Recuperar costos energéticos en sistemas de aire comprimido

Examinar el sistema de aire comprimido

Al hacer un recorrido por el sistema de aire comprimido, además de las fugas obvias, se debería buscar los puntos en donde exista pérdida de presión. Muchas veces se pasa por alto que en las tuberías exista pérdida de presión pero la medición de la pérdida de presión a plena carga de producción es muy importante. En un sistema bien diseñado, las tuberías de interconexión entre el suministro de aire y las tuberías de distribución no deberían presentar pérdidas de presión. Los errores más comunes en las tuberías que se pueden encontrar son:

• Una conexión en T puede tener una línea de alimentación de aire comprimido tratando de romper en una corriente de aire que fluye. Este tipo de conexión es común y la turbulencia causada por la entrada de 90º a menudo equivale a una caída de presión de 2 o 3 psi.
• Una entrada en ángulo de 30 o 45 grados en lugar de una T elimina esta pérdida de presión. La conexión en T tiene 15 veces más pérdidas que la entrada direccional. El coste adicional de instalación de la entrada direccional es insignificante.
• El uso de codos de 90 grados en lugar de codos de radio largo es otra fuente de pérdida de presión. Los codos estándar provocan un 25% más de turbulencias que los de radio largo o barrido. De nuevo, la diferencia de coste es insignificante durante la instalación inicial.

Dimensionamiento de la tubería

Se debe dimensionar la tubería en función de la longitud y caudal necesario para lo cual se utilizan las tablas de caída de presión convencionales que muestran las pérdidas en función de la presión de entrada, el diámetro de la tubería y el caudal. Se debe seleccionar un tamaño de tubería que no genere pérdidas de carga. En caso de duda, se ha de comparar el costo de la instalación con el del siguiente tamaño de tubería. La mayor parte del costo de material en una instalación de tuberías está en la mano de obra, las válvulas y los accesorios. Recuerda que el tamaño de la tubería no tiene por qué ser igual al de la válvula ya que se puede pasar a una tubería más grande para minimizar la caída de presión y el costo.

Comprobación del sistema aire comprimido

Una tubería pequeña no es mala, salvo que haya demasiado aire intentando circular por ella. Se deben medir las presiones en los puntos críticos, ya sea de forma simultánea con un equipo de monitorización multicanal o, al menos, de forma secuencial con un solo indicador de presión de alta calidad. Los manómetros estándar de los fabricantes de equipos originales y de suministro no suelen ser precisos para medir el diferencial de presión en los puntos críticos con diferentes manómetros. Se debe medir o calcular el caudal que pasa por la tubería para hacer la mejor selección de tamaño.

Algunos consejos útiles para el ahorro de costos energéticos en sistemas de aire comprimido

Muchas veces se seleccionan los detectores de nivel, las desconexiones rápidas y las líneas de alimentación del proceso, en función del tamaño, la comodidad y el precio, sin considerar el caudal ni la caída de presión. Para tener éxito en el ahorro de costos energéticos en sistemas de aire comprimido tanto en el lado de la distribución o del proceso es clave identificar la presión efectiva más baja que hace funcionar el proceso con un rendimiento óptimo. Luego, la programación puede proporcionarse al menor coste posible utilizando todas las variables que se dispone: tuberías, conexiones, controles de flujo de presión, almacenamiento adecuado, etc.

El sistema de distribución

El control de la caída de presión en el lado de la demanda es igualmente importante. Se deben seleccionar los filtros y secadores aguas abajo con caudales conocidos y caídas de presión aceptables.

El diseñador debe comprobar siempre estos factores. Un filtro sobredimensionado produce una caída de presión mucho menor, una vida útil significativamente mayor y un coste no muy superior. Hay que tener cuidado al sobredimensionar los filtros coalescentes. Hay un punto en el que un mayor sobredimensionamiento anula la acción coalescente efectiva.

