Análisis del coste total del aire comprimido

Los costes de inversión son fijos e incluyen el precio de compra, los gastos de infraestructura, la instalación y el seguro. Los costes de inversión se calculan teniendo en cuenta tanto el nivel de calidad del aire comprimido como el periodo de amortización. Los gastos energéticos incluyen el tiempo de funcionamiento anual, el grado de utilización de carga/descarga y el coste energético de la unidad.

Al invertir en equipos nuevos, lo más conveniente es considerar tanto las necesidades actuales como las expansiones planificadas. También es importante tener en cuenta factores que podrían afectar a la instalación de aire comprimido, como la normativa medioambiental, las oportunidades de ahorro de energía, las necesidades de producción y el crecimiento planificado.

Optimizar las operaciones de los compresores es importante para las grandes industrias que dependen del aire comprimido. Si trabaja en un sector en desarrollo, la producción cambiará con el tiempo, lo que también incluye las condiciones de funcionamiento.

Gracias a nuestra experiencia, un análisis exhaustivo e imparcial de sus necesidades operativas le ayudará en gran medida a reducir los costes generales. Por lo tanto, es importante que su suministro de aire comprimido esté adaptado a la demanda real, pero con espacio para futuras ampliaciones.

A continuación se incluye una lista de los diversos componentes que encontrará y cómo afectan al coste total de los sistemas de aire comprimido.

• Compresores de aire: la propia máquina. Como hemos señalado anteriormente, el precio inicial solo representa una pequeña cantidad del coste total de propiedad. Dado que la energía representa la mayor parte del coste total, invertir en la máquina más eficiente posible tiene todo el sentido.

• Secadores y filtros: estos componentes son especialmente importantes para aplicaciones sensibles, como las relacionadas con los alimentos y los productos farmacéuticos, ya que afectan a la calidad del aire. Lo importante es contar con una solución adecuada para su sector que garantice el cumplimiento de las normas.

• Purgas: las purgas inteligentes descargan el condensado acumulado en el sistema de aire comprimido cuando es necesario. A diferencia de las purgas con temporizador, que drenan a los intervalos de tiempo seleccionados, aunque no haya condensado, estas unidades ahorran energía. 

• Tubería: un sistema de tubería adecuado elimina las restricciones de aire, las caídas de presión y puede reducir las fugas de aire.

• Depósitos de aire: un problema relacionado es el uso de depósitos que almacenan el aire comprimido. Si su tamaño es adecuado, pueden eliminar las falsas demandas de su sistema de aire comprimido y la necesidad de instalar compresores adicionales. También ayudan a reducir los cambios de presión en el sistema. 

• Fugas de aire: aunque muchas ineficiencias se pueden eliminar incluso antes de que el sistema comience a funcionar, supervisar constantemente los equipos es fundamental e incluye la detección y reparación de costosas fugas de aire.

• Controlador central: en los sistemas con más de un compresor, los controladores centrales pueden desempeñar un papel fundamental. Pueden reducir la banda de presión media, controlar la capacidad del compresor y regular la velocidad del compresor. 

• Recuperación de energía: la mayor parte del calor residual de un compresor de aire se puede recuperar y utilizar en otras áreas de una operación. Por ejemplo, para calentar salas, agua o procesos de producción.

Al realizar cálculos, es importante aplicar el concepto del requisito de potencia general. Deben tenerse en cuenta todos los componentes implicados en una instalación de compresor, incluidos los filtros de entrada, los ventiladores, los secadores, los separadores y la recuperación de energía. Para comparar las opciones, lo mejor es utilizar las normas de la Organización Internacional de Normalización (ISO).

La presión de trabajo afecta directamente a los requisitos de potencia. A mayor presión, mayor consumo eléctrico. De hecho, cada incremento de 1 bar requiere aproximadamente el 8% de potencia. El aumento de la presión de trabajo para compensar la caída de presión siempre perjudica la eficiencia.

Por lo general, estas caídas de presión se producen debido a un sistema de tuberías inadecuado o a la obstrucción de los filtros. Se recomienda investigar estos factores antes de aumentar la presión del compresor. Con instalaciones equipadas con varios filtros, la caída de presión puede ser significativa y costosa si no se solucionan estos problemas de mantenimiento.

En muchas instalaciones no es posible lograr grandes reducciones de la presión. Sin embargo, el uso de equipos de regulación modernos permite reducir la presión de forma realista en 0,5 bar. Este método genera un pequeño ahorro de energía. Pero, aunque aparentemente sea insignificante, esa reducción afecta a los gastos anuales.

