Cómo desarrollar un sistema de aire comprimido más eficiente y confiable

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En un mundo tan globalizado y competitivo, cada día cobra más importancia lograr operaciones más eficientes y sostenibles en el tiempo.

Para este aspecto la generación de aire comprimido juega un papel muy importante, no solo en los costos de producción sino en el impacto de seguridad industrial que tiene con los operarios y personal que convive día a día con esta fuente de energía.

Es importante recordar cuales son los puntos de mayor impacto del aire comprimido en la industria
  1. El mal uso del aire comprimido puede llegar a ocasionar graves lesiones e incluso la muerte.
  • Solo 10 psi de presión son suficientes para poder desprender el ojo de su cavidad, la mayoría de las empresas de producción operan a 110 psi.
  • Someterse a un nivel de ruido continuo de 85 dB producirá daños de audición, una fuga de aire o un martillo neumático puede alcanzar hasta los 100 dB, existe un mito que dice que las personas se acostumbran al ruido, en realidad lo que pasa es que el ruido lentamente lesiona y altera la capacidad auditiva de las personas. El tinnitus es una enfermedad cada vez más común entre trabajadores industriales. Una pérdida de audición nunca se puede recuperar.
  • En un ambiente de alta contaminación, como se puede dar en empresas de producción de cemento, cerámica, alimentos en purina, madereros, entre otros; el uso de aire comprimido para limpieza, pulveriza esta contaminación, aspirar aire en estos ambientes, ocasiona problemas respiratorios a corto plazo. 
  • El uso de pistolas de soplado para limpiar polvo al finalizar la jornada laboral, puede traer consigo que penetren burbujas de aire en la circulación sanguínea y causen embolia; las burbujas de aire en las venas, llegan a ser transportadas por la sangre, si estas llegan al corazón se producen síntomas de infarto, si llega al cerebro puede causar hemorragia cerebral. Este tipo de lesión puede causar la muerte inmediata. Teniendo en cuenta que el aire comprimido promedio tiene un contenido importante de aceite, óxido, agua, gases y demás partículas que pueden ocasionar infecciones graves al penetrar la piel
  1. Después del pago de nómina, la generación de aire comprimido puede llegar a ser el gasto más alto que tenga una empresa de producción

Si se toma el recibo de energía y se discrimina los consumos más relevantes, se encontrará que los motores eléctricos son los mayores consumidores de energía, siendo los compresores de aire los equipos con los motores de potencia más significativos.

La industria latinoamericana paga un promedio de 1,000 USD al año en energía eléctrica, por cada 1 HP de potencia instalada, este valor depende de diferentes variables, como lo son el costo del Kilovatio/horas, el tiempo en operación y la eficiencia del motor del compresor; son estas variables las que empiezan a hacer diferencias competitivas entre países, rutinas y tipos de tecnología.

Para conocer exactamente cuánto paga su empresa en la generación de aire comprimido se debe utilizar la formula descrita a continuación

**B2BIMGEMB**1**

Donde
HP =  Potencia del compresor en Horse Power  
FS= Factor del servicio del motor del compresor (normalmente será 1.1 o 1.15)
Costo Kw/h = Costo del Kilovatio/hora, este dato se obtiene del recibo de energía 
Horas de operación= Tiempo del equipo operando
Eficiencia del motor= se toma de la placa del motor del compresor

* La fórmula anteriormente expuesta, es para compresores de tornillo asumiendo una operación al 100%, con el compresor en máxima entrega de aire (estado carga)

Para un compresor de 1HP de potencia, con un costo de Kilovatio/hora de 0.14 USD y una operación de 24 horas al día los 7 días de la semana y una eficiencia del motor del compresor del 95%, el costo sería de 1000 USD/ Año.

**B2BIMGEMB**2**

Las industrias de producción medianas, tienen un promedio de 200 HP instalados para la generación de aire, esto quiere decir que pagan alrededor de 200.000 USD al año en energía eléctrica.

Es importante que los industriales se pregunten, si realmente se necesita toda la potencia que tienen instalada. Son muchos los casos que utilizan equipos sobre dimensionados pagando en costos operativos hasta un 50% más de lo que realmente aplicaría.

  1. El incremento de presión en la generación aumenta el consumo de energía y por tal el costo operativo, por cada 2 PSI que se aumenta de presión, se incrementa 1% del consumo de energía.

La mayoría de las industrias de producción necesitan 90 PSI para operar sus sistemas neumáticos, pero es muy común que los compresores estén configurados a 120 PSI, es decir se incrementa la presión en 30 PSI, teniendo en cuenta la regla antes descrita, se estaría aumentando el 15% el consumo de energía; si fuera un compresor de 200HP, se pagaría 30.000 USD al año adicionales en energía eléctrica.

