Cuando se trata de aumentar la fiabilidad de sus equipos y la eficiencia de fabricación en su planta, el almacenamiento de aire comprimido es un factor crítico que podría suponer no sólo un gran ahorro en gastos energéticos, sino también un aumento del rendimiento operativo general de su sistema de aire comprimido.
Los sistemas de aire comprimido son activos vitales que se utilizan en una variedad de industrias, pero debido a la alta demanda de energía para generar 1 CV de potencia de aire comprimido, y la pérdida de energía en forma de calor, los sistemas de aire comprimido pueden llegar a ser más costosos de lo necesario. Garantizar el mantenimiento de su sistema y la correcta implementación de su volumen de almacenamiento de aire comprimido puede mejorar en gran medida su potencial de ahorro en gastos energéticos.
Si conoce algunas aplicaciones del almacenamiento de aire comprimido, podrá aumentar considerablemente su potencial para suministrar grandes cantidades de caudal a un ritmo mayor, reducir la demanda de su sistema y hacer que la presión de su sistema sea más estable. Un almacenamiento de aire comprimido adecuado puede ayudarle a controlar los eventos de demanda durante los picos de uso. También puede proteger las operaciones críticas de otros eventos en el sistema apagando el compresor si es necesario.
Lamentablemente, el almacenamiento de aire comprimido a menudo se malinterpreta -y no se aplica correctamente-, lo que se traduce en un aumento escaso o nulo de la eficiencia o el rendimiento.
Métodos y aplicaciones para el almacenamiento de aire comprimido
Para el almacenamiento, a menudo se instalan receptores de aire en un sistema de aire comprimido, pero para maximizar el rendimiento y emplear correctamente el almacenamiento de aire, es esencial medir tanto el rendimiento del sistema para la oferta como para la demanda.
Los receptores de aire están diseñados para almacenar un volumen específico de aire comprimido, que puede utilizarse cuando sea necesario. Sin embargo, añadir volumen de almacenamiento sin una finalidad definida apenas le ayudará a aumentar el rendimiento o la eficiencia operativa de su sistema.
Algunos profesionales han afirmado que determinados compresores no necesitan almacenamiento de aire, pero en general, el propio sistema tendrá que funcionar a presiones más altas con una mayor demanda de energía para mantener el máximo rendimiento en todo momento.
La implementación de depósitos de almacenamiento de aire comprimido siempre aumentará la eficacia operativa y el rendimiento cuando se aplique correctamente. Dado que los requisitos del sistema varían, y la implementación del almacenamiento depende de sus necesidades particulares, ponerse en contacto con un profesional para evaluar la mejor aplicación para usted será útil a la hora de instalar receptores de aire o tuberías en su sistema de aire comprimido.
En un sistema de aire comprimido también pueden instalarse tuberías de sistema, como cabeceras, subcabeceras y tramos de caída, pero no son tan rentables ni tan útiles como los receptores de aire. Además, la instalación de tuberías hace más difícil crear un diferencial de presión significativo y debe depender de una caída de presión natural para hacerlo. Un diferencial menor dará como resultado un almacenamiento menos útil, pero los receptores de aire pueden ayudar a maximizar el almacenamiento con un diferencial de presión mucho mayor.
Al añadir almacenamiento de aire comprimido, puede mejorar la velocidad, o par, de su sistema y protegerlo de los cambios de presión, pero el tamaño del depósito que necesitará depende de la potencia de su compresor y de su demanda. Para calcular el tamaño del depósito de aire comprimido, tendrá que multiplicar la salida del compresor en pies cúbicos por minuto, o CFM, por la presión atmosférica estándar en presión por pulgada cuadrada absoluta, o PSIA, y luego dividirlo por la suma de la presión de aire comprimido y la presión atmosférica estándar.
Si dispone de las medidas de su sistema, puede utilizar la calculadora de almacenamiento de aire comprimido de Quincy.
Hay algunas formas de aumentar la eficiencia de su sistema mediante aplicaciones de almacenamiento de aire comprimido, como aumentar la velocidad, o el par, de su sistema, proteger su sistema de las fluctuaciones de presión, saber cómo utilizar el almacenamiento para dosificar un caudal elevado en el sistema, reducir la demanda eléctrica y más teniendo en cuenta que un controlador de caudal de presión también puede estabilizar un sistema.
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Almacenamiento de aire comprimido para aumentar la velocidad, el empuje o el par de las aplicaciones
Para muchas aplicaciones que funcionan más rápido de lo que puede reaccionar un regulador, el aumento de la demanda puede provocar caídas de presión, lo que reduce la velocidad total a la que se puede suministrar la cantidad de aire necesaria. Un almacenamiento de aire comprimido adecuado puede ayudar a aumentar la velocidad y reducir la demanda suministrando un volumen adicional de aire durante este tipo de aplicaciones neumáticas.
Si se necesita una presión específica para funcionar correctamente, especialmente con velocidades de accionamiento inferiores a 1 segundo, el almacenamiento de aire comprimido puede reducir en gran medida esta demanda mediante el control de la caída de presión, permitiendo más tiempo para que el regulador soporte el caudal necesario.
