Metodología para un auditoria energética en Plantas de ... · vista de la obra de toma cÁrcamo...
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Metodología para un auditoria energética en
Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales
generadas con apoyo del programa MLED.
Casos de Estudio en PTARS de Cd Victoria y
Nuevo Laredo
Ponente: Ing. Arturo Pedraza Martinez
Watergy México A.C.
Metodologia utilizada
1ª Etapa: Identificacion de sistemas consumidores de energia
2ª Etapa: Caracterizacion Energetica
Paso 1: Mediciones de campo
Paso 2 : calculo de indicadores energéticos e impactos por equipo.
3 ª Etapa: Análisis de la información
4ª Etapa: Propuesta de medidas y Evaluación de ahorros
Etapas:
Caso de estudioEl municipio de Cd. Victoria Tamaulipas
produce en promedio alrededor de 650 lps de
aguas negras, de los cuales el 38% de estas
aguas son enviadas a la Planta Municipal de
Tratamiento y el resto (62%) a las Lagunas
de Oxidación “Los Puerquitos“ y “El Saladito”.
La Planta se encuentra localizada al
Nororiente de la ciudad y atiende de un 36%
a un 40% de la población de la ciudad y
abarca principalmente la zona Sur.
La PTAR es de tipo convencional de lodos
activados, a base de zanjas de oxidación,
con una capacidad de tratamiento de 250.00
litros por segundo y actualmente está
trabajando con un flujo promedio de 110.00 a
115.00 lps, a la espera que se realice el
incremento procedente de las Lagunas de
Oxidación para trabajar a su capacidad
máxima.
Lay out
PASO 1. IDENTIFICACION DE LA OPERACIÓN Y SISTEMAS CONSUMIDORES DE ENERGIA
VISTA DE LA OBRA DE TOMA CÁRCAMO DE CONTROL
ENTRADA A CARCAMO DE CONTROL AGUA HACIA PRETRATAMIENTO
CÁRCAMO DE BOMBEO DE INFLUENTE
CAJA DISTRIBUIDORA MEDIDOR DEL % DE LLENADO
DEL CÁRCAMO
Estación de Bombeo de
influente :
Consiste en un Cárcamo de
Bombeo y una Caja
Distribuidora de Flujo.
con 3 Bombas Sumergibles para
Lodos (2 en Stand By) con
motor de 40.00 HP y con
capacidad de bombeo máxima
de 160 lps c/u
(dos de estas bombas poseen una
recirculación para retornar al
cárcamo el flujo excedente) y de ahí
pasa a la Caja Distribuidora donde
se ubican un par de Compuertas
Manuales para regular el flujo de
entrada de agua (a gravedad) hacia
cada una de las Zanjas de
Oxidación.
TABLEROS DE SOPLADORES MANIFUL DE SOPLADORES
ZANJA DE OXIDACIÓN No. 1 ZANJA DE OXIDACIÓN No. 2
El agua residual pretratada llega
por gravedad a las zanjas de
oxidación en los cuales, por
medio de la inducción de aire
proporcionado por 3 Sopladores
Centrífugos (2 en Stand By) con
motor de 150 HP y 1,152
Difusores de Burbuja Fina en
cada Zanja, se fomenta la
producción de la Biomasa o
Lodos Activados, los cuales son
los encargados de la degradación
de la materia orgánica contenida
en el agua residual sanitaria.
