El sencillo modelo económico de adecuar la oferta a la demanda optimiza la productividad y ayuda a controlar los costes. Esto tiene sentido no solo en el mundo económico, sino también al considerar cómo se produce y utiliza el aire comprimido en una planta de fabricación.
Compre
l aire comprimido es fundamental para una amplia gama de funciones en la fabricación. Sin embargo, según algunas estimaciones, los sistemas de aire comprimido mal diseñados y mantenidos son responsables de importantes pérdidas y derroches de energía cada año. Una forma rápida y sencilla de asegurarse de que sus instalaciones no despilfarran energía en su proceso de producción de aire comprimido es considerar las ventajas que puede aportar un compresor de accionamiento de velocidad variable del tamaño adecuado.
Aunque muchas plantas requieren un funcionamiento continuo las 24 horas del día los siete días de la semana, es probable que haya momentos en los que las pausas en la producción ofrezcan oportunidades para ahorrar energía. Por ejemplo, hay 168 horas en una semana y muchos sistemas de aire comprimido sólo requieren plena capacidad entre 60 y 100 horas, o aproximadamente la mitad del tiempo. Incluso cuando se produce esta carga de demanda parcial, la capacidad de salida del compresor de aire debe regularse o detenerse. Con unidades de 15 CV o más, no es factible parar y arrancar el motor del compresor de aire varias veces por hora a lo largo del día, por lo que se opta por una forma de regulación de control de entrada. Tanto si se hace funcionar la unidad con un control de Carga/Sin carga (entrada totalmente cargada o cerrada para descarga y purga) o Modulación (recortando la placa de mariposa de entrada) para lograr un tiempo de funcionamiento con carga parcial, estos sistemas de control pueden no ser los más eficientes.
El funcionamiento de un coche es un muy buen ejemplo; cuando se sale de la autopista, se pasa de la velocidad de autopista (digamos que a plena carga óptima a 55 MPH) y luego se llega a una parada en la parte inferior de la rampa. Ahí, el coche está al ralentí y desperdiciando energía mientras permanece en la señal de stop. La conducción en ciudad es aún peor o similar a una demanda muy fluctuante - arrancando y parando, pero al ralentí en cada semáforo. Ahora, piense en su coche parado (al ralentí) en las señales de stop y en los semáforos entre 60 y 100 horas a la semana.
Una auditoría o evaluación energética del aire comprimido que incluya una revisión del perfil de demanda, los patrones de uso del aire comprimido, la capacidad de almacenamiento de aire disponible y la red de tuberías, así como el entorno operativo, desempeñan un papel integral a la hora de determinar si un compresor VSD puede proporcionar la eficiencia energética que usted desea.
La tecnología de accionamiento de velocidad variable suministra energía cuando se necesita
Los compresores con variador de velocidad de tamaño adecuado permiten ajustar con precisión la potencia del compresor a las fluctuaciones de la demanda de aire comprimido. Al variar la velocidad de su motor de accionamiento a medida que disminuye la demanda, el VSD reduce el caudal de aire suministrado y el consumo de energía eléctrica de forma prácticamente lineal. Esto reduce el consumo de energía al mínimo cuando la demanda fluctuante es la norma. De hecho, debido a las corrientes de arranque comparativamente bajas inherentes a los diseños de los motores con variador de velocidad, algunos compresores VSD se paran cuando la demanda de aire comprimido es menor que cuando están en vacío. Incluso con varios arranques por hora no hay ningún problema, por lo que el derroche de energía (tiempo de ralentí) queda prácticamente eliminado.
El caso empresarial
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 accionamiento de velocidad fija, un compresor VSD, dimensionado adecuadamente para el mismo uso final, puede suponer un importante ahorro de energía. En algunos casos, en función del perfil de demanda, los costes de aire comprimido se han reducido en un tercio. Otro aspecto a tener en cuenta es que, debido a los ciclos económicos y al traslado de la fabricación a otros países, muchas instalaciones han reducido considerablemente el volumen de aire comprimido necesario y, por tanto, utilizan compresores sobredimensionados. Esto pone de manifiesto la necesidad de revisar las necesidades de aire comprimido de las instalaciones cuando cambian los perfiles de producción y demanda de aire comprimido. Además, muchos ayuntamientos y empresas estatales de servicios públicos ofrecen incentivos de descuento para soluciones de aire comprimido que ahorren energía, entre las que se encuentra la tecnología VSD.
