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Artículo: COMEII-15034

I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015

Reunión Anual de Riego y Drenaje

Jiutepec, Morelos, México, 23 y 24 de noviembre

LA EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA COMO ELEMENTO DE APOYO PARA

REHABILITAR O MEJORAR EQUIPOS DE BOMBEO DE POZO PROFUNDO

José Ángel Guillén González1; Arturo González Casillas1; y Benjamín Felipe de León

Mojaro2

1lnstituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso, Jiutepec, Morelos., CP. 62550,

México. 2Dirección Local Zacatecas de la Comisión Nacional del Agua. Av. Secretaría de la Defensa Nacional 90,

Guadalupe, Zacatecas. CP.98604.

Resumen

En México del 35% del agua utilizada es de origen subterráneo, principalmente de 653

acuíferos y con ella se abastece a más de dos tercios de la población y a un tercio de la

superficie total irrigada de 6.5 millones de hectáreas. El objetivo del trabajo fue determinar

la eficiencia electromecánica en equipos de bombeo de pozos agrícolas para su

rehabilitación o modernización y dejarlos en condiciones adecuadas para su tecnificación a

nivel de parcela con sistemas de riego presurizado y disminuir el consumo de energía

eléctrica. La determinación de la eficiencia electromecánica para pozo profundo se realizó

conforme a la Norma Oficial Mexicana NOM-006-ENER-1995 y lineamientos de la

CONAGUA y la eficiencia se determinó como la potencia media de salida entre la potencia

de entrada del motor eléctrico ambas Watt y expresada en porciento. Para el estudio de

caso se realizó 907 pruebas de eficiencia electromecánica en el estado de Zacatecas, la

eficiencia electromecánica promedio resulto de 36.33%. De las pruebas realizadas 842

(92.83%) su eficiencia electromecánica es menor del 40% los cuales requieren ser

rehabilitados o mejorados según la norma citada. Es urgente que se capacite a los usuarios

en operación y mantenimiento de los equipos de bombeo y en los sistemas de riego e

implementar estrategias para la reducción de extracciones como el verdadero ejercicio de

la autoridad mediante la aplicación de la legislación vigente para el control de las

extracciones.

Palabras clave: Agua subterránea, potencia de salida y de entrada, riego presurizado.

I Congreso Nacional COMEII 2015, Jiutepec, Morelos, México, 23 y 24 de noviembre

2

Introducción

En nuestro país en materia de gobernabilidad en el sector hídrico, la problemática se

relaciona principalmente con la administración del agua y se identifican tres aspectos:

sobreexplotación, sobre-concesión y contaminación de los recursos hídricos. Del 69% del

escurrimiento natural de que dispone el país (incluyendo las aportaciones de otros países)

se concentra en doce corrientes sólo corresponde al 38% de la superficie continental, lo que

significa que más del 60% del territorio únicamente dispone del 31% del escurrimiento

natural, de las 731 cuencas hidrológicas definidas en el país, 104 presentan problemas de

disponibilidad. (PNH, 2013-2030). Para la gestión de las aguas subterráneas, se han

definido 653 acuíferos los cuales suministran gran parte de las demandas de agua de los

desarrollos industriales y cerca del 65% del volumen de agua que demandan las ciudades

donde se concentran unos 60 millones de habitantes.

A la fecha el volumen concesionado para usos consuntivos es de 82,734 millones de m3;

50,951 de fuentes superficiales y 31,783 de acuíferos; y el volumen concesionado para uso

en plantas hidroeléctricas es 166,014 millones de m3. El riego consume 63,350 millones de

m3/año (77% del total extraído) de los cuales con agua superficial son 41,200 millones de

m3/año (65%) y de agua subterránea 22,150 millones de m3/año (35%) con la cual se riega

un tercio de la superficie de riego, el uso público urbano 14% y las industrias

autoabastecidas y termoeléctricas 9%.

México cuenta con 6.4 millones de hectáreas con infraestructura de riego, el séptimo lugar

mundial. De éstas, 3.4 millones corresponden a 85 distritos de riego, que en el año agrícola

2011-2012 extrajeron de sus fuentes de abastecimiento 25,630 millones m3 de agua,

volumen menor al concesionado de 32,904 millones de m3/año y otros tres millones de

hectáreas en 39,492 unidades de riego, que tienen un volumen concesionado de 29,192

millones de m3. La sobreexplotación de los acuíferos en México es cada año más

alarmante: 32 en 1975 y 106 en 2013, como se muestra en la Figura 1. De un proceso de

identificación, delimitación, estudio y cálculo de la disponibilidad, comenzado en 2001. De

los acuíferos sobreexplotados se extrae el 54.72% del agua subterránea para todos los usos.

Figura 1. Ubicación de los acuíferos sobreexplotados. Fuente: Conagua (2013-2030).


3

Acuíferos y actividad agrícola en el Estado de Zacatecas. En las décadas de los 40´s a los

80´s se construyeron en el estado las obras hidráulicas más importantes tanto por su

capacidad y beneficios para los productores agrícolas. En el año de 1949 se concluye la

construcción de la presa “Leobardo Reynoso” sobre el río Los Lazos, principal afluente del

Aguanaval para beneficiar a 4,613 ha. En la Figura 2 se muestra la ubicación geográfica del

estado de Zacatecas.

