Compressed air control system for improved plant efficiency

El uso adecuado de sistemas de control de aire comprimido puede maximizar la eficiencia de las operaciones de aire comprimido en una planta y evitar costes innecesarios de electricidad y mantenimiento. Los sistemas de control de aire comprimido permiten registrar datos y generar informes para ser utilizados por los responsables de planta en la toma de decisiones para su optimización operativa.

Es conocido que la generación de aire comprimido es responsable de un alto porcentaje de consumo de energía de una planta. Lo lamentable es que una cantidad significativa de esta energía es desperdiciada en aquellos compresores y sistemas cuyas redes de suministro de aire tienen fugas y no son atendidas a tiempo, o por mal diseño en los sistemas de distribución.

Hemos traído este documento para hacer del conocimiento de los responsables de planta cómo puede un sistema de control de aire comprimido mejorar la eficiencia en la planta reduciendo los costes de producción y mantenimiento.

Como bien es conocido un sistema de control tiene la finalidad de conseguir, mediante la manipulación de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida del sistema de aire comprimido como presiónj, temperatura, caudal, humedad, potencia consumida, etc., de modo que estas alcancen unos valores prefijados; con los siguientes requisitos:

• Garantizar la estabilidad del sistema de aire comprimido, siendo particularmente robusto frente a perturbaciones y errores en los modelos.
• Ser tan eficiente como sea posible, según los criterio de trabajo preestablecidos. Normalmente este criterio consiste en que la acción de control sobre las variables de entrada sea realizable, evitando comportamientos bruscos e irreales.
• Ser de fácil implementación y cómodo de operar en tiempo real con ayuda de un ordenador.

Partiendo de esto, en un sistema de control de aire comprimido las variables que normalmente utilizan los operadores como referencia para encender y apagar los compresores son: la presión y el caudal o flujo volumétrico del aire comprimido, siguiendo la ley de BOYLE de gases ideales, donde expresa que:

“La presión es inversamente proporcional al volumen del recipiente”.

Por tanto, a través del sistema se mantiene controlada y estable la presión ante incrementos en la demanda de aire comprimido, y también se mantiene el control del caudal o flujo volumétrico de aire disponible. Finalmente, lo que se busca con la implementación de un sistema de control es mantener la presión en todo el sistema de distribución y consumo de aire comprimido.

Esto explica que, como el coste de la energía está directamente relacionado con el nivel de presión, hacer funcionar una planta a una presión más alta que la necesaria genera incremento en los costes de energía. Es por ello que si se controla la presión a niveles óptimos se mejora sustancialmente la eficiencia en el consumo de energía de la planta.

Existen costes asociados con el funcionamiento de sistemas de forma ineficiente, un caso particular es cuando una planta tiene compresores funcionando a una parte de su capacidad por ajustes incorrectos de presión local y pasan desapercibidos, ocasionando que los responsables de la planta tomen la decisión más fácil: Comprar otros compresores que resuelvan problemas de baja presión sin haber verificado previamente las condiciones de operación. Parece ilógico, pero la realidad es que muchos actúan así.

Razones por las que un responsable de planta debe implementar un sistema de control de aire comprimido

1. Permite tomar decisiones inteligentes sobre la actualización de los equipos de compresión en función de:
   • La eficiencia de los compresores individuales.
   • La demanda de aire comprimido.
   • Las cargas de producción y los programas de mantenimiento.
2. El sistema de control es capaz de considerar múltiples factores incluyendo la eficiencia de cada compresor, su capacidad y su tiempo de funcionamiento. Esto permite al controlador predecir cuándo los compresores deben entrar en operación y cuándo deben ser reemplazados por compresores en reserva.
3. No sólo es capaz de medir la presión sino también el caudal de aire. El sistema de control de aire comprimido puede controlar la operación del compresor usando información del caudal, presión y demanda evitando los picos de presión y permitiendo que el sistema funcione a un nivel de presión mucho más estable que el de un sistema sin controles activos; lo que reduce el consumo de energía en un 15-40%.

«La combinación de compresores necesarios para un turno de trabajo en particular se puede configurar para respaldar una estrategia de mantenimiento específica».

 

Beneficios de un sistema de control de aire comprimido

• Registra datos y genera informes que pueden ser utilizados por los responsables de la planta para ayudar a planificar las futuras necesidades de capacidad. Y con los datos, se puede cuantificar y combinar con los costes de producción para tener una idea del coste total de producción.
• Monitorizar el sistema con múltiples sensores de presión y flujo de aire, dando paso a la administración de los diferentes niveles de presión en toda la planta.
• Con el uso del sistema de control aire comprimido se pueden tomar entradas de datos desde ciertas zonas de la planta, ciertos equipos, líneas de producción o centros de máquinas, proporcionando así la cantidad justa de aire para satisfacer las necesidades de energía de forma más eficiente.
• Los controles inteligentes pueden ser de utilidad al personal de mantenimiento de la planta durante la implementación de un system for managing industrial preventive maintenance, como por ejemplo detectar una fuga excesiva en el sistema o la detección de la constricción en las líneas debido a la corrosión o el ensuciamiento.

Implementar tecnologías para optimizar fábricas industriales, y en especial ,implantar un sistema de control de aire comprimido, es una forma de controlar eficientemente el compresor de la planta sin necesidad de alterar los controles nativos del compresor, permitiendo la anulación manual en cualquier compresor individual sin interrupción del control de otros compresores. Con ello se obtiene un rendimiento óptimo mientras la planta continua en funcionamiento.

Al actualizar el sistema de aire comprimido de la planta e instalar el controlador de aire comprimido la cantidad total de energía requerida para operar el sistema de aire comprimido se reduce en un porcentaje considerable para generar una reducción en el consumo de energía.

Si deseas más información de los sistema de control de aire comprimido para mejorar la eficiencia en la planta, puede suscribirse al Technology for Industry Newsletter, en donde encontrarás contenido de utilidad referente a los sistemas de control de equipos industriales.