Actualmente se encuentra en
funcionamiento solamente 1 de
las 2 Zanjas de Oxidación y 1 de
los 3 Sopladores Centrífugos y
otro opera 5 hrs/día en tiempo
de verano, cuando el Oxígeno
Disuelto en el Reactor baja de
1.50 a menos de 0.50 mg/lto),
Operación de los reactores ( Zanjas de oxidación)
No. UBICACIÓN EQUIPO HP TIEMPO TRABAJO HR/AÑO KW KW-HR/AÑO
I TOTAL 490,122.00
1.01 Pozo No. 1 Bomba de Pozo Profundo No. 1 60.00 Sin Funcionar 0.00 44.76 0.00
1.02 Pozo No. 2 Bomba de Pozo Profundo No. 2 75.00 24 hr/dia 8,760.00 55.95 490,122.00
II TOTAL 286,204.02
2.01 Desbaste Rejilla Gruesa de Desbaste Automática No. 1 0.50 4 hr/dia 1,460.00 0.373 544.58
2.02 Desbaste Rejilla Gruesa de Desbaste Automática No. 2 0.50 4 hr/dia 1,460.00 0.373 544.58
2.03 Desbaste Banda Transportadora de Arenas 1.50 1 hr/dia 365.00 1.119 408.44
2.04 Desarenado Desarenador Tipo Vórtex No. 1 1.00 24 hr/dia 8,760.00 0.746 6,534.96
2.05 Desarenado Desarenador Tipo Vórtex No. 2 1.00 24 hr/dia 8,760.00 0.746 6,534.96
2.06 Desarenado Soplador Regenerativo No. 1 6.40 2 hr/dia 730.00 4.774 3,485.31
2.07 Desarenado Soplador Regenerativo No. 2 6.40 2 hr/dia 730.00 4.774 3,485.31
2.08 Desarenado Clasificador de Arenas No. 1 2.00 3 hr/dia 1,095.00 1.492 1,633.74
2.09 Desarenado Clasificador de Arenas No. 2 2.00 3 hr/dia 1,095.00 1.492 1,633.74
2.1 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 1 40.00 24 hr/dia 8,760.00 29.840 261,398.40
2.11 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 2 40.00 En Espera 0.00 0.00 0.00
2.12 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 3 40.00 En Espera 0.00 0.00 0.00
2.13 Caja de Distribución Compuertas Manuales p/distribución de flujo - - 0.00 0.00 0.00
III TOTAL 1,030,599.00
3.01 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 1 150.00 24 hr/dia 8,760.00 111.900 980,244.00
3.02 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 2 150.00 5 hr/día en Verano 450.00 111.900 50,355.00
3.03 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 3 150.00 En Espera 0.00 111.900 0.00
3.04 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 1 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.05 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 2 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.06 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 3 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.07 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 4 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.08 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 5 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.09 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 6 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.1 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 7 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.11 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 8 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.12 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 9 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.13 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 10 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.14 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 11 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.15 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 12 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.16 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 13 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.17 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 14 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.18 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 15 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.19 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 16 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
IV TOTAL 3,267.48
4.01 Sedimentador Secundario No. 1 Motoreductor para Rastras de Lodos Sedim. 0.50 En Espera 0.00 0.373 0.00
4.02 Sedimentador Secundario No. 2 Motoreductor para Rastras de Lodos Sedim. 0.50 24 hr/dia 8,760.00 0.373 3,267.48
V TOTAL 36,613.93
5.01 Dosificación de Gas Cloro Bomba de Ayuda de Cloro No. 1 3.00 24 hr/dia 8,760.00 2.238 19,604.88
