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La punta del iceberg: inversión inteligente

Un día cualquiera decides comprar un nuevo televisor, pero entre tantas opciones no tienes idea de que necesitas, solo sabes que quieres una televisión de ciertas dimensiones donde puedas ver películas con buena calidad. Entonces, ¿qué compras? ¿La pantalla LED o la de plasma? La diferencia en precios es inmensa, y la mayoría de la gente, bajo el razonamiento de que ambas cumplen con su función quizás se decidan por la mas económica. Pero ¿qué impacto puede tener esto en su economía?

Existe un concepto llamado costo total de propiedad o TCO (total cost of ownership). Esto es el costo total de algo, lo que sea que compremos. En este caso el televisor implica otros gastos, como quizás un aparato adicional con el que podamos ver películas por streaming, o el equipo para su montaje al muro, y definitivamente el que mas afecta: el consumo energético. Todos estos “pequeños” gastos extra elevan el costo de tener un televisor de ciertas características, convirtiendo la inversión inicial en solo “la punta del iceberg”.

En el caso concreto de un motor eléctrico que pueda operar con un reductor de velocidad o con una bomba de agua el costo total de propiedad lo podemos resumir en tres factores: inversión inicial (o el costo del equipo en sí), los costos de mantenimiento, y el consumo energético. Este último representa alrededor del 80% del costo total de propiedad de estos equipos. El mantenimiento debe representar alrededor del 5%, y el costo del equipo es aproximadamente el 15%, además de que es importante considerar la vida útil del equipo. La calidad es de suma importancia, ya que un producto de mala calidad puede elevar consumos energéticos, gastos en mantenimiento, o aumentar la frecuencia con la que se remplaza éste en su totalidad. Aquí entra en juego otro factor importante a considerar en equipos involucrados directamente en la producción industrial: los paros de línea.

¿Cuánto le cuesta a una empresa parar una línea de producción? Quizás miles de pesos, cientos de miles, o incluso millones. Parar una línea es lo peor que puede pasarle a una empresa, especialmente para empresas que además de dejar de vender tienen que pagar penalizaciones por retrasos, como es el caso de la industria automotriz.

Recientemente estuve en una empresa que fabrica partes automotrices, y me comentaron de un problema recurrente que tienen con unas bombas que están involucradas directamente en su producción. Están encargadas de enfriar parte de su proceso para obtener la calidad deseada. Entre la mala calidad de las bombas que tienen instaladas y el mal dimensionamiento de estas han tenido que parar en varias ocasiones sus líneas de producción por fallas recurrentes en estos equipos, lo cual les representa varios millones de pesos perdidos cada año. Este es un ejemplo muy claro de que lo barato sale caro, y a veces, muy caro.

Cuando entendemos el concepto de costo total de propiedad no hace ningún sentido empeñarnos en comparar solo los precios de un producto, la diferencia en costo puede parecer muy grande a veces, pero esta diferencia se difumina completamente en casi todos los casos cuando la diferencia justifica la calidad y el ahorro energético. Es por esto por lo que yo recomiendo que siempre se comparen peras con peras y nunca peras con manzanas, aunque estas se parezcan. Cuando se realizan cuadros comparativos para tomar la decisión sobre cual equipo comprar es importante considerar el costo total de propiedad y no la inversión inicial como se acostumbra actualmente. Un buen proveedor que conozca su producto puede ayudarnos a llegar a esta cifra para poder tomar una decisión bien informada sobre lo que estamos comprando, y a no ver solo la punta del iceberg.

E. L.
Experto en sistemas de bombeo – BombasMX

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Sistemas de bombeo de velocidad variable: ¿En verdad ahorran energía?

Hoy en día se habla mucho sobre los sistemas de velocidad variable. Los encontramos en una infinidad de aplicaciones: aires acondicionados, lavadoras, refrigeradores, compresores, y por supuesto, en bombas de agua. Pero ¿en realidad ahorran energía o son solo una tomada de pelo? Para poder responder esta pregunta es necesario entender qué significa variar la velocidad y cómo afecta esto los diferentes sistemas.


