Técnica de aire comprimido - KAESER KOMPRESSOREN · Planeación correcta de estaciones de aire...

Nociones básicas y consejos: claro – completo – sencillo

Técnica de airecomprimido

04 1. ¿Qué es el aire comprimido?

06 2. Tratamiento económico del aire comprimido

08 3. ¿Por qué es necesario secar el aire comprimido?

10 4. Drenaje correcto del condensado

12 5. Tratamiento económico y seguro del condensado

14 6. Regulación eficaz de compresores

16 7. Regulación por banda de presión:Coordinación óptima de compresores para ahorrar energía

18 8. Ahorro energético gracias a la recuperación del calor

20 9. Cómo evitar pérdidas de energía (1):Nueva planeación de una red de aire comprimido

22 10. Cómo evitar pérdidas de energía (2):Saneamiento de redes de aire comprimido

24 11. Planeación correcta de estaciones de aire comprimido (1):Análisis de la Demanda de Aire (ADA)

26 12. Planeación correcta de estaciones de aire comprimido (2):Para una producción más económica de aire comprimido

28 13. Planeación correcta de estaciones de aire comprimido (3):Análisis de la demanda de aire: cálculo de la situación real

30 14. Planeación correcta de estaciones de aire comprimido (4):Refrigeración eficaz de la estación: refrigeración por aire

32 15. Gestión correcta de un sistema de aire comprimido:Asegure la fiabilidad y la optimización duradera de los costos.

Índice¿Sabe a cuánto ascienden suscostos de aire comprimido?

Encontrará más información yherramientas para la planeacióncorrecta de su estación de airecomprimido en internet:

www.kaeser.com> Services> Analysis and advice

Si quiere saberlo con exactitud, pídanos un Análisis de la Demandade Aire (con el sistema ADA).

Más información en los capítulos 11 a 13o en nuestro folleto "Análisis y asesoría".

KKAAEESSEERR CCOOMMPPRREESSOORREESS ddee MMééxxiiccoo SS.. ddee RR..LL.. ddee CC..VV..Calle 2 No. 111 Loc. E y F Parque Industrial Jurica 76100Querétaro, Qro MéxicoTfno: (52)(442) 218-6448 - Fax: (52)(442) 218-6449e-mail: [email protected]

accionamiento. La potencia óptima, conla cual se consigue el mejor rendimientoeléctrico del motor sin sobrecargarlo ycon la que se alcanza el factor de rendi-miento cos ϕ, se encuentra en el campode la potencia nominal del motor. Podráleerla en la placa de identificación delmotor eléctrico.

¡Atención! Si la potencia suministradapor el motor difiere mucho de la poten-cia nominal, el compresor estará con-sumiendo demasiada energía o se verásometido a un desgaste excesivo.

3. Potencia específicaEntendemos por potencia específica deun compresor la relación entre la poten-cia eléctrica que consume y el caudalque suministra a una presión de servicioconcreta. La potencia eléctrica que con-sume un compresor es la suma de laspotencias consumidas por todos losaccionamientos que incluye, como porejemplo el motor principal, el motor delventilador, el de las bombas de aceite, lacalefacción auxiliar etc. Si se necesita lapotencia específicapara realizar cálcu-los sobre economíade servicio, deberátomarse referida atoda la unidad y ala presión de servi-cio máxima. Sedividirá el consumototal de electrici-dad a presiónmáxima entre elcaudal a presiónmáxima.

4. Potencia eléctrica consumidaEl consumo eléctrico es la potencia queel motor de accionamiento del compre-sor absorbe de la red a una carga mecá-nica concreta del árbol del motor (poten-cia suministrada por el motor). Excede ala potencia suministrada por el motor entanto como altas sean las pérdidas eléc-tricas y mecánicas del mismo (por losrodamientos, el ventilador, etc). El cons-umo ideal de potencia en el punto nomi-

nal P puede calcularse con la fórmulasiguiente: Un, ln, y cos ϕϕn están indicacos en laplaca de identificación del motor eléctrico.

5. EPACT: la nueva fórmula para un accionamiento económicoLos esfuerzos realizados en los EEUUpara reducir el consumo energético delos motores asíncronos trifásicos desem-bocaron en 1997 en la llamada"EnergyPolicy Act" (EPACT). Desde 1998, KAESER instala tambiénen Europa motores eléctricos acordes aesta norma en sus compresores de tor-nillo. Los motores EPACT ofrecen lassiguientes ventajas:

a) Bajas temperaturas de servicioLas pérdidas internas de rendimiento delmotor provocadas por calentamiento opor rozamientos pueden ascender hastaun 20% en motores pequeños, y de un4% a un 5% en motores desde de160 kW. Los motores EPACT presentanun calentamiento mucho menor y, portanto, menos pérdidas térmicas: Un

motor convencional registra un calenta-minento de aprox. 80 K y conserva una

reserva térmica de 20 K funcionando acarga normal, mientras que un motorcon aislamiento F (como los EPACT)sólo se calienta hasta unos 65 K, man-teniendo una reserva de 45 K.

b) Mayor duraciónLa bajada de las temperaturas de servi-cio supone una carga térmica menor delmotor, de los rodamientos y de la caja de bornes. Como consecuencia, se alar-ga la vida útil del motor.

c) Un 6% más de aire comprimido conmenos energíaMenos pérdidas de calor significan tam-bién un ahorro de energía. KAESER ha

ajustado los compresores perfectamentea las posibilidades de los motores

EPACT, consiguiendo una mejorade un 6% en los caudales y deun 5% en las potencias específi-

cas. Esto significa una mejora del ren-dimiento, periodos de marcha de loscompresores más cortos y menor cons-umo por metro cúbico de aire comprimi-do que se produce.

P = Un x ln x 3 ξ χοσ ϕn

1. CaudalEl caudal es la cantidad de aire a pre-sión atmosférica que un compresor escapaz de comprimir en una unidad detiempo. Las normas DIN 1945, parte 1,Anexo F y la ISO 1217, Anexo C deter-minan la medición correcta del caudal.Además, anteriormente existía laRecomendación CAGI-Pneurop PN 2CPTC 2. Para medir el caudal, se proce-de del modo siguiente: Primero se midenla temperatura, la presión atmosférica yla humedad del aire a la entrada de la

unidad. A continuación se mide la pre-sión máxima de servicio, la temperaturadel aire comprimido y el volumen delaire comprimido a la salida del compre-sor. Finalmente, el volumen V2 a la sali-

da de aire comprimido se calcula conayuda de la ecuación de gas (ver gráfica1) y las condiciones de aspiración delaire.

El resultado de este cálculo será el cau-dal del compresor. No debe confundirsecon el caudal del bloque compresor.

Atención:La norma DIN 1945 y la ISO 1217 sola-mente se refieren a los caudales de losbloques. Lo mismo sucede con la antiguaRecomendación CAGI-Pneurop PN 2CPTC 1.

2. Potencia suministrada por elmotorPor tal se entiende la potencia que elmotor de accionamiento del compresortransmite mecánicamente al árbol de

Con el aire comprimido pasaigual que con tantas otrascosas: Los detalles son muyimportantes, y las cosas pe-queñas pueden tener conse-cuencias graves, tanto posi-

tivas como negativas. Y notodo es lo que parece a pri-mera vista. Producido encondiciones desfavorables, elaire comprimido puede resul-tar caro, pero si se generacorrectamente puede sermuy económico. Es posibleque nuestros consejos le sir-van a la larga tanto como losde su asesor financiero. Eneste capítulo aclararemos elsignificado de cuatro concep-tos relacionados con el airecomprimido e intentaremosalertarle sobre algunos pun-tos que debe tener en cuenta.

PPootteenncciiaa nnoommiinnaall ddeell mmoottoorr

V1=V2 x P2 x T1

T2 x P1

aaiirree ccoommpprriimmiiddoo ppootteenncciiaa eellééccttrriiccaaccoonnssuummiiddaa

4Aire comprimido 5Aire comprimido

PPéérrddiiddaass iinntteerrnnaass ddeell mmoottoorr,, iinncclluuiiddaass eenn eell rreennddiimmiieennttoo ddeell mmoottoorr CCoonnssuummoo ddee eenneerrggííaa

1. Las bases del aire comprimido

√√

c) El secado de aire como baseLa base de todo tratamiento debe ser unsecado suficiente del aire comprimido.El secado con un secador refrigerativo escasi siempre el sistema más económico(v. cap. 3 "¿Por qué secar el aire com-primido?", pág. 8)

3. Elección del sistema de compreso-res correctoA la hora de decidirse por un compresorlibre de aceite o refrigerado por aceitepara un uso concreto, no deberá hacer-se basando la elección en la calidad delaire que el compresor sea capaz de pro-ducir, sino considerando más bien laeconomía del sistema. El buen rendi-miento vendrá determinado por loscostos de energía y de mantenimiento,que pueden llegar a representar hastaun 90% de los costos totales de produc-ción de aire comprimido. El grueso deeste porcentaje, del 75% al 85 %, co-rresponde a los gastos de energía. Lossistemas libres de aceite, como lossopladores [hasta 2 bar(a)], son muyadecuados desde el punto de vistaenergético en el campo de bajas presio-nes, desde 500 mbar(a) hasta aprox. 3bar(a). A partir de 4 bar(a) y hasta16 bar(a) será económicamente másconveniente elegir compresores de tor-nillo enfriados por aceite. Desde los5 bar(a), la compresión con unidadeslibres de aceite debe ser de dos etapaspara conseguir una buena relación entrela potencia consumida y el caudal deaire producido. El gran número de en-friadores que se precisan, las altas velo-cidades de giro, la mayor necesidad detécnica de control, el gasto en agua para

refrigeración y la alta inversión de adqui-sición, hacen dudar de que la compre-sión sin aceite sea la más adecuada eco-nómicamente para este campo de pre-sión. Y no olvidemos que el aire de uni-dades libres de aceite y el condensadoque se forma en dicha compresión sonmuy agresivos debido al azufre quepuedan aspirar de la atmósfera: Su pHoscila entre 3 y 6.

4. Sistema de aire puro KAESERLos compresores de tornillo modernosenfriados por fluido ofrecen un 10 % más

de rendimiento que los compresores sinaceite. El sistema de aire puro KAESERpara estos compresores permite ahorrarhasta un 30% de costos produciendo airecomprimido libre de aceite. El contenidoresidual de aceite que se alcanza graciasa este sistema es de tan sólo 0,003mg/m³, muy por debajo del valor exigidopor la norma ISO. El sistema incluyetodos los aparatos de tratamiento necesa-rios para conseguir un aire comprimidode calidad. Dependiendo de la aplicación,se utilizarán secadores frigoríficos o deadsorción (v. también cap. "¿Por qué

secar el aire comprimido?", pág. 8) y dife-rentes combinaciones de filtros. Gracias aeste tratamiento, es posible producir unaire comprimido seco, libre de partículase incluso técnicamente libre de aceite oestéril acorde a la norma ISO y sus clasesde calidad de aire comprimido.

5. Esquema de tratamientoEl esquema superior se incluye en todoslos prospectos de compresores de torni-llo KAESER. Siguiéndolo, es posible ele-gir la combinación correcta de aparatospara cada caso.

