Medición del rendimiento de los compresores de aire para garantizar su eficiencia

La eficiencia de los compresores de aire es una prioridad para muchas organizaciones. Conocer el rendimiento de sus compresores de aire es una excelente indicación de su eficiencia general. Cualquier instalación que funcione con una eficiencia limitada utilizará más energía para conseguir los mismos resultados. De hecho, sólo entre el 10% y el 20% de la energía necesaria para generar aire comprimido llega al punto de uso.

Conseguir que sus compresores de aire sean más eficientes es esencial. La presión del sistema es uno de los indicadores más críticos. Las pruebas de rendimiento de los compresores de aire son sólo un elemento del proceso. Otros aspectos del sistema también pueden influir en el rendimiento y la eficiencia. Una visión holística del rendimiento del sistema puede aumentar la eficiencia, ahorrar dinero y reducir el impacto medioambiental.

¿Por qué es importante la eficiencia de los compresores de aire?

La necesidad de reducir el consumo de energía y maximizar la eficiencia existe en todas las industrias. Aunque se puede hacer mucho en el diseño y la fabricación, reducir las ineficiencias del lado de la demanda es fundamental para el rendimiento general. Mantener la eficiencia de los compresores de aire tiene muchas ventajas, entre ellas:

• Aumente la longevidad del sistema: Las causas de las ineficiencias suelen ser fáciles de solucionar. Si no se tienen en cuenta, pueden provocar un desgaste excesivo del sistema, ya que el compresor tiene que trabajar más para satisfacer sus necesidades energéticas. Cuanto más trabaja el sistema, más se desgastan sus componentes. Mantener un compresor de aire eficiente durante toda su vida útil puede reducir las necesidades de mantenimiento y aumentar la longevidad del sistema.
• Reduzca costes: Los compresores de aire eficientes pueden ayudarle a gestionar el uso de aire comprimido y ahorrar en costes energéticos, ya que ofrecen el máximo rendimiento sin potencia adicional. La reducción de los costes operativos puede maximizar los beneficios, cumpliendo el objetivo principal de cualquier estrategia empresarial.
• Aumente la sostenibilidad: Limitar el uso de energía reduce sus emisiones, lo que contribuye a sus objetivos de sostenibilidad. Al dar prioridad a la eficiencia energética, puede asegurarse de ser proactivo a la hora de limitar el daño medioambiental, mejorar su reputación e incluso aumentar las ventas entre los grupos concienciados con el medio ambiente.

Cómo medir el rendimiento de un compresor de aire

El primer paso para hacer más eficiente un compresor de aire es medir su rendimiento actual. Debe ser capaz de medir el consumo de energía, los niveles de suministro de aire comprimido y los perfiles de presión para obtener información clara sobre el rendimiento general del equipo.

Dependiendo de su proyecto y del tipo de compresor de aire, puede utilizar dos fórmulas de eficiencia de compresores de aire.

Fórmula de eficiencia de los compresores alternativos

La capacidad de un compresor alternativo depende del volumen que desplazan los pistones durante su movimiento. Calcula el volumen barrido de un pistón con la siguiente fórmula:

Vd = St . (πD2) / 4

• Vd: Volumen barrido
• St: Carrera del pistón

La eficiencia volumétrica debe tener en cuenta el volumen real y el volumen barrido. Lo mejor es consultar a un experto para obtener cálculos precisos. Puede obtener una estimación rápida de la eficiencia volumétrica con la siguiente fórmula:

Ev = 0,97 - c . (τ 1 / k - 1) - L

• Ev: Rendimiento volumétrico
• c: Despeje
• k: Coeficiente isentrópico
• L: 0,04 para compresores lubricados como estimación

A partir de ahí, multiplique el valor por el número de cilindros para conocer la capacidad de su compresor alternativo.

La fórmula de la entrega aérea gratuita

La entrega de aire libre (FAD) es el volumen expandido de aire que el equipo fuerza en su red a lo largo del tiempo. La norma ISO 1217:2009 especifica el cálculo del FAD del compresor, que incluye la medición de lo siguiente:

• Condiciones de temperatura, presión atmosférica y humedad en la entrada de aire
• Temperatura máxima de funcionamiento, presión y volumen de aire comprimido a la salida de la unidad

Utilice la siguiente ecuación para calcular el FAD:

F1 = P1 - (Pp . Frel)

• F1: Entrega aérea gratuita
• P1: Presión de entrada
• Pp: Presión de vapor
• Libre: Humedad de entrada

¿Cómo se calcula el FAD a partir del caudal de descarga?

