Manual Aire Comprimido Kaeser

Tcnica de aire comprimido Fundamentos, consejos y sugerencias

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ndice

04 1. Qu es el aire comprimido?

06 2. Tratamiento econmico del aire comprimido

08 3. Por qu secar el aire comprimido?

10 4. Evacuacin correcta del condensado

12 5. Tratamiento econmico y seguro del condensado

14 6. Regulacin eficaz de los compresores

16 7. Regulacin por gama de presin: Regulacin ptima de compresores adaptada a las necesidades del usuario

18 8. Ahorro energtico gracias a la recuperacin del calor

20 9. Cmo evitar prdidas de energa (1): Puntosimportantesparalaplanificacinylainstalacin de una red de aire comprimido

22 10. Cmo evitar prdidas de energa (2): Puntos importantes para el saneamiento de una red de aire comprimido

24 11. Planificacin correcta de estaciones de aire comprimido (1): Anlisis de la Demanda de Aire (ADA)

26 12. Planificacin correcta de estaciones de aire comprimido (2): Clculo de la produccin ms econmica de aire comprimido

28 13. Planificacin correcta de estaciones de aire comprimido (3): Anlisis de la Demanda de Aire (ADA) y clculo de la situacin real

30 14. Planificacin correcta de estaciones de aire comprimido (4): Refrigeracin eficaz de la estacin: refrigeracin por aire

32 15. Gestin correcta de un sistema de aire comprimido: Asegurelafiabilidadylaoptimizacindeloscostosalargoplazo

Si quiere saberlo con exactitud, pdanos un Anlisis de la Demanda de Aire (con el sistema ADA). Ms informacin en los captulos 11 a 13 o en nuestro catlogo "Anlisis y asesoramiento".

Sabe a cunto ascienden sus costos de aire comprimido?

Encontrar ms informacin y herramientas para la planificacin correcta de su estacin de aire comprimido en Internet:

www.kaeser.com > Servicio, Anlisis y Asesora

del motor (potencia suministrada por el motor). La potencia absorbida por el motor es igual a la potencia entregada en el eje ms las prdidas internas. Se trata de prdidas elctricas y mec-nicas que se producen en los cojinetes del motor y por su ventilacin. El con-sumo ideal de potencia en el punto nominal P puede calcularse con la fr-mula siguiente: Un, ln, y cos n se pueden leer en la placa de datos del motor elctrico.

5. EPACT: la nueva frmulapara un accionamiento econmicoLos esfuerzos realizados en los EE.UU. para reducir el consumo energtico de los motores asncronos trifsicos terminaron en 1997 en la llamada "Energy Policy Act" (EPACT). Desde 1998, KAESER instala tambin en Europa motores elctricos acordes a esta norma en sus compresores de tor-nillo. Los motores EPACT ofrecen las siguientes ventajas:

a) Bajas temperaturas de servicioLas prdidas internas de rendimiento del motor provocadas por calentamiento o por rozamientos pueden ascender hasta un 20 % en motores pequeos, y de un 4 % a un 5 % en motores a partir de 200 H.P. Los motores EPACT pre-sentan un calentamiento mucho menor y, por tanto, menos prdidas trmicas: un motor convencional registra un calen-tamiento de aprox. 80 K y conserva una reserva trmica de 20 K funcionando a carga normal, mientras que un motor con aislamiento F (como los EPACT)

slo se calienta en las mismas condi-ciones hasta unos 65 K, manteniendo una reserva de 40 K.

b) Mayor duracinLa reduccin de las temperaturas de servicio supone una carga trmica menor del motor, de los cojinetes y de la caja de bornes. La consecuencia es una mayor vida til del motor.

c) Un 6 por ciento ms de aire com-primido con menos energa Menos prdidas de calor significa tam-bin un ahorro de energa. KAESER ha ajustado los compresores perfecta-mente a las posibilidades de los motores EPACT, consiguiendo una mejora de un 6 % en los caudales y de un 5 % en las

1. CaudalEl caudal es la cantidad de aire a pre-sin atmosfrica que un compresor comprime y suministra a la red de aire comprimido. Las normas DIN 1945, parte 1, anexo F, y la ISO 1217, anexo C, determinan la medicin correcta del caudal. Adems, tambin exista la recomendacin CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 2. Para medir el caudal, se procede del modo siguiente: primero se miden la temperatura, la presin atmosfrica y la humedad del aire a la entrada de la unidad. A continuacin se miden la presin mxima de servicio, la temperatura del aire comprimido y el volumen del aire comprimido a la salida

Con el aire comprimido pasa igual que con tantas otras cosas: los detalles son muy importantes, y las pequeas cosas pueden tener conse-cuencias graves, tanto positivas como negativas. Y no todo es lo

que parece a primera vista. Si se produce en condiciones des-favorables, el aire comprimidopuede resultar caro, pero si se genera correctamente puede sermuyeconmico.Esposibleque nuestros consejos le sirvan a la larga tanto como los de su asesor financiero. En esteprimer captulo aclararemos el significadodecuatroconceptosrelacionados con el aire compri-mido e intentaremos llamar su atencin sobre algunos puntosquedebentenerseencuenta.

1. Qu es el aire comprimido?

nominal del motor. Podr leerla en la placa de datos del motor elctrico.

Atencin! Si la potencia suminis-trada por el motor difiere mucho de la potencia nominal, el compresor estar consumiendo demasiada energa o se ver sometido a un des-gaste excesivo.

3. Potencia especfica Entendemos por potencia especfica de un compresor la relacin entre la potencia elctrica que consume y el caudal que suministra a una presin de servicio definida. La potencia elc-trica que consume un compresor es la suma de las potencias consumidas por todos los accionamientos que incluye, como por ejemplo el motor principal, el motor del ventilador, el de las bombas de aceite, la calefaccin auxiliar, etc. Si se necesita la potencia especfica para realizar clculos sobre economa de servicio, deber tomarse referida a toda la unidad y a la presin de servicio mxima. Se dividir el consumo total de electricidad a presin mxima entre el caudal a presin mxima.

4. Potencia elctrica consumida El consumo elctrico es la potencia que el motor de acciona-miento del compresor absorbe de la red, a una carga mecnica definida en el eje

del compresor. Finalmente, el volumen V2 a la salida de aire comprimido se calcula con ayuda de la ecuacin de gas (ver grfica 1) y las condiciones de aspiracin del aire. El resultado de este clculo ser el caudal del compresor.

No debe confundirse con el caudal del bloque compresor.Atencin: La norma DIN 1945 y la ISO 1217 solamente se refieren a los caudales de los bloques. Lo mismo sucede con la antigua recomendacin CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 1.

2. Potencia suministrada por el motor Por tal se entiende la potencia que el motor de accionamiento del compresor transmite mecnicamente al meca-nismo de accionamiento. La potencia ptima, con la cual se consigue el mejor rendimiento elctrico del motor sin sobrecargarlo y con la que se alcanza el factor de rendimiento cos , se encuentra en el rango de la potencia

Pot. nominal del motor

potencias especficas. Esto significa una mejora del rendimiento, periodos de marcha de los compresores ms cortos

y menor consumo por pie cbico de aire comprimido que se produce.

V2 x P2 x T1 T2 x F1

V1 =

P = Un x ln x 3 x cos nPrdidas internas del motor, inclui-das en el rendimiento del motor

Caudal suministrado de aire comprimido

Potencia elctrica reconducida

Consumo de energa

4 5

1. Qu significa aire comprimido "libre de aceite"?De acuerdo con la ISO 8573-1, el aire comprimido slo podr calificarse como libre de aceite si su contenido residual (incluyendo el vapor de aceite) es infe-rior a 0,01 mg/m. Estamos hablando de cuatro centsimas partes del conte-nido normal en el aire de la atmsfera. Esta cantidad es tan pequea que apenas se puede medir. Y qu decir de la calidad del aire de aspiracin? Naturalmente, depender de las con-diciones ambientales. El nivel de hidrocarburos puede alcanzar entre 4 y 14 mg/m en zonas normales, debido simplemente a las emisiones de la industria y del trfico. En zonas indus-triales, donde se utiliza aceite como medio de lubricacin, de refrigeracin y de procesos, el contenido de aceite mineral puede superar los 10 mg/m. Tambin se pueden encontrar otros ele-

c) El secado de aire como baseLa base de todo tratamiento debe ser un secado suficiente del aire comprimido. El secado con un secador refrigerativo es casi siempre el sistema ms econ-mico (v. cap. 3 "Por qu secar el aire comprimido?", pg. 8).

3. Eleccin del sistema de compresoresAl momento de decidirse por un com-presor libre de aceite o refrigerado por aceite para un uso concreto, no deber hacerse basando la eleccin en la calidad del aire que el compresor sea capaz de producir, sino considerando ms bien la economa del sistema. Esta vendr determinada sobre todo por los costos de energa y mantenimiento, que pueden llegar a suponer hasta el 90 % de los costos totales de produccin del aire comprimido. El grueso de este por-centaje, del 75 % al 85 %, corresponde a los gastos de energa. Los sistemas libres de aceite, como los sopladores [hasta 2 bar(a)], son muy adecuados desde el punto de vista energtico en el campo de bajas presiones, desde 500 mbar (a) hasta aprox. 3 bar(a). A partir de 4 bar(a) y hasta 16 bar(a) ser econmicamente ms conveniente elegir compresores de tornillo refrige-rados por aceite. Desde los 5 bar(a), la compresin con unidades libres de aceite debe ser de dos etapas para conseguir una buena relacin entre la potencia consumida y el caudal de aire producido. El gran nmero de intercam-biadores que se requieren, las altas velocidades de giro, la mayor necesidad de tcnica de control, el gasto en agua

mentos contaminantes, como dixido de azufre, holln, metales y polvo.

