Eficiencia en Aire Comprimido - Comisión Nacional para el Ahorro ...

Optimización
Optimizaci
de Sistemas de
Aire Compimido
Ing. Carlos Baig Barrio
AIRTEC SERVICIOS, SA de CV
Gte. Operaciones México
E-mail: carlosbaig@airtecservicios.com

Especicaciones del Sistema
PRIMERO: LOS USUARIOS
Presión Presi y Flujo suficientes
El 90% de los equipos requieren entre 60-80 60 80 PSI
El flujo puede variar por la velocidad y volumen de
producción producci
Si la presión presi no es sufiente el desempeño desempe de los
equipos y herramientas es deficiente
Calidad del aire
El aire debe ser Limpio y Seco
El agua y aceite contaminan producción producci y dañan da an
sellos de herramientas y equipos
LAS DESVIACIONES REPERCUTEN EN AUMENTO
DE COSTOS DE PRODUCCION Y OPERACION

Segundo: La RED del Sistema
LA RED DEBE CONDUCIR LA ENERGIA
NEUMATICA EFICIENTEMENTE
RUTA Y DIAMETRO
ACCESIBILIDAD
FACILIDAD DE MTTO.
POSIBILIDADES DE CRECIMIENTO
MEDICION DE FLUJO/CONTROL DE CONSUMO
LA PROBLEMATICA
Caida de presión presi por Ruta-Di Ruta Diámetro metro ineficientes
Acumulación Acumulaci de condensados
FUGAS + FUGAS + FUGAS = $ $ $ $ $

Tercero: Tercero:
El PROVEEDOR DE AIRE
EQUIPO DE COMPRESION
Tipos: Tipos:
TORNILLO, RECIPROCANTES,
CENTRIFUGOS, ETC
Relación Relaci presión presi / flujo / potencia eléctrica el ctrica
Eficiencia Energética Energ tica: : 20% Pneumática
Pneum tica, , 80% Calor
EQUIPO DE SECADO Y FILTRADO
Tipo de secadores: secadores:
REFRIGERATIVOS O
REGENERATIVOS
Las purgas de los secadores son costosas
Filtros: : Admisión, Admisi , particulas, particulas,
condensados,
condensados,
coalescentes
Tanques Pulmón
Pulm
Tipo
Las
Filtros
Tanques

EL SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO INDUSTRIAL

La Problemática
Problem tica del $I$TEMA
DEMANDA ARTIFICIAL
PRESION EXTRA PARA COMPENSAR VARIACIONES
CALIDAD DEL AIRE
AGUA, CONTAMINATES Y CAIDAS DE PRESION
PERDIDAS EN LA RED
FUGAS Y PURGAS
PERDIDAS EN PRODUCCION
RECHAZOS DE CALIDAD Y BAJA VELOCIDAD
BAJA EFICIENCIA ENERGETICA
POTENCIA EXTRA PARA COMPENSAR PERDIDAS
GASTOS EXTRAS DE OPERACION
MANTENIMIENTO Y ENERGIA EXTRAS
MAYOR INVERSION EN EQUIPO Y RED
COMPRESORES PARA COMPENSAR CAIDAS Y PERDIDAS

LA DEMANDA ARTIFICIAL
MAS PRESION DE COMPRESORES PARA COMPENSAR LAS
VARIACIONES DE PRESION EN LA PLANTA
Indeseable

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
AIR INLET
AIR
COMPRESSOR
T - TEMPERATURE GAUGE
P - PRESSURE GAUGE
R - RELIEF VALVE
4
RECEIVER
2
R
P T
AIR COOLED 1
AFTERCOOLER
SEPARATOR
T P
WATER COOLED
AFTERCOOLER
PLANT AIR
-40°F TO -100°F PDP
AUTO
DRAIN
DIFFERENTIAL
PRESSURE GAUGE
PARTICULATE
AFTERFILTER
SEE PNEUMATECH BULLETIN PWC-1
SEE PNEUMATECH BULLETIN A-3
SEE PNEUMATECH BULLETIN A-6, A11 & A16
SEE CONSERVAIR BULLETIN CA-305
SEE PNEUMATECH BULLETIN A-8
SEE PNEUMATECH BULLETIN A-5 & A-7
SEE CONSERVAIR BULLETIN CA-200
SEE PNEUMATECH BULLETIN
A-10-PE, A-10-PH, A10EH, A10EE & A10-PB
LA CALIDAD DEL AIRE
DEPENDE DE LA CORRECTA SELECCION, COLOCACION Y
MANTENIMIENTO DE SECADORES, FILTROS Y TANQUES
1
5
3
3
AUTO
DRAIN
REGENERATIVE
AIR DRYER
8
OPTIONAL 3 VALVE
SYSTEM BYPASS
DIFFERENTIAL
PRESSURE GAUGE
6
REFRIGERATED
DIFFERENTIAL
PRESSURE GAUGE
5 AIR DRYER
5
3
AUTO
DRAIN
PARTICULATE
PREFILTER
DIFFERENTIAL
PRESSURE GAUGE
5
3
AUTO
DRAIN
COALESCING
AFTERFILTER
TO PLANT USE
37° +/-2°F PDP
P
DRAIN
COALESCING
AFTERFILTER
INTERMEDIATE
CONTROL
(OPTIONAL)
7
4
RECEIVER
(OPTIONAL)
R