La agricultura de riego con aprovechamientos subterráneos se desarrolla de manera

importante en la década de los 60’s, incrementado el área de las Unidades de Riego y la

producción agrícola, pero también un excesivo incremento en el uso de agua subterránea.

La disponibilidad media anual de agua subterránea de los 34 acuíferos del Estado de

Zacatecas es de 161.97 millones de m3, con una recarga media del 026.0 y una extracción de

941.2 con un déficit de 36.0 millones de m3. (DOF, 2013).

Figura 2. Localización del estado de Zacatecas.

En el Estado de Zacatecas, la agricultura de riego descansa prácticamente en las Unidades

de Riego, ya que de las 169,713 ha con infraestructura de riego, el 89.1 % (151,183 ha), se

opera bajo esta modalidad, mientras que bajo la modalidad de distrito de riego se operan

18,830 ha (10.9 %).

En relación con el tipo de tipos de aprovechamiento dentro de las Unidades de Riego, de

las 151,183 ha el 21.6 % son de agua superficial y 118,513 ha (78.4 %), se riegan con pozos y

norias. La eficiencia de conducción en aguas superficiales se estima en 60 % y la de

aplicación en 53 %. Es importante destacar que aun cuando la mayoría de la superficie de

riego es de pozos y norias, 14 de los 34 acuíferos del estado están sobreexplotados, por lo

que el riego con agua superficial adquiere mucha importancia para el estado. (De León,

2014).


4

Tarifas y costos de la energía y del agua por bombeo. El mayor consumo de la energía

eléctrica se genera en el equipo de bombeo entre un 40 y 80% del total, en la fertilización

entre el 0 y 2%, en la conducción entre el 4-50%, en la distribución (rebombeo) entre el 0 y

40% y en la aplicación del riego parcelario entre el 10 y 30%.(CONUEE, 2011).

Un indicador muy importante para relacionar el consumo de energía con los volúmenes

de agua utilizada en un cultivo es el Índice de Consumo Energético (IE) en kWh/m3, otros

indicadores del manejo de un sistema de riego con equipo de bombeo son; la eficiencia

total de riego, la productividad del agua y la tierra, y la eficiencia electromecánica del

equipo de la cual en este trabajo se hablará con detalle (La cual es afectada por estado

físico y mantenimiento del motor-bomba principalmente):

En México existen 118 mil pozos profundos para uso agrícola de los cuales el 70% tienen

potencial de mejorar su eficiencia en el consumo de energía eléctrica mediante la eficiencia

del sistema de bombeo en aproximadamente un 30% a través de la rehabilitación.

(CONUEE, 2011).

En México los agricultores manifiestan de manera permanente que el precio de la energía

es demasiado alto y no es rentable para la mayoría de los cultivos, el gobierno federal a

través de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) tiene subsidio para la energía

destinada a la producción agrícola con las siguientes tarifas: 9; bombeo de agua para riego

agrícola (baja tensión), 9M; bombeo de agua para riego agrícola (media tensión), 9CU;

cargo único para riego agrícola y 9N; bombeo de agua para riego agrícola (nocturno en

baja o media tensión), como se muestra en el Cuadro 1, sobre todo para las tarifas 9CU y

9N.

Cuadro 1. Tarifas para destinadas a la producción agrícola de riego año 2015.

Rango Dic./2014 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

1-5,000 5.073 5.174 5.277 5.383 5.491 5.601 5.713 5.827 5.944 6.063 6.184 6.308 6.434

5,001-15,000 5.647 5.76 5.875 5.993 6.113 6.235 6.36 6.487 6.617 6.749 6.884 7.022 7.162

15,001-35,000 6.165 6.288 6.414 6.542 6.673 6.806 6.942 7.081 7.223 7.367 7.514 7.664 7.817

Adic. 6.766 6.901 7.039 7.18 7.324 7.47 7.619 7.771 7.926 8.085 8.247 8.412 8.58


1-5,000 5.073 5.174 5.277 5.383 5.491 5.601 5.713 5.827 5.944 6.063 6.184 6.308 6.434

5,001-15,000 5.695 5.809 5.925 6.044 6.165 6.288 6.414 6.542 6.673 6.806 6.942 7.081 7.223

15,001-35,000 6.235 6.36 6.487 6.617 6.749 6.884 7.022 7.162 7.305 7.451 7.6 7.752 7.907

Adic. 6.804 6.94 7.079 7.221 7.365 7.512 7.662 7.815 7.971 8.13 8.293 8.459 8.628


Cuota Energetica 0.52 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54


Cuota Energetica 0.26 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27

FUENTE: http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/tarifas_negocio.asp?Tarifa=CMAA&Anio=2015

CARGO POR ENERGÍA ($/KWH)




Tarifa 9

Tarifa 9M

Tarifa 9CU

Tarifa 9N

Los objetivos que se platearon en este trabajo fueron: Realizar pruebas de eficiencias

electromecánicas y obtener lista de materiales en equipos de bombeo en pozos agrícolas y,

dar recomendaciones para la rehabilitación y operación de los equipos de bombeo y

mejorar el manejo de las unidades de riego.


5

Materiales y métodos

Como material didáctico para llevar a cabo el proyecto se utilizó la guía del promotor, el

tríptico y cartel que se elaboraron para difundir, promover, informar y orientar al

productor sobre el Programa MOTUR. (IMTA, 2014).