2. Por qu tratar el aire comprimido?Todos los compresores, sin importar del tipo que sean, funcionan como una aspiradora gigante y aspiran impurezas que luego comprimen junto al aire y que llegarn a la red de aire compri-mido si no se lleva a cabo el tratamiento correspondiente.a) Calidad del aire concompresores "libres de aceite"Este punto es importante, sobre todo, para los compresores que funcionan sin aceite. Debido a la contaminacin de la que hemos hablado, no es posible que un compresor equipado tan slo con un filtro de polvo de 3 micrones suministre aire comprimido libre de aceite. Los compresores libres de aceite no llevan ms que este filtro de polvo como com-ponente de tratamiento.

b) Calidad del aire con compresores refrigerados por aceiteEn estas mquinas, las sustancias agre-sivas son neutralizadas por el aceite refrigerante, que arrastra adems las partculas slidas contenidas en el aire comprimido. A pesar de que con este sistema se produce un aire comprimido de mayor pureza, tampoco se puede prescindir del tratamiento en este caso. Es imposible lograr un aire compri-mido que responda a las exigencias de calidad que define la ISO 8573-1 para la calificacin de aire "libre de aceite", tanto en una compresin libre de aceite como en una con aceite.

para refrigeracin y la alta inversin de adquisicin hacen dudar de que la com-presin sin aceite sea realmente lo ms adecuado desde el punto de vista eco-nmico para este rango de presin. Y no olvidemos que el aire comprimido por unidades libres de aceite y el conden-sado que se forma en dicha compresin son muy agresivos debido al azufre que pueden aspirar de la atmsfera: su pH puede ir de 3 a 6.

4. Tratamiento con el sistema de aire puro KAESERLos compresores de tornillo modernos refrigerados por fluido ofrecen aprox.

un 10 % ms de rendimiento que los compresores sin aceite. El sistema de aire puro KAESER para este tipo de compresores permite ahorrar hasta un 30 % de costos en la produccin de aire comprimido libre de aceite. El conte-nido residual de aceite que se alcanza gracias a este sistema es de tan slo 0,003 mg/m, muy por debajo del valor exigido por la norma ISO. Este sistema incluye todos los componentes de tra-tamiento necesarios para conseguir la calidad exigida para el aire comprimido. Dependiendo de la aplicacin, se uti-lizarn secadores refrigerativos o de adsorcin (ver tambin captulo "Por

qu secar el aire comprimido?", pg. 8) y diferentes combinaciones de filtros. Gracias a este tratamiento, es posible producir un aire comprimido seco, libre de partculas e incluso tcnicamente libre de aceite o estril acorde a la norma ISO y sus clases de calidad de aire comprimido.

5. Esquema de tratamientoEl esquema descriptivo superior se incluye actualmente en todos los catlogos de compresores de tornillo KAESER. Basndose en l, es posible elegir la combinacin correcta de trata-miento para cada caso.

Los expertos en la materia llevan aos discutiendo sobre cul esla manera ms econmica de tratar el aire comprimido. La cuestin ms importante es con qu sistema de compresores se obtieneairecomprimido librede

aceite a menor costo. Indepen-dientemente de las opiniones de los distintos fabricantes, actual-menteestclaroqueesposibleconseguir aire comprimido de primera calidad tanto con com-presores libres de aceite comocon unidades refrigeradas por aceite. Por tanto, el punto deci-sivo al elegir el sistema es la economa.

2. Tratamiento econmico del aire comprimido

Industrialctea,fbricasdecerveza

Elija el grado de tratamiento que se ajuste a sus necesidades:

Produccin de alimentos

Aire de transporte muy limpio, industria qumica

Tratamiento del aire comprimido con secador refrigerativo (punto de roco +38F)

Para redes no protegidas contra congelacin: Tratamiento de aire comprimido con secador de adsorcin (punto de roco hasta -94 F)

Industria farmacutica

Telares,laboratoriosfotogrficos

Pinturaapistola,recubrimientoconpolvo sinterizado

Embalado,airedecontrole instrumentos

Aire de produccin en general, chorrea-do de arena con exigencias de calidad

Chorros de granalla

Chorros de granalla sin exigencias de calidad

Aire de transporte para sistemas de desage

Sin exigencias de calidad

Explicaciones:THNF = Prefiltro de aire de esterillas para limpiar aire de aspiracin con un alto contenido de polvo y suciedadKLS = Separador ciclnico para eliminar condensadosECD = ECO-DRAIN purgador electrnico de condensados regulado segn nivelKFS = PrefiltroKPF = Prefiltro KPF RF = Postfiltro (abrasin)KOR = Microfiltro paraeliminarneblinasdeaceiteypartculasslidasKOX = Microfiltro para la eliminacin de aerosoles de aceite y partculas slidasKVF = Filtro de carbn activo para adsorcin en la fase de vapor de aceiteT = Secador refrigerativo para secar el aire comprimido, punto de roco hasta +38 FAT = Secador de adsorcin para secar el aire comprimido, punto de roco hasta -94 FACT = Adsorbedor de carbn activo para la adsorcin en la fase de vapor de aceiteFST = Filtro estril paraairelibredegrmenesKCF = Sistema de tratamiento de condensadosAMCS = Sistema de mantenimiento de la presin

FST1

1

4

4

4

4

4

4

4

4

1

2

1

1

1

2

72

73

93

98

1

1

1

1

1

1

2

3

3

4

4

5

ACT KOX

KOR

KPF

KFS

compresores de tornillo KAESER

otros compresores

KVF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

T ECD Compresor

KCF

THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FST

KA

ES

ER

Aire extra-puro y tcnica desalasblancas 14

Aire extra-puro y tcnica de salasblancas 14

Ejemplos de uso: grados de tratamiento ISO 8573-1 1)

AMCS

*

*

*

*

*En los secadores refrigerati-vos de las series TG hasta TI se pueden instalar opcional-mente microfiltros KOR.

Grados de filtracin:

1) Acorde a ISO 8573-1:1991 2) Acorde a ISO 8573-1:2001

Partculas slidas/polvo1) Humedad2) Contenido total de aceite2)

Tamao mx.

partculas m

Densidad mx.

partculas mg/m

Punto de roco (x=proporcin

de agua en g/m lquido) mg/m

0 Porejemplo,posibleparaaireextra-puroysalasblancas;consulteaKAESER

1 0,1 0,1 - 70 0,012 1 1 - 40 0,13 5 5 - 20 14 15 8 + 3 55 40 10 + 7 6 + 10 7 x 0,5 8 0,5 < x 5 9 5 < x 10

Clas

e IS

O 8

573-

1

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

+ Polvo + Agua/condensado + Aceite + Grmenes

Sustancias extraas al aire comprimido:

por encargo

Industria farmacutica, lctea,fbricasdecerveza

Fabricacindechips,ptica, produccin de alimentos

Plantas de lacado

Laboratoriosfotogrficos

Aire de procesamiento, industria farmacutica

Aire extra-puro y tcnica de salasblancas

Aire de transporte muy seco, pintura a pistola, reguladores de presin de precisin

11FST

KCF

Aire extra-puro y tcnica de salasblancas 11-3

FiltroDepsito de aire

comprimido AT KOR KLS

21-32 AMCS

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

12 1-3

1-3

KA

ES

ERKA

ES

ER

KA

ES

ER

FST11 1-3 K

AE

SE

RK

AE

SE

R

11

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KVF1-3 AMCS

11-3 KA

ES

ER

AT KOR ECDCompresor THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KPF RF11 KOR

KA

ES

ER

KA

ES

ERAMCS1-3

KA

ES

ER

Montaje para instalaciones con demandadeairemuyvariable

FiltroDepsito de aire

comprimido T KLS

KA

ES

ER

KA

ES

ERKA

ES

ER

Montaje para instalacio-nes con demanda de airemuyvariable

KA

ES

ER

KA

ES

ER

por encargo

por encargo

por encargo

por encargo

Polvo Agua Aceite Grmenes

Polvo Agua Aceite Grmenes

KPF RF

AMCS

AMCS

AMCS

AMCS

AMCS

KOX

KOX

AMCS

ACT

KPF RF

KOR

por encargo

por encargo

por encargo

6 7

diarios se separan en el secador refri-gerativo conectado a continuacin. En estos secadores, el aire comprimido se enfra primero a +3 C, y luego se reca-lienta hasta la temperatura ambiente. Esto significa un dficit de humedad de un 20 % aprox. y, en consecuencia, un aire comprimido de mejor calidad, ms seco.

2. La humedad del aireEl aire que nos rodea siempre con-tiene una cantidad mayor o menor de humedad, es decir, de agua. Esta humedad depende de la temperatura de cada momento. Por ejemplo, aire saturado de vapor de agua al 100 % a una temperatura de +25 C puede contener casi 23 g de agua por 35 pies cbicos.

3. Formacin de condensadoEl condensado se forma cuando se reducen el volumen del aire y su tem-peratura al mismo tiempo, ya que estos dos fenmenos reducen la capacidad de saturacin del aire. Justamente eso es lo que sucede en el bloque com-presor y en el refrigerador final de un compresor.

4. Algunos conceptos bsicos a) Humedad absoluta del aireEntendemos por humedad absoluta la cantidad de vapor de agua contenida en el aire expresada en g/m.

b) Humedad relativa (FHrel)La humedad relativa informa sobre el grado de saturacin del aire, es decir,

una humedad relativa del 60 %, ese aire contendr aprox. 100 g de vapor de agua. Si el aire se comprime con una relacin 1:10 a una presin absoluta de 145 PSI, obtendremos 35 CF actuales. Pero si la temperatura alcanza los 80 C despus de la compresin, el contenido de agua del aire podr llegar a los 290 g por 35 CF. Como tan slo hay aprox. 100 g, el aire tendr una humedad relativa del 35 % aproxima-damente, o sea, que estar bastante seco, por lo que no podr formarse condensado. En el refrigerador final del compresor la temperatura del aire comprimido vuelve a descender, de 80C a 30C aproximadamente. A esa temperatura, 35 pies cbicos de aire no puede retener ms de 30 g de agua, por lo que los 70 g restantes se condensan y pueden separarse. En una jornada de trabajo de 8 horas se pueden formar unos 35 l de condensado. Otros 6 litros

la relacin entre el vapor de agua real-mente contenido en el aire y el punto de saturacin corresponciente (100 % Hrel). El punto de saturacin variar depen-diendo de la temperatura: cuanto mayor sea la temperatura, mayor cantidad de humedad podr admitir el aire.

c) Punto de roco atmosfrico El punto de roco atmosfrico es la temperatura a la cual el aire alcanza el grado de saturacin del 100 % (Hrel) a presin atmosfrica (condiciones ambientales).

