La importancia fundamental de la eficiencia del aire comprimido

El aire comprimido tiene muchos usos, ya que es una de las formas de energía más utilizadas en muchas industrias. Aproximadamente el 70 % de todos los fabricantes utilizan sistemas de aire comprimido para diversas tareas, tales como el funcionamiento de máquinas herramienta, la manipulación de materiales, los equipos de separación y la pintura por pulverización. El aire comprimido es un recurso sumamente utilizado debido a su seguridad y conveniencia; sin embargo, también puede ser una de las formas de energía más costosas. Por ejemplo, se necesitan ocho caballos de fuerza de electricidad para generar un caballo de fuerza de aire comprimido. En este caso, resulta esencial aprovechar las medidas de conservación de energía de bajo costo para ahorrar dinero y, al mismo tiempo, aumentar la eficiencia de su compresor.

Los factores que influyen en la eficiencia energética neumática incluyen el tipo, modelo, tamaño, potencia nominal del motor, diseño del sistema, mecanismos de control, usos y el programa de mantenimiento. Descuidar cualquiera de estos aspectos podría dar lugar a sistemas de compresores de aire con un diseño y mantenimiento deficientes que representan 3200 millones de dólares en gastos de servicios públicos desperdiciados cada año^1.

Sin embargo, contar con un compresor de aire eficiente no solo significa ahorrar dinero. Implementar medidas de conservación de energía al reducir la cantidad de electricidad requerida para producir aire también puede ayudar a controlar la contaminación y mejorar significativamente la calidad del aire.

Al optimizar la eficiencia del compresor de aire, es fundamental examinar los factores mencionados anteriormente y revisar las líneas de suministro, los tanques de almacenamiento de aire, los secadores de aire, los depósitos receptores y los posenfriadores. Los ajustes adecuados en su sistema pueden representar una cantidad significativa de energía y dinero ahorrados.

A continuación, se presentan diversos enfoques para mejorar la eficiencia de su compresor de aire:

1. Instale equipos eficientes: Asegúrese de adquirir equipos del tamaño adecuado que se adapten a la carga de su compresor y seleccione un sistema neumático capaz de mantener una alta eficiencia durante el funcionamiento. Siempre es importante realizar una evaluación del aire comprimido antes de comprometerse con un compresor, de modo que pueda dimensionar todo correctamente.
2. Adquiera un almacenamiento amplio: Casi todos los compresores de aire se benefician de tanques de almacenamiento grandes. Una regla general a seguir es instalar entre 5 y 10 galones por cada valor de CFM del compresor de ajuste más grande. También se recomienda instalar receptores secundarios aguas abajo para equilibrar las presiones o las cargas transitorias de alto caudal.
3. Mantenga una presión baja: Los sistemas óptimos tienen una pérdida de presión inferior a diez PSI, lo que significa que cualquier valor superior indica problemas de caída de presión. Resolver esta complicación podría requerir sobredimensionamiento, garantizando que cualquier pérdida de presión significativa a través de secadores de aire, filtros, tuberías, conectores y mangueras se reduzca mediante un diseño adecuado.
4. Minimice los desperdicios: Asegúrese siempre de que cada componente de su compresor consuma la cantidad de energía adecuada. Compruebe que no haya elementos que puedan sustituirse por una fuente más eficiente. Los mayores derrochadores en cualquier sistema son las purgas de condensado manuales o con temporizador, los dispositivos de soplado continuo y las fugas.
5. Seque el aire de manera eficiente – Las dos opciones más comunes para secar el aire son el secado por refrigeración y por desecante. El secado por desecante triplicará sus costos de secado de aire, por lo que solo debe secar las partes que requieran puntos de rocío bajos. Cuando sea apropiado, utilice la opción refrigerada y, en su lugar, adquiera modelos cíclicos más eficientes que reduzcan el consumo de energía y la carga de humedad.
6. Supervise la eficiencia de su sistema: Es vital conocer las mediciones de su sistema de compresores. Se recomienda considerar la instalación de un sistema de monitoreo eficiente en su sistema neumático para asegurar un consumo energético razonable, así como niveles bajos de fugas.

Componentes que mejoran la calidad del aire para un rendimiento más eficiente:

1. Utilice temperaturas bajas: La temperatura del aire de admisión juega un papel crucial en la cantidad de energía utilizada para comprimir el aire. El aire frío es más denso y ya está más comprimido que el aire caliente, lo que significa que requiere menos energía para comprimirse.
2. Examine la composición del aire: La calidad del aire de admisión influye en la capacidad del sistema para procesarlo adecuadamente. El aire limpio garantiza que el sistema pueda llevar a cabo el proceso de compresión de manera más fluida. El aire sucio reduce la eficiencia y la capacidad de almacenamiento debido a los contaminantes que entran al sistema y se acumulan con el tiempo.
3. Controle los niveles de humedad: Al igual que el análisis de composición, el nivel de humedad en un sistema neumático puede afectar su nivel de rendimiento. El aire húmedo es dañino debido a que la humedad puede acumularse dentro del sistema y causar oxidación. El aire seco tiene menos probabilidades de dañar tanto el sistema de aire comprimido como las herramientas que realizan el trabajo.

