..
28

29. MONITOREO DE PARAMETROS
System Overview
ENERGY
MAN ON SITE METER
INDICATION
PRECIPITATION
METER
OVERFLOW SENSOR
HIGH LEVEL MIXER
FLOAT SWITCH
PUMPS
LEVEL SENSOR
MONITOREO Y ADQUISICION DE DATA
PC242
AquaWeb
CONTROLLER 1-2 PUMPS GSM/GPRS
STANDARD STATIONS
PCx
SMS INTERNET
CONTROLLER 1-16 PUMPS
ENGINERED STATIONS
ALARM TRANSMITTER
UNCONNECTED STATIONS ALARM & MONITORING SERVICE
29

30. MONITOREO DE PARAMETROS
Nivel Amp. Volt. Cos Fi Caudal PSI KW-Hr Eff Sist.
ITEM Fecha Dia Hora ADT EE EH
Dinami A. V. Horas Q / GPM M D Eff Sist
ALGUNAS CONCLUSIONES
• El LCC sirve como HERRAMIENTA para analizar los costos relevantes de la
vida del proyecto.
• El LCC toma en cuenta a la instalación y como opera el sistema, dando una
cifra sobe el costo de uso de los activos y como funcionan estos.
• El LCC sirve como herramienta cuando se compara con otras opciones.
(nueva instalación, análisis de reemplazo)
• El diseño del sistema, es decir, tamaño de tuberías, material, tipo de
instalación y zona de operación del equipo (en su respectiva curva) influye
directamente en el costo del ciclo de vida, por lo que no se debe pensar que
es solo el valor del equipo de bombeo, o su eficiencia, la que determina este
costo, ya que los componentes anteriormente descritos son parte del costo
total (ejem, Cámara húmeda vs. Cámara seca, bomba de turbina Vs, bomba
horizontal).
http://lccperu.blogspot.com/
30

31. MODELO PARA EL PROCESO DE
MEJORA EN LA OPERACIÓN DE LOS
EQUIPOS DE BOMBEO
Análisis de los Implementación
VALOR
Elaboración
resultados y diseño de las mejoras
de la línea
de la estrategia de y creación de
base
mejora indicadores
Implementación
de los sistemas
Costo de Ciclo
oferta/demanda
los resultados
estadístico de
de monitoreo,
indicadores,
creación de
Análisis del
Análisis de
Energética
Auditoria
análisis
energía,
de Vida
MUCHAS GRACIAS
31