Una forma inmediata de ahorrar energía en una instalación de aire comprimido es la eliminación del desperdicio de aire en forma de fugas. El aire es gratis hasta que se comprime. El aire comprimido es energía y la energía cuesta dinero. Todo el aire que se desperdicia tirándolo a la atmósfera es en realidad dinero que se tira.
Tuberías, conexiones y mangueras que fugan no sólo producen fugas de aire comprimido y por lo tanto de energía y dinero sino que además no ayudan a disminuir las emisiones de GEI (gases de efecto invernadero).
Una ventaja de los equipos neumáticos respecto a los hidráulicos es su aparente limpieza. Sin embargo, las fugas de aire son más difíciles de detectar dporque no son tan obvias como las manchas de aceite. El Ingreso de contaminantes en las redes neumáticas es posible, pero generalmente no es un problema mayor, y a menos que la fuga sea significante, tampoco la seguridad representa problemas. Por tanto, la reposición del aire es la única preocupación aparente.
Reposición del aire comprimido y su coste
Mientras que el aire es “gratis”, el aire comprimido limpio, seco no lo es. Considerado el costo compuesto del aire para un sistema neumático, debemos tener en cuenta:
- La depreciación (el desgaste) del compresor
- Los costes de acondicionar y conducir el aire: la filtración, secado y la lubricación
- La energía eléctrica consumida
La proporción de fuga ideal es cero, pero al calcular el rendimiento de un compresor de manera práctica (Free Air Delivery o FAD) requerido por un sistema neumático, una regla normalmente aceptada es una fuga de hasta de 10 % de la proporción de flujo total.
Mientras una proporción de fuga de 10 por ciento del flujo puede parecer alta y sería inaceptable en un sistema hidráulico, las proporciones de fuga de aire por encima del 25% son muy comunes en la industria, incluso en los sistemas neumáticos bien mantenidos.
La proporción real de fuga de un sistema puede calcularse con facilidad usando la fórmula:
QL = QC * t/(T + t)
donde:
QL = Proporción de fuga de Sistema (m3/min)
QC = Entrega del Compresor (m3/min)
T = Tiempo que el compresor se mantiene apagado (min)
t = Time que el compresor trabaja (min)
Observaciones:
1. Use fracciones decimales de minutos: cada segundo es = 0.0167 de minuto
2. Mida los tiempos cuando ningún sistema, máquina o herramienta neumáticos estén trabajando.
3. Si solamente queremos saber el porcentaje de pérdida usaremos: t/(T+t)
2. Mida los tiempos cuando ningún sistema, máquina o herramienta neumáticos estén trabajando.
3. Si solamente queremos saber el porcentaje de pérdida usaremos: t/(T+t)
Los flujos de aire comprimido son la mayor y más importante fuente de desperdicio de energía en la mayoría de los sistemas, lo que causa importantes caídas de presión que producen ineficiencias en el funcionamiento de las máquinas y las herramientas. Como consecuencia, se ve afectada la producción, forzando a los compresores a trabajar más continuamente, lo que provoca mayores desgastes y, en definitiva, mayores costes.
Para compensar estas pérdidas, normalmente se induce a un aumento en la presión del sistema. Las pérdidas más comunes son en acoples, conexiones y mangueras; reguladores de presión; purgas de condensado -abiertas, deterioradas-; válvulas de cierre abiertas; y productos de baja calidad, entre otros.
Método Simple para Evaluar el Costo de Fugas de Aire
Existe una forma precisa de definir cuánta de su Energía Neumática se está desperdiciando simplemente en fugas.
1. Deje funcionando el compresor principal al terminar la operación productiva de planta, o póngalo a funcionar en un día de No Producción.
2. Tome el tiempo de ciclo que transcurre desde el arranque del compresor hasta que vuelva a arrancar después de haber estado parado por el presostato. (estamos midiendo un ciclo de compresor).
3. Mida ahora el tiempo de arranque-parada que transcurre entre el arranque y la parada del compresor.
4 Divida el tiempo de arranque-parada (3) entre el tiempo de ciclo (2). Esa es la
proporción de desperdicio de su instalación neumática. Si es menor de 0.05 o sea el 5%, se encuentra dentro de parámetros aceptables.
De no ser así, tome inmediata acción para corregir fugas.
Verifique el consumo de energía del motor del compresor (debe estar en la placa del motor en términos de Watts o HP) (*)
Su porcentaje de desperdicio puede ahora ser convertido a euros y céntimos de euro.
(*) Si la potencia esta expresada en HP multiplique por 746 para obtener watios.
Ejemplos
Considerando un sistema de caudal 10 m3/min y con un 10 % de fugas (dentro de los valores de normalidad), es decir 1 m3/min, y sabiendo que la energía necesaria para comprimir 1 m3/min a una presión de 7 bar es aproximadamente 5,2 kW. A un costo de laa energía eléctrica de 0,10€/kWh, esta fuga cuesta más de 52 cént de euro por hora en energía.