5.02 Dosificación de Gas Cloro Bomba de Ayuda de Cloro No. 2 3.00 En Espera 0.00 2.238 0.00
5.03 Tanque de Contacto de Cloro Bomba de Servicios Propios No. 1 7.50 8 hr/dia 2,920.00 5.595 16,337.40
5.04 Tanque de Contacto de Cloro Bomba de Servicios Propios No. 2 7.50 En Espera 0.00 5.595 0.00
5.05 Caseta de Tanques de Gas Cloro Polipasto Eléctrico para Carga de Tanques 1.00 1 hr/15 días 24.33 0.746 18.15
5.06 Salida Agua Tratada (Efluente) Medidor de Flujo Ultrasónico 0.10 24 hr/dia 8,760.00 0.0746 653.50
VI TOTAL 156,839.04
6.01 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 1 Bomba Sumergible para Lodos No. 1 24.00 Sin Funcionar 0.00 17.904 0.00
6.02 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 1 Bomba Sumergible para Lodos No. 2 24.00 Sin Funcionar 0.00 17.904 0.00
6.03 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 2 Bomba Sumergible para Lodos No. 3 24.00 24 hr/dia 8,760.00 17.904 156,839.04
6.04 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 2 Bomba Sumergible para Lodos No. 4 24.00 En Espera 0.00 17.904 0.00
VII TOTAL 429,488.46
7.01 Cárcamo de Natas Bomba Sumergible para Lodos (Natas) No. 1 10.00 2 a 3 hr/dia 1,095.00 7.460 8,168.70
7.02 Cárcamo de Natas Bomba Sumergible para Lodos (Natas) No. 2 10.00 En Espera 0.00 7.460 0.00
7.03 Espesador de Lodos Motoreductor para Rastras de Lodos Dig. 0.50 Sin Funcionar 0.00 0.373 0.00
7.04 Digestor de Lodos No. 1 Aereador Sumergible Nabohi No. 1 30.00 24 hr/dia 8,760.00 22.380 196,048.80
7.05 Digestor de Lodos No. 1 Aereador Sumergible Nabohi No. 2 30.00 24 hr/dia 8,760.00 22.380 196,048.80
7.06 Digestor de Lodos No. 2 Aereador Sumergible Nabohi No. 3 30.00 En Espera 0.00 22.380 0.00
7.07 Digestor de Lodos No. 2 Aereador Sumergible Nabohi No. 4 30.00 En Espera 0.00 22.380 0.00
7.08 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 1 5.16 8 a 12 hr/dia 4,380.00 3.849 16,860.20
7.09 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 2 5.16 En Espera 0.00 3.849 0.00
7.1 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 3 5.16 En Espera 0.00 3.849 0.00
7.11 Caseta de Deshidratación Bomba de Inyección de Polímero No. 1 0.50 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.373 1,633.74
7.12 Caseta de Deshidratación Bomba de Inyección de Polímero No. 2 0.50 En Espera 0.00 0.373 0.00
7.13 Caseta de Deshidratación Agitador Polímero No. 1 1.20 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.895 3,920.98
7.14 Caseta de Deshidratación Agitador Polímero No. 2 1.20 En Espera 0.00 0.895 0.00
7.15 Caseta de Deshidratación Motor de Tanque Mezclador No. 1 0.75 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.560 2,450.61
7.16 Caseta de Deshidratación Motor de Tanque Mezclador No. 2 0.75 En Espera 0.00 0.560 0.00
7.17 Caseta de Deshidratación Compresor de Aire 2.00 2 hr/dia 730.00 1.492 1,089.16
7.18 Caseta de Deshidratación Filtro Prensa No. 1 1.00 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.746 3,267.48
7.19 Caseta de Deshidratación Filtro Prensa No. 2 1.00 En Espera 0.00 0.746 0.00
2,433,133.93
DESINFECCIÓN Y AGUA TRATADA
RETORNO DE LODOS
TRATAMIENTO DE LODOS
TOTAL KW-HR/AÑO
BOMBAS DE POZO (AGUA POTABLE)
OBRA DE TOMA Y PRETRATAMIENTO
REACTORES BIOLÓGICOS
CLARIFICADORES
No. UBICACIÓN EQUIPO HP TIEMPO TRABAJO HR/AÑO KW KW-HR/AÑO
I TOTAL 490,122.00
1.01 Pozo No. 1 Bomba de Pozo Profundo No. 1 60.00 Sin Funcionar 0.00 44.76 0.00
1.02 Pozo No. 2 Bomba de Pozo Profundo No. 2 75.00 24 hr/dia 8,760.00 55.95 490,122.00
II TOTAL 286,204.02
2.01 Desbaste Rejilla Gruesa de Desbaste Automática No. 1 0.50 4 hr/dia 1,460.00 0.373 544.58
2.02 Desbaste Rejilla Gruesa de Desbaste Automática No. 2 0.50 4 hr/dia 1,460.00 0.373 544.58
2.03 Desbaste Banda Transportadora de Arenas 1.50 1 hr/dia 365.00 1.119 408.44
2.04 Desarenado Desarenador Tipo Vórtex No. 1 1.00 24 hr/dia 8,760.00 0.746 6,534.96
2.05 Desarenado Desarenador Tipo Vórtex No. 2 1.00 24 hr/dia 8,760.00 0.746 6,534.96
2.06 Desarenado Soplador Regenerativo No. 1 6.40 2 hr/dia 730.00 4.774 3,485.31
2.07 Desarenado Soplador Regenerativo No. 2 6.40 2 hr/dia 730.00 4.774 3,485.31
2.08 Desarenado Clasificador de Arenas No. 1 2.00 3 hr/dia 1,095.00 1.492 1,633.74
2.09 Desarenado Clasificador de Arenas No. 2 2.00 3 hr/dia 1,095.00 1.492 1,633.74
