El modelo económico sencillo de emparejar oferta con demanda optimiza la productividad y ayuda a controlar los costes. Esto tiene sentido no solo en el ámbito económico, sino también al considerar cómo se produce y utiliza el aire comprimido en una planta de fabricación.
El
aire compreso es fundamental para una amplia gama de funciones dentro de la fabricación. Pero los sistemas de aire comprimido mal diseñados y mantenidos, según algunas estimaciones, son responsables de pérdidas y desperdicios significativos de energía cada año. Una forma rápida y sencilla de asegurarse de que tu instalación no desperdicie energía en su proceso de producción de aire comprimido es considerar los beneficios que puede aportar un compresor de variación de velocidad de tamaño adecuado.
Aunque muchas plantas requieren operaciones continuas las 24 horas de la semana, probablemente hay momentos en los que las pausas en la producción ofrecen oportunidades de ahorro energético. Por ejemplo, hay 168 horas en una semana y muchos sistemas de aire comprimido solo requieren una capacidad total entre 60 y 100 horas, o aproximadamente la mitad del tiempo. Cuando esta carga parcial de demanda siquiera ocurre, la capacidad de salida del compresor de aire debe regularse o detenerse. Con unidades de 15 CV o superiores, no es factible parar y arrancar el motor del compresor de aire varias veces por hora durante el día, por lo que la opción es una forma de regulación de control de entrada. Ya sea que uses la unidad con un control de carga/no carga (entrada totalmente cargada o cerrada para descarga y purga) o modulación (reducción de la placa de aceleración de admisión) para lograr un tiempo de funcionamiento parcial de carga, estos sistemas de control pueden no ser los más eficientes.
Conducir un coche es un muy buen ejemplo; cuando sales de la autopista, vas desde la velocidad de autopista (digamos carga óptima a 55 MPH) y luego te detienes al final de la rampa. Allí, el coche está en ralentí y desperdiciando energía mientras se quede en la señal de stop. Conducir en ciudad es aún peor o similar a una demanda muy fluctuante: arrancar y parar, pero estar en ralentí en cada semáforo. Ahora, piensa en tu coche parado (en ralentí) en señales de stop y semáforos durante 60 a 100 horas a la semana.
Una auditoría o evaluación de la energía de aire comprimido, que incluye una revisión del perfil de demanda, los patrones de uso de aire comprimido, la capacidad de almacenamiento de aire disponible y la red de tuberías, y el entorno operativo, desempeñan un papel fundamental para determinar si un compresor VSD puede proporcionar la eficiencia energética que deseas.
La tecnología de accionamiento de velocidad variable suministra energía cuando es necesario
Los compresores de variación de velocidad adecuadamente dimensionados ofrecen la capacidad de ajustar la salida de un compresor con precisión a las demandas fluctuantes de aire comprimido. Al variar la velocidad de su motor de accionamiento, a medida que disminuye la demanda, el VSD reduce el flujo de aire entregado así como el consumo eléctrico de forma mayormente lineal. Esto reduce el consumo de energía al mínimo cuando la demanda fluctuante es la norma. En realidad; debido a las corrientes de entrada relativamente bajas inherentes a los diseños de motores de transmisión de velocidad variable, algunos compresores VSD se detienen en demandas de aire comprimido más bajas en lugar de estar en ralentí en condiciones de descarga. Incluso con varios arranques por hora no hay problema, así que la energía desperdiciada (tiempo de reposo) prácticamente se elimina.
El caso de negocio
Las estadísticas recopiladas mediante evaluaciones de sistemas de aire comprimido y análisis de rendimiento muestran que muchas aplicaciones de compresores de aire son ideales para VSD. En comparación con un compresor de variación de velocidad fija, un compresor VSD, correctamente dimensionado para el mismo uso final, puede suponer un ahorro de energía significativo. En algunos casos, según el perfil de demanda, los costes del aire comprimido se han reducido en un tercio. Otra cosa a recordar es que, debido a los ciclos económicos y al traslado de la fabricación a otros países, muchas instalaciones han reducido significativamente el volumen de aire comprimido necesario y, por tanto, operan compresores de aire sobredimensionados. Esto pone de manifiesto la necesidad de revisar las necesidades de aire comprimido de la instalación cuando cambian significativamente los perfiles de producción y demanda de aire comprimido. Además, muchos municipios locales y compañías eléctricas estatales ofrecen incentivos de reembolso para soluciones de aire comprimido de ahorro energético, de las cuales la tecnología VSD cumple los requisitos.