Se utilizó la Norma Oficial Mexicana NOM-006-ENER-1995 y lineamientos de la Comisión

Nacional del Agua (CONAGUA). (DOF, 1995).

El equipo utilizado para medir los parámetros hidráulicos fueron; sonda eléctrica para

medir los niveles estático y dinámico, medidores totalizadores volumétricos para medir

los parámetros de la energía eléctrica su utilizo un analizador de la calidad de la energía.

Se utilizó GPS y cámara fotográfica para la georeferenciación y tomar fotografías del

estado actual del equipo de bombeo.

Se usaron manómetros de glicerina para conocer la presión en la descarga del equipo de

bombeo y en los que estaban equipados con sistemas de riego presurizados para tomar la

presión en algunos lugares estratégicos. Se diseñó un formato para hacer el registro de los

datos de campo de la unidad de riego y del equipo de bombeo y se diseñó una hoja de

cálculo electrónico para determinar las eficiencias electromecánicas y un formato para

elaborar la lista de materiales para hacer el proyecto de diseño ejecutivo de los equipos de

bombeo.

La metodología consistió en Consta de cinco etapas; la primera la capacitación de técnicos

para apoyar a los usuarios a inscribirse al programa MOTUR, la segunda fue realizar

reuniones en campo con los usuarios, la tercera la concertación con los usuarios para

realizar la prueba de eficiencia electromecánica, la cuarta medición de los parámetros

hidráulicos, eléctricos y mecánicos de los equipos de bombeo y la quinta fue para

determinar la eficiencia electromecánica y elaboración de la lista de materiales para cada

equipo de bombeo

Primera etapa: La capacitación

La capacitación que se impartió fue para los técnicos que desempeñaron en las actividades

relacionadas con el estudio de los equipos de bombeo de pozos profundos, para que

apoyaran la difusión, promoción, información, orientación y apoyo a los usuarios para

inscribirse al Programa MOTUR. El programa del curso taller de promotores del programa

MOTUR fue estructurado de la manera siguiente: Objetivo del curso taller, qué es el

Programa de Modernización y Tecnificación de Unidades de Riego (MOTUR), guía del

promotor y los beneficiados, guía del participante, simulacro de reuniones promoción del

programa MOTUR y ejercicio de planeación. El curso taller fue diseñado para cubrir en

tiempo efectivo alrededor del 30% de su desarrollo en aspectos conceptuales y teóricos, y

el 70% sobre aspectos prácticos relacionados con el programa de MOTUR.


6

La capacitación que se impartió fue hecha por personal del IMTA donde se expuso que es

el Programa de Modernización y Tecnifiación de Unidades de Riego (MOTUR), es un

programa impulsado como compromiso presidencial en el que participan el gobierno

federal, estatal municipal y los Productores Zacatecanos con concesión de agua para uso

agrícola o agrícola-pecuario y para apoyar la modernización y tecnificar las unidades de

riego en el Estado de Zacatecas a partir de la sustitución de 5,000 equipos electromecánicos

y la modernización de los canales de conducción de agua de las unidades de riego agrícola

en el Estado, acciones con las que se puede: Mejorar el rendimiento en el trabajo, incrementar

el ahorro energético, reducir los costos de producción, cambiar los equipos obsoletos y mejorar el

bienestar de las familias rurales.

Se explicó cuáles son los beneficios del programa: Que los productores tienen la

oportunidad de cambiar el equipo electromecánico de sus pozos pagando solo el 25% del

costo total del mismo, los productores que se inscriban al Programa recibirán un apoyo

del gobierno Federal y Estatal equivalente al 75% de lo que cuesta el equipo, y serán

candidatos inmediatos para recibir apoyo para establecer sistemas de riego por goteo o

aspersión. Los materiales didácticos empleados para poder hacer accesible el conocimiento

a los participantes, fueron: a).La guía del promotor, Figura 3 y b). El tríptico y cartel para

la promoción, informar y orientar al productor, Figura 4.

Figura 3. Tríptico Figura 4. Cartel

La guía rápida describe los pasos y acciones que debes llevar a cabo antes, durante y

después de las reuniones informativas con los beneficiarios del programa MOTUR y de

manera general su contenido es el siguiente: en que consiste el programa MOTUR, sus

beneficios y objetivos, ¿por qué inscribirse en el programa?, ¿por qué conviene renovar los

equipos?, ¿quiénes pueden beneficiarse del apoyo?, ¿qué equipo puede renovarse?, ¿qué

se necesita para entrar al programa?, una vez que se tienen los requisitos, ¿qué sigue? y

¿con quién se pueden comunicar los usuarios o representantes de las unidades de riego?


7

Segunda etapa: Reuniones en campo con los usuarios de las unidades de riego para

informar, orientar y apoyar a los usuarios a inscribirse en el programa

Se realizaron 45 reuniones donde se informó, oriento y apoyo a los usuarios interesados

que tomen el programa MOTUR que lleva a cabo el Fideicomiso Fondo de Fomento

Agropecuario del Estado de Zacatecas y la Dirección Local Zacatecas de la CONAGUA

para rehabilitar y modernizar sus equipos de bombeo, las reuniones se enfocaron donde se

presentan mayor problema con los equipos de bombeo y se contempló grupos de usuarios

en los Ejidos, Comunidades, Presidencias Municipales y Organizaciones de Usuarios de

Riego que usa el agua para riego agrícola mediante pozos profundos con equipos de

bombeo. Las reuniones con los usuarios asistentes y municipios indicados se muestran en

la Figura 5.

