Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
primido y la práctica de algunas medidas simples de conservación pueden producir
considerables ahorros de energía y costos.
El siseo de las fugas de aire a veces puede oírse incluso en instalaciones
industriales con un alto nivel de ruido. No son raras las caídas de presión, en
los puntos finales de uso, del orden de 40 por ciento respecto de la presión de
descarga del compresor. Una respuesta común a tal problema aún es la instalación
de un compresor más grande en lugar de verificar el sistema y averiguar
cuál es el problema. Una acción correctiva como ésta normalmente se toma
sólo después de que el compresor más grande no elimina el problema. La
energía desperdiciada en los sistemas de aire comprimido debido a mala instalación
y deficiente mantenimiento puede considerarse en hasta 50 por ciento
de la energía consumida por el compresor, cantidad de la que puede ahorrarse
más de la mitad si se toman algunas sencillas medidas.
El costo de la electricidad para operar durante un año un compresor puede
exceder el precio de compra del propio compresor. Éste es el caso sobre todo
para compresores más grandes que funcionan durante dos o tres turnos. Por
ejemplo, si un dispositivo de este tipo trabaja a 125 hp, impulsado por un
motor eléctrico que tiene una eficiencia de 90 por ciento a carga completa
durante 6 000 horas por año a $0.085/kWh, gastará $52 820 anuales por costo
de electricidad, lo cual excede por mucho el de compra e instalación de una
unidad estándar (Fig. 7-72).
A continuación se describen algunos procedimientos para reducir el costo de
aire comprimido en las instalaciones industriales y cuantificar la energía y el
ahorro en los costos asociados con ellos. Una vez que se determina la potencia
desperdiciada del compresor, la energía anual (normalmente electricidad) y el
ahorro en los costos pueden determinarse a partir de
Compresor: 125 hp = 93.21 kW
Horas de operación: 6 000 h/año
Costo unitario de electricidad: $0.085/kWh
Eficiencia de motor: 0.90
Uso de energía anual: 621 417 kWh
Costo de electricidad anual: $52 820/año
FIGURA 7-72
El costo de electricidad para operar un
compresor durante un año puede exceder
el precio de compra del compresor.
Ahorros de energía (potencia ahorrada)/(horas de operación)/h motor (7-87)
y
Ahorros de costos (ahorros de energía) (costo unitario de energía) (7-88)
donde h motor es la eficiencia del motor que impulsa al compresor y la unidad
del corto de energía es comúnmente denominada en dólares por kilowatt-hora
(1 kWh 3 600 kJ).
1 Reparación de las fugas en las líneas de aire comprimido
Las fugas de aire son la mayor causa de pérdida de energía en instalaciones
industriales asociadas con sistemas de aire comprimido. Se requiere energía para
comprimir el aire, por lo tanto la pérdida de éste es una pérdida de energía para
la instalación. Un compresor debe trabajar con mayor dificultad y por mucho
más tiempo para recuperar el aire perdido, además de usar más energía en el
proceso. Varios estudios en las centrales han revelado que 40 por ciento del aire
comprimido se pierde a través de las fugas, y eliminarlas totalmente es impráctico
por lo que una proporción de fuga de 10 por ciento es considerada aceptable.
En general, las fugas de aire ocurren en juntas, conexiones con bridas, codos,
reductores, expansiones súbitas, sistemas de válvulas, filtros, mangueras, válvulas
de no retorno, válvulas de alivio, extensiones y equipos conectados a las
líneas de aire comprimido (Fig. 7-73). La expansión y contracción como resultado
de ciclos térmicos y vibración son causas comunes en el aflojamiento de
juntas y por ende en las fugas de aire. De ahí que una buena costumbre sea
verificar el sellado en las juntas y apretarlas periódicamente. Las fugas de
aire también ocurren normalmente en los puntos finales de uso o donde las
líneas de aire comprimido se conectan al equipo que funciona con aire com-
Aire
comprimido
Junta
Fugas
de aire
FIGURA 7-73
Las fugas de aire normalmente ocurren
en las juntas y conexiones.