Los costes de la energía, que ya han aumentado en los últimos años, han recibido una atención adicional últimamente, ya que los gestores de instalaciones están continuamente encargados de encontrar nuevas formas de reducir costes. Muchas empresas han implementado
políticas “verdes” con objetivos agresivos de reducción anual de energía.
Consideremos una situación en la que el sistema de compresores de un fabricante estuviera funcionando con un único compresor de aire de 200 caballos de potencia. La operación tiene demandas fluctuantes de aire comprimido las 24 horas del día a 3 céntimos por kWh. Estos costes energéticos se han duplicado en los últimos cinco años, aumentando en algunas zonas hasta 8 céntimos por kWh o más. El coste anual de operar ese compresor a 3 céntimos por kWh era de 41.273 dólares. Hoy, a 8 céntimos por kWh, ese mismo compresor cuesta 110.062 dólares al año, o más de medio millón de dólares en cinco años. Tras una evaluación detallada de la demanda de aire comprimido, se determina que las fluctuaciones estaban dentro del rango de control y eran un 35% menores que la capacidad total del compresor, y que la fábrica tenía un almacenamiento insuficiente. En este caso, cambiar a un compresor VSD de tamaño adecuado podría ahorrar potencialmente a esta instalación 38.521 dólares anuales o más de 192.000 dólares en cinco años, si las condiciones actuales se mantienen similares durante ese periodo.
Si combinamos estos ahorros con la mayor eficiencia que se obtiene al sustituir equipos antiguos por máquinas más nuevas y eficientes, el retorno de la inversión en muchas de estas instalaciones suele lograrse en menos de dos años. No todas las instalaciones pueden ofrecer este tipo de retorno, ese es el propósito de una evaluación profesional de la demanda de aire y una selección adecuada del compresor, pero desde luego… Merece la pena considerarlo.
En resumen, variando la salida para satisfacer la demanda de aire comprimido, los fabricantes que eligen un compresor VSD del tamaño adecuado como parte de su infraestructura pueden lograr un ahorro energético inmediato que solo se acumulará con el tiempo.
Entonces, técnicamente, ¿cómo funciona?
El concepto de VSD simplemente mide la presión del sistema y mantiene una presión de entrega constante dentro de una banda de presión estrecha. Esto se consigue regulando la velocidad del motor del compresor mediante conversión de frecuencia, lo que da lugar a una variación en el flujo de aire. Con los controles electrónicos avanzados de VSD actuales, la presión de entrega se mantiene dentro de una banda de +1,5 psi; este es otro beneficio de los sistemas con compresor VSD; Los sistemas con compresores de velocidad fija suelen tener una fluctuación de presión mínima de 10-15 psig. Por lo tanto, se puede utilizar una presión de entrega de compresor de aire más baja para mantener la presión mínima de trabajo requerida del sistema, lo que resulta en un mayor ahorro energético y rentabilidad. Recuerda, por cada reducción de 2 psi en la presión, el consumo de energía se reduce en un 1 %. Eso supone un ahorro energético de más del 6 por ciento simplemente debido a la menor presión de funcionamiento que a menudo es posible tener al menos un compresor VSD.
El inversor en el sistema VSD realiza un funcionamiento de arranque “suave” aumentando la velocidad del motor, eliminando así picos de consumo de amperaje que son típicos cuando se arranca un motor de velocidad fija. Las compañías eléctricas suelen imponer penalizaciones por estos picos de amperaje en forma de tarifas más altas. El arranque suave que utiliza un compresor VSD también ayuda a proteger los componentes eléctricos y mecánicos de las tensiones mecánicas iniciales que pueden acortar la vida útil de un compresor de aire.
Para obtener información más detallada sobre aplicaciones de la tecnología VSD o respuestas a cualquiera de sus preguntas sobre aire comprimido, por favor contacte con el Instituto de Aire Comprimido y Gases. El Instituto de Aire Comprimido y Gas es la voz unida de la industria del aire comprimido, actuando como autoridad imparcial en asuntos técnicos, educativos, promocionales y otros que afectan a los proveedores de equipos de aire comprimido y gas y a sus clientes. Los recursos educativos de CAGI incluyen cursos de e-learning en el SmartSite, guías de selección y vídeos con el Manual de Aire Comprimido y Gas. Para más información, visite la página web de CAGI en www.cagi.org. Este artículo publicado por el Subcomité Promocional de CAGI en su página web, www.cagi.org.