Figura 5. Usuarios asistentes a las reuniones de información y orientación por municipio.

Para reforzar lo anterior se proporcionó a los usuarios asistentes una Infografía y un

Díptico (Figuras 6 y 7) de cómo se realizara la prueba de eficiencia electromecánica y las

condiciones mínimas que debe tener el equipo de bombeo para realizar de manera

satisfactoria la prueba sin contra tiempos. De las reuniones se obtuvo una minuta, listas de

asistencia, fotografías de las reuniones donde se informó, oriento y apoyo a los usuarios

sobre el proyecto.

Tercera etapa: Concertación con directivos, autoridades y usuarios para realizar las

pruebas de eficiencia electromecánica

Personal del IMTA realizó 964 concertaciones con los propietarios de pozos profundos

agrícolas, programando una fecha de común acuerdo para realizar la prueba de eficiencia

electromecánica. En el Cuadro 2, se presenta una muestra de las concertaciones con los

usuarios.


8

Figura 6. Infografía para la

prueba de eficiencia

Figura 7. Díptico visita técnica para determinar la eficiencia

electromecánica.

Cuadro 2. Concertación con los usuarios de las unidades de riego de pozos profundos.

No. Folio Nombre de la Unidad Nombre del

Representante

Localidad Municipio Fecha de

Concertación

Fecha de

visita

Medio de

Concertación

Observaciones

1 0001

U de R para el D R San

Antonio C1- BAO

Jose Antonio

Cordero Díaz

San Antonio del

Ciprés Pánuco

3 de junio de

2014

3 de junio de

2014

Por teléfono con el Sr.

Noé Torres Ramírez

al número

4786861058

Se realizó la prueba

satisfactoriamente el día

de la visita

2 0002 San Antonio Del Ciprés No.16

Saúl Torres

Esparza

San Antonio del

Ciprés Pánuco

3 de junio de

2014

4 de junio de

2014


Noé Torres Ramírez

al número

4786861058



de la visita

3 0003 U de R para el D R El Arbolito

Porfirio Trejo

Perez Chaparrosa Villa de Cos

4 de junio de

2014

5 de junio de

2014


Porfirio Trejo Pérez al

número 4929491009



de la visita

Cuarta etapa: Medición de parámetros hidráulicos del pozo, eléctricos y mecánicos del

equipo de bombeo

Inspección y operación preliminares. Se realizó una inspección al equipo de bombeo para

determinar el cumplimiento de los requerimientos del propio equipo y la conexión

correcta de toda la instrumentación. Algunos equipos se pusieron en marcha y, se verifico

el funcionamiento de la bomba y de los instrumentos o algún material en el pozo que

limitará realizar la determinación de los parámetros hidráulicos o eléctricos o si se percibe

una mala operación del equipo.

Medición de parámetros hidráulicos del pozo. Una de las dos componentes más

importantes en las pruebas de eficiencia electromecánica en los equipos de bombeo es la

determinación de la potencia de hidráulica de salida, es decir la potencia, en watt,

transferida al agua por la bomba, medida lo más cerca posible del cabezal de descarga

para determinar dicha eficiencia se obtuvo en campo los datos de los equipos de bombeo

que se muestran en Figura 8.


9

Medición de parámetros eléctricos y mecánicos. Se determinó la potencia eléctrica en watt

usada para los equipos de bombeo lo cual fue necesario medir; la tensión eléctrica (volt), la

corriente eléctrica (ampere), el factor de potencia (adimensional), potencia real, potencia y

potencia reactiva, para lo cual se usó un analizador de redes eléctricas que permite la

medición de los parámetros por fases e integra las mediciones por fases, integra dichas

mediciones para obtener directamente los valores trifásicos. Se registró los datos del

sistema eléctrico y del pozo, como se muestran en la Figura 8. Se tomaron fotografías del

equipo de bombeo con el representante del pozo, del transformador, del medidor eléctrico,

del arrancador, del medidor volumétrico y vista general del equipo, estas fotografías se

pusieron como anexo fotográfico. Calculo de la eficiencia electromecánica. Para

determinar la eficiencia electromecánica se utilizó la formula siguiente, conforme a la

norma NOM-006-ENER-1995.

(1)

Es el cociente de la potencia medida a la salida de la bomba entre la potencia de entrada al

motor eléctrico. Se expresa en %.

Donde: Ps Potencia de salida de la bomba y Pe Potencia de entrada al motor.

Es la potencia, en watt, transferida al agua por la bomba, medida lo más cerca posible del

cabezal de descarga. Su expresión es:

(2)

Donde: qv flujo volumétrico en m3/s, ρ densidad del agua bombeada en kg/m3, g

aceleración de la gravedad, en m/s2 y H carga total de bombeo en m.

Es la potencia, en watt, que requiere el motor eléctrico acoplado a la bomba y en operación

normal. Para motores trifásicos se define como:

(3)

Donde: V tensión eléctrica en volt, I corriente eléctrica en ampere y fp factor de potencia,

adimensional. Relación entre la potencia activa y la potencia aparente.