Los costes energéticos, que ya han aumentado en los últimos años, han acaparado últimamente una mayor atención, ya que los gestores de instalaciones se ven obligados a buscar continuamente nuevas formas de reducirlos. Muchas empresas han instituido
políticas "verdes" con agresivos objetivos anuales de reducción energética.
Consideremos una situación en la que el sistema de compresión de un fabricante funciona con un único compresor de aire de 200 CV. La demanda de aire comprimido fluctúa 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 a 8 céntimos por kWh o más. El coste anual de funcionamiento de ese compresor a 3 céntimos por kWh era de 41.273 dólares. Hoy, a 8 céntimos por kWh, el funcionamiento de 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 de los márgenes de control y eran, de media, un 35% inferiores a la capacidad total del compresor, y que la fábrica tenía un almacenamiento inadecuado. En este caso, el cambio a un compresor VSD del tamaño adecuado podría ahorrar 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 de tiempo.
Si combinamos este ahorro 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 se obtiene a menudo en menos de dos años. No todas las instalaciones pueden producir este tipo de amortización, que es el propósito de una evaluación profesional de la demanda de aire y la selección adecuada del compresor, pero sin duda ... vale la pena la consideración.
En resumen, al variar la salida para satisfacer las demandas de aire comprimido, los fabricantes que eligen un compresor VSD del tamaño adecuado como parte de su infraestructura pueden obtener ahorros energéticos inmediatos que no harán sino aumentar con el tiempo.
Técnicamente, ¿cómo funciona?
El concepto VSD simplemente mide la presión del sistema y mantiene una presión de suministro constante dentro de una estrecha banda de presión. Esto se consigue regulando la velocidad del motor del compresor mediante conversión de frecuencia, lo que se traduce en un caudal de aire variable. Con los avanzados controles electrónicos VSD de hoy en día, la presión de suministro se mantiene dentro de una banda de + 1,5 psi - ésta es otra ventaja de los sistemas con compresor VSD; los sistemas con todos los compresores de velocidad fija suelen tener una fluctuación de presión mínima de 10-15 psig. Por lo tanto, se puede utilizar una presión de suministro del compresor de aire más baja para mantener la presión de trabajo mínima requerida del sistema - lo que se traduce en un mayor ahorro de energía y rentabilidad. Recuerde que por cada reducción de 2 psi en la presión, el consumo de energía se reduce en un 1 por ciento. Esto supone un ahorro energético de más del 6% sólo gracias a la menor presión de funcionamiento que suele ser posible al disponer de al menos un compresor VSD.
El inversor del sistema VSD realiza una operación de arranque "suave" aumentando la velocidad del motor, eliminando así los picos de consumo de amperaje típicos del arranque de un motor de velocidad fija. Las compañías eléctricas suelen imponer penalizaciones por estos picos de amperaje en forma de tarifas más elevadas. El arranque suave utilizado por un compresor VSD también ayuda a proteger los componentes eléctricos y mecánicos de las tensiones mecánicas de arranque que pueden acortar la vida útil de un compresor de aire.
Para obtener información más detallada sobre las aplicaciones de la tecnología VSD o respuestas a cualquiera de sus preguntas sobre aire comprimido, póngase en contacto con el Compressed air and Gas Institute. El Compressed air and Gas Institute es la voz unida de la industria del aire comprimido y actúa como autoridad imparcial en cuestiones técnicas, educativas, promocionales y de otro tipo que afectan a los proveedores de equipos de aire y gas comprimido y a sus clientes. Los recursos educativos del CAGI incluyen cursos de aprendizaje electrónico en SmartSite, guías de selección, vídeos y el Manual de aire y gas comprimidos. Para más información, visite el sitio web de CAGI en www.cagi.org. Este artículo ha sido publicado por la Subcomisión de Promoción del CAGI en su sitio web, www.cagi.org.