2.1 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 1 40.00 24 hr/dia 8,760.00 29.840 261,398.40
2.11 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 2 40.00 En Espera 0.00 0.00 0.00
2.12 Cárcamo de Influente Bomba Sumergible para Lodos No. 3 40.00 En Espera 0.00 0.00 0.00
2.13 Caja de Distribución Compuertas Manuales p/distribución de flujo - - 0.00 0.00 0.00
III TOTAL 1,030,599.00
3.01 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 1 150.00 24 hr/dia 8,760.00 111.900 980,244.00
3.02 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 2 150.00 5 hr/día en Verano 450.00 111.900 50,355.00
3.03 Caseta de Sopladores Soplador Centrífugo No. 3 150.00 En Espera 0.00 111.900 0.00
3.04 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 1 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.05 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 2 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.06 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 3 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.07 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 4 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.08 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 5 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.09 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 6 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.1 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 7 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.11 Zanja de Oxidación No. 1 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 8 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.12 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 9 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.13 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 10 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.14 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 11 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.15 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 12 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.16 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 13 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.17 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 14 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.18 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 15 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
3.19 Zanja de Oxidación No. 2 Agitador Sumergible Tipo Banana No. 16 2.70 Sin Funcionar 0.00 2.014 0.00
IV TOTAL 3,267.48
4.01 Sedimentador Secundario No. 1 Motoreductor para Rastras de Lodos Sedim. 0.50 En Espera 0.00 0.373 0.00
4.02 Sedimentador Secundario No. 2 Motoreductor para Rastras de Lodos Sedim. 0.50 24 hr/dia 8,760.00 0.373 3,267.48
V TOTAL 36,613.93
5.01 Dosificación de Gas Cloro Bomba de Ayuda de Cloro No. 1 3.00 24 hr/dia 8,760.00 2.238 19,604.88
5.02 Dosificación de Gas Cloro Bomba de Ayuda de Cloro No. 2 3.00 En Espera 0.00 2.238 0.00
5.03 Tanque de Contacto de Cloro Bomba de Servicios Propios No. 1 7.50 8 hr/dia 2,920.00 5.595 16,337.40
5.04 Tanque de Contacto de Cloro Bomba de Servicios Propios No. 2 7.50 En Espera 0.00 5.595 0.00
5.05 Caseta de Tanques de Gas Cloro Polipasto Eléctrico para Carga de Tanques 1.00 1 hr/15 días 24.33 0.746 18.15
5.06 Salida Agua Tratada (Efluente) Medidor de Flujo Ultrasónico 0.10 24 hr/dia 8,760.00 0.0746 653.50
VI TOTAL 156,839.04
6.01 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 1 Bomba Sumergible para Lodos No. 1 24.00 Sin Funcionar 0.00 17.904 0.00
6.02 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 1 Bomba Sumergible para Lodos No. 2 24.00 Sin Funcionar 0.00 17.904 0.00
6.03 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 2 Bomba Sumergible para Lodos No. 3 24.00 24 hr/dia 8,760.00 17.904 156,839.04
6.04 Cárcamo de Retorno de Lodos No. 2 Bomba Sumergible para Lodos No. 4 24.00 En Espera 0.00 17.904 0.00
VII TOTAL 429,488.46
7.01 Cárcamo de Natas Bomba Sumergible para Lodos (Natas) No. 1 10.00 2 a 3 hr/dia 1,095.00 7.460 8,168.70
7.02 Cárcamo de Natas Bomba Sumergible para Lodos (Natas) No. 2 10.00 En Espera 0.00 7.460 0.00
7.03 Espesador de Lodos Motoreductor para Rastras de Lodos Dig. 0.50 Sin Funcionar 0.00 0.373 0.00