1. ¿Qué es aire comprimido "libre deaceite"?De acuerdo con la ISO 8573-1, el airecomprimido sólo podrá calificarse comolibre de aceite si su contenido residual(incluyendo el vapor de aceite) es infe-rior a 0,01 mg/m³. Estamos hablandode cuatro centésimas partes del conteni-do normal del aire de la atmósfera. Estacantidad es tan ínfima, que apenas sepuede medir. ¿Y qué decir de la calidaddel aire de aspiración?Naturalmente, dependerá de las condi-ciones ambientales. El nivel de hidrocar-buros puede alcanzar entre 4 y 14mg/m³ en zonas normales, debido sim-plemente a las emisiones de la industriay del tráfico. En zonas industriales,donde se utiliza aceite como medio delubricación, de refrigeración y de proce-sos, el contenido de aceite mineral

puede superar el 10%. También se pue-den encontrar otros elementos contami-nantes, como dióxido de azufre, hollín,metales y polvo.

2. ¿Por qué tratar el aire comprimido? Todos los compresores, sean del tipoque sean, funcionan como una aspirado-ra gigante y absorben impurezas queluego comprimen junto al aire y que lle-garán a la red de aire comprimido si nose lleva a cabo el tratamiento correspon-diente.

a) Calidad del aire con compresores "libres de aceite"Debido a la contaminación de la quehemos hablado, no es posible que uncompresor equipado tan sólo con un fil-tro de polvo de 3 micrones suministreaire comprimido libre de aceite. Loscompresores libres de aceite no llevanmás que este filtro de polvo como com-ponente de tratamiento.

b) Calidad del aire con compresores enfriados por aceiteEn estas máquinas, las sustancias agre-sivas son neutralizadas por el aceiterefrigerante, que arrastra además laspartículas sólidas contenidas en el airecomprimido. A pesar de que con estesistema se produce un aire comprimidode mayor pureza, tampoco se puedeprescindir del tratamiento en este caso.Sin él, es imposible lograr un aire com-primido que responda a las exigenciasde calidad que define la ISO 8573-1para la calificación de aire "libre de acei-te", tanto en una compresión libre deaceite como en una con aceite.

Los expertos en la materia lle-van años discutiendo sobrecuál es la manera más econó-mica de tratar el aire compri-mido. La cuestión más impor-tante es con qué sistema decompresores se obtiene aire

comprimido libre de aceite amenor costo. Independiente-mente de las opiniones de losdistintos fabricantes, actual-mente está claro que es posi-ble producir aire comprimidode calidad tanto con compre-sores enfriados con aceite co-mo con aquellos que no lousan. Por tanto, el punto deci-sivo al elegir el sistema es laeconomía.


2. Tratamiento económico del aire comprimido

Aerosol ≤ 0,001 mg/m3, libre de partículas > 0,01 µmAerosol ≤ 0,01 mg/m3, libre de partículas > 0,01 µmAerosol ≤ 0,01 mg/m3, libre de partículas > 1 µmAerosol ≤ 1 mg/m3, libre de partículas > 1 µm

Industria láctea, fábricas decerveza

Elija el grado de tratamiento que se ajuste a sus necesidades:

Producción de alimentos

Aire muy limpio para trans-porte neumático, industriaquímica

Tratamiento del aire comprimido con secador refrigerativo (punto de rocío +3 °C)

Para redes de aire comprimido no protegidas contra congelación: tratamiento del aire con secador de adsorción (punto de rocío hasta -70 °C)

Industria farmacéutica

Telares, laboratorios fotográficos

Aspersión de pintura,recubri-miento sinterizado

Empaque hermético, aire decontrol e instrumentos

Aire para uso general, sandbla-sting de gran fineza

Chorro de granalla

Chorro de granalla sin exigencias de calidad

Aire de transporte neumáticopara sistemas de desagüe

Sin exigencias de calidad

Industria farmacéutica, láctea,fábricas de cerveza

Fabricación de chips, industriaóptica, produccióndealimentos

Plantas de lacado

Laboratorios fotográficos

Aire de procesamiento, industria farmacéutica

Usos con peligro de congela-ción, aire muy seco paratransporte neumático, asper-sión de pintura, reguladoresde presión de precisión

Explicaciones:THNF=Prefiltro de aire de esterillaspara limpiar aire de aspiración con un alto contenido de polvo y suciedadZK=Separador centrífugo para eliminar condensadosECD=ECO Draindrenaje electrónico de condensados reguladosegún nivelFB=prefiltro 3 µmpara eliminar gotitas de humedad y partículassólidas FC =Prefiltro 1 µmpara eliminar gotitas de aceite y partículas sólidas >1 µm, contenido residual de aceite≤1mg/m3

FD=Postfiltro 1 µmpara eliminar partículas de polvo (abrasión)>1 µm FE=Microfiltro 0,01 ppmpara eliminar neblinas de aceite y partículassólidas >0,01 µm, aerosol ≤0,01 mg/m3

FF=Microfiltro 0,001 ppmpara eliminar aerosoles de aceite y partículassólidas >0,01 µm, contenido residual de aerosolde aceite ≤0,001 mg/m3

FG=Filtro de carbón activopara adsorción en la fase de vapor de aceite, contenido residual de vapor de aceite≤0,003 mg/m3

FFG=Combinación de filtrosformada por FF y FGT=Secador re f r i ge ra t i vopara secar el aire comprimido;punto de rocío hasta +3 °CAT=Secador adsorbente para secar el aire comprimido, serie DC, regemerada em frío, punto de rocío hasta -70 °C; series DW, DN, DTL, DTW, regeneradasen caliente, punto de rocío hasta -40 °CACT=Torre de carbón activadopara adsorción en la fase de vapor de aceite con-tenido residual de vapor de aceite ≤0,003 mg/m3

FST= Fi l t r o a n t i s é p t i c o para un aire libre de gérmenesAquamat = Sistema de tratamiento de condensa-sados

FST

polvo aceite gérmenes

agua

polvo aceite gérmenesagua

A

B

A

C

B

D

E

G

1

1

4

4

4

4

4

4

4

4

1

2

1

1

1

2

G 72

H 73

I 93

J 98

1

1

1

1

1

1

2

3

3

4

4

5

<

<

<

<

ACT FF

FF

FE

FC

FB

FD

FD

ACT

A

A

B

C

F

11

11

11

12

11-3

1-3

1-3

1-3

1-3

2

B 11-31

<

<

<

<

<

<

<

<

FST

FST

FE

compresores de tornillo KAESER

otros compresores

FFG

FE FD

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FG AT

FE ECD

T ECD Compresor

Aquamat

Aquamat

Compresor THNF

THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FST

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

Sustancias extrañas al aire comprimido:+ polvo -

+ agua/condensado -

+ aceite -

+ gérmenes -

Contenido residual de vapor de aceite ≤ 0,003 mg/m3, libre de partículas> 0,01 µm,estéril, inodoro e insípidoCont. res. vapor de aceiite ≤ 0,003 mg/m3, libre de partículas > 0,01 µm

Cont. res. vapor de aceiite ≤ 0,003 mg/m3, libre de partículas > 1 µm

A

B

C

D Aerosol ≤ 5 mg/m3, libre de partículas > 3 µm

Aerosol ≤ 5 mg/m3, libre de partículas > 1 µmSin tratamiento

E

F

G

H

I

J

ZKTfiltros

Depósito de presión

Montaje para instalaciones con demanda de aire muyvariable

Ejemplos de uso: grados de tratamiento según la norma ISO 8573-1

filtros

Depósito de presión

Montaje para instalaciones condemanda de aire muy variable

KA

ES

ER

AT FE ZK

KA

ES

ER

clase

<0,

1

punto de rocío

(x=aguaen g/m3 líquido)

–

–

–

–

–

0,1<

d<0,

5

100

100000

–

–

–

0,5<

d<1,0

1

1000

10000

–

–

–

–

–

–

1,0<

d<5,0

0

10

500

1000

20000

µm

–

–

–

–

–

< 5

< 40

–

–

mg/

m3

–

–

–

–

–

< 5

< 10

–

–

mg/m3

<0,01

<0,1

<1,0

<5,0

–

–

–

–

–

<-70 °C

<-40 °C

<-20 °C

<+ 3 °C

<+ 7 °C

<+ 10 °C

x <0,5

0,5<x < 5,0

5,0<x <10,0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Grados de filtración:

Partículas sólidas/polvon° máx. de partículas por m3 partículas con d (µm)

ISO

8573

-1 HumedadTotal Cont.

aceite

según necesidades del cliente

lo que los 70 g restantes se condensany pueden separarse. En una jornada detrabajo de 8 horas se pueden formarunos 35 l de condensado.

Otros 6 litros diarios se separan en elsecador refrigerativo conectado a conti-nuación. En estos secadores, el airecomprimido se enfría primero a +3 °C yluego se recalienta hasta alcanzar latemperatura ambiente. Esto significa undéficit de humedad de un 20% aprox. y,en consecuencia, un aire comprimido demejor calidad, más seco.

2. La humedad del aire El aire que nos rodea siempre contieneuna cantidad mayor o menor de hume-dad, de agua. Esta humedad dependede la temperatura de cada momento.Por ejemplo, aire saturado de vapor deagua al 100 % a una temperatura de+25 °C puede contener casi 23 g deagua por metro cúbico.

3. Formación de condensadoEl condensado se forma cuando se redu-cen el volumen del aire y su temperatu-ra al mismo tiempo, Ya que estos dosfenómenos reducen la capacidad desaturación del aire. Justamente eso es loque sucede en el bloque compresor y enel refrigerador final de un compresor.

4. Algunos conceptos básicos

a) Humedad absoluta del aire Entendemos por humedad absoluta lacantidad de vapor de agua contenida enel aire expresada en g/m³.

b) Humedad relativa (Hrel)La humedad relativa informa sobre elgrado de saturación del aire, es decir, larelación entre el vapor de agua realmen-te contenido en el aire y el punto desaturación correspondiente (100 %Hrel). El punto de saturación variarádependiendo de la temperatura: Cuantomayor sea la temperatura, mayor canti-dad de humedad podrá admitir el aire.

c) Punto de rocío atmosféricoEl punto de rocío atmosférico es la tem-peratura a la cual se alcanza el grado desaturación a presión atmosférica(Hrel100 %).

Como ejemplo:

d) Punto de rocío de presiónPor punto de rocío de presión entende-mos la temperatura a la que el aire com-primido alcanza su punto de saturación(100 % Hrel). Refiriéndonos al ejemplodescrito en el punto 1: El aire sometidoa 10 bar(a) de presión a un punto derocío de +3 °C contendrá una humedad

absoluta de 6 g por metro cúbico de ser-vicio. Dicho en otras palabras: Si relaja-mos uno de los metros cúbicos de servi-cio del ejemplo, comprimidos a 10bar(a), hasta alcanzar la presión atmos-férica, su volumen se multiplicará pordiez. Los 6 g de vapor de agua no va-rían, pero se reparten en un volumenmayor. Cada metro cúbico relajado con-tendría, por tanto, 0,6 g de agua. Estahumedad se correspondería con un puntode rocío atmosférico de –24 °C.