Si mide el caudal de descarga con un tubo de Pitot, realice mediciones adicionales para calcularlo en FAD. El caudal operativo en la descarga incluye dos componentes: el caudal de aire y el caudal de agua. Es necesario medir la humedad en la tubería para obtener mediciones precisas del contenido de agua, lo que puede suponer un reto, ya que muchos sensores de humedad están diseñados para funcionar en entornos menos severos.

Con el equipo adecuado, puede utilizar un ajuste constante para la humedad relativa y deducir el contenido de agua del caudal para calcular el caudal de "aire seco".

¿Cuál es la eficiencia de su compresor de aire?

Calcular la eficiencia de su sistema de aire comprimido puede ser complicado. Si bien necesita conocer la eficiencia del sistema para comenzar a desarrollar mejoras, es fácil perder el rastro de todas las fórmulas complejas. Quincy Compressor ofrece herramientas especializadas para ayudar a simplificar este proceso.

Nuestra calculadora de coste total de propiedad (TCO) y dióxido de carbono le permite evaluar la eficiencia y el TCO de su compresor. Lo tiene todo en cuenta, desde el precio de compra hasta los costes de mantenimiento. La calculadora de eficiencia de compresores de aire toma toda la información sobre gastos y sistemas para ofrecerle un desglose de cuánto le está costando exactamente su compresor. Una vez que tenga esa cifra, puede empezar a trabajar con un experto para cerrar las brechas de eficiencia en su operación.

Normas energéticas para compresores de aire

Para conseguir la máxima eficiencia energética del aire comprimido, hay que ir más allá de los números del sistema. La máxima eficiencia energética implica combinar las últimas tecnologías y normativas para establecer puntos de referencia eficaces. Saber qué es la eficiencia energética máxima y cómo se mide su operación es clave para optimizar su negocio.

La eficiencia energética máxima es una medida de la potencia eléctrica mínima necesaria para producir la salida deseada con un desperdicio mínimo. Esencialmente, ¿cuánta potencia utiliza el compresor en kilovatios dividida por el aire suministrado en pies cúbicos por minuto? El Departamento de Energía (DOE) establece unas normas mínimas para los compresores con el fin de fomentar una mayor eficiencia. Los compresores deben cumplir las normas de conservación de energía para poder venderse en Estados Unidos.

Organizaciones como ASHRAE también establecen normas reconocidas por la industria. Los compresores deben cumplir normativas sobre pruebas de fugas en tuberías, controles de eficiencia energética y otras medidas para garantizar un rendimiento más eficiente. Las unidades utilizadas en edificios comerciales deben adherirse a ASHRAE para seguir cumpliendo los códigos.

Aunque los fabricantes deben cumplir las normativas del DOE, usted puede elevar su compresor más allá de estas métricas con un mantenimiento y una asistencia cuidadosos. A medida que cambian las normas, es importante mantener el ritmo. Manténgase al día de la normativa vigente e invierta regularmente en nuevos compresores de alta eficiencia para asegurarse de que siempre se centra en el cumplimiento y la rentabilidad.

Métodos de ensayo de aire comprimido

Las pruebas de aire comprimido son procedimientos normalizados para determinar la calidad del aire comprimido. En ellos se comprueba rutinariamente la contaminación del aire ambiente, las impurezas de las piezas del compresor y la lubricación, y los contaminantes internos de las tuberías y los componentes de almacenamiento. La norma ISO 8573-1:2010 de calidad del aire comprimido sirve de valiosa guía para las industrias que requieren una calidad de aire específica.

Los métodos estándar de ensayo de aire comprimido incluyen:

• Recogida de filtros: Esta técnica utiliza un microscopio óptico para analizar partículas dentro de una muestra de aire comprimido.
• Contador láser de partículas: Este dispositivo especializado puede tomar muestras de aire comprimido conforme a las normas ISO 8753. Permite analizar rápidamente partículas de todos los tamaños.
• Pruebas de vapor de agua: Este método detecta impurezas de vapor de agua en muestras de aire comprimido de varias maneras, incluidos higrómetros, tubos detectores y espectroscopia.
• Pruebas de aceite: Pruebas de diversos compuestos de hidrocarburos, incluidos el aceite, los hidrocarburos condensados y el vapor de aceite.
• Pruebas de aerosoles de aceite: En este método, el aceite de las muestras de aire comprimido se disuelve en membranas de alta eficacia utilizando un disolvente. A continuación, se analiza mediante espectrometría de infrarrojos.

