Cuándo se pagan solos y cuándo no. La ley cúbica es cierta —
pero solo se cumple entera en algunos sistemas, y ahí está la
diferencia entre un ahorro del 78 % y uno del 51 %.
Para quiénQuien tiene que justificar o descartar
la inversión en un variador
Qué necesitasLa curva de la bomba, la altura
estática del sistema y el perfil de operación
Cuánto duraMedia hora de cálculo si tienes los
datos
1La ley cúbica
El caudal cambia con la velocidad, la altura con el cuadrado y
la potencia con el cubo. De ahí sale todo el argumento del
variador.
Bajar un 20 % la velocidad corta la potencia a la mitad. Si la
relación fuera proporcional —la línea gris— el ahorro sería mucho menor. Es el
exponente 3 el que hace atractivo el variador.
Velocidad
Caudal
Altura
Potencia
100 %
100 %
100 %
100 %
90 %
90 %
81 %
72,9 %
80 %
80 %
64 %
51,2 %
70 %
70 %
49 %
34,3 %
50 %
50 %
25 %
12,5 %
Leyes de afinidad. Son exactas para la bomba; lo que
ocurre en tu sistema es lo de la sección siguiente.
2La trampa: la altura estática
Aquí está lo que casi ningún folleto comercial menciona. La ley cúbica
describe la bomba, no la instalación. Lo que ahorras de verdad depende de
la forma de tu curva de sistema.
Las dos instalaciones entregan los mismos 100 m³/h a 30 m con
la bomba a plena velocidad. Pero para bajar a 60 m³/h, la de fricción pura solo
necesita el 60 % de velocidad y la que tiene 21 m de altura estática
necesita el 79 %. Y por debajo del 65 %, esta última no entrega
absolutamente nada: la bomba no llega ni a levantar el agua.
Qué es la altura estática
Los metros que hay que vencer siempre, aunque el caudal sea
cero: la diferencia de nivel entre origen y destino, más cualquier presión que
haya que mantener en el punto de entrega.
La fricción se puede reducir bajando el caudal. La altura estática, no.
Está ahí aunque cierres todo.
3Lo que ahorra de verdad
Mismo caudal reducido, misma bomba, tres formas de llegar:
Estrangular con válvula gasta el 86 %: la bomba sigue a plena
velocidad y la energía se quema en la válvula. El variador baja al 48 % si
el sistema tiene altura estática, y al 22 % si es de fricción pura.
El mismo variador ahorra un 78 % en un sistema y un 51 % en el otro. Los
dos son buenos negocios — pero no el mismo negocio, y el folleto solo te enseña
el primero.
Por qué estrangular gasta tanto
Cerrar la válvula no reduce el trabajo de la bomba: lo desplaza.
La bomba sube por su curva, entrega más altura de la necesaria, y ese exceso se
disipa en calor dentro de la válvula. Es frenar un coche sin soltar el
acelerador.
4Cuándo SÍ y cuándo NO
✓
El caudal varía a lo largo del día o del año. Es la condición
principal. Sin variación de caudal, un variador es una caja cara que solo
aporta arranque suave.
✓
El sistema es de fricción dominante. Poca altura estática:
circuitos cerrados, recirculación, torres de enfriamiento, calefacción.
Aquí la ley cúbica se cumple casi entera.
✓
Muchas horas de operación. El ahorro es por hora: 8.000 h al
año amortizan lo que 800 no.
✓
Hoy se regula estrangulando o con arranque y parada
frecuentes. Cada golpe de arranque también cuesta.
✓
El proceso pide presión constante con demanda variable:
redes de distribución, presurización de edificios. Aquí el variador aporta
control además de ahorro.
✗
El caudal es constante. Si la bomba trabaja siempre en el
mismo punto, lo que hace falta es recortar el impulsor: mismo
ahorro, una fracción del precio y sin electrónica que mantener.
✗
La altura estática domina. Elevación a un tanque alto, pozo
profundo. El margen de regulación es estrecho y el ahorro, mucho menor.
✗
Motor pequeño y pocas horas. Por debajo de unos pocos kW y
con poco uso, el ahorro anual no cubre el equipo ni la instalación.
✗
La bomba ya está sobredimensionada. Primero se corrige el
dimensionamiento; poner un variador para tapar un error de selección es pagar
dos veces.