5. Secado de aire económico y ecológicoa) ¿Secador refrigerativo o de adsor-ción?La nuevas regulaciones referidas a agen-tes refrigerantes no pueden cambiar elhecho de que los secadores de adsor-ción no sean una alternativa real a lossecadores frigoríficos, ni desde el puntode vista económico ni desde el ecológi-co. Los secadores frigoríficos solamenteconsumen un 3 % de la energía quenecesita el compresor para producir elaire comprimido, mientras los secadoresde adsorción consumen un 10-25% oincluso más. Por eso, será preferibleoptar por un secador refrigerativo siem-pre que sea posible. Por lo tanto, sólo es recomendable el uso de secadores de adsorción si serequiere aire comprimido extraordinaria-mente seco, con puntos de rocío dehasta –20, –40 ó –70 °C.

b) ¿Qué tipo de agente refrigerante elegir?Los agentes CFC, R 12 y R 22 ya no se

pueden utilizar en los nuevos secadoresfrigoríficos. En la tabla inferior se indicanlos agentes refrigerantes disponibles y susefectos en el medio ambiente. Hasta elaño 2000, la mayoría de los fabricantesde secadores frigoríficos utilizaban elagente R 22, un clorofluorocarburo parci-almente halogenado. Éste sólo tenía un5% de la agresividad del R 12 contra lacapa de ozono, y un 12% de su potencialde efecto invernadero. Actualmente, losfabricantes suelen utilizar el agenteR 134a, recomendado como sustituto deR 12 y R 22 por las autoridades de medioambiente por su bajo índice de deteriorode la capa de ozono. La ventaja del agen-te R 134a radica en la posibilidad de uti-lizarlo en máquinas que utilizaran ante-riormente R 12 una vez llevadas a cabounas pequeñas modificaciones.

Otros agentes, como el R 404A y el R407C, también inocuos para la capa deozono, encuentran cada vez más aceptaci-ón. Se trata de agentes refrigerantes cono-cidos como "blends" (mezclas), mezclasde varios agentes distintos, cuyos compo-nentes pueden presentar "glides" (márge-nes) en sus temperaturas de evaporacióny condensación, y que tienen un mayorpotencial de efecto invernadero que elagente R 134a (ver tabla inferior). Porestas razones, el R 407C sólo es adecuado para usos muyconcretos. El R 404A, por el contrario, esinteresante para capacidades de flujo apartir de 24 m³/min debido a sus menoresmárgenes de diferencia entre los distintoscomponentes.

1. Un ejemplo prácticoSi un compresor de tornillo refrigeradopor fluido aspira 10 m³ de aire de laatmósfera por minuto a una temperatu-ra de 20 °C y con una humedad relativadel 60 %, ese aire contendrá aprox.100 g de vapor de agua. Si el aire secomprime con una relación 1:10 a unapresión absoluta de 10 bar, obtendremosun metro cúbico de servicio. Sin embar-go, a una temperatura de 80 °C despuésde la compresión, el aire puede absorberhasta 290 g de agua por metro cúbico.Como tan sólo hay aprox. 100 g, el airetendrá una humedad relativa del 35 %más o menos, o sea, bastante seco, porlo que no podrá formarse condensado.El refrigerador final del compresor redu-ce la temperatura del aire comprimidode 80 a 30 °C aproximadamente. A esatemperatura, un metro cúbico de aire nopuede retener más de 30 g de agua, por

Los problemas están en elaire, nunca mejor dicho: Cuando el aire se enfría, co-mo sucede después de lacompresión, el vapor de aguase condensa. Un compresor

de 30 kW con un caudal de5 m3/min a 7,5 bar produceunos 20 litros de condensadopor turno de trabajo en con-diciones normales. Este con-densado debe eliminarse delsistema para prevenir ave-rías y daños. El secado delaire comprimido es por lotanto una parte muy impor-tante del tratamiento. En estecapítulo encontrará informa-ción sobre cómo lograr unsecado económico del airecomprimido.


Agente refrigerante

HCFCAgente R 22

HFCR 134a

Agentes refrigerantes y"blends" R 404A

R 407C

CHClF2

CH2F-CF3

R 143a/125/134a

R 32/125/134a

5%

0%

0%

0%

12%

8%

26%

11%

0

0

0,7

7,4

FórmulaPotencial de perjuicio a

la capa de ozono(ingl.: ODP = ozonedepletion potential)

[R 12 = 100%]

Potencial de efectoinvernadero

(ingl.: GWP = globalwarming potential)[R 12 = 100%]

Margen de temperatura(glide). Oscilación posible

en la temperatura deevaporación y

condensación [K]

Punto derocío en °C

Contenido máx. de agua en g/m³

+40

+30

+20

+10

0

-10

-20

-25

50,7

30,1

17,1

9,4

4,9

2,2

0,9

0,5

Enfriamiento: 1 m3 a +3 °C con102,9 g/min de agua,

grado de saturación 1728 %,Formación de condensado 96,95 g/min,

46536 g/8h día = aprox. 47 litros

Aire ambiental: 10 m³/mina 20 °C con 102,9 g/min de agua,

grado de saturación 60 %

Relación de compresión1:10

1 m3/min, a 80 °C con102,9 g/min de agua,

grado de saturación 35 %

3. ¿Por qué secar el airecomprimido?

Además, el depósito enfría el aire compri-mido gracias a su gran superficie de deri-vación térmica, lo cual favorece la sepa-ración del condensado.

"Trampas" deagua en laconducción

de aire com-primido:Para evitarun flujo in-con t ro ladodel conden-sado en lared, seráconvenienteque todos lospuntos deentrada ysalida delsector húme-do se conec-ten desdearriba o

lateralmente.

Las salidas controladas de condensadoen la parte inferior, las llamadas "tram-pas" de agua, permiten eliminar el con-densado de la red principal de aire. Si lavelocidad del flujo es de 2 a 3 m/s y eldiseño es correcto, una de estas trampasde drenaje puede evacuar condensadoscon la misma eficacia que un depósitode aire comprimido (ilustración 1).

b) Secador de aire comprimidoAdemás de los mencionados hastaahora, también existen varios puntos decolección y drenaje de condensados enel sector de secado del aire comprimi-do.

Secador refrigerativo:Es posible separar condensado en elsecador refrigerativo gracias al enfria-miento del aire, que hace que el vaporde agua se condense y se precipite.

Secador de adsorción:Gracias al notable enfriamiento del airecomprimido en la red, es mucho el con-densado que se se separa en el prefiltrodel secador de adsorción. En el interiordel secador de adsorción, el agua sólo seencuentra en forma de vapor debido alas condiciones de presión parcial.

c) Drenaje descentralizadoSi el sistema no cuenta con un secadocentralizado del aire, el condensado se

precipitará en grandes cantidades en lospurgadores instalados poco antes de lospuntos de consumo. Pero este métodotiene la desventaja de que necesitamucho mantenimiento.

2. Sistemas habituales de evacuaciónActualmente se utilizan sobre todo tressistemas:

a) Drenaje con flotador (ilustración 2)Los purgadores con flotador son quizá elsistema de drenaje más veterano y secreó para sustituir al drenaje manual,poco económico y seguro.Pero este sistema pronto empezó amostrar puntos débiles debido a lasimpurezas contenidas en el aire compri-mido, que provocaban averías con fre-cuencia y hacían preciso un manteni-miento intensivo.

b) Válvula solenoideLas válvulas solenoides con temporiza-dor son un sistema más seguro que lospurgadores con flotador, pero deben lim-piarse con frecuencia. Además, si lostiempos de abertura de la válvula estánmal ajustados, se producirán pérdidasde presión, lo cual significará un mayorconsumo energético.

c) Drenaje de condensados controladopor nivel ("ECO DRAIN", ilustración 3)En la actualidad se utilizan principal-

mente purgadores con control inteligentedel nivel. El flotador, que provoca tantasaverías, se sustituye por un sensor elec-trónico. Y con esto se evitan muchas ave-rías por suciedad o por desgaste mecáni-co. También se evitan las pérdidas depresión típicas del sistema con flotadorgracias a un cálculo y un ajuste exactosde los tiempos de abertura de las válvu-

las. La autovigilancia atomática y la posi-bilidad de transmisión de señales sonotras dos ventajas de este sistema.

d) Instalación correctaDebe instalarse siempre una conduccióncon llave de bola entre el separador y eldrenaje de condensados (ilustración 3).

Esta llave permitirá cerrar el paso delcondensado cuando haya que realizartrabajos de mantenimiento en el drenajesin impedir que la estación de aire com-primido siga funcionando con normali-dad.

1. Drenaje del condensadoEn todos los sistemas de aire comprimi-do se forma condensado en puntos con-cretos y con diferentes sustancias conta-minantes (ilustración superior). Esimprescindible un sistema de evacua-ción fiable. El drenaje del condensadotiene una influencia decisiva sobre lacalidad final del aire comprimido, laseguridad de servicio y la economía delsistema.

a) Puntos de colección y drenaje del condensadoSe empieza a colectar y evacuar me-diante elementos mecánicos instaladosen el sistema de aire comprimido.Gracias a estos elementos se elimina yaun 70-80 % del condensado total, siem-pre que los compresores cuenten con unbuen sistema de refrigación final.

Separador centrífugo:Se trata de un dispositivo mecánico deseparación que separa el condensadocon ayuda de la fuerza centrífuga (verilustración inferior). Para garantizar unfuncionamiento óptimo, convendrá quecada compresor tenga su propio separa-dor centrífugo.

Refrigerador intemedio:En los compresores de dos etapas tambi-én se recoge condensado en los separa-dores de los enfriadores intermedios.

Depósito de aire comprimido:Aparte de su función principal comoalmacenador de aire comprimido, eldepósito también ayuda a separar el con-densado por medio de la fuerza de la gra-vedad. Si tiene las dimensiones correctas(caudal del compresor en m³/min : 3=tamaño del depósito en m³), será tan efi-caz como el separador centrífugo. Adiferencia del separador centrífugo, puedeinstalarse en la conducción principal delsistema de aire comprimido, siempre quesu entrada de aire se encuentre en laparte inferior y la salida en la superior.


El condensado es un produc-to inevitable en la compre-sión de aire. Ya hemos des-crito cómo se forma en elcapítulo "¿Por qué secar elaire comprimido?" (pág. 8).Recordemos que un compre-

sor de 30 kW con un caudalde 5 m³/min puede produciraprox. 20 l de condensadopor turno en condiciones nor-males de servicio. Este líqui-do debe evacuarse del siste-ma de aire comprimido paraevitar averías y daños porcorrosión. En este capítuloencontrará información sobrecómo evacuar correctamentee l c o n d e n s a d o a b a j o s costos.

