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La comparación energética entre bombas de desplazamiento fijo y bombas de desplazamiento variable solo tiene sentido cuando se especifica el ciclo de trabajo: el porcentaje de tiempo que la máquina opera a carga completa frente a carga parcial. Con un factor de carga del 100 %, una bomba de pistones fijos de alta calidad (eficiencia volumétrica del 95–97 %) suele ser más eficiente que una bomba variable en condiciones idénticas, ya que esta última soporta pérdidas adicionales derivadas de su mecanismo de control de desplazamiento. La ventaja de las bombas de desplazamiento variable aparece a factores de carga parcial inferiores al 70 %, y aumenta considerablemente a medida que la fracción de carga parcial crece. Una máquina industrial que opera con una carga media del 35 % durante el 70 % de su tiempo de funcionamiento mostrará ahorros energéticos notablemente distintos a los de una prensa que opera con una carga del 95 % durante el 90 % de su ciclo.
El cálculo del cruce: a Danfoss La bomba variable serie 45, al operar con un 35 % de su desplazamiento nominal, consume aproximadamente del 38 al 42 % de su potencia de entrada a plena carga. Una bomba fija equivalente, al operar con un 35 % de carga y una válvula de descarga por alivio de presión, consume del 52 al 58 % de la potencia a plena carga; el exceso se disipa como calor a través de la vía de descarga. Esa diferencia de 10 a 16 puntos porcentuales a un 35 % de carga, multiplicada por las horas de funcionamiento en las que predomina la carga parcial, genera el ahorro energético. En una máquina que opera 2 000 horas al año, con un factor de carga promedio del 40 %, la bomba variable ahorra entre 850 y 1 400 kWh anuales en comparación con una bomba fija de la misma clase de caudal; lo que equivale a un ahorro de 85–180 USD/año en costos eléctricos según las tarifas industriales europeas, y a una reducción anual de 380–630 kg de CO₂.
Comparación del consumo energético: fija frente a variable a distintos factores de carga
Factor de carga (% del caudal máximo) |
Consumo de potencia de la bomba fija |
Consumo de potencia de la bomba variable |
Ahorro de la bomba variable |
carga al 100 % — demanda de desplazamiento completo |
100 % de la potencia de entrada nominal |
102–104 % — el mecanismo de control variable añade una pequeña sobrecarga |
La bomba fija es ligeramente mejor a plena carga — la variable añade un 2–4 % |
carga al 70 % — demanda parcial moderada |
73–78 % — pérdidas por descarga de alivio o estrangulamiento |
72–75 % — desplazamiento adaptado a la demanda del 70 % |
La variabilidad ahorra un 1–5 % a una carga del 70 % — aquí aparece una ventaja marginal |
carga al 50 % — mitad de la demanda (común en agricultura) |
58–64 % — pérdida significativa por descarga |
51–55 % — desplazamiento al 50 % con pérdidas mínimas de control |
La variabilidad ahorra un 7–12 % a una carga del 50 % — la ventaja es claramente positiva |
carga del 35 % — funcionamiento de respaldo ligero o velocidad lenta |
52–58 % — la mayor parte de la entrada se destina al calor mediante la válvula de alivio |
36–42 % — desplazamiento proporcional a la demanda |
Variable ahorra un 14–20 % a una carga del 35 % — rango de ahorro dominante |
carga del 20 % — casi en marcha en vacío con demanda mínima |
48–54 % — bomba girando a plena capacidad, casi toda la energía se destina al calor |
21–26 % — desplazamiento cercano al punto de parada mínimo |
Variable ahorra un 26–32 % a una carga del 20 % — rango más significativo |
Para máquinas que funcionan por encima del 85 % de carga durante más del 80 % del tiempo de operación —ciertas prensas hidráulicas, compactadores— el período de recuperación de la inversión de las bombas variables supera los 5–7 años, y una bomba fija de alta eficiencia constituye una inversión más conveniente. Para cosechadoras agrícolas, excavadoras y máquinas industriales con perfiles de carga altamente variables, el período de recuperación de la inversión de las bombas variables suele ser de 18–36 meses a los precios actuales de energía en Europa. HOVOO suministra componentes de servicio para bombas de desplazamiento variable y kits de Sellado para Danfoss las plataformas Series 45 y H1 para mantener la eficiencia que justifica la inversión. Referencias completas en hovooseal.com.
