Mejora de la eficiencia energética del aire comprimido

eficiencia energetica del aire comprimido

Aire comprimido

El aire comprimido es la tecnología horizontal que utiliza la energía más cara de la industria (entre 7 y 10 veces más cara que la energía eléctrica), razón por la cual es imprescindible controlar la instalación para evitar dilapidar energía eléctrica.

Cómo reducir las perdidas de energía en el aire comprimido

1. Primeros pasos

Nada más empezar, lo primero que se debe hacer es revisar todo el circuito de aire comprimido:

1.1 Revisión del circuito de conductos de aire comprimido

Verificar que el diámetro sea el adecuado y evitar codos de 90º que provocan pérdidas de carga: corregirlo en la medida de lo posible

1.2 Evitar las fugas de aire

Es uno de los problemas más importantes en las instalaciones industriales.

Se puede recorrer la planta cuando esté parada y se pueden detectar las fugas más evidentes escuchando (típicamente en las válvulas y reguladores previos de alimentación a máquinas).

Para detectar pequeñas fugas no audibles, utilizar un detector de ultrasonidos.

Es relativamente sencillo cuantificar las pérdidas cuando la fábrica está parada, observando los ciclos de parada y arranque del compresor.

La mayor parte de las fugas se producen en válvulas, mangueras, cilindros neumáticos y equipamiento de mano, entrada de aire comprimido de los equipos y en el interior de las máquinas.

Para hacerse una idea de las pérdidas, en un sistema de aire comprimido a 6 bar:

  • Un orificio de 1 mm de diámetro: pierde 1,24 l/s (0,3 kW)
  • Un orificio de 3 mm de diámetro: pierde 11,14 l/s (3,1 kW)
  • Un orificio de 5 mm de diámetro: pierde 30,95 l/s (8,3 kW)

(Fuente: Compresores, sistemas de distribución de aire comprimido, IDAE).

2. Línea de base

Para poder controlar la eficiencia de un compresor o sistema de compresores de aire es imprescindible obtener una referencia de funcionamiento. De acuerdo con la ISO50001 esta referencia puede obtenerse mediante una línea de base energética, que representa el consumo específico de un sistema de compresores en función de la producción de aire comprimido.

Otra opción para obtener la línea de base es relacionar el consumo eléctrico en el sistema de aire comprimido con la producción real de la fábrica, es decir kWh/Ud frente a la producción.

Ejemplo de línea de base:

eficiencia en sistema de aire comprimido

A partir de esta curva tenemos identificado el comportamiento energético del sistema, lo que nos permite detectar problemas y corregirlos y sirve de referencia para el estudio de mejoras (o fallos) de rendimiento.

3. Medidas de ahorro

3.1. Sectorizar el circuito de aire comprimido

Esto permitirá aislar zonas que no estén en uso y prevenir posibles pérdidas (que deben corregirse) y usos indebidos, que también deben corregirse mediante concienciación del personal de fábrica.

Instalar válvulas de seccionamiento general por ejemplo para una línea o para un conjunto de máquinas, eso permitirá eliminar pérdidas en los puntos de consumo cuando no se usen.

3.2. No utilizar nunca el aire comprimido para usos no previstos

Por ejemplo, para limpiezas personales o de piezas o lugares, o para refrescarse en verano. Es preciso concienciar al personal de fábrica para que evite estas prácticas.

3.3. Sistemas de compresores

Es habitual que haya varios compresores sin regulador de velocidad. Lo más conveniente es suministrar la demanda básica con estos equipos, pero utilizar un compresor con variador de frecuencia para ajustar la producción a la demanda variable de la fábrica.

Debe establecerse una programación de funcionamiento según la demanda de fábrica, de manera que los compresores vayan entrando sucesivamente.

Un control adecuado del sistema de compresores permite grandes ahorros de energía. Es conveniente una auditoría específica del sistema de aire comprimido realizada por especialistas para conseguir el funcionamiento idóneo.

3.4. Evaluar si es posible la reducción de la presión de generación del compresor

La potencia necesaria para comprimir el aire se incrementa en un 7% por cada bar de incremento de presión en la salida del compresor.

En multitud de ocasiones, las zonas alejadas del calderín de aire en plantas relativamente grandes, hacen que la presión de alimentación a máquinas no sea la adecuada si se baja la presión de suministro.

Para reducir las pérdidas y quizás conseguir reducir la presión de generación se puede estudiar la distribución en anillo de las tuberías de aire comprimido, el aumento del diámetro de los conductos y la reducción de ángulos de 90º como se ha indicado antes.

3.5. Apagar los compresores cuando la fábrica no esté en funcionamiento, siempre que sea posible

En ocasiones, la fábrica debe mantener sistemas en funcionamiento permanente (por ejemplo, en depósitos de mezclas químicas que deben estar agitándose en continuo)

Por otra parte, aunque suene a perogrullo (lo de apagar el equipo), a veces me he encontrado con casos sorprendentes, como dejarse encendido un fin de semana un compresor con una carga mínima de 80 kW.

Una forma de solucionarlo es establecer desconexiones automáticas, por ejemplo de todo el fin de semana.

3.6. Monitorizar el consumo del sistema de compresores.

Por un lado es interesante monitorizar el consumo de energía eléctrica y por otro el de producción de aire (mediante caudalímetros).

Para el análisis de ahorros de energía en empresas es absolutamente básico saber qué y cómo se está consumiendo la energía.

 

La monitorización permite establecer alarmas y evitar que se quede permanentemente encendido un compresor un fin de semana completo como he indicado antes.

Asimismo, la monitorización hace más sencilla la detección de fallos y de funcionamiento inadecuado de los compresores.

3.7. Instalar variadores de frecuencia en los compresores, lo que permitirá ajustar la carga del compresor a la demanda de la planta.

Puesto que la potencia eléctrica se relaciona de forma cuadrática con la velocidad de rotación del motor, los ahorros siempre son considerables.

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