4. Drenaje correcto delcondensado

IIlluussttrraacciióónn 11:: TTrraammppaa ddee aagguuaa ccoonn ddrreennaajjee ddeeccoonnddeennssaaddooss

IIlluussttrraacciióónn 22:: DDrreennaajjee ccoonn fflloottaaddoorr IIlluussttrraacciióónn 33:: ""EECCOO DDRRAAIINN"" ccoonn llllaavvee ddee bboollaa

das, como son el polvo o los metalespesados, por medio de la gravedad. Silos aceites que las forman contienenéster, el condensado será además agre-sivo y habrá que neutralizarlo. El trata-miento de este tipo de condensadossolamente puede realizarse con un sepa-rador de emulsiones.

c) Condensado de compresoreslibres de aceiteEl condensado que se forma en sistemaslibres de aceite contiene partículas delmismo a pesar de todo, debido a la cre-

ciente contaminación del aire atmosféri-co. Puede contener, además, dióxido deazufre, metales pesados y otras partícu-las sólidas. Esto significa que este con-densado suele ser agresivo y presentar

un pH de entre 3 y 6. Es necesario tra-tarlo antes de que llegue a la canaliza-ción, aunque suela afirmarse lo contrario.

3. Eliminación por tercerosNaturalmente, también es posible colec-tar todo el condensado y entregarlo auna empresa especializada en su trata-miento. Pero esto puede suponer unoscostos de entre 40 y 150 /m³, depen-diendo del tipo de condensado.Considerando las grandes cantidades decondensado que suelen producirse, lamayoría de las veces será convenientedecidirse por el tratamiento en instala-ciones propias. Esto supone la ventajade que solamente queda un 0,25 ‰ delvolumen original para su eliminación,que habrá de realizarse respetando elmedio ambiente.

4. Procedimientos de tratamientoa) para dispersionesPara el tratamiento de este tipo de con-densado bastará en la mayoría de loscasos con un aparato de tres cámaras,formado por dos cámaras y un filtro decarbón activo. La separación se produce

gracias a la fuerza de la gravedad. Lacapa de aceite que flota encima del aguaen el depósito de separación se dirige aun depósito colector y se trata comoaceite viejo. El agua que permanece enel depósito se filtra a continuación en

dos fases y puede eliminarse por lacanalización. Realizando esta separa-ción con ayuda de la fuerza de la grave-dad, el usuario ahorra un 95% conrespecto a los costos que supondría en-tregar el condensado a una ermpresaexterna especializada. Estos aparatos seofrecen actualmente para compresorescon caudales de hasta 160 m³/min.Naturalmente, es posible instalar variosaparatos en paralelo para demandasmayores .

b) para emulsionesPara tratar emulsiones estables se utilizanprincipalmente dos tipos de aparatos:Los sistemas de membranas funcionansegún el principio de la ultrafiltracióncon el procedimiento cross-flow(corrientes cruzadas). El condensadoprefiltrado atraviesa unas membranas.Una parte del líquido las atraviesa y saledel aparato con las características nece-sa-rias para su eliminación por la cana-lización. El segundo tipo de aparatosfunciona con un agente separador pulve-

rizado. Éste encapsula las partículas deaceite y forma con ellas copos fácilmen-te filtrables. Usando filtros con la porosi-dad correcta, será posible eliminar estoscopos. El agua sobrante puede eliminar-se por la canalización.

c) para condensado de compresoreslibres de aceiteEl condensado de los compresores libresde aceite debe tratarse por procedimien-tos químicos de separación. Por ejem-plo, por neutralización del pH añadiendosustancias alcalinas, o ligando y con-centrando las partículas de metalespesados en la torta del filtro, que luegose eliminará como un residuo peligroso.Este procedimiento es el más complica-do. Deben solicitarse las autorizacionesespeciales correspondientes, no sólopara el aceite contenido en el condensa-do, sino también para sustancias dañi-nas aspiradas del ambiente y concentra-das después de la compresión. Estasúltimas pueden suponer una contamina-ción grave del condensado.

1. ¿Por qué es necesario tratar el condensado?Los usuarios cuyo condensado llegue ala canalización sin tratar se arriesgan apagar multas elevadas, ya que el con-densado resultante de comprimir aire esuna mezcla no exenta de peligro. El con-densado puede contener, además departículas de polvo, dióxido de azufre,cobre, plomo, hierro y otras sustanciasdebido a la contaminación del aire queaspira el compresor. En Alemania, ladirectiva que regula la eliminación decondensados es la llamada Ley deGestión de Aguas. Esta ley prescribe quelas aguas que contengan contaminantesdeberán tratarse con arreglo "a las reglastécnicas reconocidas". Esto afecta acualquier tipo de condensado, tambiénal que producen los compresores libresde aceite. Existen límites legales paratodas las sustancias dañinas y sus pH.En Alemania varían según el estadofederal y la rama de la industria de laque se trate.

En el caso de los hidrocarburos, porejemplo, el valor límite es de 20 mg/l; elpH admisible del condensado oscilaentre 6 y 9.

2. Composición y características delcondensado

a) DispersiónEl condensado del aire comprimidopuede presentar características diferen-tes. Generalmente, las dispersiones seforman en compresores de tornillo en-friados con aceites sintéticos como"Sigma Fluid Plus". Normal-mente, este condensado pre-senta un nivel pH de entre 6 y9, de manera que puede con-siderarse neutro. Las impu-rezas del ambiente se deposi-tan en una capa de aceite queflota sobre el agua y que esfácil de separar.

b) EmulsiónLas emulsiones se reconocenporque son líquidos de aspec-to lácteo que no se separanen dos fases ni siquiera trans-curridos varios días. (ver ilustración derecha, 1). Estaforma de condensado sueledarse en compresores depistón, de tornillo y multicelu-lares que funcionan con acei-tes convencionales. Y tam-bién en estos casos se pueden encontrarsustancias dañinas en el aceite. Al tra-tarse de mezclas estables, en el caso delas emulsiones no se pueden separaraceite y agua ni las impurezas aspira-

La formación de condensadoes inevitable cuando se pro-duce aire comprimido (vercap. 3 y 4). La palabra "con-densado" puede confundir-nos, haciéndonos pensar que

se trata tan sólo de vapor deagua condensado. ¡Pero ten-ga cuidado! Los compresoresfuncionan como una aspira-dora gigante: junto con el aireatmosférico, comprime tam-bién impurezas, que pasan aformar parte del condensadode manera concentrada.

5.Tratamiento económicoy seguro del condensado


LLooss sseeppaarraaddoorreess ddee mmeemmbbrraannaass ssee uussaannssoobbrree ttooddoo ppaarraa eell ttrraattaammiieennttoo ddee eemmuullssiioonneesseessttaabblleess ddee ccoonnddeennssaaddoo

1 2 3

TTooddooss llooss ccoommpprreessoorreess aassppiirraann ddeell aammbbiieenntteevvaappoorr ddee aagguuaa ee iimmppuurreezzaass.. EEll ccoonnddeennssaaddooqquuee ssee vvaa ffoorrmmaannddoo ddeebbee lliimmppiiaarrssee ddee aacceeiitteeyy oottrraass ssuussttaanncciiaass ccoonnttaammiinnaanntteess ((22)) aanntteessddee eevvaaccuuaarrssee ppoorr llaa ccaannaalliizzaacciióónn ccoommoo aagguuaappuurraa ((33))..

LLooss sseeppaarraaddoorreess ppoorr ggrraa--vveeddaadd ccoommoo eell AAqquuaammaattttrraattaann llaass ddiissppeerrssiioonneess ddeeccoonnddeennssaaddoo ddee mmaanneerraaaallttaammeennttee eeffiiccaazz yy eeccoonnóó--mmiiccaa..

en cuenta si funcionan como compresorde carga base, carga media, carga picoo compresor de reserva.

a) Carga baseEntendemos por carga base la cantidadde aire que necesita el sistema demanera constante.

b) Carga picoEs el aire comprimido que se necesita enmomentos concretos de consumo punta.Es variable, ya que la demanda de losdistintos consumidores es diferente.Para responder convenientemente aestas cargas, será necesario equipar loscompresores con distintos controlado-res. Estos controladores deben ser capa-ces de mantener el funcionamiento de lainstalación y la producción de aire com-primido incluso si falla el sistema supe-rior de mando.

3. Sistema superior de mandoLos sistemas superiores de mando sonsistemas que coordinan el funciona-miento de una estación de aire compri-mido y van conectando unas máquinas ydesconectando otras según la demamdade aire.

a) Splitting (repartición de la carga)El splitting consiste en repartir los com-presores de potencias iguales o pareci-das o según su tipo de control paraadaptarlos a las cargas base y punta deuna empresa.

b) Funciones de un sistema superior demandoLa coordinación del funcionamiento de

todos los compresores es una tareaardua y difícil. Los sistemas superioresde mando deben tener capacidad paraconectar compresores de tipos y dimen-siones distintas en el momento adecua-do y para vigilar las unidades en todoslos puntos referentes a mantenimientotécnico, igualar las horas de funciona-miento de los compresores y registraraverías con el fin de minimizar los costosde mantenimiento de la estación de airey mejorar su seguridad de servicio.

c) Graduación correctaLa graduación correcta de los compreso-res es condición indispensable para con-seguir que el sistema superior de mandofuncione de manera eficaz, es decir,ahorrando energía. Por ejemplo, la sumade los caudales de las unidades de cargapico debe ser mayor que el caudal delsiguiente compresor de carga base. Si seutiliza un compresor para carga basecon control de frecuencia variable, sucampo de regulación deberá ser mayorque el caudal de la unidad que se conec-taría a continuación. De otra manera nopodrá garantizarse una producción eco-nómica de aire comprimido.

d) Transmisión segura de datosOtra condición importante para su buenfuncionamiento es la transmisión segura

de los datos de servicio. Para ello nobastará con que se transmitan los datospertinentes dentro de cada uno de loscompresores, sino que deberá intercam-biarse información entre las unidades yentre ellas y el sistema superior demando. La vía de transmisión de las se-ñales necesita igualmente vigilancia paraque posibles problemas, como por ejem-plo la rotura de un cable de conexión, sedetecten y se resuelvan de inmediato. Estas vías de transmisión suelen ser lassiguientes: 1. contactos secos2. señales analógicas de 4 – 20 mA

3. interfaces electrónicas, por ejemplo RS 232, RS 485 o Profibus DP.La más moderna es la técnica de trans-misión Profibus. Gracias a ella es posi-ble transmitir grandes cantidades dedatos en poco tiempo y a grandesdistancias (ver imagen inferior). Estascaracterísticas permiten instalar el siste-ma de mando en un lugar alejado de laestación de compresores propiamentedicha.

1. Controlador interno del compresor

a) Regulación plena carga / marcha en vacíoLa mayoría de los compresores llevan unmotor asíncrono de corriente trifásica.La frecuencia de conmutación de estosmotores disminuye conforme aumentasu potencia. Por lo tanto, no será fácilque la frecuencia de conmutación nece-saria en cada caso se ajuste a la

demanda real de aire si los compresorestienen una pequeña frecuencia de con-mutación y se conectan y desconectan amenudo para adaptarse al consumo.Con estos ciclos de conexión y descone-xión se descargan las partes del com-presor que soportan presión pero elmotor continúa un tiempo en marcha.La energía que consume será energíaperdida. En compresores que funcionancon este sistema, el consumo energéticoen las fases de marcha en vacío siguesiendo un 20% de la energía que absor-ben durante las fases de plena carga.

b) Convertidores de frecuenciaLos compresores cuya velocidad de giroestá controlada por un control de fre-cuencia variable no presentan un gradode rendimiento constante en todo sucampo de regulación. Por ejemplo, esterendimiento se reduce de un 94% a un86% en un motor de 90 kW en elcampo comprendido entre el 30% y el90%. Además, este control produceciertas pérdidas, sumadas a las quepuede provocar una razón de rendimien-to no lineal de los compresores. Portanto, los sistemas con control de fre-cuencia variable utilizados incorrecta-mente pueden resultar unos devoradoresde energía sin que el usuario se percatede ello. Y es que un variador de veloci-dad no es siempre la solución ideal paraahorrar parte de la energía consumidapor los compresores.

