Ejemplos de control secuencial para compresores de aire

Existen muchas formas de ahorrar energía en los sistemas industriales de aire comprimido. Los secuenciadores para compresores de aire es una tecnología común que se instala en el lado del suministro y proporcionan un ahorro significativo. Sin embargo, muchos de ellos están apagados o no funcionan correctamente. A continuación, estudiaremos por qué los sistemas de control secuencial para compresores de aire suelen tener problemas, y cómo evitarlos mediante la integración adecuada de secuenciadores  y el diseño de los controles.

¿Qué es un secuenciador para compresores de aire?

Los secuenciadores son sistemas de control que ponen en marcha secuencialmente múltiples sistemas de compresores industriales, haciendo funcionar sólo el número mínimo necesario, basándose en una señal de presión, normalmente con sólo uno funcionando en modo de carga parcial y el resto a plena carga o apagado. En función del algoritmo existen 3 tipos básicos de secuenciadores para compresores de aire. Los dos primeros son sólo para el control discreto, utilizando una interfaz binaria o de relés, y son los más adecuados para los compresores de tornillo de carga y descarga o los compresores alternativos. Los terceros pueden aplicarse al control proporcional, que incluye compresores de velocidad variable (VS) y centrífugos.

Secuenciadores en cascada para compresores 

Los secuenciadores más sencillos utilizan un algoritmo en cascada. Se trata de la puesta en marcha y carga secuencial de los compresores en función de la presión descendente, y lo contrario para la presión ascendente. Este algoritmo procede de la era preinformática. Los secuenciadores empezaron su vida como selectores de presión accionados mecánicamente, utilizando relés, levas y temporizadores. Cuando la presión baja, el siguiente compresor arranca y carga, y luego el siguiente arranca y carga si la presión sigue bajando. Cuando la presión sube, ocurre lo contrario. El último encendido carga y descarga cuando se estabiliza el número de compresores en funcionamiento. El secuenciador intercambia el orden para igualar el desgaste. El algoritmo en cascada es el más adecuado para los compresores de desplazamiento positivo y alternativos. Los secuenciadores en cascada tienen un amplio diferencial de presión de funcionamiento.

Secuenciador objetivo

Con la llegada de la tecnología de PLC y de controladores integrados, se han diseñado diferentes algoritmos. Una alternativa común al algoritmo en cascada es el algoritmo objetivo. Hay variantes, pero el más sencillo utiliza una banda de presión para el compresor de ajuste y una banda de presión más amplia para activar los compresores de carga base. El secuenciador gestiona el número de compresores de carga base que funcionan sin tener que esperar a que la presión siga bajando. La primera vez que la presión cae al punto inferior de carga base, el compresor de ajuste ya está completamente cargado y la base número 1 se pone en marcha. La segunda vez que llega al mismo punto de carga base, arranca el número 2, y así sucesivamente. Lo contrario ocurre en el límite superior de la banda de presión más amplia, pero a la inversa. Otra forma es utilizar temporizadores en lugar de la banda de presión más ancha para determinar si el siguiente compresor debe arrancar. Los secuenciadores objetivo tienen un estrecho diferencial de presión de funcionamiento.

Estos diseños comunes parecen sencillos pero los secuenciadores simples descritos anteriormente asumen las siguientes características del sistema para una implementación sin problemas:

• Todos los compresores son de la misma época, marca, tipo y tamaño.
• Todos están en la misma ubicación
• Todos pueden funcionar en carga y descarga y ser arrancados y parados a distancia
• Todos están conectados a una cabecera común, de tamaño generoso, preferiblemente antes de los secadores
• Hay un almacenamiento adecuado.

Lamentablemente, los sistemas de control secuencial para compresores de aire en los que se implementan a menudo no se parecen a ésto.

Secuenciadores personalizados

Este tipo de secuenciador incluido en el sistema de control secuencial para compresores de aire logra reducciones de presión como resultado del estrecho control de banda de presión que ayuda a reducir considerablemente el consumo de energía tanto de los sistemas de aire comprimido pequeños como grandes.

Los hay de varios tipos:

• Basados en el caudal: El número y el tamaño óptimos de los compresores de carga base se ejecutan en cualquier momento en función del caudal total, no del orden secuencial estricto. Se requiere un procesador y un algoritmo más avanzados. Si el tamaño o el tipo de compresores de carga base son muy diferentes, este algoritmo resulta adecuado.
• Carga compartida: Varios compresores proporcionales funcionan a la misma presión y porcentaje de carga. El sistema de gestión impulsa los ajustes locales para que esto ocurra. Esto amplía el rango efectivo de funcionamiento del ajuste eficiente, haciendo que el sistema sea más estable y reduciendo el soplado. Los compresores centrífugos múltiples de tamaño similar son una buena opción para este algoritmo.
• Recorte de base híbrido: Los compresores de ajuste funcionan con un algoritmo de cascada o de objetivo, a veces a una presión elevada y detrás de un controlador de presión-flujo. Los compresores de carga base son controlados por un algoritmo separado, y funcionan a una presión más baja, a menudo la presión final del sistema. Una buena opción sería una mezcla de centrífugas y tornillos.

Hoy en día no existe ningún sistema de aire comprimido energéticamente eficiente que esté completo sin la instalación de un sistema secuencial para compresores de aire. Se trata de la solución de control ideal para estaciones de aire comprimido, controlando inteligentemente varios compresores de velocidad fija.