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.

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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.

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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:

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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.

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Lay out

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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

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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.

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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• 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

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Medida de Proceso 2. Aplicación de sistema de

tratamiento biológico dual ANAERÓBICO-AERÓBICO

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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

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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

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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

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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

ja

efic

ienc

ia y

opt

imiz

ació

n de

l FP

Sus

tituc

ión

de e

quip

os d

e ba

ja

efic

ienc

ia, o

ptim

izac

ión

del F

P,

inst

alac

ión

de v

aria

dor

de v

eloc

idad

Sus

tituc

ión

de e

quip

os d

e ba

ja

efic

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ptim

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ión

del F

P,

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alac

ión

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dor

de v

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ión

de c

arga

en

punt

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Sus

tituc

ión

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ja

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P,

inst

alac

ión

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aria

dor

de v

eloc

idad

,

redu

cció

n de

la c

arga

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