Lo primero que debemos entender es que los sistemas de velocidad variable aplican única y exclusivamente a los sistemas donde esté involucrado un motor eléctrico. Compresores, refrigeradores, aires acondicionados, todos llevan un motor que es el encargado de convertir la energía eléctrica en energía mecánica rotativa para poder realizar un trabajo. En el caso específico de las bombas centrífugas de agua esa energía mecánica mueve el agua por medio de un impulsor, que toma el líquido y lo centrifuga para generar su desplazamiento. Evidentemente la velocidad a la que gire el motor tiene un efecto directo sobre el flujo que produce el impulsor y la presión que genera, y, por supuesto, la potencia requerida para realizar el trabajo. Esta relación entre velocidad, potencia, flujo y presión está descrita en las leyes de afinidad.


Para entender mas claramente como se ve afectado el trabajo de una bomba al variar su velocidad vamos a plantear el siguiente ejemplo:


Supongamos que vamos a alimentar un sistema que requiere una presión constante de 5 Bar, pero su consumo de agua puede variar mucho durante la operación, consumiendo un mínimo de 100 litros por minuto y un máximo de 500 litros por minuto. El dimensionamiento de la bomba siempre dependerá de su punto de operación máximo, que sería 500 lpm @ 5 Bar, y corresponde a una bomba aproximadamente de 10 HP, que consume 7 kW en este punto de operación. Esta misma bomba, al girarla al 78% de su velocidad nos puede entregar 100 lpm a los mismos 5 Bar de presión, sin embargo, el consumo energético cae drásticamente, consumiendo 2.4 kW aproximadamente, casi 65% menos energía que en el punto de operación máximo. En este caso se observa un gran ahorro de energía, pero no significa que en todos los sistemas sea recomendable usar velocidad variable. Cuando la aplicación no requiere de una variación fuerte de flujo basta con elegir la bomba correcta para ese punto de operación en específico.


Pero entonces, ¿cómo distinguir cuando la velocidad variable es una inversión o un gasto innecesario? Siempre se debe analizar cada caso en específico, pero en términos generales es el patrón de consumo de agua el que nos va a indicar si la implementación de un sistema de velocidad variable es una inversión o un gasto. Cuando el flujo varía mucho normalmente es el indicador principal de que un sistema debe llevar velocidad variable, pero además hay que revisar el tiempo que duran estas demandas de agua. Por eso es muy importante acudir a un especialista para evaluar esta relación costo-beneficio.


Personalmente me he encontrado con varios usuarios que no tienen bien claras las bondades de un sistema de velocidad variable. Recuerdo un cliente en específico que no quería velocidad variable para su sistema de bombeo (a pesar de que era una aplicación idónea) porque creía que los armónicos generados por los variadores le generarían problemas en otras máquinas y terminaría con un consumo más alto en lugar de un ahorro. Evidentemente había tenido malas experiencias con sistemas mal instalados en el pasado, y no había manera de hacerle ver que su falsa percepción sobre los sistemas de velocidad variable se debía a instalaciones deficientes, o incluso a el uso de estas tecnologías cuando no lo requería.

Hay mucha gente que tiene cierto miedo a las nuevas tecnologías, y nuestra labor como ingenieros no es convencer, sino ayudar a entender a los usuarios que bien aplicadas éstas pueden generar inmensos ahorros energéticos, con un impacto ecológico positivo que ya no es un lujo sino una responsabilidad.

E. L.
Experto en sistemas de bombeo – BombasMX

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Suministro de Agua Potable para Edificios

¿Alguna vez has estado en un hotel y de la nada la presión de la regadera baja, o la temperatura del agua cambia constantemente? Estos son algunos de los problemas más comunes que encontramos en los edificios comerciales y residenciales, y desafortunadamente son más frecuentes de lo que pensamos.


Ya sea un edificio de departamentos, un hospital, una torre de oficinas o un hotel, uno de los requerimientos esenciales (si no el más importante) es el suministro de agua. Sin embargo, me he topado con una infinidad de casos donde el diseño hidráulico de estos edificios resulta deficiente y genera problemas a corto o mediano plazo, provocando variaciones importantes en la presión, falta de agua y en el peor escenario un daño importante en los sistemas de bombeo que, eventualmente, termina en la privación del vital líquido. La realidad es que nadie quiere quedarse sin agua mientras se está dando un baño, o peor aún, que un hospital se quede sin agua.