Quinta etapa: Determinación de las eficiencias electromecánicas de los equipos de

bombeo y lista de materiales

Con los datos de campo revisados de las mediciones de los parámetros hidráulicos y

eléctricos se procedió al cálculo de la eficiencia electromecánica, los datos se capturaron en

una hoja de Excel diseñada para facilitar los cálculos y elaborar la gráfica de gasto-carga-


10

eficiencia del equipo de bombeo (Figura 10). A continuación en la Figura 8 se presenta un

ejemplo de evaluación electromecánica de un equipo con su gráfica de gasto-carga-

eficiencia y su lista de materiales para el proyecto de diseño ejecutivo para rehabilitar o

modernizar el equipo de bombeo (Figura 9).

No. Simbolo 1 2 3

1 Di 0.1016 0.1016 0.1016

2 N n/v n/v n/v

3 ND 125.00 123.00 0.00

4 x 1.20 1.20 1.20

5 P 1 0.00 9.98 0.00

6 P m 1.20 11.18 1.20

7 P m 0.008 0.008 0.008

8 P m 0.0174 0.0145 0.0000

9 P m 0.2351 0.1633 0.0000

10 P m 4.91 3.25 0.00

11 P m 6.35 14.59 1.20

12 P m 131.35 137.59 1.20

P m 89.10 86.20 0.00

P m 87.60 88.90 0.00

P m 86.40 89.10 0.00

P m 87.70 88.07 0.00

P m 446.20 445.90 0.00

P m 445.70 444.80 0.00

P m 445.40 444.20 0.00

P m 445.77 444.97 0.00

P m 0.78 0.79 0.00

P m 0.80 0.77 0.00

P m 0.79 0.77 0.00

P m 0.79 0.78 0.00

16 P m 53.49 52.71 0.00

17 P m 22.43 19.58 0.00

18 P m 41.92 37.14 0.00

19 P m 0.80 0.86 0.00

17.41 131.35 41.92

14.51 137.59 37.14

Frecuencia de rotación (RPM)

14

Tensión fase AB

Tensión fase BC

Tensión fase AC

Tensión promedio (V)=[(VAB+VBC+VAC )/3]

15

Factor de potencia línea A

Factor de potencia línea B

39.53

Nivel dinámico (m)

Carga total=[(3)+(11)] (m)

Carga (m.c.a.) Eficiencia (ɳ)

Factor de potencia línea C

Factor de potencia promedio (%)Potencia de entrada al motor (kW)

[(1,732*(13)*(14)*(15)*10-5]Potencia de salida de la bomba (kW)

[ (8) * (12) * 9,806.65 ] Eficiencia electromecánica (%)

[ (17) / (16) * 100 ]

Eficiencia electromecánica promedio

Índice de energía (KWh/M3)

Lectura del manometro a la descarga (m)

Descripcion

Diámetro interno de la tubería (m)

Distancia desde el nivel de referencia a la

línea de centros del manómetro (m)

13

Corriente Linea A

Corriente Linea B

Corriente Linea C

Corriente promedio (A)=[(IA+IB+IC)/3]

Presión a la descarga = [(4) + (5)] (m)Area del tubo a la descarga

[3.141592*(1)2/4](m2)Gasto (m3/s)

Carga de velocidad=[{(8)/(7)}2/19,613.3] (m)Perdidas de friccion en la columna (m)

Carga a la descarga=[(6)+(9)+(10)] (m)

CURVA CARACTERÍSTICA (PUNTO DE OPERACIÓN ACTUAL)

Unidad de Riego: Predio Parcela El Quelite

Gasto (L/s)

RESULTADOS

EFICIENCIA ELECTROMECÁNICA PRUEBA OBSERVACIONES

35

37

39

41

43

45

120

125

130

135

140

145

150

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Efi

cie

ncia

(%

)

Ca

rga

(m

.c.a

.)

Gasto (L/s)Carga Eficiencia

Hora final:

SUMINISTRO ELÉCTRICO: ARRANCADOR:

Demanda contratada: Tipo: marca: n/v

Tarifa contratada Capacidad: clave: n/v

TRANSFORMADOR: Control: modelo: n/v

Tipo: marca: CONDUCTOR ELÉCTRICO DE ARRANCADOR - BOMBA:

Capacidad: 75 KVA clave: Calibre:

Tensión alta: 13200 V baja: CAPACITORES:

MEDIDOR: Potencia:

No. de medidor: Tensión:

KWh: SISTEMAS DE TIERRA:

Kwmáx.:

KVARh: INTERRUPTOR:

Equipo:

Potencia: Voltaje: Título de Concesión:

No:

Armazón: Ef. Nominal:

Coordenadas:

Tipo: Ef minima: Título Latitud:

Longitud:

rpm: F.S.:

Obtenidas Latitud:

Modelo: Clave: Longitud:

Serie: Diseño:

Nota: Datos de la placa no visible

V A-B V B-C V A-C l A l B l C F pA F pB F pC

1 446.20 445.70 445.40 89.10 87.60 86.40 0.78 0.80 0.79

2 445.90 444.80 444.20 86.20 88.90 89.10 0.79 0.77 0.77

3

MEDICIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS

SISTEMA ELÉCTRICO

60 hp n/v

n/v

12:45 p.m. 01.10 p.m.