7.04 Digestor de Lodos No. 1 Aereador Sumergible Nabohi No. 1 30.00 24 hr/dia 8,760.00 22.380 196,048.80
7.05 Digestor de Lodos No. 1 Aereador Sumergible Nabohi No. 2 30.00 24 hr/dia 8,760.00 22.380 196,048.80
7.06 Digestor de Lodos No. 2 Aereador Sumergible Nabohi No. 3 30.00 En Espera 0.00 22.380 0.00
7.07 Digestor de Lodos No. 2 Aereador Sumergible Nabohi No. 4 30.00 En Espera 0.00 22.380 0.00
7.08 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 1 5.16 8 a 12 hr/dia 4,380.00 3.849 16,860.20
7.09 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 2 5.16 En Espera 0.00 3.849 0.00
7.1 Caseta de Deshidratación Bomba de Cavidad Progresiva No. 3 5.16 En Espera 0.00 3.849 0.00
7.11 Caseta de Deshidratación Bomba de Inyección de Polímero No. 1 0.50 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.373 1,633.74
7.12 Caseta de Deshidratación Bomba de Inyección de Polímero No. 2 0.50 En Espera 0.00 0.373 0.00
7.13 Caseta de Deshidratación Agitador Polímero No. 1 1.20 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.895 3,920.98
7.14 Caseta de Deshidratación Agitador Polímero No. 2 1.20 En Espera 0.00 0.895 0.00
7.15 Caseta de Deshidratación Motor de Tanque Mezclador No. 1 0.75 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.560 2,450.61
7.16 Caseta de Deshidratación Motor de Tanque Mezclador No. 2 0.75 En Espera 0.00 0.560 0.00
7.17 Caseta de Deshidratación Compresor de Aire 2.00 2 hr/dia 730.00 1.492 1,089.16
7.18 Caseta de Deshidratación Filtro Prensa No. 1 1.00 8 a 12 hr/dia 4,380.00 0.746 3,267.48
7.19 Caseta de Deshidratación Filtro Prensa No. 2 1.00 En Espera 0.00 0.746 0.00
2,433,133.93
DESINFECCIÓN Y AGUA TRATADA
RETORNO DE LODOS
TRATAMIENTO DE LODOS
TOTAL KW-HR/AÑO
BOMBAS DE POZO (AGUA POTABLE)
OBRA DE TOMA Y PRETRATAMIENTO
REACTORES BIOLÓGICOS
CLARIFICADORES
PASO 2. CARACTERIZACION ENERGETICA.
LINEA BASEPASO 2.1 .TRABAJO DE CAMPO
Mediciones electromecánicas Bomba PTARBE1
Descripción de la evaluación Fotografía del equipo
Montaje de sensores ultrasónicos Medición electrica
Medición Medición
Mediciones electromecánicas Bomba PTARPSUM2
Descripción de la evaluación Fotografía del equipo
Montaje de sensores ultrasónicos Medición electrica
Medición de presión Medición
Montaje de sensores ultrasónicos Medición electrica
PASO 2. 2. CALCULO DEL CONSUMO ENERGÉTICO
POR ETAPA E INDICADORES ENERGETICOS
Los sopladores, que son el Corazón del
tratamiento biológico inyectando aire a los
reactores biológicos, constituyen el 49 % del
consumo energético
El proceso de tratamiento de lodos, es el
segundo en importancia en el consumo
energético con un 24 %,
El tercero en importancia lo constituye la obra
de toma y el pretratamiento, de los cuales, el
mayor porcentaje son los sistemas de
bombeo involucrados que constituyen el 93
% y que son también objeto de un análisis de
las oportunidades de ahorro que se
detectaron
El cuarto en importancia , con un 7 % del
total, es el proceso de retorno de lodos que
también lo constituye un Sistema de bombeo
y en este caso también presenta una posible
área de oportunidad
El quinto proceso en impacto energético, es el
sistema de tratamiento final, cuyo consume
está basado principalmente en sistemas de
bombeo para usos propios de la PTAR y del
área circundante. Este constituye solo el 2 %
del total
Distribución del consumo
energético por etapa de proceso
CALCULO DEL INDICE
ENERGETICO ESPECÍFICOIE, indicador clave dentro de la caracterización energética,
Indica el nivel de intensidad del consumo de energía, por unidad de volumen de agua
procesada.
Se calcula dividiendo el total de los kilowatts/hora consumidos / total del agua producida
Base anual
•Energía total consumida durante el 2013: 1,948,377.16. kWh. Tomados
de la facturación de CFE ,
•Volumen total de agua procesada 3,626,640 m3
IE actual: 0.54 kWh/m3
Indicador clave para cuantificar los beneficios en ahorros de energía y el
monitoreo de resultados una vez que las medidas de ahorro se
implementen
PASO 3. DETERMINACION DE MEDIDAS
DE AHORRO ENERGETICO
Dos tipos de medidas
Medidas de ahorro convencionales. Que incluyen
básicamente medidas de ahorro por mejora de factor de
potencia y mejora de eficiencia electromecánica a sistemas
de bombeo,.