2. Clasificación según la demanda de airePor regla general, es posible clasificarlos compresores por funciones, teniendo

A pesar de todas sus venta-jas, el aire comprimido es unmedio energético relativa-mente caro. Por lo tanto, ladivisa debe ser reducir loscostos en todos los puntosposibles. Una razón por la

cual los costos se elevan enmuchos casos de aplicaciónes que el caudal del compre-sor no está bien ajustado auna demanda oscilante deaire. Muchos compresoresregistran en su servicio unacarga de solamente un 50%.Y es que muchos usuarios disponen de un contador dehoras de servicio, pero no deun contador de horas de fun-cionamiento a plena carga.La solución es un sistema decontrol adaptado a las nece-sidades: Si se alcanzan nive-les de carga de los compre-sores de un 90 % o más,será posible ahorrar más deun 20% de energía.

6. Regulación eficaz decompresores


Regulación Dual ControlRegulación intermitente marcha en vacío / parada diferida

Regulación Dual Control PCPresión constante (PC), regulación continua delcaudal con regulador proporcional

Regulación QuadroRegulación intermitente marcha en vacío / para-da diferida con selección autónoma del modo defuncionamiento óptimo

SFC (CF)Conversión de frecuencia: regulación continua del caudal a través de la velocidad degiro del motor

EEll ccoonnttrroollaaddoorr iinntteerrnnoo ""SSiiggmmaa CCoonnttrrooll"" KKAAEESSEERR lllleevvaa iinntteeggrraaddooss ccuuaattrroo mmooddooss ddee rreegguullaacciióónn ppaarraa ssuu ccoonnffiigguurraacciióónn

LLaa ttééccnniiccaa PPrrooffiibbuuss ppeerrmmiittee uunnaa ttrraannssmmiissiióónnrrááppiiddaa ddee ddaattooss ddeessddee llaa eessttaacciióónn ddee ccoommpprree--ssoorreess aall ssiisstteemmaa ssuuppeerriioorr ddee mmaannddoo

bar, mientras que la diferencia entre losdos puntos de conmutación de cada unode ellos será de 0,3 bar. Para cuatrocompresores, que es el máximo reco-mendado para este tipo de regulación,resulta normalmente una presióndiferencial mínima de conmutación de -1,4 bar.

a) Regulación en cascada conconmutador electrónico de presiónEl uso de transductores de presión

electrónicos permitereducir las diferenciasentre los puntos de con-mutación de los com-presores hasta 0,2 bar,así como reducir las dis-tancias entre los puntosde conmutación de losdistintos compresores. Loideal es conseguir unapresión diferencial de 0,7bar. Como mencioná-bamos antes, no con-viene conectar más de

cuatro compresores a un sistema decontrol en cascada. En caso contrario,existe el peligro de que el consumoenergético y las pérdidas por fugas sedisparen debido a la gran oscilación depresión.

2. Regulación por banda de presiónEl sistema de coordinación másmoderno para varios compresores es, sin lugar a dudas, la regulación porbanda de presión, sobre todo si se buscala eficacia energética. Con la ayuda deuna banda de presión única secoordinan tantos compresores como sea

necesario (ilustración 1). Para sufuncionamiento, es imprescindible ins-talar un controlador mixto por micropro-cesador (MVS) o, mejor aún, un PCindustrial con inteligencia de control.Dentro de la regulación por banda depresión puede hacerse otra clasificaciónmás.

a) Control vectorialLa regulación vectorial registra la subidao bajada de presión entre los puntosmínimo y máximo preajustados y calculasobre esa base el consumo de aire com-primido. Los compresores se regulan portanto retrospectivamente sobre estabase de consumo (ilustración 2). Ensistemas con oscilaciones de consumo

de aire es posible que se produzcanvibraciones de las conducciones de aireque harán necesario tomar medidas deamortiguación. El buen ajuste de loscompresores entre sí es de capitalimportancia. Normalmente, con estesistema no se puede reducir la presióndiferencial de conmutanción por debajode 0,5 bar, ya que se mide en el margencomprendido entre las presiones mínimay máxima.

b) Regulación por banda de presión conreconocimiento de tendenciaEs más eficaz que la regulaciónvectorial, puesto que permite alcanzarpresiones diferenciales de conmutaciónde sólo 0,2 bar, que es la presióndiferencial más baja que se ofreceactualmente en la técnica de aire com-primido. El sistema con reconocimiento

de tendencia no se basa en el cálculo dela caída o bajada de la presión en unperiodo de tiempo concreto, sino queobserva el consumo en el sistema deaire comprimido tras la conexión de uncompresor y obtiene información paralas conexiones siguientes (ilustración 3).

La exactitud del análisisde la tendencia es de0,01 hasta 0,03 bar, conlo cual el controlador escapaz de coordinarincluso sistemas de airecomprimido con grandesoscilaciones de consumocon una presióndiferencial de conmu-

tación mínima. Es posible conectarentre sí y regular hasta 16 compresoresen un margen de presión de solamente0,2 bar. La banda de presión quedaasegurada con la llamada banda deurgencia, de manera que la producciónde aire comprimido está garantizada entodo momento. Estos sistemas demando pueden ayudar notablemente aahorrar energía en sistemas de aire com-primido, ya que reduciendo la presión delsistema en 0,1 bar se consigue ahorrarun 1% de energía.

c) Regulación según carga picoLa regulación por banda de presión conreconocimiento de tendencia agrupa loscompresores según sus potencias. Escapaz, por tanto, de repartirhomogéneamente la carga entre ellos yde conectar en cada momento el com-presor más adecuado (ilustración 4).

El buen reparto de la carga (splitting) escondición indispensable para estesistema. Entendemos por splitting ladivisión de los compresores, depotencias iguales o distintas, depen-diendo de si funcionan en carga base oen carga pico (ver cap. 6 "Regulación

eficaz de compresores",pág. 14)

Esta es actualmente lamanera más eficaz deregulación, pero exige latransmisión y gestión degrandes cantidades dedatos. Sólo con un PCindustrial inteligente,como el "Sigma AirManager" (SAM) ofrecido

por KAESER, es posible hacer frente aesta tarea. Los PCs industriales puedenconectarse a otros sistemas de mando,

llevan a cabo una regulación eficaz y,además, pueden realizar la tarea de unservidor de red con páginas HTML pro-gramadas. Con este sistema es posible registrar losdatos de servicio de los compresores, lacarga y el rendimiento de la estacióncompleta, visualizar los datos de manerainteligible, valorarlos y reaccionar enbase a los mismos (para "Sigma AirManager", ver también pág. 27).

1. Regulación en cascadaEste es el tipo de regulación con-vencional. Con este sistema se asigna acada compresor un punto inferior ysuperior de conmutación. En caso decoordinarse varios compresores, sedibujará un sistema de control parecidoa una escalera o una cascada. Si la

demanda de aire es baja, se conectarásolamente un compresor, y la presiónoscilará entre la presión mínima (pmín)y máxima (pmáx) de dicho compresor,disminuyendo la presión cuando lademanda de aire suba y se conectenvarios compresores al mismo tiempo(ilustración 1). El resultado no es elidóneo, ya que si el consumo de aire esbajo, la presión será la máxima, lo cualhace aumentar el consumo y las pér-didas por fugas; por el contrario, si el

consumo es alto, la presión del sistemabajará y se reducirán las reservas.

a) Regulación en cascada con presostato de membranaSi se utiliza la regulación en cascada conpresostato o con un manómetro decontacto, la presión diferencial mínimade conmutación para cada compresorhabrá de ser por regla general de 0,5

Las estaciones de aire com-primido están formadas nor-malmente por varios com-p r e s o r e s i g u a l e s o d etamaños diferentes. Paracontrolar todas estas máqui-nas es preciso contar con un

sistema superior de mando.Antes, su función era mássencilla: se trataba sobre to-do de ir alternando el serviciode compresores de igualesdimensiones en carga base yde repartir equitativamentee l t i e m p o d e m a r c h a . Actualmente, su tarea se hacomplicado de manera nota-ble: Ahora el objet ivo esadaptar la producción de airecomprimido a las necesida-des del cliente, alcanzando almismo tiempo la máxima efi-cacia energética. En principio existen dos tipos diferentesde sistemas superiores demando: la regulación en cascada y la regulación porbanda de presión.

7. Regulación por banda de presión: Regulación óptima de compresores adaptada a las necesi-dades del usuario.


IIlluussttrraacciióónn 11:: DDiiffeerreenncciiaass eenn llaass oosscciillaacciioonneessddee pprreessiióónn yy eenn eell aahhoorrrroo ddee pprreessiióónn eennrreegguullaacciioonneess eenn ccaassccaaddaa ((ccoonn rreeppaarrttiicciióónnhhoommooggéénneeaa ddee llaa ccaarrggaa)) yy rreegguullaacciioonneess ppoorrbbaannddaa ddee pprreessiióónn ((SSAAMM oo VVEESSIISS))

IIlluussttrraacciióónn 22:: RReegguullaacciióónn vveeccttoorriiaall

IIlluussttrraacciióónn 44:: MMeejjoorr rreeppaarrttoo ddee llaa ccaarrggaa eennttrreellooss ccoommpprreessoorreess ggrraacciiaass aa uunn sspplliittttiinngg óóppttiimmooyy llaa eeffiiccaazz ccoooorrddiinnaacciióónn ddee llaass uunniiddaaddeess

IIlluussttrraacciióónn 33:: RReegguullaacciióónnppoorr bbaannddaa ddee pprreessiióónn ccoonnrreeccoonnoocciimmiieennttoo ddee tteennddeenncciiaa ((aarrrriibbaa))

ComparaciónRReegguullaacciióónn eenn ccaassccaaddaa // rreegguullaa-cciióónn ppoorr bbaannddaa ddee pprreessiióónn

(Regulación por banda de presión)

bién para otros fines, como por ejemplopara procesos de secado, cortinas decalefacción en entradas abiertas de edifi-cios o para precalentar aire de combus-tión. Si no se necesita el calor, una esco-tilla manual o automática desviará la tra-yectoria del aire caliente hacia el exterior.Un cierre regulado termostáticamentepermite dosificar el aire caliente demanera exacta para que la temperaturadeseada se mantenga constante. Conesta variante se aprovecha el 94 % de lapotencia eléctrica absorbida por el com-presor de tornillo. Además, merece lapena incluso para compresores peque-ños, ya que una unidad de 18,5 kW pro-duce calor suficiente como para calentarsin problemas una casa unifamiliar.

b) Calefacción por aguaInstalando un intercambiador de calor(ilustración 2) en el circuito de fluido,tanto en compresores de tornillo enfria-dos por aire como por agua, es posibleproducir agua caliente para fines diver-sos. Lo ideal es instalar un intercambia-dor de calor de placas o uno a prueba deaverías, y el agua caliente podrá utilizar-se, por ejemplo, para circuitos de cale-facción, duchas del personal o procesosde limpieza de la producción. Estos

intercambiadores permiten calentar elagua hasta una temperatura máxima de70 °C. Los gastos que supone esta va-riante de calefacción se amortizan paraunidades a partir de 18,5 kW transcurridos dos años. Para ello, sinembargo, la planeación del sistema debeser correcta.