60 Kw

9N

Tension reducida

n/v

n/v

DATOS DE PLACA DE LA BOMBA DATOS DEL POZO

440 V

IRVE

n/v

Pedestal

n/v

n/v

4 AWG

15 KVAR

440V

No cumple

Termomagnetico

MEDIDOR VOLUMÉTRICO

Marca: NAANDANJAIN

Lectura (m 3̂): 333762

Observaciones:

22°55´7.4"

102°39´34.2"

22°55´9.2"

60893

07ZAC118458/37AMDL13

102°39´35.5"

n/v

n/v

n/v

TENSIÓN ENTRE FASES

MEDICIÓN DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO.

Unidad de Riego: Predio Parcela El Quelite

Fecha:

EVALUACIÓN ELECTROMECÁNICA EN EQUIPOS DE BOMBEO EN POZOS AGRÍCOLAS EN EL ESTADO DE ZACATECAS.

Represente:

Lugar: Estacion Victor Rosales, Calera Zacatecas

Daniel Carasa Felix

Folio:

Hora inicio:

0024

16 de junio de 2014

CORRIENTE POR FASE FACTOR DE POTENCIA Potencia real Potencia aparente

150A

CFE 40RE84

9496 87685 97182

73.7

MEDICIONES ELECTRICAS

Sumergible

Potencia

reactiva

49.98 Kw 64.46 KVA 41.52 KVAR

45.01 Kw 59.29 KVA 38.55 KVAR

OBSERVACIONES

Solo se realizaron dos mediciones porque el usuario no permitio variar mas la presión. Riega aproximadamente 20 hectareas sembrando chile y frijol

principalmente.

No.

n/v

n/v

n/v

n/v

Funciona correctamente

Nivel Estatitco(A): Longitud de tubería en succión (B):

Longitud tubería en descarga (C): Altura manómetro de descarga (D):

Altura tubería en descarga (E):

Succión:

Diámetro

Material

Descarga:

Diámetro

Material

Profunidad del pozo:_______198m

Carga adicional:___________

1 125.00 4.91

2 123.00 3.25

3

MEDICIONES HIDRÁULICAS

Pérdidas

FoFo

1.00 m

MEDICIONES DE PARÁMETROS HIDRÁULICOS

150.00 m

1.20 m

FoFo

0.1016 m

89.00 m

OBSERVACIONESTREN DE DESCARGA

PONER FOTO

0.20 m

14.51 1.00

PruebaGasto

Q (L/s)

Presión

P (kg/cm^2)

Nivel

dinámico

(m)

17.41 0.00

0.1016 m

Nivel de AguaB A

D

C

E

Figura 8. Ejemplo de una evaluación electromecánica de un equipo de bombeo de pozo

profundo.


11

POZO: FOLIO :0024

MUNICIPIO:

USUARIO:

PROFUNDIDAD: MTS BOMBA:

Ø DE ADEME: PULG. COLUMNA:

NIVEL ESTATICO: MTS MOTOR H.P.:

NIVEL DINAMICO: MTS ARRANCADOR:

GASTO (Q) : LPS INTERRUPTOR:

CARGA ADICIONAL: PSI TRANSFORMADOR:

VOLTAJE DE OPERACIÓN:

1.- LOTE 1 $ 9,632.00 $ 9,632.00

2.- LOTE 1 $ 17,180.87 $ 17,180.87

3.- LOTE 1 $ 13,127.58 $ 13,127.58

4.- PIEZA 1 $ 155,971.34 $ 155,971.34

5.- MTS. 150 $ 326.40 $ 48,960.49

6.- MTS. 160 $ 552.17 $ 88,347.20

7.- PIEZA 1 $ 3,403.55 $ 3,403.55

8.- PIEZA 1 $ 1,563.06 $ 1,563.06

9.- PIEZA 1 $ 1,706.45 $ 1,706.45

10.- PIEZA 1 $ 1,322.49 $ 1,322.49

11.- PIEZA 1 $ 35,119.22 $ 35,119.22

12.- PIEZA 1 $ 1,322.49 $ 1,322.49

13.- PIEZA 1 $ 90,684.14 $ 90,684.14

14.- PIEZA 1 $ 43,464.27 $ 43,464.27

15.- LOTE 1 $ 6,916.03 $ 6,916.03

16.- LOTE 0 $ 8,445.09 $ -

17.- LOTE 1 $ 9,632.00 $ 9,632.00

18.- LOTE 1 $ 13,127.58 $ 13,127.58

19.- LOTE 0 $ 43,869.01 $ -

20.- MTS. 0 $ 350.00 $ -

21.- PIEZA 1 $ 9,200.10 $ 9,200.10

$ 550,680.86

Observacio nes :

1.- Indicar marca y especificaciones del material a suministrar

2.- Los trabajos deberán cumplir con la N OM -006, enero 1995; N OM -001 de 2000; N OM -0110 de 2004, según corresponda

3.- Se deberá sujetar a este formato, en papelería membretada de la empresa.