Refrigeración de armarios

Existen otras oportunidades de ahorro aguas abajo. A menudo, los armarios de control electrónico del sistema se refrigeran con aire comprimido del sistema, aire comprimido refrigerado por vórtice o unidades de refrigeración. Sustituirlos por tubos de calor ofrece un ahorro potencial de 3,5 a 4 kW cada uno. Los tubos de calor están disponibles en muchos tamaños.

Tomas de aire

Se puede utilizar un amplificador de aire que consuma menos aire comprimido al aspirar una cantidad significativa de aire ambiente y mezclarlo directamente en la corriente de aire. Estas unidades tienen relaciones de amplificación de 6,5:1 a 25:1. Es posible ahorrar de 10 a 17 CV por estación de soplado.

Bombas de diafragma accionadas por aire

Las bombas de diafragma accionadas por aire son intrínsecamente eficaces y su punto fuerte es la tolerancia a los fluidos agresivos y la capacidad de funcionar en seco sin sufrir daños. Ofrecen varias vías para conseguir un importante ahorro de aire lo que se traduce en una disminución de costos energéticos en sistemas de aire comprimido.  Las bombas eléctricas son significativamente más eficientes y existen bombas de diafragma accionadas eléctricamente.

Se recomienda considerar la posibilidad de utilizar controles electrónicos o ultrasónicos para apagar las bombas neumáticas automáticamente cuando no se necesiten. Recordar que la bomba de aire utiliza la mayor cantidad de aire cuando no bombea nada.

¿Hace funcionar la bomba a la menor presión posible la mayor parte del tiempo? Cuanto mayor sea la presión, mayor será el consumo de aire. Por ejemplo, la bomba en una operación de empaquetado de filtros no necesita una presión alta excepto durante las etapas finales del ciclo de empaquetado de filtros. Se ha de disponer de los controles para proporcionar una presión reducida en las primeras etapas y una mayor presión más tarde.

Aire a alta presión mal aplicado

Se debe revisar el sistema con detenimiento para identificar los posibles ahorros de energía al utilizar aire a presiones más bajas.

Ahorro de energía mediante la recuperación de calor

Los compresores de tornillo refrigerados por aceite permiten una recuperación potencial de entre el 85 y el 90% de la potencia del motor en forma de aire calentado. El calor de la compresión en una unidad refrigerada por agua también puede calentar el agua de proceso cuando existe esa posibilidad. Si el aire o el agua calentados pueden compensar otra fuente de calor, se tiene una recuperación de energía identificable.

Mantenimiento

El mantenimiento en el lado de la alimentación tiene un impacto directo en el consumo de energía. Unas condiciones de entrada malas reducen la presión de aspiración del compresor, lo que le obliga a funcionar más tiempo para suministrar los parámetros nominales.

Las tareas de mantenimiento son clave para la vida útil de los sistemas de aire comprimido. Conoce nuestros consejos rentables para el mantenimiento de compresores de aire.

Conclusiones de los costos energéticos en sistemas de aire comprimido

La observación, medición, cálculos y tratamiento del aire comprimido permiten  identificar los costos energéticos en sistemas de aire comprimido y poder así tomar las mejores decisiones para poder implementar medidas de ahorro en las plantas de producción.

El aire comprimido es un servicio público que consume mucha energía: es entre siete y ocho veces más caro que la electricidad. Existen importantes oportunidades tanto en el lado de la oferta como en el de la demanda para que cualquier programa optimice las oportunidades económicas. La mejor manera de conseguirlo es mediante una evaluación del sistema de aire comprimido o una auditoría general realizada por profesionales que desarrolle un perfil de los costos energéticos en sistemas de aire comprimido y genere planes eficaces a corto y largo plazo.

Si quieres ampliar conocimientos sobre cómo ahorrar energía, no dejes de seguir nuestros consejos para aumentar la eficiencia de los compresores de aire y reducir costos.