A continuación se describen cuáles pueden ser la justificaciones y razones que se encuentran en la industria, cuando se cuestiona una sobre-presión en la generación versus lo que realmente debería necesitar la planta; adicionalmente se suministran consejos para solucionar el problema y eliminar el mito.

  • Caída de presión en el tramo de tubería que comunica los compresores y la aplicación, ocasionando déficits de presión al final de la línea, la aplicación necesita 90 PSI pero aunque la generación este en 90 PSI, al final de la línea solo llegan 70 PSI, para compensar se debe aumentar la presión en la generación. Esto tiene una solución más sostenible y con costos de producción razonables, a través de una distribución de tubería en anillo cerrado con las dimensiones de diámetro adecuadas al caudal de aire que se necesita, acompañado además de un tanque de almacenamiento que le dará mayor estabilidad al sistema en demandas pico y parciales.
  • La aplicación definirá la calidad de aire que se necesite, a partir de ese criterio se seleccionan los equipos de filtración y secado para tratar el aire antes  de ser distribuido en la tubería, el mantenimiento oportuno de los filtros es vital, un filtro nuevo tiene una caída de presión de 2 PSI, a medida que pasa el tiempo, el filtro se va saturando poco a poco llegando a 12 PSI antes que se rompa el elemento filtrante, la industria en general necesita 2 filtros en serie, en una planta donde no se tenga control de las rutinas de mantenimiento, las caídas de presión pueden llegar a ser de 10 PSI por cada filtro, con 20 PSI de caída de presión, la acción más inmediata para compensar, es el aumento de la presión en el compresor, aumentar 20 PSI es incrementar 10% en el consumo de energía, si se hace nuevamente el ejercicio con un compresor de 200 HP, se estaría pagando 20.000 USD adicionales en energía eléctrica, un costo no comparable con el del elemento filtrante y el mantenimiento oportuno
  1. Las fugas de aire pueden llegar a ser un 35% de consumo del aire comprimido generado

Las fugas de aire son subestimadas hasta que se cuantifican los costos de tenerlas, en un diámetro de 1/8” a 100 PSI, se desperdician un caudal de alrededor de 26 CFM, para producir este caudal se necesita por lo menos un compresor de 5 HP, esto significa que tendría un costo al año de 5,000 USD, costos parásitos de producción, en el cuadro a continuación podemos ver la cantidad de caudal que se desperdicia teniendo en cuenta diferentes diámetros y presiones 

**B2BIMGEMB**3**

Se concluye, que aumentar la presión no solo aumenta el consumo energético en el compresor sino que aumenta el caudal de desperdicio en fugas.

Sin duda el impacto que tienen los sistemas de aire comprimido en la competitividad de la industria es subvalorado, como especialista y auditora de sistemas de aire comprimido, he tenido la oportunidad de evaluar y diagnosticar varias empresas alrededor de Latinoamérica  y son muchas las oportunidades de mejora que se han encontrado; y los hallazgos más comunes son:

  • Mas compresores operando de los que realmente se necesitan.
  • Combinación equivocada de compresores que están en operación.
  • La presión del sistema es muy elevada.
  • Drenaje de los condensados sin pre-tratamiento que evite la contaminación del medio ambiente.
  • Ausencia de anillos cerrados en la distribución del aire.
  • Capacidad de almacenamiento inapropiado y sin los accesorios de seguridad.
  • El tratamiento del aire no aplica para la necesidad.
  • Falencias en las rutinas de mantenimiento.
  • Distribución y conexión errada de los equipos.
  • Fugas que superan hasta el 35% de la capacidad de los compresores.
  • Practicas irresponsables del aire comprimido que comprometen la salud e integridad del usuario.

  El llamado a la industria es que miren sus sistemas de aire comprimido con otros ojos, con conciencia de los puntos antes descritos. El aire comprimido juega un papel fundamental en la producción, con una dependencia de disponibilidad, por eso es importante que los sistemas sean, no solo confiables sino eficientes y que los costos de producción sean competitivos, las fugas deben ser combatidas diariamente, los compresores deben trabajar en armonía, de lo contrario pueden ocasionar sobre costos en la producción, es el caso de una de las empresas que auditamos este año, contaban con 4 compresores de 500HP, de los cuales solo necesitaban 2 de ellos, debido a que no tenían una configuración correcta de las bandas de presión de cada uno de los compresores, estaban entrando en operación los 4 compresores en forma desordenada. Luego de realizar los correctivos, se logró apagar 1000 HP, con un potencial de ahorro de 800.000 USD al año, para el caso y condiciones de esta empresa.

Lo que no se mide, no se puede controlar ni mucho menos mejorar, los sistemas de aire comprimido no son la excepción.

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Exportaciones manufactureras de Colombia crecen...