¡En un funcionamiento 24 horas/7 días a la semana/365 días al año, esto suma 4,555 € por año!
En un reciente estudio de casos prácticos, se inspeccionaron los sistemas neumáticos de dos plantas para detectar fugas usando equipo ultrasónico de detección. En el primero en el que durante dos horas se realizó la inspección, se descubrieron 27 fugas. El costo de energía desperdiciado y calculado para estas fugas era 9,000 €/año.
En el segundo caso, una planta mucho más grande en el que se tardaron dos días para inspeccionar toda la instalación neumática, se descubrieron 260 fugas. ¡El costo de energía calculado de estas fugas era más de 90,000 €/año!
El costo de fugas de los sistemas hidráulicos y neumáticos puede ser significativo. Las fugas de aire son menos obvias y pueden ser más costosas que las de aceite a través del tiempo.
TABLA DE FUGAS | |||||||
Tamaño de la fuga | Caudal (m3/min) | Fuga (m3/día) | Fuga (KWh/día) | Fuga (m3/año) | Fuga (KWh/año) | Coste de la fuga (€/día) | Coste de la fuga (€/año) |
1/16” | 0,19 | 273,6 | 59,28 | 99864 | 21637,2 | 5,93 | 2163,72 |
1/8” | 0,74 | 1065,6 | 230,88 | 388944 | 84271,2 | 23,09 | 8427,12 |
1/4” | 2,97 | 4276,8 | 926,64 | 1561032 | 338223,6 | 92,66 | 33822,36 |
1/2” | 11,86 | 17078,4 | 3700,32 | 6233616 | 1350616,8 | 370,03 | 135061,68 |
3/4” | 26,69 | 38433,6 | 8327,28 | 14028264 | 3039457,2 | 832,73 | 303945,72 |
1” | 47,46 | 68342,4 | 14807,52 | 24944976 | 5404744,8 | 1480,75 | 540474,48 |
2” | 190,29 | 274017,6 | 59370,48 | 100016424 | 21670225,2 | 5937,05 | 2167022,52 |
Consideraciones:
Sistema presurizado a 7 bar
Coste estimado de la energía eléctrica 0,10 €/kWh
1 pie3: 0,028 m3
Operación al año 7/24/365
Otros sistemas para optimizar las instalaciones de aire comprimido:
Variadores de Frecuencia
Para permitir que la velocidad del compresor varie en función de la demanda de consumo.
Válvulas de Control Intermedio
Estas válvulas mantienen la presión constante con un rango de tolerancia de +/- 1 PSIG (0,068 bar).
Purgador controlado por temporizador
La ventaja que posee este equipo es que no hay pérdidas de aire comprimido durante la descarga del condensado.
Existen varios modelos para todas las capacidades del compresor incluyendo una entrada inferior para aplicaciones con los puntos de drenaje cerca del suelo. Su utilización es conveniente para todos los componentes en una red de aire comprimido y se fabrican para una amplia gama de voltajes y presiones.
La ventaja que posee este equipo es que no hay pérdidas de aire comprimido durante la descarga del condensado.
Existen varios modelos para todas las capacidades del compresor incluyendo una entrada inferior para aplicaciones con los puntos de drenaje cerca del suelo. Su utilización es conveniente para todos los componentes en una red de aire comprimido y se fabrican para una amplia gama de voltajes y presiones.
Los informes de medidas correctoras que Global Green Ingenieros emite cómo parte documental de una auditoría energética, recogen en un lugar prioritario aquellas medidas de pequeña envergadura, económicas, contundentes y que conllevan un impacto inmediato en la reducción de los consumos de energía.
Los costes de un programa de reducción de fugas, como medida inicial de ahorro de energía en una planta industrial, se puede dividir en dos acciones. La primera es el coste de detección y la segunda es el coste de reparación.
Estos dos costes son solamente una fracción del potencial ahorro de energía en la instalación de aire comprimido.
El retorno de la inversión suele ser menor a los 60 días.
La clave del éxito de la aplicación de las medidas correctoras se encuentra en localizar el número total de fugas y en la velocidad de las reparaciones reduciendo así los costes de forma considerable. Para facilitar estas tareas de control de la instalación neumática es muy interesante el uso de programas vía web de gestión de instalaciones neumáticas, donde se controla el número de fugas, su asociación con determinados equipos, su localización, el tiempo usado en su reparación, su coste de reparación, la amortización de este coste, etc.
Arturo Martín
CEO
Global Green Ingenieros S.L.
Edificio ARIETE.
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Calle Innovacion, 6-8.
Parque Empresarial PISA
E41927 Mairena del Aljarafe.
Sevilla
Spain
(www.grupoglobalgreen.es)
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