Cuando se diseñan los sistemas hidráulicos es imperativo considerar varios factores que juegan un papel mucho más importante de lo que pensamos. Evidentemente el primer factor es la cantidad de servicios que componen la red hidráulica. Claro, esto nos determina el flujo requerido en el edificio, no obstante, es igualmente significativo considerar qué tipo de edificio es al que vamos a dotar de agua; no es lo mismo suministrar agua en un edificio de departamentos que en un club deportivo, a pesar de tener la misma cantidad de servicios. El factor de simultaneidad es distinto dependiendo del tipo de edificio, y pocas veces se toma en cuenta. Esto provoca que se dimensione el mismo equipo de bombeo para diferentes aplicaciones a pesar de que los requerimientos no sean los mismos, y frecuentemente acabamos con un equipo sobre dimensionado o demasiado pequeño. Esta es la razón por la que es de suma importancia elegir el método correcto para determinar el flujo de agua, pues no solamente depende de ello un suministro suficiente, sino el siguiente factor crítico: la red hidráulica en sí.


El diseño de la red es igual de importante que el cálculo de flujo de agua, ya que si no se dimensionan correctamente los diámetros de la tubería o la distribución resulta no ser la adecuada, nos veremos con un sistema incapaz de suministrar el flujo calculado de manera eficiente, incluso si las bombas están correctamente dimensionadas para el caudal requerido. Me han preguntado muchas veces: ¿y por qué algunas ocasiones si funciona y otras no? ¿Necesitamos más potencia? Es completamente razonable que un cliente que desconoce la ingeniería detrás del diseño de un sistema de esta naturaleza se pregunte esto. Y claro, es lógico: “si me falta agua seguramente es porque la potencia de mis bombas no es suficiente”. Sin embargo, la mayoría de las veces el problema es un diámetro de tubería menor al requerido. Éste genera mucha fricción cuando el flujo es alto, así que en los momentos más críticos (donde tenemos un mayor consumo de agua) es cuando encontramos problemas. Pero la potencia no puede resolver el problema, ya que si aumentamos la presión para lograr pasar el caudal por ese diámetro nos encontraremos ahora con una presión demasiado alta en las plantas más bajas, creando otro problema donde antes no lo había. En resumen, las pérdidas por fricción son la causa más importante de falta de presión en los edificios residenciales y comerciales, además de un consumo energético excesivo y el desgaste anticipado de los componentes del sistema debido a picos de presión, turbulencia y exceso de velocidad en las líneas de conducción.


Finalmente, el último factor a considerar es el tipo de sistema a instalar. Esta decisión tiene un impacto directo sobre la eficiencia energética y la frecuencia de mantenimiento. Pero ¿por qué es tan importante decidir qué sistema instalar? ¿No depende del presupuesto establecido para esta partida? ¡Por supuesto! Sin embargo, siempre es importante considerar que del costo total de propiedad de un equipo de bombeo únicamente el 15% corresponde a la inversión inicial, mientras que el otro 85% es consumo energético, gastos de mantenimiento y costos por paros. Por este motivo, cuando diseñamos un equipo de bombeo para un edificio no hay que buscar el más económico ni mucho menos el más grande, sino el adecuado para la aplicación en específico. Los sistemas de velocidad variable presentan grandes ventajas sobre los sistemas tradicionales, aunque hay algunas aplicaciones muy específicas donde un sistema tradicional ofrece ligeras ventajas. La selección del tipo de sistema a instalar no se debe tomar a la ligera, siempre hay que instalar lo que la aplicación exige. Sin duda vale la pena invertir un poco mas para obtener el equipamiento adecuado que ofrezca la mejor relación costo-beneficio y nos genere la menor cantidad de problemas.


En conclusión, elegir el sistema adecuado, dimensionarlo correctamente y diseñar con cuidado la red hidráulica se traducirá en grandes ahorros, no solo económicos y energéticos, sino de dolores de cabeza.

E. L.
Experto en sistemas de bombeo – BombasMX

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Aumento de presión de agua residencial

Seguramente todos hemos experimentado esa desagradable sensación de tomar una ducha pegado al muro debido a la baja presión de agua. Es, desafortunadamente, uno de los escenarios más comunes en los hogares mexicanos, pero ¿por qué sucede y cómo lo solucionamos?


La falta de presión es un problema muy frecuente, pero relativamente fácil de corregir. En la mayoría de los países desarrollados las redes municipales están siempre presurizadas (al menos en las grandes zonas urbanas), por lo que las casas se conectan directamente a estas redes, sin necesidad de tener un reservorio de agua como en los países con menor infraestructura hidráulica (como México), donde la gente recibe el agua municipal en una cisterna o un tanque. Esto implica que suelen tener una buena presión de agua, aunque tampoco es una garantía.