Como hemos mencionado anteriormente, los gastos energéticos son el factor dominante del coste total del aire comprimido. De hecho, pueden representar hasta el 80% del coste de propiedad y de uso de un sistema de aire comprimido. Por lo tanto, es importante utilizar las soluciones más eficientes que satisfagan sus necesidades.

Aunque los equipos más avanzados conllevan mayores costes en la inversión inicial, suelen merecer la pena por el ahorro general que aportan. Una situación ideal es cuando la capacidad del compresor es idónea para el consumo de aire de la aplicación. Pero también están los equipos con accionamiento de velocidad variable (VSD) para satisfacer las diferentes necesidades de presión.

La mayoría de los compresores están equipados con controles y sistemas de regulación integrados. Si utiliza varias máquinas, también puede añadir controles centrales y supervisión remota. De esta forma podrá optimizar todo el sistema y garantizar que funcione al máximo rendimiento. A este respecto, la regulación de la velocidad del motor es un método muy popular para ahorrar energía debido a su considerable potencial.

Algunas herramientas de supervisión también pueden identificar áreas de ineficiencia. Es una información útil para detectar fugas, equipos desgastados, filtración deficiente y componentes mal configurados. Como se ha señalado anteriormente, estos problemas de mantenimiento pueden aumentar el coste total de los sistemas de aire comprimido.

Con frecuencia, las fugas pueden suponer un 20% de la producción de aire comprimido. Las fugas también son proporcionales a la presión de trabajo, por lo que un método que se puede aplicar sería reparar el equipo con fugas y reducir la presión de trabajo. Al reducir la presión tan solo 0,3 bar, las fugas se reducen un 4%. Si en una instalación de 100 m3 l/min se pierde un 12% en fugas, dicha reducción representa un ahorro de aproximadamente 3 kW.

También conviene considerar cuándo se utiliza realmente el equipo. Si se utiliza una pequeña cantidad de aire comprimido durante las noches y los fines de semana, es preferible instalar un compresor pequeño para utilizarlo en esos periodos. Esta segmentación se puede lograr con válvulas de cierre. 

Si una aplicación concreta necesita una presión de trabajo diferente, tendrá que determinar si en su caso tiene sentido utilizar una producción centralizada o dividida. Seccionar la red de aire comprimido resulta útil para segmentar las horas punta y las horas valle. Dicha planificación debe basarse en las mediciones del caudal de aire.

Si se utiliza un sistema de control principal moderno, tal y como hemos mencionado anteriormente, la planta central del compresor puede funcionar de forma óptima en diferentes situaciones. La selección del método de regulación adecuado genera ahorros de energía con una presión general del sistema más baja y una utilización óptima. Estos controles también pueden reducir el tiempo de inactividad al distribuir la carga de trabajo de manera uniforme.

Además, el control centralizado permite programar reducciones automáticas de la presión durante las horas de menor actividad, como las noches y los fines de semana. Como el consumo de aire comprimido rara vez es constante, la instalación del compresor debe tener un diseño versátil. Se debe implementar una combinación de compresores con diferentes capacidades y monitores controlados por velocidad.

La energía residual recuperada del compresor de aire se puede utilizar para sustituir, total o parcialmente, la electricidad, el gas o el aceite externos para la calefacción. Entre los factores decisivos se incluyen el coste de la energía en €/kWh, el grado de utilización y la cantidad de inversión adicional necesaria.

Un sistema de recuperación de la energía residual bien planificado suele amortizar la inversión en un plazo de 1-3 años. Más del 90% de la energía suministrada al compresor se puede recuperar como valioso calor. El nivel de temperatura de la energía recuperada determina las posibles áreas de aplicación y, por lo tanto, su valor.

La mayor eficacia se obtiene generalmente de las instalaciones refrigeradas por agua. Se trata de una solución que funciona cuando la salida de agua de refrigeración caliente de la instalación del compresor está conectada a un equipo que requiere calor. Por ejemplo, el circuito de retorno de la caldera de calefacción.

La energía residual recuperada se puede utilizar durante todo el año. Los diferentes diseños de compresores tienen diferentes requisitos previos. En algunas situaciones que requieren un flujo de calor grande y máximo, largas distancias de transporte del calor o requisitos variables, la energía recuperada también se puede vender. Obtenga más información sobre la recuperación de energía en instalaciones de compresores.