Las cuales no incluyen afectaciones o modificaciones al
proceso
Medidas de ahorro de proceso. Que incluyen las medidas de
ahorro que implican cambios sustanciales en el proceso, que
, sin afectar o aun buscando mejorar la calidad del efluente,
resulten en ahorros de energía significativos
Medidas de ahorro convencionales
Sistema
Proyecto:
Componentes del sistema a optimizar
Tipo de Proyecto
Parámetro UnidadesSituación Actual
DiagnósticoValor Esperado Diferencia % Valor Esperado Diferencia %
Demanda facturable kW 321.92 309.41 12.504 3.88% 309.41 12.50 3.88%
Demanda Máxima kW 365.00 309.41 55.588 15.23% 309.41 55.59 15.23%
Gasto Medio Anual l/s 321.98 321.98 0.000 0.00% 321.98 0 0.00%
Eficiencia Electromecánica Promedio % 55.67% 61.47% 5.81% 10.43% 61.47% 5.81% 10.43%
Volumen Producido Anual m3/año 22,550,944 22,550,944 0.000 0.00% 22,550,944 0 0.00%
Energía Total kWh/año 2,342,146 2,259,988 82,158 3.51% 2,259,988 82,158 3.51%
Energía de base kWh/año 743,614 781,730 781,730
Energía interm. kWh/año 1,385,027 1,275,989 1,275,989
Energía de punta kWh/año 213,505 202,269 202,269
Facturación anual $/año $4,261,769 $4,110,062 $151,706 3.56% $3,671,440.13 $590,329 13.85%
Índice Energético kWh/m3 0.104 0.100 0.004 3.51% 0.100 0.004 3.51%
Costo Unitario de Bombeo $/m3 $0.19 $0.18 $0.01 3.56% $0.16 $0.03 13.85%
Inversión Estimada $ $509,480 $716,162
Retorno de la inversión años 3.36 1.21
Descripción
Sustituir bombas de baja eficiencia, por bombas de alta eficiencia que cumplas con los requerimientos del sistema
En los sistemas que se requiere sustición de bomba: Equipo bomba de efluente 1 y 2, Pozo en PTAR y bomba de
recirculación BR1
El proyecto MEE11 se calcula con dos diferentes alternativas de inversión, la primera opción MEE 11a) es
simplemente considerando el cambio de equipo de baja eficiencia, para mejorar la eficiencia electromecanica del
sistema, y la opción MEE 11b) es considerando el cambio de equipos e instalación de banco de capacitores
Para incrementar la Eficiencia Electromecánica de los equipos de bombeo de PTAR se propone:
MEE 11a) Sustitucion de Equpos
baja eficiencia
MEE 11b) Sustitucion de Equipos baja
eficiencias, y optimización del factor de
potencia
PTAR
MEE 11: Incremento de Eficiencia Electromecánica en Equipos de Bombeo de PTAR
Reducción de pérdidas en motor y bomba, mejora en eficiencia electromecánica y mejora del costo energético
Largo Plazo
Medida de Proceso 1.
Aplicación de un sistema de control de velocidad en el
soplador principal del sistema de tratamiento
biológico.
Perfil de demanda global,
En la operación se
distinguen dos
patrones de
comportamiento,
Operación diurna que
inicia a las 10 de la
mañana y termina a
las 11 de la noche y
La operación nocturna
que inicia a las 11 de
la noche y termina a
las 10 de la mañana.
Operación del soplador
en la figura se aprecia claramente que el perfil demanda del soplador es similar o
mas bien es la causa del perfil de demanda total de la PTAR.
El soplador trabaja con alta caga (operación diurna) 13 horas al día y con baja
carga (operación nocturna) 11 horas al día.
Para controlar la cantidad de oxígeno que se está alimentando al proceso, en
la descarga del soplador se tiene una válvula de control.
Antes se controlaba con una electro-válvula, y actualmente lo hacen
manualmente con la válvula de corte.
Durante el horario en que la carga es alta, la válvula se mantiene abierta al
25%, mientras que cuando es la carga es baja, la válvula se mantiene
únicamente con un 15% de apertura
La carga estática que el aire tiene que vencer corresponde a la columna de
agua existente entre la superficie del estanque y el fondo del mismo donde el
aire es descargado. En este caso es de 4 metros mas las perdidas en la
válvula de control
Medición de parámetros en el
soplador
Operación
Potencia
eléctrica
(kW)
Caudal
(scfm)
Presión
(psi)
Horas de
operación
(h/día)
Diurna 105.9 2,500 8 13
Nocturna 72.3 1,500 10 11
La presión registrada en el manómetro durante la operación nocturna fue de 10 bars
con un caudal de 1,500 scfm y durante la operación diurna de 8 bars con un caudal
de 2,500 scfm.
La potencia demandada por el motor del soplador durante la operación diurna fue en
promedio de 109 kW y durante la operación diurna de 69 kW.