4. Aspectos de seguridadEn condiciones normales no deberá uti-lizarse el sistema primario de refrigera-

ción del compresor como sistema derecuperación del calor, ya que si se pro-duce una avería en el sistema de recu-peración del calor, la refrigeración delcompresor también dejaría de funcionar,y esto supondría la parada de todo elsistema. Por eso es recomendable insta-lar siempre intercambiadores de caloradicionales en el compresor para larecuperación del calor. De este modo, elcompresor podrá seguir funcionando conseguridad en caso de una avería: Si elintercambiador de calor del sistema derecuperación del calor dejara de funcio-nar, el compresor puede pasar a utilizarel sistema de refigeración primario poraire o agua. Esto garantiza la seguridaden la producción de aire comprimido.

5. Conclusión La recuperación del calor es una opciónatractiva y ecológica para mejorar el ren-dimiento energético de un sistema deaire comprimido. El gasto que supone esrelativamente pequeño. El alcance de lainversión depende de las condiciones dellugar donde se instale, del campo deaplicación y del sistema de recuperacióndel calor que se elija.

1. Los compresores generan calorAunque a los profanos les parezca in-creíble, es un hecho que el 100 % de laenergía absorbida por un compresor seconvierte en calor. El aire se carga depotencial energético a través de la com-presión. Esa energía es aprovechable porla relajación a presión atmosférica, elenfriamiento y la derivación del calor alambiente.

2. Hasta un 94% de energía aprove-chableEl 72 % de la energía absorbida pasa enforma de calor al medio refrigerante, un13% se transmite al aire comprimido enla misma forma y hasta un 9% son laspérdidas del motor eléctrico. En el casode motores encapsulados enfriados poraceite es posible recuperar incluso elcalor de estas pérdidas por medio deuna refrigeración adecuada. Hasta un94% de la energía que consume el com-presor puede recuperarse, por tanto, enforma de calor. Solamente el 2 % de laenergía se pierde por irradiación al exte-rior, y un 4% permanece en el aire com-primido (ver diagrama de flujo térmico,pág. 19).

3. Cómo aprovechar el calorLos usuarios que deseen una producciónde aire comprimido aún más económicapueden elegir una de las variantessiguientes para la recuperación delcalor:

a) Calefacción de recintosLa opción más sencilla consiste en apro-vechar directamente para calefacción elaire caliente que sale del sistema de refri-geración del compresor, y es factible tantoen máquinas refrigeradas por aire comopor fluido. El calor derivado se conducepor un sistema de canales hasta lasestancias que se se quiera dotar de cale-facción (ilustración 1). Naturalmente,este aire caliente puede utilizarse tam-

Observando el aumento deprecio de todas las formasde energía, queda claro queel ahorro energético no es yasólo una cuestión ecológica,sino también un factor eco-nómico importantísimo. En

este sentido, los fabricantesde compresores ofrecen distintas posibilidades, comopor ejemplo, sistemas parala recuperación del calor quegeneran los compresores detornillo.

8. Ahorro energéticogracias a la recuperación del calor


IIlluussttrraacciióónn 11:: SSiisstteemmaa ddee rreeccuuppeerraacciióónn ddeell ccaalloorr ccoonn pprroodduucccciióónn ddee aaiirree ccaalliieennttee,, ccoonn ccaannaall ddeessaalliiddaa aall eexxtteerriioorr yy eessccoottiillllaa ddee cciieerrrree

SSaalliiddaa ddee aaiirreeaall eexxtteerriioorr((vveerraannoo))

EEnnttrraaddaa ddeeaaiirree ddee ccaalleeffaacccciióónn((iinnvviieerrnnoo))

DDiiaaggrraammaa ddee fflluujjoo ddee ccaalloorr Consumo total de energía eléctrica 100%

Irradiación decalor del com-presor al am-biente 2%

Calor que con-serva el airecomprimido4%

Calor aprovechable para surecuperación 94%

Calor irradiado porel motor de accio-namiento(absorbido por el ai-re de refrigera-ción) 9%

Calor recuperablepor enfriamientodel fluido de refri-geración(refrigerador de fluido) 72%

Calor recuperablepor enfriamientodel aire comprimido(refrigerador final)13%

IIlluussttrraacciióónn 22:: SSiisstteemmaa ddee rreeccuuppeerraacciióónn ddeell ccaalloorr ccoonn pprroodduucccciióónn ddee aagguuaa ccaalliieennttee -- eell iinntteerrccaammbbiiaaddoorr ddee ccaalloorr ccaalliieennttaa eell aagguuaa hhaassttaa ++7700 °°CC

IInntteerrccaammbbiiaaddoorr ddee ccaalloorr ddee ppllaaccaass

CCiirrccuuiittoo ddee fflluuiiddoo ddee rreeffrriiggeerraacciióónnddeell ccoommpprreessoorr

CCiirrccuuiittoo ddee aagguuaaddee uussoo iinndduussttrriiaall

congelación de conducciones mal aisla-das en invierno, fuertes caídas de presi-ón por las grandes distancias que cubrenlas tuberías.

a) Dimensionado correcto de la redSiempre es necesario realizar cálculospara dimensionar una red de aire com-primido. La base para dichos cálculosha de ser una bajada de presión de 1bar entre el compresor y los consumido-res, incluida la diferencia de conmuta-ción del compresor y del tratamientoestándar del aire (secado).

Debe contarse con las siguientes pérdi-das (ilustración pág. sig.):Red central 0,03 barRed de distribución 0,03 barConexiones 0,04 barSecador 0,20 barUnidad y tubería de trat. 0,50 bartotal máx. 0,80 bar

Esta lista demuestra lo importante quees calcular las pérdidas en cada uno delos tramos. A estos efectos deben tener-se en cuenta igualmente ciertos compo-nentes de la red, como por ejemplo lasválvulas de cierre. Por lo tanto, no basta-rá con introducir en nuestras fórmulasde cálculo los metros de conduccionesrectas, sino que habrá que determinarmás bien la longitud de las mismasteniendo en cuenta su capacidad deflujo. Normalmente, al comenzar con laplaneación no se sabe con exactitudcuántos de estos componentes formaránparte de la red. De modo que, parahacer una estimación de la longitud delas tuberías para nuestros fines, habrá

que multiplicar la longitud de las con-ducciones rectas por el factor 1,6. Sudiámetro se puede determinar fácilmen-te basándose en los diagramas habi-tuales de diseño (ilustración inferiorderecha).

b) Ahorro energético con las conducciones correctasPara ahorrar energía, instalaremos tube-rías lo más rectas posible. Por ejemplo,podemos evitar los codos para esquivarpilares o columnas haciendo pasar latubería en línea recta al lado de dichosobstáculos. Los codos de 90° provocangrandes pérdidas de presión, por lo queserá recomendable sustituirlos con arcos

de un ángulo más amplio. En lugar delos grifos de cierre habituales, será con-veniente instalar llaves de bola o válvu-las de lengüeta con apertura total. En laszonas húmedas de una estación moder-na de aire comprimido, las conexionesque partan de la red principal deberánderivarse hacia arriba o lateralmente. Laconducción principal misma deberátener una inclinación del 2 por mil, y ensu punto más bajo será necesario insta-lar un aparato de separación de conden-sados. En el sector seco, por el contra-rio, las conducciones pueden ser hori-zontales, y las derivaciones pueden diri-girse hacia abajo sin que esto suponganingún tipo de problema.

c) ¿Cuál es el material más indicado para las tuberías?No es fácil dar un consejo definitivo conrespecto a los materiales. Ni siquiera elprecio de compra puede erigirse comoargumento único: Las tuberías galvani-zadas, las de cobre y las de plástico tie-nen precios similares si se suman losmateriales y la instalación. Las tuberíasde acero inoxidable cuestan aprox. un20% más. Sin embargo, existen méto-dos de mecanización muy eficaces quehan conseguido rebajar los precios. Muchos fabricantes ofrecen tablas en lasque se detallan las condiciones óptimaspara cada material. Conviene pues estu-diar dichas tablas antes de tomar cual-quier decisión y tener en cuenta la cargaque habrán de soportar durante el servi-cio futuro las tuberías para hacerse unaidea de las necesidades. Esa será laúnica manera de realizar la elección co-rrecta.

d) Importante: la conexión correcta de las tuberíasLos tramos de tubería deben soldarse oatornillarse y pegarse. Aunque esto difi-culte su separación posterior, este tipode uniones reducirán al mínimo el peli-gro de fugas.

1. Producción económica de aire comprimidoTeniendo en cuenta todos los gastos deenergía, refrigerantes, mantenimiento yla depreciación del compresor, un metrocúbico de aire puede costar entre 0,5 y2,5 céntimos de euro, dependiendo delmodelo, la carga y el estado de mante-nimiento del compresor. Por esta razón,muchas empresas dan gran importanciaa una producción económica del airecomprimido. Y este es justamente elmotivo por el cual los compresores detornillo enfriados por aceite tienen éxito: con estas máquinas puede aho-rrarse hasta un 20% de los costos quegeneraba antes la producción de airecomprimido.

2. La influencia del tratamientoen la red de aireSin embargo, al tratamiento del aire sele suele dar menor importancia. Estehecho es lamentable, ya que los con-sumidores de aire comprimido y la redde distribución provocarán menos costosde mantenimiento si el tratamiento delaire es correcto.

a) Los secadores frigoríficos reducen la necesidad de mantenimientoLos secadores frigoríficos son adecuadospara secar el aire comprimido en un80% de los casos. Con ellos se evitanlas pérdidas de presión provocadas porla instalación de filtros en la red y seconsume solamente un 3 % de la ener-gía que el compresor usaría para com-pensar las pérdidas de presión causadaspor dichos filtros. Además se ahorra encostos de mantenimiento y reparaciónde las conducciones y herramientas neu-máticas una suma hasta 9 veces supe-rior a la que se gasta en los mediosnecesarios para la refrigeración.

b) Unidades combinadas para ahorrarespacioCombinaciones formadas por un com-presor de tornillo, secador refrigerativo ydepósito de aire comprimido (ilustracióninferior derecha) o de compresor de tor-nillo y secador en forma de torreson una solución ideal paraempresas pequeñas y para la pro-ducción descentralizada de airecomprimido.

3. Planeación e instalación de una red de aire comprimidoLo primero que se debe decidir essi se desea una producción deaire comprimido central o des-centralizada. Para empresaspequeñas y medianas suele ser reco-mendable una estación central, yaque en ellas no se dan los problemasque suelen darse en las grandesredes de aire comprimido, a saber:altos gastos de instala-ción, peligro de

El aire comprimido es un me-dio energético muy versátil yflexible, pero no precisamen-te barato. Su uso se amortizatan sólo si la producción, eltratamiento y la distribuciónestán perfectamente ajusta-

dos entre sí. Para ello sonnecesarias una planeación einstalación correctas de laestación de compresores, asícomo el dimensionado justo yel buen diseño de la red deaire comprimido.