Como ejemplo:

Punto de roco en C Contenido mx. de agua en g/35 CF

+40 50,7

+30 30,1

+20 17,1

+10 9,4

0 4,9

-10 2,2

-20 0,9

-25 0,5

d) Punto de roco a presinPor punto de roco a presin enten-demos la temperatura a la que el aire comprimido alcanza su punto de satu-racin (100 % Hrel). Refirindonos al ejemplo descrito en el punto 1: el aire, a una presin a 10 bar(a), tendr a un punto de roco de presin de +3 C una humedad absoluta de 6 g por 35 CF actuales. Dicho en otras palabras: si expandimos uno de los pies cbicos

actuales del ejemplo, comprimidos a 145 psi(A), hasta alcanzar la presin atmosfrica, su volumen se multiplicar por diez. Los 6 g de vapor de agua no varan, pero se reparten en ese volumen mayor. Cada metro cbico expandiendo contendra, por tanto, 0,6 g de agua. Esta humedad se correspondera con un punto de roco atmosfrico de 24 C.

5. Secado de aire comprimido econmico y ecolgico a) Secador refrigerativo o de adsorcin?La nuevas regulaciones referidas a agentes refrigerantes no pueden cam-biar el hecho de que los secadores de adsorcin no sean una alternativa real a los secadores refrigerativos, ni desde el punto de vista econmico ni desde el ecolgico. Los secadores refrigera-tivos solamente consumen un 3 % de la energa que necesita el compresor para producir el aire comprimido, mientras que los secadores de adsor-cin consumen un 10-25 % o incluso ms. Por eso, ser preferible optar por un secador refrigerativo siempre que sea posible. Por lo tanto, slo es recomendable el uso de secadores de adsorcin si se requiere aire comprimido extraordina-riamente seco, con puntos de roco de hasta -20 C, -40 C o -70 C.

b) Qu tipo de agente refrigerante elegir?Los agentes CFC, como el R 12 y el R 22, ya no se pueden utilizar en los

nuevos secadores refrigerativos. En la tabla inferior se indican los agentes refrigerantes disponibles y sus efectos en el medio ambiente.Hasta el ao 2000, la mayora de los fabricantes de secadores refrigerativos utilizaban el agente R 22, un clorofluoro-carburo parcialmente halogenado. ste slo tena un 5 % de la agresividad del R 12 contra la capa de ozono, y un 12 % de su potencial de efecto invernadero. Actualmente, los fabricantes suelen uti-lizar el agente R 134a, recomendado como sustituto del R 12 y el R 22 por las autoridades de medio ambiente por su bajo ndice de deterioro de la capa de ozono. La ventaja del agente R 134a radica en la posibilidad de utilizarlo en mquinas que utilizaran anteriormente el R 12 una vez llevadas a cabo algunas pequeas modificaciones.Otros agentes, como el R 404A y el R 407C, tambin inocuos para la capa de ozono, encuentran cada vez ms aceptacin junto con el R 134a. Se trata de agentes refrigerantes cono-cidos como "blends" (INGL mezclas), mezclas de varios agentes distintos, cuyos componentes pueden presentar "glides" (mrgenes) en sus tempera-turas de evaporacin y condensacin, y que tienen un mayor potencial de efecto invernadero que el agente R 134a (ver tabla inferior). Por estas razones, el R 407C slo es adecuado para usos muy concretos. El R 404A, por el con-trario, es interesante para capacidades de flujo a partir de 850 CFM debido a sus menores mrgenes de diferencia entre los distintos componentes.

Aire ambiental: 10 m/min a 20 C con 102,9 g/min de agua, grado de

saturacin 60 %

Relacin de compresin 1 : 10

1 Bm3/min, a 80 C con 102,9 g/min de agua, grado

de saturacin 35 %

Enfriamiento: 1 Bm3 a +3 C con 102,9 g/min de agua, grado de satura-cin 1728 %, formacin de condensa-do 96,95 g/min, 46536 g/jornada de 8 h

= aprox. 47 litros

Agente refrigerante Frmula Potencial de agresividad contra el ozono (ingl.: ODP = ozone depletion potential)

[R 12 = 100 %]

Potencial de efecto inverna-dero(ingl.:GWP=global

warming potential) [R 12 = 100 %]

"Margen" de temperatura, posiblediferenciadela

temperatura de vaporiza-cin/condensacin [K]

Agente refrigerante H-FCKW R 22 CHClF2 5 % 12 % 0

H-FKW R 134A CH2F-CF3 0 % 8 % 0

Agentes refrigerantes y "blends"R4040A R 143a/125/134a 0 % 26 % 0,7

R 407C R 32/125/134a 0 % 11 % 7,4

El problema est en el aire,nunca mejor dicho: cuando el aire se enfra, como sucede despus de la compresin, el vapor de agua se condensa.Por ejemplo, un compresor de 40 H.P. con un caudal de

180 CFM a 110 PSIG produce en condiciones de servicio pro-medio unos 20 litros de agua por turno de trabajo. Este con-densado debe eliminarse delsistema para prevenir daos y averas. Por eso, el secado del aire comprimido supone una parte esencial de su correcto tratamiento. En este captulo encontrar informacin sobrecmo lograr un secado eco-nmico del aire comprimido.

3. Por qu secar el aire comprimido?

1. Un ejemplo prcticoSi un compresor de tornillo refrigerado por aceite aspira 350 CF de aire direc-tamente de la atmsfera a 20 C y con

8 9

1. Evacuacin del condensadoEn todos los sistemas de aire compri-mido se forma condensado en puntos concretos y con diferentes sustancias contaminantes (ilustracin superior). Por esta razn, es imprescindible contar con un sistema fiable de evacuacin del condensado. Su buen o mal funciona-miento tendr una repercusin notable en la calidad del aire comprimido, en la seguridad de servicio y en la economa del sistema de aire comprimido.

a) Puntos de coleccin y evacua-cin del condensadoSe empieza a colectar y evacuar mediante elementos mecnicos insta-lados en el sistema de aire comprimido. Gracias a estos elementos se elimina ya un 70-80 % del condensado total, siempre que los compresores cuenten con un buen sistema de refrigeracin final.

principal del sistema de aire compri-mido, siempre que su entrada de aire se encuentre en la parte inferior y la salida en la superior. Adems, el dep-sito enfra el aire comprimido gracias a su gran superficie de derivacin tr-mica, lo cual favorece la separacin del condensado.

Separador centrfugo:Se trata de un separador mecnico que elimina el condensado de la corriente de aire sirvindose de la fuerza centrfuga (ilustracin inferior derecha). Para garantizar un funcionamiento ptimo, convendr que cada compresor tenga su propio separador centrfugo.

Refrigerador intermedioEn los compresores de dos etapas tambin se recoge condensado en los separadores de los refrigeradores intermedios.

Depsito de aire comprimido: Aparte de su funcin principal como almacenador de aire comprimido, el depsito tambin ayuda a separar el condensado por medio de la fuerza de gravedad. Con las dimensiones correctas (caudal del compresor/min: 3 = tamao del depsito en m), ser tan eficaz como el separador cen-trfugo. A diferencia del separador centrfugo, puede instalarse en la lnea

"Trampas" de agua en la red de aire comprimido:Para evitar un flujo incontrolado del condensado en la red, ser conve-niente que todos los puntos de entrada y salida del sector hmedo se conecten desde arriba o lateralmente. Las salidas controladas de condensado hacia abajo, las llamadas "trampas" de agua, permiten evacuar el condensado de la red principal. A una velocidad de flujo de 2 a 3 m/s y con el diseo correcto,

las trampas de agua pueden separar de la corriente el condensado con la misma efectividad que los depsitos de presin (ilustracin 1).

b) Secador de aire comprimidoAparte de los puntos de acumulacin y evacuacin de condensado ya nom-brados, existen otros en el campo de secado.

Secador refrigerativo: Es posible separar condensado en el secador refrigerativo gracias al enfria-miento del aire, que hace que el vapor de agua se condense y se precipite.

Secador de adsorcin:Gracias al notable enfriamiento que experimenta el aire comprimido en la red, es mucho el condensado que se separa ya en el prefiltro del secador de adsorcin. Luego, en el interior del

secador de adsorcin, el agua slo se encuentra en forma de vapor debido a las condiciones de presin parcial.

c) Evacuacin descentralizadaSi el sistema no cuenta con un secado centralizado del aire, el condensado se precipitar en grandes cantidades en los purgadores instalados poco antes de los puntos de consumo. Pero este mtodo necesita mucho mantenimiento.

2. Sistemas habituales de evacuacinActualmente se utilizan sobre todo tres sistemas:

a) Purgador por flotador (ilustracin 2)Los purgadores con flotador son quiz el sistema de evacuacin ms antiguo y se cre para sustituir a la evacuacin manual, poco econmica y segura. Pero este sistema pronto empez a mostrar puntos dbiles debido a las impurezas contenidas en el aire comprimido, que provocaban averas con frecuencia y hacan preciso un mantenimiento intensivo.

b) Vlvula solenoideLas vlvulas solenoides con tempori-zador son un sistema ms seguro que los purgadores con flotador, pero su lim-pieza debe controlarse con frecuencia.

Adems, si los tiempos de apertura de la vlvula estn mal ajustados, se producirn prdidas de presin, lo cual significar un mayor consumo energtico.

c) Purgador de condensado con-trolado por nivel ("ECO DRAIN", ilustracin 3)En la actualidad se utilizan princi-palmente purgadores con control inteligente del nivel. El flotador, que pro-

voca tantas averas, se sustituye por un sensor electrnico. Y con esto se evitan muchas averas por suciedad o por desgaste mecnico. Tambin se evitan las prdidas de presin tpicas del sis-tema con flotador gracias a un clculo y un ajuste exactos de los tiempos de apertura de las vlvulas.La autovigilancia antiguo y la posibi-lidad de transmisin de seales son otras dos ventajas de este sistema.

d) Instalacin correctaDebe instalarse siempre una lnea con llave de bola entre el separador y el pur-gador de condensados (ilustracin 3). Esta llave permitir cerrar el paso del condensado cuando haya que realizar trabajos de mantenimiento en el pur-gador sin impedir que la estacin de aire comprimido siga funcionando con normalidad.

Ilustracin 1: trampa de agua con purgador de condensados

Ilustracin 2: purgador por flotador Ilustracin 3: "ECO DRAIN" con llave de bola

El condensado es un producto inevitable en la compresin deaire. Ya hemos descrito cmo se forma en el captulo "Por qu secar el aire comprimido?" (pg. 8). Recordemos que un compresor de 40 H.P. con un

caudal de 180 CFM puede producir aprox. 20 litros de condensado por turno en con-diciones normales de servicio. Este condensado debe elimi-narse del sistema para evitar averas y daos por corrosin. En este captulo encontrar informacinsobrecmoevacuarcorrectamente el condensado concostosbajos.