Este control de la caída de presión ayudará a mantener la repetibilidad y a aumentar la velocidad, el empuje o el par. Además, puede reducir la fluctuación de presión y la presión de cabecera del sistema. Sin almacenamiento, será necesario aumentar la presión de arranque o la presión global del sistema, lo que genera mayores costes de funcionamiento y fluctuaciones de presión.
Almacenamiento de aire comprimido para protegerlo de las fluctuaciones de presión
Como se ha mencionado anteriormente, proteger su aplicación de las fluctuaciones de presión mediante el uso de aire comprimido almacenado es una de las ventajas de añadir volumen adicional a su sistema. Para algunas aplicaciones que requieren baja presión, la presión del sistema será a menudo más alta con el fin de proporcionar y mantener la presión deseada necesaria para la aplicación.
Al aumentar la cantidad de aire almacenado, se puede suministrar un volumen adicional durante la aplicación, reduciendo la demanda del sistema y manteniendo la presión necesaria mediante el uso de una válvula de retención. Esto le permitirá reducir la caída de presión. Determinar el tamaño exacto del depósito para la aplicación necesaria es importante para aplicaciones de baja presión y para aumentar la eficacia. Si bien es probable que tener más almacenamiento del necesario no merme el rendimiento general de su sistema, sigue requiriendo más de lo necesario para generar y aumentará sus gastos energéticos.
Almacenamiento de aire comprimido para medir el alto caudal que entra en el sistema
Otro método de almacenamiento para proteger el sistema de las fluctuaciones de presión y reducir las fluctuaciones de presión del colector cuando actúan las aplicaciones puede conseguirse instalando una válvula de aguja junto con la válvula de retención mencionada anteriormente.
Mediante la instalación de un receptor de aire, puede proporcionar el volumen de aire necesario para las aplicaciones al accionamiento en las que la válvula de aguja se puede ajustar para controlar la velocidad de recuperación de la presión del receptor. De este modo se crea un caudal constante y menor en el sistema. Para conseguir el máximo rendimiento, el tiempo de recuperación necesario para la presión del receptor debe ser igual o mayor que el tiempo total de actuación.
Esto no sólo reducirá la potencia necesaria para la aplicación, recortando los gastos de energía, sino que también reducirá la cantidad de demanda necesaria para suministrar aire comprimido para aplicaciones específicas, manteniendo al mismo tiempo el máximo rendimiento del sistema.
Almacenamiento de aire comprimido para soportar eventos en el sistema dentro de la caída de presión permitida
Al diferenciar entre los requisitos de almacenamiento de los sistemas de aire comprimido y los controles, se necesita menos almacenamiento que otros en función de la necesidad. Los niveles de carga más altos y los más bajos se benefician de forma diferente de los controles y el almacenamiento. Algunos profesionales han afirmado que determinados compresores no necesitan almacenamiento de aire, pero el sistema en general se beneficiará de volúmenes de almacenamiento de aire comprimido que pueden reducir la demanda de determinadas aplicaciones.
A medida que el aire se abre paso a través del sistema de distribución, pueden producirse caídas de presión que, cuando son excesivas, pueden provocar un aumento de la demanda de energía y disminuir el rendimiento general del sistema. Cuando se producen estas caídas, el resultado puede ser una menor presión de funcionamiento si la caída se produce aguas arriba. Para satisfacer la demanda, el sistema necesitará presiones más altas. Para obtener los mejores resultados, es importante hacer funcionar el equipo de aire comprimido a la presión que sea más baja y aún eficiente. La reducción de las caídas de presión debe realizarse antes de añadir más capacidad de almacenamiento o aumentar la presión.
En general, se producirá cierta caída de presión en el sistema, pero un almacenamiento adecuado puede permitir un mejor control del sistema y minimizar la caída de presión. En caso de fallo del sistema o de un compresor, los volúmenes adicionales de almacenamiento de aire pueden permitir el tiempo necesario para que el sistema se ponga en marcha automáticamente. Esto mantendrá la capacidad del sistema dentro de la caída de presión permitida.
Para mantener la máxima eficiencia, el control de la expansión de aire a la presión de cabecera inferior se puede lograr a través de un controlador de caudal. Los reguladores de caudal ayudan a minimizar los residuos mientras los compresores funcionan a su máximo rendimiento. El diferencial de presión elimina la demanda innecesaria y crea un almacenamiento útil, como se ha mencionado anteriormente.
Cuanto menor sea el diferencial de presión, menor será el almacenamiento útil. Para los eventos de demanda que se produzcan en el sistema, la válvula reguladora de caudal permitirá la modulación, el desplazamiento y la velocidad, ajustándose a la demanda y manteniendo una presión fija.
Cuando se reduce la presión de descarga del sistema, se reduce el índice de fugas, se aumenta la capacidad total y se reducen los gastos. Sin embargo, puede ser necesario modificar los reguladores de presión, los tamaños de almacenamiento y los filtros para reducir la presión de funcionamiento.