MAYOR EFICIENCIA DE SECADO
Compresor
100-110 psig
Tanque
HUMEDO
97-107 psig
LA EFICIENCIA
ENERGETICA
CONTROLABLE
Tanque
SECO
Tubería
75 +- 1 psig

CAIDAS DE PRESION CUESTAN 1% / PSI

LAS FUGAS SON MAS COSTOSAS
CUANDO LA PRESION ES MAYOR
A 100 PSIG
A 80 PSIG
A 60 PSIG
SI SE AUMENTA LA PRESION PARA COMPENSAR LAS
VARIACIONES TIPICAS DE LA MODULACION DE COMPRESORES
Gasto
Gasto
Gasto
6.49 scfm Flujo
5.36 scfm Flujo
4.23 scfm Flujo

SOLUCIONES DE VALOR AGREGADO
ELIMINAR DEMANDA ARTIFICIAL
UTILIZAR LA PRESION MINIMA ACEPTABLE
REDUCIR LAS VARIACIONES DE PRESION
REPARACION SISTEMATICA DE PERDIDAS
LOCALIZACION Y REPARACION DE FUGAS
MTO. FILTROS Y DRENES
SUSUTITUCION DE EQUIPO NO EFICIENTE
CORREGIR USOS INEFICIENTES
UTILIZAR AMPLIFICADORES DE FLUJO
INCLUIR CONTROL INTELIGENTE
SECUENCIADOR
SECUENCIADOR
CONTROL y MEDICION DE FLUJO

RELACION PRESION/FLUJO
120
100
80
60
40
20
0
El diferencial P – V
P1×V1 = P 2×V2 2
“Ley Ley de Boyle”
Boyle
1 3 5 7 9 11 13
Cto.Maq's
Red
Flujo

CORRECCION DE DEMANDA ARTIFICIAL
UTILIZANDO UN ALMACEN DE AIRE CON CONTROL DE FLUJO
POR PRESION SE COMPENSAS INMEDIATAMENTE LAS
VARIACIONES DE PRESION EN LA RED
Entrada
105 psig
P
Salida
80 psig
Ley de Boyle: REDUCIENDO LA PRESION AUMENTA EL VOLUMEN.
Y CONTROLANDO EL FLUJO RESERVAMOS ENERGIA PARA
ATENDER PICOS DE DEMANDA

100
95
90
85
80
PSI
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
Corrección Correcci de Demanda Artificial
16:00:00
16:15:00
Mínimo Almacenamiento
16:30:00
16:45:00
17:00:00
17:15:00
17:30:00
17:45:00
18:00:00
18:15:00
18:30:00
18:45:00
19:00:00
19:15:00
19:30:00
19:45:00
20:00:00
20:15:00
20:30:00
20:45:00
21:00:00
21:15:00
21:30:00
21:45:00
22:00:00
PSI Compresores
PSI Planta
LOS COMPRESORES TRABAJAN MENOS
LA PRESION EN PLANTA ES ESTABLE
Presión Suministro
Presión Demanda
Tiempo
22:15:00
22:30:00
22:45:00
23:00:00
23:15:00
23:30:00
23:45:00
00:00:00
00:15:00
00:30:00
00:45:00
01:00:00
01:15:00
01:30:00
01:45:00
02:00:00
02:15:00
02:30:00