Cálculo de la eficiencia electromecánica del sopladorLa eficiencia electromecánica del soplador se puede calcular como el trabajo politrópico del soplador entre la
potencia eléctrica suministrada al motor del soplador, donde el trabajo politrópico se calcula por medio de la
siguiente expresión:
k P2 k-1/k
k-1 P1) -1 ]) P1V1(=
Trabajo
politrópico [(Donde: k = constante politrópica (para el aire = 1.4)
P1 = presión de succión (presión barométrica del sitio)
P2 = presión absoluta de descarga del soplador
V1 = flujo volumétrico del aire
diurna nocturna
P1 psia 14.46 14.46
P2 psia 22.46 24.46
V1 cfm 2,355 1,413
Trabajo kW 69.72 50.56
Pe. kW 105.90 72.30
Efic. 65.84% 69.94%
OperaciónUnidadesParámetro
Propuesta de ahorro• Instalar un variador de velocidad de estado sólido para regular por medio de
velocidad variable el caudal entregado por el soplador a los requerimientos del
proceso y dejar completamente abierta la válvula, para reducir prácticamente a
cero la pérdida de carga en la válvula, reduciéndose la carga sobre el soplador
a aquella dada por la carga estática.
diurna nocturna
P1 psia 14.46 14.46
P2 psia 21.29 21.29
V1 cfm 2,355 1,413
Trabajo kW 60.76 36.45
Efic. 65.84% 69.94%
Pe. kW 92.28 52.12
Parámetro UnidadesOperación
diurna nocturna
kW 105.90 72.30
kW 92.28 52.12
kW 13.62 20.18
h/año 4,745 4,015
kWh/año 64,635 81,012
kWh/año 145,647
Potencia esperada
Potencia ahorrada
Horas de operación
Energía ahorrada
Energía total ahorrada
UnidadesOperación
Parámetro
Potencia actual
Determinar la potencia eléctrica que demandará el motor del soplador en las condiciones esperadas tanto
para la operación diurna como para la operación nocturna
Determinar la reducción de potencia que se logrará con la situación esperada y tomado el cuenta el número de
horas de operación anual en cada escenario, se determina la energía total ahorrada
El Beneficio económico
considerando el costo unitario de
la energía en la planta (1.8196
$/kWhes:
265,019.28 $/año
Obsérvese como en la condición esperada
la presión de descarga es la misma tanto
para la operación diurna como para la
nocturna y esta dada por la carga estática +
el 20% y que los caudales son los mismos
de la situación actual, ya que estos
responden a las necesidades de oxígeno
del proceso.
• Se refiere a la instalación de un tanque Digestor Anaeróbico previo al tratamiento secundario (a base de las Zanjas de Oxidación), que permita la remoción de la materia orgánica y nutrientes y reduciendo sustancialmente la producción continua de lodos residuales, los cuales permanecen en un proceso continuo de digestión en el tanque Digestor Anaeróbico junto con el lodo primario.
• Permite separar y tratar los sólidos primarios, una vez que se mezclan con la purga de lodos residuales activados (lodos de desecho RAS) en una cámara anóxica y de digestión, eliminando el manejo diario de los lodos de desecho, ya que la disposición promedio de éstos es de 10 años o más (dependiendo de las características de los lodos).
Medida de Proceso 2. Aplicación de sistema de
tratamiento biológico dual ANAERÓBICO-AERÓBICO
P.T.A.R. 90 LPS INGENIO EN CD. VALLES
DIGESTOR ANAERÓBICO REACTOR BIOLOGICO
Medida de Proceso 2. Aplicación de sistema de
tratamiento biológico dual ANAERÓBICO-AERÓBICO
Beneficios del dual• Ahorro por 380,540 kWh/año, además del
costo del polímero usado para el prensado de lodos, el costo de la disposición de los mismos, el uso de la bomba de servicios propios para limpieza de las bandas del filtro, servicios de reparación y mantenimiento de los equipos y el tiempo del personal dedicado a trabajar en este sistema.
• Considerando el costo promedio de la energía de 1.8196 $/kWh, ahorro económico por:
692,430.58 $/año
Medida de Proceso 3. Disminución del consumo de
energía y paro de equipos en horario punta.
• En la operación de la planta se distinguen dos patrones de comportamiento, por una parte la operación diurna que inicia a las 10 de la mañana y termina a las 11 de la noche y por otra parte la operación nocturna que inicia a las 11 de la noche y termina a las 10 de la mañana.