Reducir la caída de presión es un paso importante para lograr una mayor eficiencia a presiones más bajas. La reducción de los niveles de presión cuando se trabaja con maquinaria que utiliza grandes cantidades de aire comprimido puede reducir drásticamente los gastos y proporcionar un importante ahorro energético anual para su planta. Es posible que necesite cilindros de aire más grandes para mantener las funciones adecuadas de las máquinas que trabajan a niveles de presión más bajos. Sin embargo, el coste de ampliar el tamaño de almacenamiento será una inversión mayor para ahorrar dinero en gastos energéticos.
Almacenamiento de aire comprimido para grandes eventos y reducción de la demanda energética
El almacenamiento de aire comprimido es un método para reducir la demanda de energía necesaria en caso de grandes incidencias en el sistema, o incluso de averías del compresor. Al suministrar un volumen adicional de aire durante grandes eventos o averías, la cantidad de potencia necesaria disminuirá cuando se utilice un controlador de caudal. En lugar de adquirir un segundo compresor de reserva, la instalación de almacenamiento de aire puede permitir que el sistema arranque y mantenga la presión, de modo que no sea necesario recuperar la presión necesaria para la salida.
Adecuación de la oferta y la demanda del sistema mediante el almacenamiento de aire comprimido
Las aplicaciones para el almacenamiento de aire comprimido están pensadas para reducir la presión del sistema a lo necesario y no sobrepasar los requisitos de potencia o energía, al tiempo que se mantiene el máximo rendimiento del sistema. Para los procesos de producción, la energía se suministra a partir del aire almacenado a una presión más alta dentro del sistema de distribución de tuberías. Los compresores de aire reponen ese suministro que se utiliza durante la aplicación. Lograr un equilibrio entre el suministro y la demanda del aire utilizado es lo que contribuye a la eficiencia del funcionamiento.
La cantidad de energía necesaria para comprimir el aire es igual a la energía utilizada, además de las ineficiencias del sistema. La mayor o menor cantidad de energía que entra en el sistema se libera del almacenamiento. Cada vez que se produce un cambio en cualquiera de los dos lados de la ecuación, el sistema se reequilibra. Para alcanzar el nivel óptimo de energía y controlar el equilibrio, hay que tener en cuenta que las principales fuentes de energía son el aire almacenado a alta presión en un volumen fijo y la energía rotatoria de reserva descargada en el funcionamiento de los motores de los compresores de aire.
Cuando se trata de almacenamiento de aire comprimido, el volumen por sí solo no equivale a almacenamiento. Para reponer o liberar la energía del aire almacenado, la cantidad establecida debe ver una alteración de la presión.
Además, las fluctuaciones de presión derivadas de la conexión y desconexión de los compresores y el impacto de las sobrecargas de corta duración en todo el sistema de aire le obligan a alcanzar un estado de equilibrio. La adición de un depósito de aire ayudará a mitigar la velocidad a la que el sistema cambia de presión, pero no la eliminará por sí sola. La presión del sistema debe elevarse lo suficiente para compensar el perfil cíclico. Para estabilizar mejor la presión del aire suministrado, es necesario que el aire salga del receptor, y debe ser controlado.
Para esta tarea se ha diseñado un controlador de presión o caudal instalado aguas abajo de los receptores de almacenamiento de aire de tamaño adecuado, y aguas arriba del colector principal de tuberías que sale de la sala de compresores. Detecta la presión en su salida y modula las válvulas de control de caudal en consecuencia para controlar el caudal de aire del receptor con el fin de mantener la presión constante.
Además, los motores de los compresores de aire que están en funcionamiento, pero no totalmente cargados, también disponen de una importante reserva de energía. En combinación con el regulador de caudal y el depósito de almacenamiento de aire, esta energía de reserva puede aplicarse para mantener un equilibrio óptimo. A medida que cambia la presión del depósito, el compresor de ajuste se carga y descarga en consecuencia.
Las plantas que utilizan compresores que funcionan a una velocidad fija y sólo están parcialmente cargados están perdiendo dinero en gastos de energía y no están funcionando con la máxima eficiencia. Para que los compresores que no se utilizan puedan apagarse sin tener que arrancar automáticamente, es necesario dimensionar el almacenamiento en consecuencia. Idealmente, todos los compresores de su planta deberían funcionar a plena carga. Para gestionar el tiempo necesario para que un compresor se apague sin tener que volver a arrancar, las plantas pueden añadir volumen de almacenamiento de aire adicional a su sistema.
Al utilizar el almacenamiento de aire comprimido, reducirá la demanda necesaria para mantener el máximo rendimiento, proporcionará longevidad a su equipo, aumentará la productividad y reducirá sus costes de explotación. Si no se utiliza el almacenamiento de aire comprimido, el sistema tendrá que funcionar con presiones más altas, lo que requerirá más potencia de forma constante para compensar la falta de almacenamiento durante las aplicaciones, los grandes eventos y las averías. En lugar de adquirir un compresor adicional para compensar la falta de presión, considere las ventajas del almacenamiento adicional de aire comprimido y cómo puede mejorar su sistema.
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