AHORRO DE 27%

EFICIENCIA ENERGETICA
CASO REAL
10 compresores: compresores:
=1,200 HP
24 h/día h/d
360 días as
$0.08 / kW-h kW
us$ 686,338 (año) (
Eficiencia, Eficiencia,
prom.
4 SCFM / HP
1200HP×4CFM
1200HP 4CFM×60min. 60min.×24h 24h×360d 360d
=2,488,320 kCF/año kCF/a
EE= $/ kCF (año)
= $ 0.2758 / kCF
POTENCIAL
2 compresores: compresores:
= 1,000 HP
24 h/día h/d
360 días as
$0.08 / kW-h kW
us$ 571,945 (año) (
Eficiencia (I/C), prom.
5 SCFM / HP
1000HP×5CFM
1000HP 5CFM×60min. 60min.×24h 24h×360d 360d
= 2,592,000 kCF/año kCF/a
EE=$/kCF EE=$/ kCF (año)
= $ 0.2206 / kCF (-25%) 25%)

CARACTERÍSTICA SISTEMA TIPICO SISTEMA OPTIMIZADO
PRESION EN
RED
DEMANDA
ARTIFICIAL
POTENCIA
EXTRA
FUGAS
ALMACEN
de AIRE
CONTROL DE
COMPRESORES
Variaciones superiores a 10 psi, Variaciones menores a 2 psi
Cuando producción ha tenido problemas por
presión insuficiente, se aumenta la presión de
salida de los compresores para que toda la
red opere en una banda de variaciones alta.
Aumenta 1% @ 1-2 psi extras
Cuando la sobrepresión no ha sido suficiente
para mantener la presión y flujo necesarios en
la red, se aumentan los compresores en línea.
> kW/h = > $$$$$
Las fugas siempre están presentes y a mayor
presión mayor consumo de aire. Se estima
que existen fugas de aire de entre 10 y 20%
en sistemas industriales.
Tanques pulmón en varios puntos de la red
solo capturan condensados ya que no tienen
un diferencial de presión.
Se designa un compresor lider y los demás lo
respaldan contra la demanda de la red.
Eliminación de la demanda artificial
ya que la banda de sobrepresión
se ajusta a la presión óptima de
trabajo de los equipos.
El almacenamiento de aire con un
diferencial de presión, aumenta el flujo
significativamente y mantiene la presión
adecuada.
Se realiza Mto. a la red y aunque no
desaparecen todas la fugas, el
desperdicio de aire es menor al
reducirse la presión de la red.
Almacenamiento positivo con el que
se atiende la demanda y se responde
inmediatamente a picos de consumo.
Los compresores trabajan para el
almacén y no contra picos de la red.
Control secuencial inteligente que
monitorea las necesidades reales de la
red, optimizando el uso de energía y
costos de operación.

¿QUE QUE SE PUEDE HACER?
DECIDIRSE POR UNA SOLUCION INTEGRAL SISTEMATIZADA
NO HACER REMEDIOS CASEROS
CONSULTE A UN ESPECIALISTA EN OPTIMIZACION Y NO AUN VENDEDOR DE
EQUIPO
FORMAR UN COMITE MULTIDICIPLINARIO DE ACCION INMEDIATA
CORREGIR LAS CAUSAS Y NO LOS EFECTOS
AUDITAR EL SISTEMA (DE COMPRESORES A USUARIOS)
MEDICIONES CONSUMO DE ENERGIA Y PRESIONES DEL SISTEMA
DIAGNOSTICO DEL SISTEMA Y CALCULO DEL POTENCIAL DE AHORROS
LOCALIZAR Y REPARAR FUGAS DE LA RED
TECNICA ULTRASONICA Y METODOLGIA DE REPARACIONES
CORREGIR INEFICIENCIAS
APLICAR DISPOSITIVOS DE ALTA EFICIENCIA PARA SOPLETEAR, ENFRIAR, SECAR
UTILIZAR CONTROL INTELIGENTE DE COMPRESORES
REEMPLAZAR EQUIPOS DE BAJA EFICIENCIA ENERGETICA
SUSTITUIR O REPARAR SECADORES
CORREGIR ARREGLOS DE BAJA EFICIENCIA
REVIZAR POLITICAS DE USOS DE AIRE COPRIMIDO
NO SE PUEDE CONTROLAR LO QUE NO SE MIDE

QUIENES SOMOS:
AIRTEC SERVICIOS, SA de CV
www.airtecservicios.com
Ing. Hector Lara Padilla
San Luis Potosí, SLP, tel. 01-444-818-0960
Ing. Carlos Baig Barrio
Edo.México, tel. 01-55-5379-1574
LeekSeek