9. Cómo evitar pérdidas de airecomprimido (1)Nueva planeación de una red de aire comprimido


LLoonnggiittuudd ddee llaa ttuubbeerrííaa ((mm)) DDeemmaannddaa ddee aaiirree

mm33//hh mm33//mmiinn

SSeecccciióónn nnoommiinnaall ((mmmm))

Presión del sistema (bar)

PPéérrddiiddaa ddee pprreessiióónn ((bbaarr))

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sionamos este segundo anillo correcta-mente, además del efecto principal de-seado - reducción de las pérdidas de pre-sión, conseguiremos una mejor distribu-ción del aire comprimido. Otra posibili-dad de sanear redes en forma de anilloes instalar conducciones cruzadas (ilustración 2).

3. Localización y eliminación defugasLas medidas de saneamiento solamentealcanzarán resultados óptimos si se eli-minan también las fugas de la red deaire.

a) Determinación de las pérdidas totalespor fugasAntes de empezar a buscar los puntosno herméticos de las tuberías, habrá que

determinar el alcance total de las pérdi-das por fugas. Para ello existe un méto-do relativamente sencillo con ayuda delcompresor: Primero habrá que desco-nectar todos los consumidores de aire ymedir los periodos de conexión del com-presor (ilustración 3).

Usaremos los resultados para calcularlas fugas según la fórmula siguiente:

Leyenda:VL = fugas (m³/min)VK = flujo volumétrico del compresor

(m³/min)Σx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

periodo en el que el compresorfunciona en carga (min)

T = tiempo total (min)

b) Cálculo de las fugas en los consumi-doresPara calcular las fugas en los consumi-dores, primero conectaremos todas lasherramientas, máquinas y aparatos neu-máticos y mediremos la suma de todaslas fugas (ilustración 4). Después, cerraremos las válvulas de cierre de lasconexiones y mediremos las fugas de lared de tuberías (ilustración 5). La diferencia entre ambas representarála fuga total en consumidores, su griferíay conexiones.

4. ¿Dónde suele encontrarse la mayoría de las fugas?La experiencia demuestra que aprox. un70% de las fugas se dan en los últimosmetros, es decir, en los puntos de toma

de la red de aire. Estos puntos de fugapueden localizarse exactamente conagua jabonosa o sprays especiales. Las conducciones principales no suelenpresentar grandes fugas a no ser que setrate, por ejemplo, de una red húmedaen principio y que estaba equipada conjuntas viejas de cáñamo que se hayansecado por usar la red con posterioridadpara aire seco. Recomendamos usarultrasonidos para localizar las fugas enla red principal. Una vez que se hanmedido y eliminado las fugas y que lasección de las tuberías se ha adaptado alas necesidades del flujo, la red de airede aire comprimido podrá darse porsaneada.

1. Requisito básico: aire comprimidosecoAl planificar una red de aire comprimidonueva se pueden evitar muchos fallos y,con ellos, problemas futuros. Sin embar-go, el saneo de una red ya existentesuele presentar más dificultades. Se tra-tará de un caso especialmente compli-cado si se alimenta el sistema con airehúmedo. Antes de comenzar con elsaneamiento es imprescinbi-ble que exista una uni-dad central de secado.

2. ¿Qué hacer encaso de grandescaídas de presiónen la red?Si las caídas de pre-sión siguen siendograndes después de la instalación de apara-tos de tratamiento ade-cuados, la razón de las mismas serándepósitos en las tuberías. Estos depósi-tos se forman por impurezas que

Año tras año, grandes sumasde dinero se disuelven en elaire, nunca mejor dicho. Larazón es que las redes de airecomprimido viejas o mal man-tenidas disparan el consumo deenergía de los sistemas neumá-

ticos. Los usuarios que quierandar solución a este problemadeberán ponerse manos a laobra. A continuación le ofrece-mos una serie de consejos parasanear las conducciones de sured de aire comprimido.

10. Cómo evitar pérdidas de airecomprimido (2)Saneamiento de redes de aire comprimido


IIlluussttrraacciióónn 44

MMeeddiicciióónn ddee ffuuggaass eenn lloossccoonnssuummiiddoorreess

IIlluussttrraacciióónn 55

t1 t2 t3 t4

IIlluussttrraacciióónn 33:: DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddee ffuuggaass ppoorr mmeeddiicciióónn ddee llooss ppeerriiooddooss ddeeccoonneexxiióónn ddeell ccoommpprreessoorr ccoonn ccoonnssuummiiddoorreess ddeessccoonneeccttaaddooss

IIlluussttrraacciióónn 22:: AAmmpplliiaacciióónn ddee llaa ccaappaacciiddaaddddee fflluujjoo iinnssttaallaannddoo ttuubbeerrííaassccrruuzzaaddaass

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arrastra el aire comprimido y que redu-cen la sección de las tuberías al mínimo.

a) Cambiar o limpiar con aire comprimidoSi los depósitos ya se han endurecido, lamayoría de las veces será necesariocambiar los tramos de tubería afectados.Sin embargo, es suficiente limpiar lastuberías soplando con aire comprimido ysecarlas a continuación si las impurezasno han llegado a reducir notablemente susección.

b) Instalación de tuberías suplementariasUna buena solución para tuberías que hayan perdido buena parte de su

sección por depósitos consiste en instalar tramos de tubería paralelosconectados a la primera. Si el estrecha-miento de las tuberías es extremo, esconveniente instalar un anillo completosuplementario (ilustración 1). Si dimen-

IIlluussttrraacciióónn 11:: SSaanneeaammiieennttoo ddee uunnaa ttuubbeerrííaaddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo iinnssttaallaannddoo uunn sseegguunnddooaanniilllloo ddee ddiissttrriibbuucciióónn

sean correctas, mejo-rar el comportamientofuncional de los compresores en la fasede carga parcial y planificar un sistemasuperior de controladecuado (ilustración4).

d) Cambio en las con-diciones de uso delaire comprimidoEn este caso deberequerirse igualmenteel consejo de un experto, ya que enmuchas ocasiones sepuede alcanzar ungran ahorro eligiendola técnica de trata-miento adecuada oajustando la presión correctamente.

consumo de energía y en el manteni-miento, y no en los costos de adquisi-ción de la estación.

22.. AAnnáálliissiiss ddee llaa ddeemmaannddaa ddee aaiirree

El punto de partida de la asesoría KESSes el análisis de la demanda ac-

tual y futura de aire. Esteanálisis realizado por

K A E S E R ,c o n o c i d o

como ADA

(Análisis de laDemanda de Aire), debe

concentrarse, según los casos, en puntosdiferentes:

La lista de usuarios de aire comprimidoabarca todas las ramas de la industria.Esto supone un auténtico reto a la horade conseguir el uso más eficaz del aireen cada una de las aplicaciones, con latécnica de producción y tratamiento correctas. La estación debe ser capaz encada caso de producir aire comprimidoen la cantidad y calidad necesarias y abuen precio.

1. La buena asesoría es determinan-te para el ahorroPara responder a todas estas exigencias,el sistema de aire comprimido tendráque estar perfectamente adaptado aluso, a su lugar de instalación y a lascondiciones ambientales. Debe estar formado por compresores, aparatos detratamiento y conducciones de dimen-siones correctas, contar con sistemas decontrol eficaces, una técnica de ventila-ción adecuada y un buen sistema de tratamiento de condensados y, a serposible, un sistema de recuperación delcalor. Esta es precisamente la idea en la

que se basa el Sistema de AhorroEnergético KAESER (KESS). Este siste-ma incluye el análisis de la demanda deaire, la planeación (ilustración 1), larealización del proyecto, la formaciónposterior y la atención alcliente.

Los puntos más importantesson la calidad de la asesoría y la elección correcta de los ele-mentos técnicos, ya que el mayor potencial de ahorro seencuentra precisamente en el

Las estaciones de aire com-primido modernas son, en lamayoría de los casos, siste-mas complejos que sólo fun-cionarán de manera económi-ca si este hecho se tiene encuenta en la planeación, am-

pliación y modernización. Para este fin, KAESER ofreceuna amplia oferta de serviciosque incluye componentesneumáticos y asesoría junto alas nuevas posibilidades de laTécnica de la Informaciónaplicadas a la técnica del airecomprimido.

11. Planeación correcta de lasestaciones de aire comprimido(1)Análisis de la Demanda de Aire (ADA)


IIlluussttrraacciióónn 44:: LLaa ggrrááffiiccaa mmuueessttrraa llaa ppootteenncciiaaaabbssoorrbbiiddaa ppoorr llaa iinnssttaallaacciióónn vviieejjaa ((ccuurrvvaassuuppeerriioorr)) yy ppoorr llaa nnuueevvaa ((ccuurrvvaa iinnffeerriioorr))

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IIlluussttrraacciióónn33:: GGrraacciiaass aa

ddiivveerrssooss pprroocceeddii--mmiieennttooss yy aappaarraattooss

ddee mmeeddiicciióónn ssee ppuueeddeeccaallccuullaarr eell ccoonnssuummoo ddee

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cciioonneess ssee ppuueeddee ddiisseeññaarr ddee mmaanneerraa óóppttiimmaallaa ffuuttuurraa eessttaacciióónn ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo

IIlluussttrraacciióónn 22:: EEll ffuuttuurroo uussuuaarriioo rreecciibbee uunnffoorrmmuullaarriioo eessppeecciiaall qquuee sseerrvviirráá ccoommoo bbaasseeppaarraa llaa ppllaanneeaacciióónn.. EEll ffoorrmmuullaarriioo ppuueeddee ccaarr--ggaarrssee ddiirreeccttaammeennttee ddeessddee llaa ppáággiinnaa wweebb ddeeKKAAEESSEERR wwwwww..kkaaeesseerr..ccoomm ((aappaarrttaaddoo ""SSeerrvviicceess""//""PPllaannnniinngg aanndd CCoonnssuullttaattiioonn""//""AAnnaallyyssiiss""))

IIlluussttrraacciióónn 11:: CCoonn aayyuuddaa ddee mmooddeerrnnooss ssiissttee--mmaass ddee ddiisseeññoo 33--DD ppoorr oorrddeennaaddoorr ssee ppuueeddeennppllaanniiffiiccaarr eessttaacciioonneess ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoohhaassttaa eell úúllttiimmoo ddeettaallllee yy aajjuussttaarrllaass aa llaass nneeccee--ssiiddaaddeess ddeell uussuuaarriioo

Potencia esp. estación nuevaPotencia esp. estación vieja

Tiempo y máquinas en carga

a) Planeación de una estación de airecomprimido nuevaA la hora de planificar una estaciónnueva de aire comprimido, el futuro usuario deberá rellenar un formularioespecial (ilustración 2).La información conseguida servirá a losexpertos de KAESER para calcular lademanda de aire comprimido y determi-nar el equipo necesario para cubrirla. Elformulario incluye todos los aspectosimportantes para la producción económi-ca y ecológica de aire comprimido.

b) Ampliación y modernizaciónAl contrario de lo que sucede en el casode una planeación inicial, en un proyec-to de ampliación se cuenta con numero-sos puntos de apoyo para adaptar la estación resultante a las necesidades reales. KAESERpone a disposición del clientelos procedimientos y aparatos de medición con los que calcular la demanda exactade aire en diferen-tes puntos de lainstalación enmomentosdistintos.