4.- La omisión de los puntos anteriores, será motivo de "N o A ceptació n de la P ro puesta"

5.- El M edidor se instalara de acuerdo al M anual de Instalación del Fabricante

DATOS DEL POZO EQUIPO INSTALADO

PROGRAMA REHABILITACIÓN, MODERNIZACIÓN, TECNIFICACIÓN Y EQUIPAMIENTO DE UNIDADES DE RIEGO

LISTA DE MATERIALES

Predio Parcela El Quelite

Calera de Víctor Rosales

Daniel Carasa Félix

Sumergible

150

60

198

14

89

Tensión reducida

150 A

75 KVA

125

14.51

1.00

440 V

No. C O N C E P T O UNIDAD CANTIDAD

Bomba Sumergible con chumaceras de carburo de silicio

de 60 H.P.

Columna de Bombeo Ced. 40 de 4 " (INCLUYE GUIA DE

SONDA DE 1" DE DIAMETRO)

Cable Sumergible de 3X4

Extraccion del equipo existente

Estudio y videograbacion en toda la profundidad del pozo

(Incluye la entrega de DVD e Informacion tecnico.)

instalacion del equipo existente

Niple con rosca y brida de 1.00 mts. de longitud Ced. 40

de 4"Medidor de Gasto Hidráulico Bridado con Data Logger de

4"

Niple con brida y liso de 1.00 mts. de longitud Ced. 40 4"

Abrazadera Soporte de 4"

Niple de 0.30 Mts. con rosca en ambos extremos Ced. 40

de 4"

Codo de 90º de 4"

Nota No. 1:

Nota: Debera de entregar Memoria de calculo de la seccion del equipo de bombeo y sus componentes. Asi como

tambien deberá anexar las curvas Características.

PRECIO

UNITARIOIMPORTE

TOTAL:

Estructura para Subestación (postes rejilla)

Linea electrica hasta 500 mts.

Gabinete para alojar arrancador de 60 H.P.

Acometida en Alta Tensión

Extraccion de equipo existente

Instalación de equipo de bombeo nuevo

Transformador Eléctrico de 75KVA/13.2KV

Arrancador a Tensión Reducida de 60H.P.

Acometida en baja tension (DEL TRANSFORMADOR AL

ARRANCADOR Y DEL ARRANCADOR A PIE DEL

BROCAL INCLUYE MUFA, TUBO CONDUIT, CABLE

CONEXIONES Y SISTEMA DE MEDICION CONFORME

A LAS NORMAS DE CFE)

Figura 9. Ejemplo de lista de materiales de un equipo de bombeo de pozo profundo.

A continuación en el Cuadro 3, se presenta una muestra de la relación de equipos de

bombeo de pozos profundos a los que se determinó la eficiencia electromecánica.

Cuadro 3. Equipos de bombeo con eficiencia electromecánica determinada.

No. Folio Nombre de la Unidad Nombre del Representante Localidad Municipio Fecha Eficiencia

(%)

Índice de

energía en

kw/m3

(promedio)

1 0001 U de R para el D R San Antonio C1- BAO Jose Antonio Cordero Díaz San Antonio del Ciprés Pánuco 03 de junio de 2014 39.79 0.83

2 0002 San Antonio Del Ciprés No.16 Saúl Torres Esparza San Antonio del Ciprés Pánuco 04 de junio de 2014 39.30 1.01

3 0003 U de R para el D R El Arbolito Porfirio Trejo Perez Chaparrosa Villa de Cos 05 de junio de 2014 57.50 0.66

4 0004 Eliseo y Porfirio Trejo Perez Eliseo y Porfirio Trejo Perez El Garabato Guadalupe 05 de junio de 2014 47.10 0.70

Fotos 10. Realización de las pruebas de las eficiencias electromecánicas.


12

Resultados

Se capacito a diez técnicos con formación de ingenieros civiles y especialistas en irrigación

para apoyar al programa MOTUR y se realizó 45 reuniones donde se informó, oriento y

apoyo a los usuarios a inscribirse para realizar la prueba de eficiencia electromecánica.

Se realizaron 964 concertaciones con directivos y usuarios de las unidades de riego para la

medición de los parámetros hidráulicos y eléctricos de los equipos de bombeo.

Se realizaron 907 con una eficiencia promedio de 36.33%. De las pruebas realizadas 842

(92.83%) son menores del 40% los cuales requieren ser rehabilitados o mejorados según la

norma NOM-006-ENER-1995 y 65 (7.17%) con eficiencia mayor al 40%.

En 57 unidades de riego 85.91%) de las reuniones concertadas no fue posible determinar la

eficiencia electromecánica por diversas causas como; robo de la bomba, motor,

transformador, arrancador y medidor eléctrico, y otras causas; sin energía eléctrica y en

algunos pozos no se pudieron medir los niveles del agua.

La media de las eficiencias electromecánicas de los 842 equipos de bombeo con eficiencia

de menor del 40% es del orden de 34.64% y la media de los 65 equipos de bombeo con

eficiencia de mayor del 40% es del orden 57.66%.

Se elaboró la lista de materiales de los 907 equipos de bombeo para apoyar el estudio de su

rehabilitación o modernización.

A continuación en el Cuadro 4 se presenta el número de equipos de bombeo con su

eficiencia electromecánica por rangos y su porciento.

Cuadro 4. Equipos de bombeo con su eficiencia electromecánica por rangos y su

porciento.