Consejos para mejorar el diseño del sistema de compresores de aire:

1. Enfríe el aire de admisión: Dado que, como se mencionó anteriormente, es preferible utilizar aire frío en su sistema, la recomendación es trasladar su compresor a una zona exterior sombreada.
2. Enderece la trayectoria: Las líneas de suministro uniformes, sin curvas ni bucles, producen mayor presión que un sistema neumático con líneas estrechas o giros bruscos. Esto se debe a que ese tipo de diseño puede ser contraproducente para su compresor, provocando mayor fricción y caídas de presión. Un sistema con trayectorias despejadas en comparación con recorridos complejos puede usar la misma energía, pero variar notablemente en la cantidad de presión requerida para alcanzar el punto de uso, todo debido al trazado de la línea.
3. Ahorre energía cuando sea necesario: Un tanque receptor puede amortiguar las fluctuaciones de demanda a corto plazo y reducir los ciclos de encendido y apagado. Contar con un tanque también garantiza que la presión del sistema no caiga por debajo del requerimiento mínimo. Al determinar qué tanque receptor adquirir, su tamaño debe calcularse en función de la potencia del compresor. Un compresor de aire de 50 HP, por ejemplo, requiere un tanque receptor de aire de 50 galones.
4. Utilice varios compresores: Los compresores sobredimensionados pueden ser ineficientes porque utilizan más energía por unidad al operar a carga parcial. Los sistemas de aire sobredimensionados pueden beneficiarse del uso de varios compresores pequeños, lo que permite apagar secciones del sistema principal simplemente desconectando algunos de esos compresores secundarios.
5. Recupere el calor residual: El calor residual es la energía térmica extraída antes de que el aire comprimido se distribuya por la red de tuberías. La probabilidad de recuperar este calor residual a partir del aire caliente o agua caliente es alta, pudiéndose recuperar hasta el 94 % del mismo. El calor residual se puede utilizar para calentar agua para calefacción ambiental o para uso sanitario.
6. Ubíquelo cerca de zonas de alta demanda: Colocar los tanques receptores en los lugares adecuados puede facilitar el abastecimiento de la demanda y, al mismo tiempo, reducir la capacidad requerida del compresor.

Aspectos a tener en cuenta para satisfacer las necesidades de sus compresores de aire:

1. Minimice la demanda artificial: La demanda artificial es el exceso de aire presurizado en el sistema que no se está utilizando. Esto significa que el sistema neumático siempre está operando como si necesitara suministrar aire presurizado, incluso si la demanda real no existe. Utilizar reguladores de presión en el punto de uso puede ayudar a minimizar este problema.
2. Determine la presión exacta requerida: El requerimiento de presión varía según el tipo de proceso y la aplicación, por lo que es esencial conocer los requerimientos de aire. Los niveles de presión exigidos deben considerar las pérdidas del sistema causadas por secadores, separadores, filtros y tuberías. Elevar la presión de descarga del compresor incrementa la demanda de consumos no regulados, los cuales promedian entre un 30 % y un 50 % de la demanda total de aire. Se recomienda establecer la presión y el caudal objetivo para ahorrar costos de energía. (extraído de CDA + Requerimientos Actuales de Presión)
3. Examine la oferta y la demanda de forma adecuada: Realizar una evaluación general de todo el sistema de aire comprimido debería proporcionar una perspectiva clara de la red de distribución. Esto permite detectar problemas y minimizar las posibilidades de un uso inadecuado del aire.
4. Utilice diagramas de bloques y perfiles de presión: Un diagrama de bloques es una representación esquemática que ayuda a identificar todos los componentes del sistema de compresores de aire. Un perfil de presión revela las caídas de presión en el sistema, lo que proporciona información útil para ajustar los controles. El uso de estas herramientas ayuda a identificar interrupciones, cargas intermitentes, modificaciones en el sistema y condiciones generales. Disponer de esta información facilita una supervisión que permite minimizar el impacto en la producción.

Por último, consejos para mantener la calidad de su compresor:

1. Cambie los filtros: Los filtros aseguran que el aire llegue limpio al usuario. El polvo, la suciedad y la grasa pueden obstruirlos, provocando una caída en la presión de aire del sistema. Si estos filtros no se limpian o reemplazan, dicha caída de presión obligará al sistema a generar más energía para mantener el mismo nivel de presión. Asegúrese de utilizar filtros de baja caída de presión y larga vida útil para ahorrar energía. Los filtros deben dimensionarse en función de su caudal máximo.
2. Mantenimiento: Es importante conocer los procedimientos de cuidado específicos para su sistema de aire comprimido y capacitar a los empleados sobre los mismos. Con solo realizar revisiones periódicas a su sistema, puede mantenerlo funcionando de manera eficiente durante muchos años.
3. Repare las fugas: Las fugas desperdician energía y pueden provocar caídas en las presiones del sistema que disminuyen su eficiencia. Incluso las fugas pequeñas pueden ser sumamente costosas, por lo que detectarlas y repararlas puede reducir la pérdida de energía a menos del 10 %. Las fugas pueden originarse en cualquier parte del sistema, pero la mayoría ocurre en reguladores de presión, trampas de condensado abiertas, válvulas de cierre, desconexiones rápidas, uniones de tuberías, selladores de roscas, acoples, mangueras, tubos y accesorios. Un detector acústico por ultrasonido ofrece la mejor opción para localizar fugas al reconocer los sonidos de siseo e identificar el escape. Si no dispone de un sensor acústico ultrasónico, puede aplicar agua jabonosa con una brocha en las áreas sospechosas; se formarán burbujas de jabón en los puntos donde haya una fuga. Una vez localizada la fuga, las reparaciones pueden ser tan simples como apretar componentes o requerir la sustitución de acoples, tramos de tubería, mangueras, juntas, trampas, racores o purgas. Contar con un programa adecuado de prevención de fugas es ideal para identificar y resolver futuros problemas, el cual debe incluir aspectos como: calcular el costo de las fugas de aire, identificar fugas, documentarlas, registrar las reparaciones y realizar revisiones periódicas.

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Fuente: https://www.cagi.org/working-with-compressed-air