4. Evacuacin correcta del condensado

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1. Por qu es necesario tratar el condensado?Los usuarios cuyo condensado llegue a la canalizacin sin tratar, se arriesgan a pagar multas elevadas, ya que el con-densado resultante de comprimir aire es una mezcla no exenta de peligro. El condensado puede contener, adems de partculas de polvo, dixido de azufre, cobre, plomo, hierro y otras sustancias debido a la contaminacin del aire que aspira el compresor. En Mxico, la Ley sobre el sistema de alcantarillado es determinante para la eliminacin del condensado. Esta ley prescribe que las aguas que contengan contaminantes debern tratarse con arreglo "a las reglas tcnicas recono-cidas". Esto afecta a cualquier tipo de condensado, tambin al que producen los compresores libres de aceite.

Existen lmites legales para todas las sustancias dainas y sus valores pH.

En el caso de los hidrocarburos, por ejemplo, el valor lmite es de 20 mg/l; el pH admisible del condensado oscila entre 6 y 9.

pesados, por medio de la gravedad. Si los aceites que las forman contienen ster, el condensado ser adems agresivo y habr que neutralizarlo. El tratamiento de este tipo de conden-sados solamente puede realizarse con un separador de emulsiones.

c) Condensado de compresoreslibres de aceiteEl condensado que se forma en sistemas libres de aceite contiene partculas del mismo a pesar de todo,

debido a la creciente contaminacin del aire atmosfrico. Puede contener, adems, dixido de azufre, metales pesados y otras partculas slidas. Esto significa que este condensado puede

2. Composicin y caractersticas del condensadoa) DispersinEl condensado del aire comprimido puede presentar caractersticas dife-rentes. Generalmente, las dispersiones se forman en compresores de tornillo refrigerados con aceites sintticos como "Sigma Fluid Plus". Normalmente, este condensado presenta un nivel pH de entre 6 y 9, de manera que puede considerarse neutro. Las impurezas del ambiente se depositan en una capa de aceite que flota sobre el agua y que es fcil de separar.

b) EmulsinUna seal que nos indica pticamente la presencia de una emulsin es un lquido lechoso que no llega a separarse en capas diferentes ni siquiera transcurridos algunos das (ver ilustracin 1, derecha). Esta forma de condensado suele darse en compresores de pistn, de tornillo que funcionan con aceites convencionales. Y tam-bin en estos casos se pueden encontrar sus-tancias dainas en el aceite. Al tratarse de mezclas estables, en el caso de las emulsiones no se pueden separar aceite y agua ni las impurezas aspi-radas, como son el polvo o los metales

ser agresivo y presentar un pH de entre 3 y 6. Es necesario tratarlo antes de que llegue a la canalizacin, aunque suela afirmarse lo contrario.

3. Eliminacin por tercerosNaturalmente, tambin es posible colectar todo el condensado y entre-garlo a una empresa especializada en su tratamiento. Pero esto puede suponer costos de entre 400 y 1500 $/m3, dependiendo del tipo de condensado. Considerando las grandes cantidades de condensado que suelen producirse, la mayora de las ocasiones ser conveniente decidirse por el trata-miento en instalaciones propias. Esto supone la ventaja de que solamente queda un 0,25 % del volumen original para su eliminacin, que habr de reali-zarse respetando el medio ambiente.

4. Procedimientos de tratamientoa) Para dispersionesPara el tratamiento de este tipo de con-densado bastar en la mayora de los casos con un aparato de tres cmaras, formado por dos cmaras y un filtro de carbn activado. La separacin se pro-

duce gracias a la fuerza de la gravedad. La capa de aceite que flota encima del

agua en el depsito de separacin se dirige a un depsito colector y se trata como aceite degradado. El agua que permanece en el depsito se filtra a continuacin en dos fases y puede eli-minarse por la canalizacin. Realizando esta separacin con ayuda de la fuerza de la gravedad, el usuario ahorra un 95 % con respecto a los costos de entregar el condensado a una empresa externa especializada. Estos aparatos estn disponibles actualmente para caudales de compresores de hasta 900 CFM. Naturalmente, si se nece-sitan capacidades mayores, siempre es posible conectar varias unidades en paralelo.

b) Para emulsionesPara tratar emulsiones estables se utilizan principalmente dos tipos de aparatos:Los sistemas de membranas funcionan segn el principio de la ultrafiltracin con el procedimiento cross-flow (corrientes cruzadas). El condensado prefiltrado atraviesa las membranas. Una parte del lquido las atraviesa y sale del apa-rato con las caractersticas necesarias para su eliminacin por la canalizacin. El segundo tipo de aparatos funciona con un agente separador pulverizado.

Este material encapsula las partculas de aceite, formando as una especie de copos. Usando filtros con la porosidad correcta ser posible eliminar estos copos. El agua sobrante puede elimi-narse por la canalizacin.

c) Para condensado de compresores libres de aceiteEl condensado de los compresores libres de aceite debe tratarse por pro-cedimientos qumicos de separacin. Por ejemplo, por neutralizacin del pH aadiendo sustancias alcalinas, o ligando y concentrando las partculas de metales pesados en la etapa del filtro, que luego se eliminar como un residuo txico. Este procedimiento es el ms complicado. Deben solicitarse las autorizaciones especiales corres-pondientes, no slo para el aceite contenido en el condensado, sino tam-bin para sustancias dainas aspiradas del ambiente y concentradas despus de la compresin. Estas ltimas pueden suponer una contaminacin grave del condensado.

Los separadores por gravedad como el KCF tratan las dispersiones de condensado de manera alta-mente eficaz y econmica.

Todos los compresores aspiran vapor de agua e impurezas junto con el aire atmosfrico. El condensado que se va formando debe limpiar-se de aceite y otras sustancias contaminantes (ilustracin superior, 2) antes de poder evacuarse por la canalizacin como agua pura (ilustracin superior, 3).

Los separadores de membranas se usan sobre todo para el tratamiento de emulsiones estables de condensado.

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La formacin de condensado en grandescantidadesesinevitablecuando se produce aire compri-mido(vercap.3y4).Lapalabra"condensado" puede confun-dirnos, hacindonos pensar que se trata tan slo de vapor de

agua condensado. Pero tenga cuidado! Los compresores fun-cionan como una aspiradora gigante: con el aire atmosfrico aspira tambin impurezas, quepasan a formar parte del conden-sado de manera concentrada.

5. Tratamiento econmico y seguro del condensado

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1. Controlador interno del compresora) Regulacin plena carga/marcha en vacoEl motor de la mayor parte de los compresores es un motor asncrono de corriente trifsica. La frecuencia de conmutacin admisible de estos motores desciende conforme aumenta su potencia. Puede suceder que no sea suficiente para conectar y desconectar

compresor de carga base, carga media, carga punta o compresor stand by.

a) Carga baseEntendemos por carga base la can-tidad de aire que necesita el sistema de manera constante.

b) Carga puntaEs el aire comprimido que se necesita en momentos concretos de consumo mximo. Es variable, ya que la demanda de los distintos consumidores es diferente. Para responder conveniente-mente a estas cargas, ser necesario equipar los compresores con distintos controladores. Estos sistemas de con-trol debern ser capaces de mantener la produccin de aire comprimido en caso de que falle un sistema de mando superior.

3. Controlador master Los controladores master son sis-temas que coordinan el funcionamiento de una estacin de aire comprimido y van conectando unas mquinas y desconectando otras segn lo exija la demanda de aire.

a) Splitting (reparticin de la carga)El splitting consiste en repartir los compresores de potencias iguales o parecidas o segn su tipo de control para adaptarlos a las cargas base y punta de una empresa.

los compresores con diferencias de conmutacin pequeas, para adaptar su produccin al consumo real. Con estos ciclos de conexin y desconexin slo se descargan las partes del com-presor que soportan presin, pero el motor contina un tiempo en marcha. La energa que consume ser energa perdida. Durante la fase de marcha en vaco, el consumo de electricidad del compresor contina siendo del 20 % de la electricidad a plena carga.

b) Convertidor de frecuencia Los compresores cuya velocidad de giro est controlada por un convertidor de frecuencia no presentan un grado de rendimiento constante en todo su campo de regulacin. Por ejemplo, en el campo de regulacin de entre el 30 % y el 100 %, dicho grado se reduce del 94 % al 86 % en un compresor de 90 kW. Adems, el convertidor produce ciertas prdidas, sumadas a las que puede provocar una razn de rendi-miento no lineal de los compresores. Por tanto, los sistemas con convertidor de frecuencia utilizados incorrectamente pueden resultar unos devoradores de energa sin que el usuario se percate de ello. Por lo tanto, la regulacin de la velocidad de giro no puede considerarse una panacea si lo que se trata de con-seguir es el mximo ahorro energtico.

2. Clasificacin segn la demanda de airePor regla general, es posible clasi-ficar los compresores por funciones, teniendo en cuenta si funcionan como

b) Funciones de un controlador master La coordinacin del funcionamiento de todos los compresores de una estacin es una tarea ardua y difcil. Los contro-ladores master deben tener capacidad para conectar compresores de tipos y dimensiones distintos en el momento adecuado y vigilar los equipos en todos los puntos referentes al mantenimiento tcnico, igualar las horas de funciona-miento de los compresores y registrar averas con el fin de minimizar los costos de mantenimiento de la estacin de aire comprimido y mejorar su segu-ridad de servicio.

c) Graduacin correctaLa graduacin correcta de los compre-sores es condicin indispensable para conseguir que el controlador master funcione de manera eficaz, es decir, ahorrando energa. La suma de los caudales punta deber ser mayor que el caudal de la siguiente unidad que se conectara en carga base. Si se uti-liza un compresor para carga base con convertidor de frecuencia, su campo de regulacin deber ser mayor que el caudal de la unidad que se conectara a continuacin. De otra manera no podr garantizarse una produccin econ-mica de aire comprimido.

d) Transmisin segura de datosOtra condicin importante para el buen funcionamiento de un contro-

lador master es la transmisin segura de los datos de servicio. Para ello no bastar con que se transmitan los datos pertinentes dentro de cada uno de los compresores, sino que deber intercambiarse informacin entre las unidades y entre ellas y el controlador master. La va de transmisin de las seales necesita igualmente vigilancia para que posibles problemas, como por ejemplo la rotura de un cable de conexin, se detecten y se resuelvan de inmediato. Estas vas de transmisin suelen ser las siguientes:

1. Contactos libres de potencial 2. Seales analgicas 4 20 mA 3. Interfaces electrnicas, por ejemplo RS 232, RS 485 o Profibus DPLa ms moderna es la tcnica de transmisin Profibus. Gracias a ella es posible transmitir grandes cantidades de datos en poco tiempo y a grandes distancias (ilustracin inferior). Estas caractersticas permiten instalar el sis-tema de mando en un lugar alejado de la estacin de compresores propia-mente dicha.

La tcnica Profibus permite una transmisin rpida de datos desde la estacin de compresores al controlador master y sistemas de mando.

El controlador interno "Sigma Control" KAESER lleva integrados cuatro modos de regulacin para su configuracin.

Regulacin Dual Regulacin intermitente plena carga/ marcha en vaco/parada diferida

Regulacin Dual PCPresin constante (PC), regulacin continua del caudal con regulador proporcional

Regulacin QuadroRegulacin intermitente plena carga/marcha en vaco/parada diferida con seleccin autnoma del modo de funcionamiento ptimo

SFC (CF)Conversin de frecuencia: regulacin continua del caudal a travs de la velocidad de giro del motor

sms al telfono mvil

Ventas/Asistencia

Mdem

Mdem

Tratamiento

Compresores

ProcesoProfibusDP

Ethernet

Filtro con ECO DRAIN

SIGMA AIR MANAGER

Central de asis-tencia

Centro de control Sigma Air Control

Presin

Presin Presin

Presin

Tiempo

Tiempo

Tiempo

Tiempo

Plena carga

Marcha en vacoParada

Potencia nominal del motor en %

Plena carga



Plena carga



Plena carga



A pesar de todas sus ventajas, el aire comprimido es un medio energtico relativamente caro. Por lo tanto, el objetivo debeser reducir los costos en todos los puntos posibles. Una raznpor la cual los costos se elevan

en muchos casos de aplicacin es que el caudal del compresor suele no estar bien ajustado auna demanda oscilante de aire. Muchos compresores registran en su servicio una carga de slo un 50 %. Muchos usuarios, sin embargo,nosonconscientesdeello porque sus compresores dis-ponen de un contador de horas de servicio, pero carecen de un contador de horas de servicio en plena carga. La solucin es un sistema de control adaptado a las necesidades: si se alcanzan niveles de carga de los compre-sores de un 90 % o ms, ser posibleahorrarmsdeun20%de energa.

6. Regulacin eficaz de los compresores

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1. Regulacin en cascadaEste es el tipo de regulacin conven-cional. Con este sistema se asigna a cada compresor un punto inferior y superior de conmutacin. Si son varios los compresores que hay que coor-dinar, el resultado ser un sistema en forma de escalera o de cascada. Si la demanda de aire es baja, se conectar solamente un compresor, y la presin oscilar entre la presin mnima (pmn) y mxima (pmx) de dicho compresor,

para este tipo de regulacin, resultar una presin diferencial mnima de con-mutacin de 17 PSI.

b) Regulacin en cascada con conmutador electrnico de presinEl uso de sensores de presin electr-nicos permite reducir las diferencias entre las presiones mxima y mnima a 3 PSI y acortar distancias entre los

puntos de conmu-tacin. Lo ideal es conseguir una presin diferencial de conmuta-cin de 10 PSI. Como mencionbamos antes, no conviene conectar ms de cuatro compre-sores a un sistema de control en cascada. En caso contrario, existe el peligro de que el consumo energtico y las prdidas por fugas

se disparen debido a la gran oscilacin de presin.

2. Regulacin por gama de presinEl sistema de coordinacin ms moderno para varios compresores es, sin lugar a dudas, la regulacin por gama de presin, sobre todo si se busca la eficacia energtica. Con la ayuda de una gama de presin nica se coordinan tantos compresores como sea necesario (ilustracin 1). Para su funcionamiento, es imprescindible instalar un controlador mixto por micro-procesador (MVS) o, mejor an, un PC industrial con inteligencia de control.

disminuyendo la presin cuando la demanda de aire suba y se conecten varios compresores al mismo tiempo (ilustracin 1). El resultado no es el idneo, ya que si el consumo de aire es bajo, la presin ser la mxima, lo cual hace aumentar el consumo y las pr-didas por fugas; por el contrario, si el consumo es alto, la presin del sistema bajar y se reducirn las reservas.

a) Regulacin en cascada con presostato 10 PSI Si se utiliza la regulacin en cascada con presostato o con un manmetro de contacto, la presin diferencial mnima de conmutacin para cada compresor habr de ser por regla general de 7 PSI, mientras que la diferencia entre los dos puntos de conmutacin de cada uno de ellos ser de 4 PSI. Con cuatro compresores, el mximo recomendado

Dentro de la regulacin por gama de presin puede hacerse otra clasifica-cin ms.

a) Control vectorialLa regulacin vectorial registra la subida o bajada de presin entre los puntos mnimo y mximo preajustados y calcula sobre esa base el consumo de aire comprimido. Los compresores se regulan entonces prcticamente de modo retrospectivo sobre esta base de consumo (ilustracin 2). En sistemas con oscilaciones de consumo de aire es posible que se produzcan vibraciones de las redes de aire que harn nece-sario tomar medidas de amortiguacin. El buen ajuste de los compresores entre s es de vital importancia. Normal-

mente, con este sistema no se puede reducir la presin diferencial de conmu-tacin por debajo de 7 PSI, ya que se mide en el margen comprendido entre las presiones mnima y mxima.

b) Regulacin por gama de presin con reconocimiento de tendencia La regulacin por gama de presin con reconocimiento de tendencia es ms eficaz que la regulacin vectorial, ya que permite diferencias de presin de conmutacin de tan slo 3 PSI. Actual-mente, esta es la presin diferencial de conmutacin ms pequea que se ofrece en tcnica de aire comprimido. El sistema con reconocimiento de ten-dencia no se basa en el clculo de la cada o bajada de la presin en un periodo de tiempo concreto, sino que observa el consumo en el sistema de aire comprimido tras la conexin de

un compresor y obtiene informacin para las conexiones siguientes (ilus-tracin 3). De esta manera, el sistema de reconocimiento de la tendencia, que funciona con una exactitud de 0.1 hasta 0.4 PSI, est siempre al tanto de lo que va sucediendo, lo cual le permite coor-

dinar de modo ptimo y con presiones diferenciales de conmutacin mnimas incluso sistemas de aire comprimido con fuertes oscilaciones de consumo. Es posible conectar entre s y regular hasta 16 compresores en un margen de presin de solamente 3 PSI. La gama de presin queda asegu-rada con la llamada gama de urgencia, de manera que

la produccin de aire comprimido est garantizada en todo momento. Estos sistemas de control pueden ayudar a ahorrar mucha energa en sistemas de aire comprimido. Dicho en otras palabras: una reduccin de solamente 2 PSI en la presin del sistema supone ya un ahorro energtico del 1 %.

c) Regulacin segn carga puntaLa regulacin por gama de presin con reconocimiento de tendencia agrupa los compresores segn sus potencias. Es capaz por tanto de repartir homo-gneamente la carga entre ellos y de conectar en cada momento el com-presor ms adecuado (ilustracin 4). El buen reparto de la carga (splitting) es condicin indispensable para este sistema. Entendemos por splitting la divisin de los compresores, de poten-cias iguales o distintas, dependiendo

de si funcionan en carga base o en carga punta (ver cap. "Control eficaz de compresores").Este es actualmente el modo de regular compresores ms econmico que existe, pero exige el intercambio y procesamiento de grandes volmenes

de datos. Slo con un PC industrial inteligente, como el "Sigma Air Manager" (SAM) ofrecido por KAESER, es posible hacer frente a esta tarea. Los PCs industriales pueden conectarse a otros sistemas de mando, llevan a cabo una regulacin eficaz y, adems, pueden rea-lizar la tarea de un servidor de red con pginas HTML

programadas.

As es posible registrar los datos de servicio de los compresores, la carga y el rendimiento de la estacin completa, visualizar los datos de manera inteli-gible, valorarlos y reaccionar en base a los mismos (para "Sigma Air Manager", ver tambin pg. 27).

Ilustracin 4: mejor reparto de la carga entre los compresores gracias a un splitting ptimo y la eficaz coordinacin de las unidades

Ilustracin 1: diferencias en las oscilaciones de presin y en el ahorro de presin en regulaciones en cascada (con reparticin homognea de la carga) y regulaciones por gama de presin (SAM o VESIS)

Ilustracin 2: regulacin vectorial de compresores

Vector ascenso de presin a lo largo del tiempo

Vector cada de presin a lo largo del tiempo

Vector 1 Vector 2

Ilustracin 3: regulacin por gama de presin con reconocimiento de tendencia (arriba)

Regulacin por gama de presin para varios com-presores (SAM/VESIS)

1. Punto de conmutacin de un compresor

2. Punto de conmutacin de un compresor

Punto deseado

Oscilacin de presin SAM o VESIS (Regulacin por gama de presin)

Oscilacin de presin conregulacin con reparticin homognea de la carga

Tiempo Seguridad

Comparacin regulacin en cascada / por gama de presin

Las estaciones de aire com-primido estn formadas normalmente por varios com-presores iguales o de tamaos diferentes. Para controlar todas estas mquinas es preciso contar con un controlador master.

Antes, esta tarea era relativa-mentesencilla:setratabasobretodo de ir alternando el servicio de compresores de iguales dimensiones en carga base yde repartir equitativamente el tiempo de marcha. Actualmente, su tarea se ha complicado de manera notable: ahora el obje-tivo es adaptar la produccin de aire comprimido a las necesi-dades del cliente, alcanzando al mismotiempolamximaeficaciaenergtica. Existen fundamen-talmente dos tipos diferentes de sistemas superiores de control de compresores: la regulacin en cascada y la regulacin por gama de presin.

7. Regulacin por gama de presin: Regulacin ptima de compresores adaptada a las necesidades del usuario

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1. Los compresores generan calorAunque a los profanos les parezca increble, es un hecho que el 100 % de la energa absorbida por un compresor se convierte en calor. El aire se carga en el compresor de un potencial ener-gtico a travs de la compresin. Esa energa es aprovechable por la expan-sin a presin atmosfrica, enfriamiento y derivacin del calor al ambiente.

2. Hasta un 94 % de energa aprovechable El 72 % de la energa absorbida y apro-vechable en forma de calor pasa al medio refrigerante, un 13 % se trans-mite al aire comprimido en la misma forma y hasta un 9 % son las prdidas de calor del motor elctrico. En el caso de compresores encapsulados refrige-rados por aceite es posible recuperar incluso el calor de estas prdidas por medio de una refrigeracin adecuada. Hasta un 94 % de la energa que con-sume el compresor puede recuperarse, por tanto, en forma de calor. Solamente el 2 % de la energa se pierde por irra-diacin al exterior, y un 4 % permanece en el aire comprimido (ver diagrama de flujo trmico, pg. 19).

por ejemplo para procesos de secado, cortinas de calefaccin en entradas abiertas de edificios o para precalentar aire de combustin. Si no se necesita el calor, una escotilla manual o automtica desviar la trayectoria del aire caliente hacia el exterior. Un cierre regulado ter-mostticamente permite dosificar el aire caliente de manera exacta para que la temperatura deseada se mantenga constante. Con esta variante se apro-vecha el 94 % de la potencia elctrica absorbida por el compresor de tornillo. Adems, merece la pena incluso en el caso de compresores pequeos, ya que un compresor de 25 H.P. produce durante su funcionamiento calor sufi-ciente como para calentar una casa unifamiliar.

3. Posibilidades de la recuperacin del calorLos usuarios que deseen una pro-duccin de aire comprimido an ms econmica pueden elegir una de las variantes siguientes para la recupera-cin del calor:

a) Calefaccin por aire caliente La opcin ms sencilla consiste en aprovechar directamente para cale-faccin el aire caliente que sale del sistema de refrigeracin del compresor, y es factible tanto en mquinas refrige-radas por aire como por fluido. El calor derivado se conduce por un sistema de ductos hasta las estancias que se quiera dotar de calefaccin. (ilustracin 1). Naturalmente, este aire caliente puede utilizarse tambin para otros fines, como

b) Calefaccin por aguaInstalando un intercambiador de calor (ilustracin 2) en el circuito de fluido, tanto en compresores de tornillo refri-gerados por aire como por agua, es posible producir agua caliente para fines diversos. Lo ideal es instalar un intercambiador de calor de placas o uno a prueba de averas, y el agua caliente podr utilizarse, por ejemplo, para circuitos de calefaccin, duchas del personal o procesos de limpieza

de la produccin. Estos intercambia-dores permiten calentar el agua hasta una temperatura mxima de 70 C. El resto de aplicaciones de esta variante de recuperacin del calor se amortizan con compresores a partir de 25 H.P. en un plazo de dos aos. La condicin para ello es contar con una planifica-cin correcta.

4. Preste atencin a la seguridadNormalmente, el sistema primario de refrigeracin del compresor no deber usarse al mismo tiempo como sistema de recuperacin del calor, ya que, si se produce una avera en el sistema de recuperacin del calor, la refrigeracin del compresor tambin dejara de fun-cionar, y esto supondra la parada de todo el sistema. Por eso es recomen-dable instalar siempre intercambiadores de calor adicionales en el compresor para la recuperacin del calor. De este modo, el compresor podr seguir fun-cionando con seguridad en caso de una avera: si el intercambiador de calor del sistema de recuperacin del calor dejara de funcionar, el compresor puede pasar a utilizar el sistema de refrigeracin pri-mario por aire o agua. Esto garantiza la seguridad en la produccin de aire comprimido.

5. Conclusin La recuperacin del calor es una opcin atractiva y ecolgica para mejorar el rendimiento energtico de un sis-tema de aire comprimido. El gasto que supone es relativamente pequeo. El alcance de la inversin depende de las condiciones del lugar donde se instale, del campo de aplicacin y del sistema de recuperacin del calor que se elija.

Ilustracin 2: sistema de recuperacin del calor con produccin de agua caliente: el intercambiador de calor calienta el agua hasta +70 C

Ilustracin 1: sistema de recuperacin del calor con produccin de aire caliente, con ducto de salida al exterior y escotilla de cierre

Verano Salida de aire Invierno

Calefaccin

Circuito de agua corriente

Intercambiador de calor de placas

Circuito de fluido de refrigeracin del compresor

Diagrama de flujo de calor:

Observando el aumento deprecio de todas las formas de energa, queda claro que el ahorro energtico no es ya slo una cuestin ecolgica, sino tambin un factor econmicoimportantsimo. Los fabricantes

de compresores ofrecen ml-tiples posibilidades en estesentido, como por ejemplo la recuperacin del calor derivado por los compresores de tornillo.

8. Ahorro energtico gracias a la recuperacin del calor

Calor aprovechable para la recuperacin del calor94 %

Calor que se queda en el aire comprimido4 %

Refri

gera

dor 7

2 %

Mot

or 9

%

Refri

gera

cin

del

aire

com

prim

ido

13 %

Aire

atm

osf

rico

2 %

Consumo total de potencia elctrica 100 %

18 19

12

3

4

5

1. Produccin econmica de aire comprimidoTeniendo en cuenta todos los gastos de energa, refrigerantes, mantenimiento y la depreciacin del compresor, 35 pies cbicos de aire puede costar entre 0,5 y 2,5 centavos de euro, dependiendo del modelo, la carga y el estado de mante-nimiento del compresor. Por esta razn, muchas empresas dan gran impor-tancia a una produccin econmica del aire comprimido. Y este es justamente el motivo por el cual los compresores de tornillo refrigerados por aceite tienen xito: con estas mquinas puede aho-rrarse hasta un 20 % de los costos que generaba antes la produccin de aire comprimido.

2. El tratamiento influye en la red de aire Sin embargo, al tratamiento del aire se le suele dar una importancia menor. Este hecho es lamentable, ya que los consumidores de aire comprimido y la red de distribucin provocaran menos costos de mantenimiento si el trata-miento del aire fuese correcto.

de instalacin, peligro de congelacin de redes mal aisladas en invierno, fuertes cadas de presin por las grandes dis-tancias que cubren las redes.

a) Dimensionado correcto de la redAl dimensionar una red de tuberas, siempre se debern realizar los cl-culos pertinentes. La base para dichos clculos ha de ser una bajada de pre-sin de 14.5 PSI entre el compresor y los consumidores, incluida la diferencia de conmutacin del compresor y del tratamiento estndar del aire (secado).

a) Los secadores refrigera-tivos reducen la necesidad de mantenimientoLos secadores refrigerativos son ade-cuados para secar el aire comprimido en un 80 % de los casos. Con ellos se evitan las prdidas de presin provo-cadas por la instalacin de filtros en la red y se consume solamente un 3 % de la energa que el compresor usara para compensar las prdidas de presin causadas por dichos filtros. Adems se ahorra en costos de mantenimiento y reparacin de las redes y herramientas neumticas una suma hasta 9 veces superior a la que se gasta en los medios necesarios para la refrigeracin.

b) Unidades combinadas para ahorrar espacioCombinaciones formadas por un com-presor de tornillo, secador refrigerativo y depsito de aire comprimido (ilustra-cin de la derecha) o de compresor de tornillo y secador en forma de torre son una solucin ideal que ofrece el mer-cado para empresas pequeas y para la produccin descentralizada de aire comprimido.

3. Planificacin e instalacin de una red de aire comprimido nueva Primero habr que decidir si se desea una produccin de aire comprimido cen-tral o descentralizada. Para empresas pequeas y medianas suele ser reco-mendable una estacin central, ya que en ellas no se dan los problemas que suelen darse en las grandes redes de aire comprimido, a saber: altos gastos

Debe contarse con las siguientes prdidas (ilustracin derecha):

Red central 0.5 PSI Tubera de distribucin 0.5 PSI Tubera de conexin 0.6 PSI Secador 3.0 PSI Unidad de mantenimientoy manguera 7.4 PSI

Esta lista demuestra lo importante que es calcular las prdidas en cada uno de los tramos. A estos efectos deben tenerse en cuenta igualmente ciertos componentes y dispositivos de cierre

de la red. Por lo tanto, no bastar con meter en nuestras frmulas de cl-culo los metros de lneas rectas, sino que habr que determinar ms bien la longitud de las mismas teniendo en cuenta su capacidad de flujo. Normal-mente, al comenzar con la planificacin no se sabe con exactitud cuntos de estos componentes formarn parte de la red. Por eso, para hacer una esti-macin de la longitud de las tuberas para nuetros fines, habr que multi-plicar la longitud de las lneas rectas por el factor 1,6. Su dimetro se puede determinar fcilmente basndose en los diagramas habituales de diseo (ver ilustracin inferior derecha).

b) Ahorro energtico en el montaje de tuberas Para ahorrar energa, instalaremos tube-ras lo ms rectas posible. Por ejemplo, podemos evitar los codos para esquivar pilares o columnas haciendo pasar la tubera en lnea recta al lado de dichos obstculos. Las esquinas de 90 pro-vocan grandes prdidas de presin, por lo que ser recomendable sustituirlas por arcos de un ngulo ms amplio. En lugar de de las vlvulas de cierre habituales, ser conveniente instalar vlvulas de bola o vlvulas de com-puerta con apertura total. En las zonas hmedas de una estacin moderna de

aire comprimido, las conexiones que partan de la red principal debern deri-varse hacia arriba o lateralmente. La conduccin principal deber tener una inclinacin del 2 por mil, y en su punto

ms bajo deber instalarse un aparato de separacin de condensados. En el sector seco, las lneas principales pueden ser horizontales, y las deriva-ciones pueden dirigirse hacia abajo.

c) Cul es el material correcto para las tuberas?No es fcil dar un consejo definitivo con respecto a los materiales. Ni siquiera el precio de compra puede erigirse como argumento nico: las tuberas galvani-zadas, las de cobre, las de aluminio y las de plstico tienen precios similares si se suman los materiales y la instala-cin. El precio de las tuberas de acero inoxidable es aproximadamente un 20 % superior. Sin embargo, existen mtodos de fabricacin muy eficaces que han conseguido rebajar los precios.Muchos fabricantes ofrecen tablas en las que se detallan las condiciones ptimas para cada material. Conviene pues estudiar dichas tablas antes de tomar cualquier decisin y tener en cuenta la carga que habrn de soportar durante el servicio futuro las tuberas para hacerse una idea de las necesi-dades. Esa ser la nica manera de realizar la eleccin correcta.

d) Importante: la conexin correcta de las tuberasLos tramos de tubera deben soldarse o pegarse o bien atornillarse y pegarse entre s. Aunque esto dificulte su sepa-racin posterior, este tipo de uniones reducirn al mnimo el peligro de fugas.

m/h m/min

Longitud de la tubera (m)

Demanda de aire Dimetro nominal Prdida de presin

Presin del sistema (bar)

El aire comprimido es un medio energticomuyverstilyflexible,pero no precisamente barato.Su uso se amortiza tan slo si la produccin, el tratamiento y la distribucin estn perfecta-mente ajustados entre s. Para

ello son necesarias una plani-ficacin e instalacin correctas de la estacin de compresores, as como el dimensionado justo yelbuendiseodelareddeairecomprimido.

9. Cmo evitar prdidas de energa (1) Puntos importantes para la planificacin y la instalacin de una red de aire comprimido

20 21

1

2

3

4

5

Total mx. 12.0 PSI

1. Requisito bsico: aire comprimido seco Al planificar una red de aire compri-mido nueva se pueden evitar muchos fallos y, con ellos, problemas futuros. Sin embargo, el saneamiento de una red ya existente suele presentar ms dificultades. Se tratar de un caso especialmente complicado si se con-tina alimentando el sistema con aire hmedo. Antes de comenzar con el saneamiento es imprescinbible que exista una unidad central de secado.

2. Qu hacer en caso de grandes cadas de presin en la red?Si las cadas de presin siguen siendo grandes despus de la instalacin de aparatos de tratamiento adecuados, la razn de las mismas sern depsitos en las tuberas. Estos depsitos se forman por las impurezas que arrastra el aire comprimido y que van reduciendo la seccin disponible de la tubera al mnimo.

a) Cambiar o limpiar por soplado Si los depsitos ya se han endurecido, la mayora de las veces ser nece-sario cambiar los tramos de tubera

tuberas daadas consiste en instalar tuberas cruzadas (ilustracin 2).

3. Clculo y eliminacin de fugas Las medidas de saneamiento sola-mente alcanzarn resultados ptimos si se eliminan tambin las fugas de la red de aire.

a) Determinacin de las prdidas totales por fugas Antes de empezar a buscar los puntos de escape en las tuberas, habr que determinar el alcance total de las prdidas por fugas. Para ello existe un mtodo relativamente sencillo con ayuda del compresor. Primero habr que desconectar todos los consumidores de aire y medir los periodos de conexin del compresor (ilustracin 3).

afectados. Sin embargo, es suficiente limpiar las tuberas soplando con aire comprimido y secarlas a continuacin si las impurezas no han llegado a reducir notablemente su seccin.

b) Instalacin de tuberas adicionales Una buena solucin para tuberas que hayan perdido buena parte de su sec-cin por depsitos consiste en instalar tramos de tubera paralelos conectados a la primera. Si el estrechamiento de las tuberas es extremo, es conveniente ins-talar un anillo completo suplementario (ilustracin 1). Si dimensionamos este segundo anillo correctamente, adems del efecto principal deseado (reduccin de las prdidas de presin), consegui-remos una mejor distribucin del aire comprimido. Otra posibilidad de sanear

Usaremos los resultados para calcular las fugas segn la frmula siguiente:Leyenda:VF = Volumen de fugas CFMVC = Flujo del compresor CFMx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5Tiempo en que el compresor ha funcionado con carga (min) T = Tiempo total (min)

b) Clculo de las fugasen los consumidoresPara calcular las fugas en los consu-midores, primero conectaremos todas las herramientas, mquinas y aparatos neumticos y mediremos la suma de todas las fugas (ilustracin 4). Des-pus, cerraremos las vlvulas de cierre de las conexiones y mediremos las fugas de la red de tuberas (ilustracin 5). La diferencia entre ambas representar la fuga total en consumidores, su vl-vulas y conexiones.

4. Dnde suele encontrarse la mayora de las fugas?La experiencia demuestra que aprox. un 70 % de las fugas se dan en los ltimos metros, es decir, en los puntos de toma de la red de aire. Estos puntos de fuga pueden localizarse exactamente con agua jabonosa o gases especiales. Las tuberas principales no suelen pre-sentar grandes fugas a no ser que se trate, por ejemplo, de una red que antes

era hmeda y que estaba equipada con juntas viejas de papel que se hayan secado por usar la red con posterio-ridad para aire seco. Recomendamos usar ultrasonidos para localizar las fugas en la red principal. Una vez que se han medido y eliminado las fugas y que la seccin de las tuberas se ha adaptado a las necesidades del flujo, la red de aire comprimido podr darse por saneada.

Ilustracin 1: saneamiento de una tubera de aire comprimido instalando un segundo anillo de distribucin

VC x tx T

Ilustracin 2: ampliacin de la capacidad de flujo instalando tuberas cruzadas

Ilustracin 3: determinacin de fugas por medicin de los periodos de conexin del compresor con consumidores desconectados

Ilustracin 5

Ilustracin 4: medicin de fugas de los consumido-res de aire comprimido

Sob

repr

. ser

vici

o

Tiempo T

t1 t2 t3 t4 t5

Ao tras ao, miles de dlares se disuelven en el aire, nunca mejor dicho. El motivo: las redes de aire comprimido viejas o mal mantenidas disparan el con-sumo de energa de los sistemas neumticos. Los usuarios que

quieran dar solucin a este pro-blema debern ponerse manosalaobra.Acontinuacinleofre-cemos una serie de consejos para sanear las tuberas de sured de aire comprimido.

10. Cmo evitar prdidas de aire comprimido (2) Puntos importantes para el saneamiento de una red de aire comprimido

VF =

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Ilustracin 3: gracias a diversos

procedimientos y apa-ratos de medicin se puede

calcular el consumo de aire de los equipos existentes y las presiones mxima y mnima. Estos datos de medicin sir-ven como base para una pla-

nificacin ptima de la estacin de compresores.

La lista de usuarios de aire comprimido abarca todas las ramas de la industria. Esto supone un autntico reto a la hora de conseguir el uso ms eficaz del aire en cada una de las aplicaciones, con la tcnica de produccin y tratamiento correcta. La estacin debe ser capaz en cada caso de producir aire compri-mido en la cantidad y calidad exactas y a buen precio.

1. El buen asesoramiento es determi-nante para la economa del sistema Para responder a todas estas exigen-cias, el sistema de aire comprimido tendr que estar perfectamente adap-tado al uso, a su lugar de instalacin y a las condiciones ambientales. Debe estar formado por compresores, apa-ratos de tratamiento y conducciones de dimensiones correctas, contar con sis-temas de control eficaces, una tcnica de ventilacin adecuada, un buen sis-

correcta de los elementos tcnicos, puesto que los mayores potenciales de ahorro se encuentran justamente en el consumo energtico y en el manteni-miento, y no en el precio de adquisicin de los equipos.

tema de tratamiento de condensados y, de ser posible, un sistema de recupe-racin del calor. Esta es precisamente la idea en la que se basa el sistema de ahorro energtico KAESER (KESS). Este sistema incluye el anlisis de la demanda de aire, la planificacin

(ilustracin 1), la realizacin del proyecto, la formacin posterior y el servicio de aten-cin al cliente. Los puntos ms importantes son la calidad del asesoramiento y la eleccin

sistema asistido por computadora, si los compresores soportan la carga correcta, si los sistemas superiores de control siguen estando programados adecua-damente y si las fugas de la instalacin se encuentran dentro de los lmites de tolerancia. ADA debe entrar en accin tambin cuando

quieran sustituirse com-presores viejos por nuevos. De esta forma se pueden

corregir las potencias de las unidades en el caso de que no sean correctas, mejorar

el comportamiento funcional de los compresores en la fase

de carga parcial y planificar un sis-tema superior de control adecuado (ilustracin 4).

d) Cambio en las condiciones de aplicacin del aire comprimido En este caso debe requerirse igual-mente el consejo de un experto, ya que en muchas ocasiones se puede alcanzar un gran ahorro eligiendo la tcnica de tratamiento adecuada o ajustando la presin correctamente.

Proyecto de

aire compr

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Compresor

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compresor

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Presin mx

. compreso

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Ilustracin 4: la grfica muestra la potencia absor-bida por la instalacin vieja (curva superior) y por la nueva (curva inferior).

Ilustracin 1: con ayuda de modernos sistemas de diseo 3-D por ordenador se pueden planificar estaciones de aire comprimido hasta el ltimo detalle y ajustarlas a las necesidades del usuario.

Ilustracin 2: el futuro usuario recibe un formulario especial que servir como base para la planifica-cin. El formulario puede descargarse directamen-te desde la pgina web de KAESER: www.kaeser.com (apartado Asistencia Tcnica/Planeacinn y Asesora/Cuestionario)

2. Anlisis de la demanda de aireEl punto de partida del asesoramiento por KESS es el anlisis de la demanda actual y futura de aire. Este anlisis rea-lizado por KAESER, ms conocido por sus siglas ADA (Anlisis de la Demanda de Aire), debe concentrarse, segn los casos, en puntos diferentes:

a) Planificacin de una estacin de aire comprimido nueva A la hora de planificar una estacin nueva de aire comprimido, el futuro usuario deber rellenar un formulario especial (ilustracin 2).

La informacin conseguida servir a los expertos de KAESER para calcular la demanda de aire comprimido y deter-minar el equipo necesario para cubrirla. El formulario incluye todos los aspectos impor-tantes para la produccin econmica y ecolgica de aire comprimido.

b) Ampliacin y modernizacin Al contrario de lo que sucede en

el caso de una planificacin inicial, en un proyecto de ampliacin se cuenta con gran numero de puntos de apoyo para adaptar la estacin resultante a las necesidades reales.

KAESER pone a disposicin del cliente los procedimientos y aparatos de medi-cin con los que calcular la demanda exacta de aire en diferentes puntos de la instalacin en momentos distintos. Al hacerlo ser importante no limitarse a registrar solamente valores medios, sino tambin los mximos y los mnimos (ilustracin 3).

c) Control de la eficaciade estaciones ya existentesTambin en el caso de estaciones ya instaladas se recomienda comprobar de vez en cuando, con ayuda de un

Las estaciones de aire com-primido modernas son, en la mayora de los casos, sistemas complejos que slo funcionarn de manera econmica si este hecho se tiene en cuenta en la planificacin, ampliacin y

modernizacin. Para este fin,KAESER cuenta con una oferta de servicios. Este servicio combina elementos probadosdurante aos, como son los com-ponentes de aire comprimido o el asesoramiento y la asistencia al usuario,conlasnuevasposibili-dades que ofrece actualmente el tratamiento de datos aplicado al aire comprimido.

11.Planificacincorrectade estaciones de aire comprimido (1) Anlisis de la Demanda de Aire (ADA)

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El KAESER Energy Saving System (KESS) incluye entre otras cosas un cl-culo de optimizacin por computadora con el que se puede elegir rpidamente la variante ms adecuada para producir el aire comprimido de cada usuario. La base para planificar estaciones nuevas es un formulario detallado que el usuario llena con ayuda del experto en aire comprimido de KAESER y que tiene en cuenta el consumo futuro y sus oscilaciones previsibles. En el caso de una estacin ya existente, el sistema ADA (Anlisis de la Demanda de Aire) facilita un informe sobre su funciona-miento caracterstico que sirve de base para el mismo clculo.

2. Lo mejor es combinarEn la mayora de los casos, la mejor solucin consiste en una combinacin de compresores de potencias distintas que armonicen perfectamente entre s. Por regla general se trata de compre-sores grandes que soportan la carga base y que estn combinados con mquinas ms pequeas que llevan la carga punta. El sistema superior de con-trol es el responsable de que se reparta equitativamente el consumo especfico de potencia. Para tal fin, elegir auto-mticamente la combinacin ideal de compresores de carga base y carga punta en cada momento, controlando un grupo de hasta 16 compresores y dentro de un margen de presin de solamente 3 PSI. Los sistemas de con-trol inteligentes, como Vesis y el nuevo Sigma Air Manager de KAESER, cum-plen estas funciones. Estos sistemas de

1. Clculo por computadoraPara optimizar una estacin ya exis-tente, se introducen en la computadora los datos tcnicos de los compresores que la forman y de las variantes que seran posibles. El sistema KESS cal-cula en poco tiempo la variante ptima y el ahorro que se puede alcanzar. Al rea-lizar este clculo se considera no slo el consumo energtico puntual con una demanda de aire concreta y unas pr-didas determinadas, sino que se facilita adems una visin exacta del consumo de potencia de la instalacin durante todo su tiempo de servicio (ilustracin 1). De esta manera es posible reco-nocer y reparar puntos dbiles en las fases de carga parcial. El resultado es una clara informacin sobre el ahorro que se puede conseguir y la amortiza-cin de la instalacin.

control pueden intercambiar datos con los compresores y otros componentes de la estacin, como purgadores de condensados, secadores, etc. por medio de una conexin bus. Adems, es posible conectarlos al sistema cen-

tral de mando y transmitirle todos los datos disponibles.

3. Optimizacin constructivaLa planificacin y la modernizacin de una estacin de compresores deben adaptarse al mximo a las condiciones de espacio. Los sistemas modernos de planificacin, como los que usa KAESER, son de gran ayuda. No slo facilitan planos y esquemas TI (tuberas e instrumentacin), sino que ofrecen tambin diseos por computadora en 3 dimensiones y animaciones. Esto hace posible, por ejemplo, instalar la econmica refrigeracin por aire incluso en casos de espacio muy limi-tado y ahorrar as un 30 % 40 % de costos con respecto a una refrigeracin por agua. Otra ventaja adicional es que se pueden detectar y eliminar deficien-cias o causas de avera desde la misma fase de planificacin, mejorndose as la estructura de la instalacin (ilustra-cin 2 a c).

4. Optimizacin del funcionamiento y el control Para asegurar la economa del sumi-nistro de aire comprimido a largo plazo debe conseguirse una buena relacin entre los costos y el rendimiento, en primer lugar, y procurar la transparencia necesaria para un buen control de la estacin, en segundo lugar. La base para conseguirlo viene dada por el sis-tema de control interno del compresor, Sigma Control, una PC industrial con cinco modos de control programables

y que permite registrar datos y transmi-tirlos a una red. El Sigma Air Manager, otro ordenador industrial, cumple sus mismas funciones, pero a nivel de controlador master (ilustracin 3). Adems del control adaptado al uso y la vigilancia de la estacin, su funcin consiste en registrar todos los datos relevantes y enviarlos a una red infor-mtica (Ethernet). La transmisin de datos puede tener lugar por un servidor de Internet o por el software Sigma Control Center. El Sigma Air Manager ofrece una visin general de todos los compresores de la estacin y de sus datos ms importantes en el ordenador en colaboracin con el sistema de visua-lizacin "Sigma Air Control". Gracias a este sistema es posible reconocer de un vistazo si la estacin est funcionando sin problemas, si hay avisos de avera o mantenimiento y cul es la presin de servicio. El usuario puede decidir cun detallada ha de ser la informacin. A su disposicin se encuentran los eventos de servicio, representaciones grficas del consumo energtico, la demanda de aire y el nivel de presin, as como fechas para trabajos de mantenimiento preventivo. Este moderno instrumento de control contribuye notablemente a que la estacin de aire comprimido suministre siempre la cantidad y calidad de aire necesarias a un costo ptimo.

Ilustracin 1: comparacin del consumo energtico de una estacin de compresores ya existente con las posibles variantes en el curso de un da y dependiendo de la demanda de aire

Ilustracin 2 a: plano de la estacin de compresores de una fbrica de automviles

Ilustracin 2 b: esquema TI de la misma estacin de compresores

Ilustracin 2 c: animaciones tridimensionales por computadora permiten realizar paseos virtuales y crear imgenes virtuales de la futura estacin desde la misma fase de planificacin.

Ilustracin 3: el nuevo sistema de control "Sigma Air Manager" permite que todos los componentes de la estacin funcionen armnicamente, ofrecien-do una mayor disponibilidad y un mejor control de la produccin de aire comprimido.

Altura del local, 5 m

Conduccin de con-densados

Unpozosinfondoounabuenaalcanca ? La produccin de aire comprimido puede ser tanto lo primero como lo segundo. La frmula mgica es la optimiza-cin del sistema. Con su ayuda podra ahorrarse ms de un

30 % de la energa consumida en la industria Mexicana para la produccin de aire comprimido. La mayor parte de estos costos, de un 70 % a un 80 %, es conse-cuencia directa del consumo de energa. Y la energa no se va haciendocadavezmsbarata,sino todo lo contrario, por lo que cada vez es ms importante para el usuario encontrar la solucin de aire comprimido ms eficazdesde el punto de vista del con-sumo energtico.

12.Planificacincorrectade estaciones de aire comprimido (2) Clculo de la produccin ms econmica de aire comprimido

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La condicin indispensable para realizar este anlisis y lograr una opti-mizacin del sistema es una buena y estrecha colaboracin entre el usuario y el especialista en aire comprimido. Esto significa, entre otras cosas, que el usuario habr de poner a disposicin del especialista toda la informacin con la que cuente desde el principio.

1. Informacin obtenida del usuario a) Plano de distribucinPara la orientacin general es nece-sario un plano de distribucin de la empresa (ilustracin 1). Debe incluir la red general de distribucin de aire comprimido, las tuberas de enlace y los puntos de alimentacin de la esta-cin de compresores. Adems, deben indicarse datos sobre el dimensionado de las tuberas y los materiales, as como sobre los puntos de mayor con-sumo y las tomas de aire que exigen condiciones especiales de presin o de calidad.

este procedimiento tendr lugar de forma centralizada o descentralizada y qu clases de calidad se precisan. Naturalmente, vuelven a ser impor-tantes tambin los datos tcnicos de los componentes. Un diagrama de flujo puede servir como gua general (ilustracin 2).

e) Control y vigilancia de la estacinLa armonizacin de los compresores entre s y su rendimiento conjunto son los puntos que ms influyen en la eco-noma de la estacin de compresores,

b) Campos de aplicacin del aire comprimido Dado que el aire comprimido es un medio muy verstil, sern impres-cindibles datos sobre el campo en el que se va a utilizar. El usuario deber prestar informacin de si el aire habr de utilizarse como aire de control, para recubrimiento de superficies, herra-mientas rotatorias, para limpieza, como aire de procesos, etc.

c) Compresores instaladosJunto a los modelos y tipos de com-presores, debern indicarse sus datos tcnicos, como son la presin de ser-vicio, el caudal, la potencia que consumen, el tipo de refrigera-cin y, en caso de que proceda, el modo de aprovechamiento del calor generado.

d) Tratamiento del aire comprimidoEn el caso del tratamiento del aire es importante nombrar si

por lo que no podr faltar una descrip-cin del sistema de control y vigilancia.

2. Entrevista usuario/especialista en aire comprimido Una vez recabados todos los datos anteriores, el especialista en aire com-primido deber tener una entrevista con el usuario para que ste le explique el contenido de toda la documentacin y para hablar sobre los problemas que presenta el sistema de aire comprimido actual. Entre ellos pueden encontrarse, por ejemplo, un nivel de presin dema-siado bajo o demasiado oscilante, una calidad insuficiente del aire comprimido, mal nivel de carga de los compre-sores o problemas con el sistema de refrigeracin.

3. Visita al sistema de aire comprimidoUna visita al sistema suele aclarar muchas dudas. En este caso se recomienda empezar en la zona pro-blemtica, es decir, aquella donde se puedan dar, por ejemplo, grandes pr-didas de presin o una mala calidad del aire (ilustracin 3). Por experiencia, los ms problemticos suelen ser los puntos finales de consumo. Por eso, les recomendamos seguir el orden siguiente:

a) Mangueras de conexin, regula-dores de presin, separadores de agua Suelen ser las mangueras de conexin de los consumidores las que presentan ms fugas. Por esta razn, convendr comprobar que se encuentran en buen estado y que no pierden aire. Si dispone de reguladores de presin, deber com-probarse tambin su ajuste (presin de entrada y de salida) en condiciones

de carga (ilustracin 4). Igualmente deber comprobarse que los separa-dores de agua instalados delante de los reductores de presin estn libres de impurezas. Lo mismo se har con las tuberas de salida bajantes en vertical (ilustracin 5).

b) Dispositivos de cierreEl estado de las tuberas que salen de la red principal influye tambin notable-mente en la eficacia del sistema. Los dispositivos de cierre constituyen en este caso un elemento de peso. Con-vendr saber si se trata de llaves de bola de apertura total, que facilitan el flujo, vlvulas de cierre u otro tipo de vlvulas de cierre que obstaculizan el paso de la corriente de aire, como las llaves de agua o las vlvulas angulares.

c) Red principalEn esta red tendrn que buscarse los estrechamientos, responsables de las cadas de presin.

d) Sistema de tratamiento de aire comprimidoLos criterios de control ms impor-tantes en este caso son el punto de roco conseguido (sequedad del aire) y la presin diferencial que se produce en cada caso. Dependiendo del c

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Manual Aire Comprimido Kaeser