El Ministerio de Comercio, Industria y Turismo de Colombia, anunció, mediante comunicado de prensa, que las exportaciones del sector manufacturero completaron cinco meses consecutivos de crecimiento. De acuerdo con la entidad, en febrero, el comportamiento positivo de las exportaciones colombianas estuvo impulsado por las ventas externas del sector agropecuario y de alimentos (9 %) y de los combustibles (8,9 %). La ministra de Comercio, Industria y Turismo, María Lorena Gutiérrez, manifestó su satisfacción por el resultado y explicó que la recuperación de la economía global incidió en el buen desempeño de las exportaciones colombianas. “El alza que muestran las exportaciones manufactureras es muy relevante. Esto es resultado de la política de diversificación de la oferta exportable en la que estamos empeñados y del trabajo de profundización y aprovechamiento de los acuerdos comerciales. Invito a los empresarios a seguir trabajando juntos en este proceso”, señaló la ministra Gutiérrez. El incremento de las ventas externas manufactureras en febrero estuvo impulsado por diferentes bienes. Productos como equipos de transporte (148,3%),  manufacturas de caucho (112,5%), abonos (97,6%), equipos y materiales fotográficos (93,1%), manufacturas de corcho y madera (89%), plásticos en formas primarias (78,5%), hierro y acero (51%), edificios prefabricados (46,5%), manufacturas de minerales no metálicos (46,3%) y productos medicinales y farmacéuticos (38,9%), entre otros, impulsaron esta clase de ventas. En cuanto al sector de las exportaciones agropecuarias y de alimentos se destacan productos como: pescado (155,9%), azúcares y preparados con azúcar y miel (111,7%), tabaco y sus productos (77,4%), aceites y grasas fijos de origen vegetal (71,6%), pienso para animales (50,7%), carne y preparados de carne (45,9%) y bebidas (42,5%), entre otros. Por otro lado, las exportaciones totales colombianas en el primer bimestre aumentaron 13,9 % al compararlas con igual periodo de 2017. Las manufactureras crecieron 20,5%, las agropecuarias y de alimentos 17,7% y las de combustibles 15,3% en los dos primeros meses del 2018. Argentina, con un incremento de 158%, Paraguay (133,2%), Canadá (135,4%), Austria (119,7%), Francia (83,4%), Corea del Sur (40,5%), Costa Rica (15,7%) y Estados Unidos (4,6%) son algunos de los socios comerciales a los que más crecieron las exportaciones colombianas en los dos primeros meses de este año.El Ministerio de Comercio, Industria y Turismo de Colombia, anunció, mediante comunicado de prensa, que las exportaciones del sector manufacturero completaron cinco meses consecutivos de crecimiento. De acuerdo con la entidad, en febrero, el comportamiento positivo de las exportaciones colombianas estuvo impulsado por las ventas externas del sector agropecuario y de alimentos (9 %) y de los combustibles (8,9 %). La ministra de Comercio, Industria y Turismo, María Lorena Gutiérrez, manifestó su satisfacción por el resultado y explicó que la recuperación de la economía global incidió en el buen desempeño de las exportaciones colombianas. “El alza que muestran las exportaciones manufactureras es muy relevante. Esto es resultado de la política de diversificación de la oferta exportable en la que estamos empeñados y del trabajo de profundización y aprovechamiento de los acuerdos comerciales. Invito a los empresarios a seguir trabajando juntos en este proceso”, señaló la ministra Gutiérrez. El incremento de las ventas externas manufactureras en febrero estuvo impulsado por diferentes bienes. Productos como equipos de transporte (148,3%),  manufacturas de caucho (112,5%), abonos (97,6%), equipos y materiales fotográficos (93,1%), manufacturas de corcho y madera (89%), plásticos en formas primarias (78,5%), hierro y acero (51%), edificios prefabricados (46,5%), manufacturas de minerales no metálicos (46,3%) y productos medicinales y farmacéuticos (38,9%), entre otros, impulsaron esta clase de ventas. En cuanto al sector de las exportaciones agropecuarias y de alimentos se destacan productos como: pescado (155,9%), azúcares y preparados con azúcar y miel (111,7%), tabaco y sus productos (77,4%), aceites y grasas fijos de origen vegetal (71,6%), pienso para animales (50,7%), carne y preparados de carne (45,9%) y bebidas (42,5%), entre otros. Por otro lado, las exportaciones totales colombianas en el primer bimestre aumentaron 13,9 % al compararlas con igual periodo de 2017. Las manufactureras crecieron 20,5%, las agropecuarias y de alimentos 17,7% y las de combustibles 15,3% en los dos primeros meses del 2018. Argentina, con un incremento de 158%, Paraguay (133,2%), Canadá (135,4%), Austria (119,7%), Francia (83,4%), Corea del Sur (40,5%), Costa Rica (15,7%) y Estados Unidos (4,6%) son algunos de los socios comerciales a los que más crecieron las exportaciones colombianas en los dos primeros meses de este año.

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