• Como se puede apreciar, la carga eléctrica durante el horario de punta no disminuye, debido a que sigue llegando a la planta agua residual; este efecto no disminuye sino hasta después de las 22:00 horas. Sin embargo, si es posible reducir la aeración durante el horario de punta y reducir la carga eléctrica y el consumo de energía en dicho horario.
Potencial de ahorro de energía
Energía consumida en hora
Ahorro en costo energético por paro en punta
HP.Voltaje
(V)Invierno Verano
Soplador 1 150 460 105.43 83,925.43 381,958.36
Pozo 2 75 460 46.31 36,862.76 167,768.44
Bombas de Influente 2 40 460 23.70 18,863.03 85,848.75
Bombas de Recirculación
de los BRL11BRL1 25 460 12.56 9,995.40 45,490.72
Aireadores sumergibles 4 30 460 80.70 64,237.20 292,353.99
Otras cargas110/220/
44053.30 42,428.17 193,097.52
322.00 256,312.00 1,166,517.77Total
Datos de PlacaEquipo
#Sistema
Operación Hrs/año
506 290
Demanda
facturable
(kW)
Consumo en
punta
(kWh/año)
Facturación
Ener. punta y
Dem. Fact.
($/año)
Soplador 1 69.0 79.9 54,924.00 271,742.34
Pozo 2 46.3 46.3 36,862.76 167,768.44
Bombas de Influente 2 23.7 23.7 18,863.03 85,848.75
Bombas de Recirculación
de los BRL11BRL1 12.6 12.6 9,995.40 45,490.72
Aireadores sumergibles 4 0.0 24.2 0.00 48,229.23
Otras cargas 53.3 53.3 42,428.17 193,097.52
205 240 163,073 812,176.99
Equipo
#
Total
Demanda
punta
(kW)
Demanda
facturable
(kW)
Consumo de
energía
(kWh/año)
Facturación
Ener. punta y
Dem. Fact.
($/año)
Sistema
354,340.78 $/año
Sistema
Proyecto:
Sus
tituc
ión
de e
quip
os d
e ba
ja
efic
ienc
ia
Sus
tituc
ión
de e
quip
os d
e ba
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efic
ienc
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opt
imiz
ació
n de
l FP
Sus
tituc
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P,
inst
alac
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Sus
tituc
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de e
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os d
e ba
ja
efic
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ia, o
ptim
izac
ión
del F
P,
inst
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dor
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Sus
tituc
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ión
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redu
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la c
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en
punt
a y
trat
amie
nto
biológ
ico
dual
Parámetro UnidadesSituación Actual
DiagnósticoMEE 11a MEE 11b MEE 11c MEE 11d MEE 11e
Demanda facturable kW 322 309 309 296 221 185
Demanda Máxima kW 365 351 351 337 337 282
Gasto Medio Anual l/s 321.98 321.98 321.98 321.98 321.98 321.98
Volumen Producido Anual m3/año 22,550,944 22,550,944 22,550,944 22,550,944 22,550,944 22,550,944
Energía Total kWh/año 2,342,146 2,259,988 2,259,988 2,119,450 2,036,611 1,705,713
Energía de base kWh/año 743,614 781,730 781,730 733,118 733,118 614,005
Energía interm. kWh/año 1,385,027 1,275,989 1,275,989 1,196,642 1,196,642 1,002,217
Energía de punta kWh/año 213,505 202,269 202,269 189,691 106,852 89,491
Facturación anual $/año $4,261,768.86 $4,110,062.42 $3,671,440.13 $3,454,328.09 $3,167,121.22 $2,654,759.76
Índice Energético kWh/m3 0.1039 0.1002 0.1002 0.0940 0.0903 0.0756
Costo Unitario de Bombeo $/m3 $0.189 $0.182 $0.163 $0.153 $0.140 $0.118
Inversión Estimada $ $509,480 $716,162 $856,162 $856,162 $6,356,162
Ahorro económico anual $/año $151,706 $590,329 $807,441 $1,094,648 $1,607,009
Retorno de la inversión años 3.36 1.21 1.06 0.78 3.96
MEE 11: Incremento de Eficiencia Electromecánica en Equipos de Bombeo de PTAR
PTAR
Resumen de ahorros
Con la implementación de todas las medidas es posible lograr un ahorro
económico anual por $ 1,607,009 que representa un 37 % en el costo actual