Eficiencia

electromecánica (%)

No. de

equipos %

Eficiencia

electromecánica (%)

No. de

equipos %

0-20 72 7.94 60-80 21 2.32

20-40 600 66.15 80-100 2 0.22

40-60 212 23.37 907 100.00

El gasto mínimo encontrado fue de 1.0 lps, un máximo de 73.0 lps y una media de 20.07

lps.

A continuación en el Cuadro 5 se presenta el índice de energía en kwh/m3 de los equipos

de bombeo por rangos y su porciento.


13

Cuadro 5. Índice de energía de los equipos de bombeo por rangos y su porciento.

Índice de

energía

(rango)

No. de

equipos

%

Índice

de

energía

(rango)

No. de

equipos

%

Índice

de

energía

(rango)

No. de

equipos

%

0-0.10 36 3.97 0.6-0.7 127 14.00 1.2-1.3 16 1.76

0.1-0.2 32 3.53 0.7-0.8 101 11.14 1.3-1.4 4 0.44

0.2-0.3 49 5.40 0.8-0.9 66 7.28 1.4-1.5 6 0.66

0.3-0.4 102 11.25 0.9-1.0 43 4.74 >=1.5 15 1.65

0.4-0.5 130 14.33 1.0-1.1 26 2.87 907 100.00

0.5-0.6 142 15.66 1.1-1.2 12 1.32

A continuación en el Cuadro 6 se presenta indicadores medios de los conceptos de gasto,

eficiencia electromecánica, índice de energía, niveles estático y dinámico, longitud de la

tubería de succión, profundidad del pozo, potencia de las bombas turbina vertical y

sumergibles, capacidad de los transformadores y diámetro de descarga.

Cuadro 6. Principales indicadores de los equipos de bombeo a los que se determinó la

eficiencia electromecánica.

Indicador Valor

promedio Indicador

Valor

promedio

Gasto (lps) 19.78 Profundidad del pozo (m) 167.11

Eficiencia electromecánica (%) 35.62 Potencia de las bombas

turbina vertical (HP)

83.24

Índice de energía (kwh/m3) 0.61 Potencia de las bombas

sumergibles (HP)

59.49

Nivel estático (m) 62.12 Capacidad de los

transformadores (kVA)

72.28

Nivel dinámico (m) 88.20 Diámetros de descarga

(pulgadas)

5.29

Longitud de tubería de succión (m) 109.37

Conclusiones

Para que la difusión y promoción de un proyecto de este tipo debe tener personal

especializado en comunicación para concientizar a los usuarios para que solicite que se

determine la eficiencia electromecánica de su equipo e bombeo.

A los equipos de bombeo en general les queda poca vida útil unos por el uso y otros por la

falta de adecuada operación y mantenimiento.


14

Unas de las principales limitantes para determinar la eficiencia electromecánica fue que en

muchos equipos les faltaban piezas como el motor, transformador, arrancador y otras

partes del equipo debido principalmente a robo y otra es que algunos usuarios mostraron

poco interés para incorporarse al Programa MOTUR por falta de recursos económicos

principalmente.

Es común encontrar que usuarios interesados en el ahorro de energía, que las mejoras que

hacen a sus equipos de bombeo los reduzcan al motor-bomba, pero el problema surge por

no tomar en cuenta todos los componentes de un sistema de riego, por ejemplo, el equipo

no genera el gasto esperado porque no se consideraron las condiciones del pozo, o la carga

a la salida del equipo no es la suficiente para llevar el agua al cultivo, lo cual genera un

mal precedente para las iniciativas de ahorro de energía en general.

Referencias Bibliográficas

Comisión Nacional para el Usos Eficiente de la Energía. SENER. 2011. “Estudio de

sistemas de bombeo agropecuarios en México”. México, D.F.

De León M. Benjamín F. 2014. “Gestión del agua en acuíferos sobreexplotados”. XI

Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola y XXIII Congreso

nacional de Ingeniería Agrícola. Can Cun, Quintana Roo.

Diario Oficial de la Federación (DOF). 1995. “Norma Oficial Mexicana NOM-006-ENER-

1995. Eficiencia energética electromecánica en sistemas de bombeo para pozo

profundo en operación.- límites y método de prueba”. Mexico, D.F.

Diario Oficial de la Federación (DOF). 2005. “Acuerdo que modifica los Lineamientos por

los que se regula el Programa Especial de Energía para el Campo en materia de

energía eléctrica de uso agrícola”. México, D.F.

Diario Oficial de la Federación (DOF). 2013. “Acuerdo por el que se actualiza la

disponibilidad media anual de agua subterránea de los 653 acuíferos de los Estados

Unidos Mexicanos, mismos que forman parte de las regiones hidrológico-

administrativas que se indican”. Mexico, D.F.

Comisión Nacional del Agua. 2013. “Plan Nacional Hidráulico 2013-2030”. México, D.F.

Comisión Nacional del Agua. Dirección Local Zacatecas e Instituto Mexicano de

Tecnología del Agua. 2014. “Informe final del proyecto RD1411.3: Determinación

de la eficiencia electromecánica de 1,500 equipos de bombeo, mediante pruebas de

campo en pozos agrícolas del estado de Zacatecas”. Zacatecas, Zac. México.

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I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión … · En México existen 118 mil pozos profundos para uso agrícola de los cuales el 70% ... tarifas_negocio.asp?Tarifa=CMAA&Anio=2015