Ampliación de tanque para desplazar bombeo a tarifa nocturna
Una planta potabilizadora bombea 75 kW durante 14 horas diarias para llenar un tanque elevado. La tarifa punta es 3.20 MXN/kWh de 18:00 a 22:00; fuera de punta es 1.10 MXN/kWh. Actualmente cuatro horas de bombeo ocurren en punta. Se propone ampliar el tanque en 400 m³ para trasladar esas cuatro horas a la madrugada. La obra cuesta 450,000 MXN y el espacio disponible es limitado; además, el agua almacenada debe mantenerse con cloro residual entre 0.2 y 1.5 mg/L y no puede exceder 24 horas de retención. Los operadores temen que el tanque adicional afecte la calidad del agua y que la bomba trabaje fuera de su curva de eficiencia. El caudal de bombeo es 90 L/s. La dirección pide evaluar el ahorro, el periodo de recuperación y los riesgos sanitarios.
1. Calcule el ahorro diario y anual si se desplazan las cuatro horas, y el periodo simple de recuperación. ¿Qué supuestos sostienen el resultado?
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Energía desplazada por hora: 75 kW × 1 h = 75 kWh. Ahorro por kWh desplazado: 3.20 − 1.10 = 2.10 MXN. Si se trasladan 4 h: 4 × 75 × 2.10 = 630 MXN/día. Anual (365 días): 229,950 MXN. Payback simple = 450,000 / 229,950 = 1.96 años, ≈ 23.5 meses.
El cálculo supone que toda la energía se desplaza y que la bomba mantiene el mismo consumo. Si la bomba trabaja con menor eficiencia de noche o si hay pérdidas por almacenamiento, el ahorro baja. También debe incluirse el costo de mantenimiento del tanque y la cloración adicional. El ahorro solo es válido si el tanque tiene capacidad suficiente, lo que se revisa en la siguiente tarea.
2. Verifique si el tanque adicional de 400 m³ alcanza para desplazar cuatro horas de bombeo. ¿Qué decisión técnica se deriva?
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El tanque de 400 m³ no alcanza para 4 h de bombeo. Con caudal de 90 L/s: 90 × 3,600 = 324 m³/h; en 4 h se requieren 1,296 m³. El tanque adicional cubre 400 / 324 = 1.23 h. Por tanto, el proyecto tal como está solo permite desplazar ~1.2 h, no 4.
Ahorro real: 1.23 × 75 × 2.10 ≈ 194 MXN/día, ~70,800 MXN/año; payback ≈ 6.4 años. Para lograr 4 h se necesita un tanque de al menos 1,300 m³ o reducir el caudal/tiempo. La decisión correcta es redimensionar antes de licitar, no aprobar 400 m³.
3. ¿Qué riesgos sanitarios y operativos debe controlar si se construye el tanque, y cómo los verificaría en un piloto?
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Riesgo sanitario: mayor tiempo de retención puede agotar el cloro residual. Con 400 m³ y demanda diaria de ~1,300 m³, la fracción almacenada es ~30 %; el tiempo de retención puede superar 24 h si el consumo baja. Se requiere monitoreo de cloro residual en puntos extremos, purga programada y análisis de subproductos. También verificar que el tanque no genere zonas muertas.
Operativamente, la bomba debe operar cerca de su punto de mejor eficiencia; si el caudal nocturno cambia, el consumo específico (kWh/m³) puede subir y borrar el ahorro tarifario. Recomendaría un piloto de 30 días con medición de kWh/m³, cloro residual y quejas, antes de la inversión definitiva.