El error de análisis más común
Calcular el ahorro suponiendo que la bomba trabajará todo el tiempo a velocidad
reducida. Se calcula con el perfil real de operación: cuántas
horas al año a cada caudal. Una bomba que está el 80 % del tiempo a caudal
pleno y el 20 % a la mitad ahorra mucho menos de lo que sugiere la curva.
5Cómo se calcula el ahorro
Paso
Qué se hace
1 · Perfil
Cuántas horas al año a cada caudal. Si no se sabe, se mide: un registro
de una semana representativa vale más que cualquier suposición
2 · Altura estática
Diferencia de nivel más presión requerida en el punto de entrega. Es el
dato que decide si el ahorro será grande o mediano
3 · Curva de sistema
H = altura estática + k·Q². La k sale del punto de operación actual
4 · Potencia en cada punto
Con y sin variador, para cada caudal del perfil
5 · Energía anual
Suma de potencia × horas, en los dos casos. La diferencia es el ahorro
6 · Rendimiento del variador
Réstale del 2 al 4 %: el variador también consume. A
velocidad muy baja su rendimiento cae, y el del motor también
7 · Retorno
(Equipo + instalación + puesta en marcha) ÷ ahorro anual
Haz el cálculo con tus datos. El ahorro anual, el consumo
específico y el retorno de la inversión se calculan en
semhys.com/calculadora-energia.html,
con tu tarifa eléctrica y tus horas de operación.
6Lo que el folleto no cuenta
Asunto
Qué pasa
Qué hacer
Armónicos
El variador es una carga no lineal: distorsiona la corriente, calienta
el transformador y carga el neutro
Reactancia de línea o filtro. Y medir la distorsión en la acometida,
no solo en el equipo — los armónicos se suman aguas arriba
Corrientes de rodamiento
La conmutación rápida induce tensión en el eje que descarga a través
del rodamiento y lo pica
Rodamiento aislado, anillo de puesta a tierra del eje, o cable
apantallado con conexión correcta en los dos extremos
Aislamiento del motor
Los picos de tensión en el bobinado castigan el aislamiento, más cuanto
más largo es el cable
Motor apto para variador (aislamiento reforzado), o filtro dv/dt si el
cable es largo
Refrigeración a baja velocidad
El ventilador del motor gira con el motor: a media velocidad refrigera
mucho menos
Verificar el par admisible a baja velocidad, o ventilación forzada
independiente
Velocidad mínima
Con altura estática, por debajo de cierta velocidad no hay caudal — y la
bomba entra en recirculación y se calienta
Programar la velocidad mínima por encima de ese
límite, calculado y no estimado
Factor de potencia
Suele mejorarlo, pero un banco de condensadores existente puede entrar
en resonancia con los armónicos
Revisar el banco antes de instalar. Es un problema real y caro
Y una ventaja que no aparece en el cálculo de energía
El arranque suave. Se acaban los golpes de ariete de cada arranque, y con ellos
el castigo a juntas, soportes y a la propia bomba. No sale en la hoja de ahorro
pero alarga la vida de toda la instalación.
7Alternativas antes de comprar
Alternativa
Cuándo es mejor
Coste relativo
Recortar el impulsor
Caudal constante y menor del nominal. Es la solución correcta
si nunca vas a necesitar el caudal pleno
Muy bajo. Irreversible
Cambiar el impulsor por uno menor
Igual que el recorte, pero reversible
Bajo
Bombas en paralelo con arranque escalonado
Demanda con escalones marcados, no continua
Medio
Bomba más pequeña
Cuando la actual está claramente sobredimensionada
Medio. Y resuelve el problema de raíz
Variador
Caudal variable de forma continua
Alto, y con mantenimiento electrónico
El orden no es casual: el variador es la última opción, no la primera.
Es la más flexible y también la más cara de comprar y de mantener.
8Hoja de decisión
Evaluación de variador
Fecha Equipo
Evaluó
Motor kW ·
Horas al año ·
Tarifa por kWh
Dato del sistema
Valor
Dato del sistema
Valor
Caudal nominal
Altura total actual
Altura ESTÁTICA
% que es estática
Velocidad mínima útil
¿Cómo se regula hoy?
Caudal
Horas/año
Potencia hoy
Potencia con variador
Ahorro kWh
TOTAL
Ahorro anual:Inversión total:Retorno: años ¿Se revisó recorte de impulsor como alternativa?¿Hay banco de condensadores? ¿Motor apto para variador?Observaciones: