El diseño de muchas redes de aire comprimido no sufre cambios que estén acorde con la disponibilidad tecnológica actual, incrementando el costo operativo de los equipos.

Al trabajar en el proyecto para un nuevo compresor se piensa inicialmente en la eficiencia energética y especificaciones técnicas del equipo a adquirir, esto no es incorrecto, sin embargo así se descuidan las redes de aire y sus modificaciones necesarias para lograr obtener el máximo rendimiento del compresor, esto produce costos operativos que son considerables y resaltan en el futuro, pero es un punto que serán profundizados en próximas publicaciones. El rediseño de la red de aire comprimido es un tema que no atañe simplemente a la distribución en la planta, también, se debe contemplar la distribución que se debe aplicar en el propio sitio donde se instala el compresor o sea el cuarto de máquinas. Un diseño inadecuado puede producir caídas de presión considerables desde el mismo sitio donde se inicia la red.

Al igual cuando se instalan equipos posteriores como lo son secadores o filtros y estos no son diseñados acorde con los requerimientos, se producen perdidas en el volumen de aire, que, para evitarlos muchas veces se debe sobredimensionar el tamaño del compresor a instalar, de igual forma no se toman en cuenta los costos que se generan por un diseño inadecuado de su selección.

Otro de los factores que perjudican la operación adecuada de los sistemas es cuando se reubican o instalan maquinarias nuevas en la planta, las redes de aire en la mayoría de las oportunidades no están diseñadas para soportar estos cambios y se convierten en un dolor de cabeza, estos cambios inciden directamente en la presión de operación general de la planta, la cual tenemos que incrementar en el cuarto de compresores para así estabilizar la red.

Una condición adicional que afecta las redes de aire comprimido es la humedad relativa tan alta que se mantiene en Costa Rica, la condensación que se da en las redes de aire y los problemas que esto genera se pueden disminuir si las redes contemplan el grado de inclinación necesarios y además cuenta con puntos de drenado que permitan evacuar el agua. Para la eliminación más eficiente de la humedad se requiere instalar equipo específico que permita un mejor control, (igualmente esto será tema de otro artículo).

Las redes de aire deben ser diseñadas de tal forma que la caída de presión sea la mínima posible, este es un factor importante a considerar. El diseño de los bajantes en forma de “cuello de ganso” disminuye la posibilidad para que el agua llegue a los equipos.
Otro punto a considerar en las redes de aire es su diseño en anillo, esto quiere decir que debe contemplar una línea principal alrededor de toda la planta y que a su vez debe estar interconectada, lo cual produce una estabilidad general, evitando cambios importantes en la presión en diferentes puntos. El volumen de aire que permite la red está determinado por el diámetro de la cañería y su longitud. Se debe contemplar también la ubicación de los equipos que consumen aire y así determinar el punto de máximo consumo, que en algunos casos está cercano al cuarto de equipos y esto puede ayudar o bien pueden estar en el punto más lejano para lo cual se debe estar preparado con un buen diseño.

El consumo energético es un factor que se comentó inicialmente, para tener una visión más clara se presentará un ejemplo práctico que permita tener una mejor noción de lo que esto implica, la regla de dedo nos dice, que por cada PSI que se requiera variar la presión en el compresor se afectan un 0,5% los BHP total.

Como regla general la mayoría de los fabricantes de compresores definen el BHP como 1.10 veces la potencia nominal de placa del motor eléctrico que lo esta conduciendo.

De tal forma que un compresor conducido por un motor eléctrico, cuya placa indica 50 HP; esta conduciendo un compresor que requiere de 55 BHP

Es importante recordar que la Potencia Específica es el parámetro que mejor compara la eficiencia de un compresor; así como también revela su costo de operación energética.

Por tal motivo, la Potencia Específica es uno de los parámetros importantes en la evaluación de un compresor.

La Potencia Especifica es definida por la razón de la potencia consumida al flujo producido a una presión definida:

PE = (BHP / CFM) * 100

Ejemplo:

Un compresor con un motor de 50 HP, tiene un flujo de aire promedio de 240. ACFM a una presión de 100 Psig. Cuál sería la potencia consumida en BHP, si éste compresor va a operar a 115 Psig?

Solución:

BHP (100 Psig) = 50 * 1.1 = 55

Variación del BHP = [(115 – 100) * (0.5 / 100)] * 55 = 4,12

BHP (125 PSIG) = 55 +4,12 = 59,12

Para poder tener un mejor criterio del costo por producir aire a 100 psi, se evaluará el costo operativo anual en un compresor de 100 H.P.

Condiciones generales:

Potencia del equipo: 100 hp.
Horas operativas anuales: 8700.
Costo de KW/H: $ 0,12.
Eficiencia de motor principal: 95,6

El cálculo anterior representa el costo por consumo energético de un compresor de 100 hp, los datos están indicando el costo anual pero a cargas fijas, esto no se da en la práctica. Para tratar de acercarse a la realidad de operación se presenta a continuación una simulación de operación, la cual busca tener un dato más cercano a lo que sucede de forma diaria.

Como se puede observar el costo de operación de un compresor de aire de 100 hp de potencia trabajando bajo la modalidad de CARGA-NO CARGA representa anualmente $86,011.00 de consumo energético.

Si se aplica la regla de dedo que dice, que por cada PSI que se requiere incrementar la presión para vencer las caídas se afectan en un 0,5% de los BHP, se puede evaluar el costo por un mal diseño en la red.

Si se logra disminuir en el ejemplo la presión de operación en 10 psi, esto implicaría reducir aproximadamente un 5% del consumo total anual, el 5% indicado representaría un ahorro de $4,300.00 anuales.

El ejemplo anterior indica que un buen diseño en las redes de aire comprimido ofrece ahorros significativos que son dignos de valorar.

ROHANNY PRADO
FLOTEC S.A.