En estos sistemas la presión también puede variar a lo largo del día, bajando considerablemente durante las horas de mayor consumo, y subiendo en las de menor demanda. Esto se debe a que los sistemas municipales se basan en grandes bombas que trabajan las 24 horas del día, los 365 días del año, prácticamente sin descanso. Este problema puede generar incluso falta de agua cuando la demanda es demasiada.


En Latinoamérica es mucho más común encontrarnos con estos sistemas donde recibimos el agua en una cisterna, y con una bomba la subimos a otro tanque o tinaco ubicado en las azoteas, donde bajará por gravedad a los servicios. Parece ser una buena idea para asegurarnos de tener agua todo el tiempo, considerando que la infraestructura hidráulica en estos países suele ser ineficiente, entre fugas, tomas no reguladas y equipamiento viejo o de mala calidad. Quizás podamos asegurar, en el mejor de los casos, tener agua almacenada para poder llevar a cabo nuestras actividades diarias, pero nos encontramos con el mismo problema de baja presión, aunque en este caso no depende de la demanda de nuestros vecinos, sino de la física en sí.


Mientras en los países desarrollados la presión puede oscilar entre 1.5 Bar hasta 5 Bar (o incluso más), cuando tenemos un tanque en la azotea la presión es de 0.6 Bar en los pisos inferiores, y en los superiores (donde suelen estar las duchas) puede llegar incluso a ser de 0.1 Bar, y esa presión debe alcanzar para mover el agua a través de la tubería, pasar por las válvulas y llegar al cabezal de la ducha. El resultado es un chorro de agua que se parece mas a una fuga que a la imagen en la caja del cabezal que compramos con la ilusión de ducharnos como en un hotel de cinco estrellas.

Ahora bien, ¿Cómo resolver esto? En realidad es muy sencillo, pero siempre es importante acudir con un experto que pueda asesorarnos correctamente basado en nuestra necesidad y, por supuesto, en nuestra capacidad económica. Siempre se debe considerar además un factor que impactará directamente nuestro bolsillo más allá de la inversión inicial: el consumo energético. No debemos olvidar que aumentar la presión de agua implica invariablemente el uso de energía eléctrica.


Una solución es elevar el tinaco. Por cada metro de elevación que tengamos aumentaremos la presión en 0.1 Bar, así que si quisiéramos obtener 1.5 Bar tendríamos que elevarlo 15 metros. Esta es la razón por la que en un edificio de departamentos la gente que vive en los pisos inferiores tiene mas presión de agua que aquellos que viven en los pisos superiores, pero francamente elevar 15 metros el tinaco en una casa es una idea irrealizable, por decir lo menos. Además, como mencioné anteriormente, esto tiene también un costo energético, ya que ahora necesitaríamos una bomba de mayor potencia para elevar el agua a esa altura.


Otra solución es impulsar el agua que baja del tinaco con una bomba. Este tipo de bomba se conoce como presurizador, y equivale a subir el tinaco alrededor de 8 metros. En algunos casos es suficiente, en otros no mucho. Es una magnífica solución para aumentar el flujo de agua, pero la presión que genera sigue siendo muy pobre, y cada vez nos encontramos mas con electrodomésticos que requieren de una presión de agua mínima para poder funcionar correctamente (refrigeradores, lavaplatos o lavadoras, entre otros), por lo que no es una opción para todos.


Finalmente nos encontramos con los sistemas hidroneumáticos, que pueden ser o no de velocidad variable. Estos sistemas aumentan la presión del agua por encima de 1.5 Bar, incluso pueden configurarse para entregar más de 6 Bar. Existe una gama bastante amplia, y encontrar el balance adecuado entre costo y beneficio es labor de quien le asesore en la toma de esta importante decisión.


Basado en mi experiencia puedo asegurar que cada caso es distinto. A pesar de encontrarme casi siempre con residencias aparentemente similares con frecuencia hay algún factor que cambia por completo el requerimiento real, y encontrar esas medidas para confeccionar el traje a la medida del cliente no siempre resulta tan trivial. Al final es como comprar gafas: si realmente quieres estar cómodo con lo que compras necesitas considerar el peso del armazón, el color, el tipo de mica, incluso la marca, o en el caso de una bomba: flujo, presión, ruido, consumo energético, tamaño, calidad y hasta el aspecto físico; al final son los pequeños detalles los que marcan una gran de diferencia, y en el mundo de las bombas esta afirmación no es la excepción.

E. L.
Experto en sistemas de bombeo – BombasMX