La elección del método de comprobación depende de la calidad de aire que requiera su aplicación. Los compresores de aire de calidad pueden proporcionar la calidad de aire necesaria manteniendo la eficiencia para recortar costes y reducir el impacto medioambiental.

Cómo utilizar los indicadores clave de rendimiento para lograr la máxima eficacia

Los indicadores clave de rendimiento (KPI) son una medida cuantificable del rendimiento que se utiliza en muchos sectores. Puede ajustarlos a sus criterios y proporcionarle una visión precisa de cómo su compresor de aire cumple sus objetivos de eficiencia. Los KPI pueden ayudarle:

• Determinar la eficiencia del sistema.
• Establezca una línea de base antes de integrar cambios o mejoras.
• Justificar los proyectos de mejora.
• Demuestre los resultados del proyecto.
• Mantener el ahorro.
• Controlar los niveles de residuos.
• Detectar problemas de rendimiento inminentes.

¿Qué KPI puede utilizar para medir el rendimiento?

Los KPI le ayudan a medir el rendimiento y la eficiencia de los compresores de aire. En función de su objetivo principal, puede elegir varias opciones para asegurarse de que dispone de la información adecuada, entre ellas:

• Presión: El consumo de energía del compresor de tornillo aumenta ½ punto porcentual y el caudal de aire comprimido no regulado aumenta un 1% por cada psi de presión de descarga. Puede ser útil medir la presión de descarga como indicador de la eficiencia.
• Punto de rocío: El seguimiento del punto de rocío del aire comprimido garantiza que su equipo de secado funcione de forma óptima y mantiene la calidad del aire comprimido.
• Potencia: La medición del consumo de energía es un excelente indicador de la eficiencia de los compresores de aire. Instalar medidores de potencia en cada compresor de aire puede ser decisivo para calcular los costes operativos totales de su sistema.
• Caudal: Puede saber si su sistema de aire comprimido funciona eficazmente midiendo y registrando el caudal de aire comprimido. Medir el caudal puede ser complicado, pero las innovaciones recientes han hecho que medir el caudal másico térmico sea más asequible incluso para sistemas pequeños.
• Temperatura: Una temperatura ambiente elevada puede provocar problemas de calidad del aire debido a la condensación. Considere la posibilidad de controlar las temperaturas ambiente y del aire comprimido para aliviar la tensión del sistema de secado y reducir la condensación.
• Fugas: Minimizar las fugas es fundamental para aumentar la eficiencia de los compresores de aire. Los sistemas eficientes sólo pueden producir aire comprimido rentable cuando las fugas del sistema y los residuos que las acompañan están bajo control. Si puede realizar un seguimiento de los residuos y establecer puntos de activación, puede introducir planes de mantenimiento para limitar las fugas.
• Emisiones anuales de carbono: La eficiencia y la sostenibilidad van de la mano. Conocer el consumo de energía de tu sistema significa que puedes calcular y hacer un seguimiento de tus emisiones de carbono anuales equivalentes y del ahorro basado en las mejoras.

Cómo mejorar la eficiencia energética de los compresores

La eficiencia energética empieza por el diseño del compresor. Los compresores de aire más eficientes utilizan un diseño multietapa, que divide la compresión en varias etapas. Entre cada etapa, el sistema elimina el calor. Como el gas más caliente es más difícil de comprimir, estos compresores son más eficientes gracias a la eliminación del calor. Las empresas deberían invertir en compresores multietapa para obtener el proceso más eficiente posible.

Combine los compresores de aire de bajo consumo con estos consejos para conseguir la máxima eficiencia energética:

• Mantenimiento regular: Utilice un plan de mantenimiento profesional y realice inspecciones periódicas para mantener su compresor en buen estado. Evite las fugas y la contaminación para que los componentes funcionen eficientemente.
• Controladores de compresor: Integre controladores para ajustar fácilmente la potencia del compresor a la demanda. Los controladores permiten la supervisión remota y la integración con otros sistemas de la instalación.
• Sistemas optimizados: Adaptar el compresor a la demanda. Este enfoque reduce los residuos y mantiene los niveles de presión del sistema para mejorar la eficiencia.
• Recuperación de calor: Considere la posibilidad de invertir en soluciones de recuperación de calor. Capturar y reutilizar el calor permite a tu instalación mejorar su uso energético, reaprovechando el calor que pierde el sistema.

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