Es muy importante calcular no solamentelos valores medios, sino también los máxi-mos y los mínimos (ilustración 3).

c) Control de la eficacia de estaciones yaexistentesTambién en el caso de estaciones yainstaladas se recomienda comprobar devez en cuando, con ayuda de un sistemaasistido por ordenador, si los compresoressoportan la carga correcta, si los sistemassuperiores de control siguen estando pro-gramados adecuadamente y si las fugasde la instalación se encuentran dentro delos límites de tolerancia. ADA debe entraren acción también cuando quieran susti-tuirse compresores viejos por nuevos. De esta forma se pueden corregir las poten-cias de las unidades en el caso de que no

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2. Lo mejor es combinarEn la mayoría de los casos, la mejorsolución consiste en una combinaciónde compresores de potencias distintasque armonicen entre sí perfectamente.Por regla general se trata de compreso-res grandes que soportan la carga basey que están combinados con máquinasmás pequeñas que llevan la carga pico.El sistema superior de control es elresponsable de que se reparta equitati-vamente el consumo específico depotencia. Para tal fin, elegirá automáti-camente la combinación ideal de com-presores de carga base y carga pico encada momento - controlando un grupode hasta 16 compresores y dentro de unmargen de presión de solamente 0,2bar. Los sistemas de control inteligentes,como Vesis y el nuevo Sigma AirManager de KAESER cumplen estas fun-ciones. Estos sistemas de control

pueden intercambiar datos con los com-presores y otros componentes de la esta-ción, como purgadores de condensados,secadores, etc por medio de una cone-xión bus. Además, es posible conectar-los al sistema central de mando y transmitirle todos los datos disponibles.

3. Optimización constructivaLa planeación y la modernización de unaestación de compresores deben adaptar-se al máximo a las condiciones de espa-cio. Los sistemas modernos de planea-ción, como los que usa KAESER, son degran ayuda. No sólo facilitan planos y

esquemas TI (tuberías einstrumentación), sino queofrecen también diseños porordenador en 3 dimensionesy animaciones. Esto haceposible, por ejemplo, instalarla económica refrigeraciónpor aire incluso en casos deespacio muy limitado y aho-rrar así un 30%-40% decostos con respecto a unarefrigeración por agua. Otraventaja adicional es que sepueden detectar y eliminardeficiencias o causas de ave-ría desde la misma fase deplaneación, mejorándose asíla estructura de la instala-ción (ilustración 2a - c).

4. Optimización del fun-cionamiento y el controlPara asegurar la economíadel suministro de aire com-primido a largo plazo debeconseguirse una buena rela-ción entre los costos y elrendimiento, en primerlugar, y procurar la transpa-rencia necesaria para unbuen control de la estación,en segundo. La base para

conseguirlo viene dada por el sistema decontrol interno del compresor, SigmaControl, un PC industrial con cincomodos de control programables y quepermite registrar datos y transmitirlos auna red. El Sigma Air Manager, otroordenador industrial, cumple sus mismasfunciones, pero a nivel de sistema super-ior de control (ilustración 3). Además delcontrol adaptado al uso y la vigilancia dela estación, su función consiste en regi-strar todos los datos relevantes y enviar-los a una red informática (ethernet). Latransmisión de datos puede tener lugarpor un servidor de internet o por el soft-ware Sigma Control Center. El Sigma AirManager ofrece una visión general detodos los compresores de la estación y desus datos más importantes en el ordena-dor en colaboración con el sistema de vi-sualización Sigma Air Control. Gracias aeste sistema es posible reconocer de unvistazo si la estación está funcionandosin problemas, si hay avisos de avería omantenimiento y cuál es la presión deservicio. El usuario puede decidir cuándetallada ha de ser la información.Puede consultar eventos de servicio, grá-ficas del consumo energético, la deman-da de aire y el nivel de presión, y fechaspara mantenimientos preventivos. Esteinstrumento de control contribuye a quela estación de aire comprimido sumi-nistre siempre la cantidad y calidad deaire necesarias a un costo óptimo.

El Sistema de Ahorro Energético KAESER (KESS) incluye entre otrascosas un cálculo de optimización porordenador, con el que se puede elegirrápidamente la variante más convenien-te para producir el aire comprimido decada usuario. La base para planificarestaciones nuevas es un formulariodetallado que el usuario rellena conayuda del experto en aire comprimido deKAESER y que tiene en cuenta el con-sumo futuro y sus oscilaciones previsi-bles. En el caso de una estación ya existente, el sistema ADA (Análisis de laDemanda de Aire) facilita un informesobre su funcionamiento característico,base posterior para el mismo cálculo.

1. Cálculo por ordenador Para optimizar una estación ya existen-te, se introducen en el ordenador losdatos técnicos de los compresores quela forman y de las variantes que seríanposibles. El sistema KESS calcula enpoco tiempo la variante óptima y elahorro que se puede alcanzar. Al realizareste cálculo se considera no sólo elconsumo energético puntual con unademanda de aire concreta y unas pérdi-das determinadas, sino que se facilitaademás una visión exacta del consumode potencia de la instalación durantetodo su tiempo de servicio (ilustración1). De esta manera es posible reconocery reparar puntos débiles en las fases decarga parcial. El resultado es una clarainformación sobre el ahorro que sepuede conseguir y la amortización de lainstalación.

¿Un pozo sin fondo o unabuena hucha? La producciónde aire comprimido puedeser tanto lo primero como losegundo. La fórmula mágicaes la optimización del siste-ma. Con su ayuda podría

ahorrarse más de un 30% dela energía consumida en laindustria europea para laproducción de aire comprimi-do. La mayor parte de estoscos tos , de un 70% a un80%, es consecuencia direc-ta del consumo de energía. Yla energía no se va haciendocada vez más barata, sinotodo lo contrario, por lo quepara el usuario cada vez serámás importante contar conun concepto de producciónde aire comprimido que lepermita ahorrar energía.

12. Planeación correcta deestaciones de aire comprimido (2)Para una producción más económica de aire comprimido


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IIlluussttrraacciióónn 11:: CCoommppaarraacciióónn ddeell ccoonnssuummoo eenneerrggééttiiccoo ddee uunnaa eessttaacciióónn ddee ccoommpprreessoorreess yyaa eexxiisstteenn--ttee ccoonn llaass ppoossiibblleess vvaarriiaanntteess eenn eell ccuurrssoo ddee uunn ddííaa yy ddeeppeennddiieennddoo ddee llaa ddeemmaannddaa ddee aaiirree

IIlluussttrraacciióónn 11:: PPllaannoo ddee llaa eessttaacciióónn ddee ccoommpprreessoorreess ddee uunnaaffáábbrriiccaa ddee aauuttoommóóvviilleess

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IIlluussttrraacciióónn 33:: EEll nnuueevvoo ssiisstteemmaa ddee ccoonnttrroollSSiiggmmaa AAiirr MMaannaaggeerr ppeerrmmiittee qquuee ttooddooss lloossccoommppoonneenntteess ddee llaa eessttaacciióónn ffuunncciioonneenn aarrmmóó--nniiccaammeennttee,, ooffrreecciieennddoo uunnaa mmaayyoorr ddiissppoonniibbiillii--ddaadd yy uunn mmeejjoorr ccoonnttrrooll ddee llaa pprroodduucccciióónn ddeeaaiirree ccoommpprriimmiiddoo

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– caudal necesario – potencia consumida instalación existente – potencia consumida instalación nueva 1 – potencia consumida instalación nueva 2

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d) Tratamiento del aire comprimidoEn el caso del tratamiento del aire esimportante nombrar si este pro-cedimiento tendrá lugar de forma cen-tralizada o descentralizada y qué clasesde calidad se precisan. Naturalmente,vuelven a ser importantes también losdatos técnicos de los componentes. Undiagrama de flujo puede servir comoguía general (ilustración 2).

e) Control y vigilancia de la estaciónLa armonización de los compresoresentre sí y su rendimiento conjunto son losque más influyen en la economía de laestación de compresores, por lo que nopodrá faltar una descripción del sistemade control y vigilancia.

2. Entrevista usuario/especialista enaire comprimidoUna vez que se ha recopilado toda estainformación, deberá tener lugar una entre-vista previa con el especialista con el finde presentarle los datos y explicarlecuáles son los problemas que se tienencon la producción actual de aire. Porejemplo, un nivel de presión demasiadobajo u oscilante, mala calidad del aire,mal reparto de la carga entre los com-presores o problemas de refrigeración.

3. Visita del sistema de aire com-primidoUna visita al sistema suele aclararmuchas dudas. En este caso serecomienda empezar en la zona pro-blemática, es decir, aquella donde sepuedan dar, por ejemplo, grandes pér-didas de presión o una mala calidad delaire (ilustración 3). La experiencia

demuestra que esos puntos suelenencontrarse en las tomas finales de aire.Por eso, les recomendamos seguir elorden siguiente:

a) Mangueras de conexión, reguladoresde presión, separadores de agua Suelen ser las mangueras de conexiónde los consumidores las que presentanmás fugas. Por está razón, convendrácomprobar que se encuentran en buenestado y que no pierden aire. Si disponede reguladores de presión, deberá com-probarse su ajuste (presión de entrada y

de salida) en condiciones de carga (ilus-tración 4). Compruebe también elestado y la limpieza de los separadoresde condensados instalados antes de losreguladores. Haga lo mismo con lasconducciones de escape verticales consalida descendente (ilustración 5).

b) Dispositivos de cierreEl estado de las conducciones que salende la red principal influye tambiénde modo notable en la eficacia del siste-ma. Los dispositivos de cierre constitu-yen en este caso un elemento de peso.

De modo quehabrá que con-trolar si se trata,por ejemplo, dellaves de bolacon paso total,de válvulas decierre, griferíacomo las deagua o válvulasangulares.

c) Red principalEn esta red tendrán que buscarse losestrechamientos, responsables de lasbajadas de presión.

d) Sistema de tratamiento de aire com-primidoLos criterios de control más importantesen este caso son el punto de rocíoconseguido (sequedad del aire) y lapresión diferencial que se produce encada caso. Dependiendo del campo deaplicación, será pertinente proceder aotros controles de calidad.

e) Estación de compresoresLa estación de compresores propiamentedicha puede presentar también algunasdeficiencias. Deberán examinarse lacolocación de las máquinas, el sistemade ventilación, la refrigeración y eltrazado de las tuberías. Además, esconveniente comprobar la presióndiferencial total de los compresores, eltamaño de los depósitos de presión y elpunto de medida desde el cual se han deregular todos los compresores.

f) Determinación de los puntos demediciónTras la visita de inspección al sistema deaire comprimido existente, el especia-lista puede determinar junto con elusuario los puntos de medición de lademanda de aire. Habrá que medir almenos la presión antes y después de losaparatos de tratamiento, así como a lasalida de la red de aire comprimido.

4. Medición de la presión y de lademanda de aire (ADA)Para medir la presión y la demanda deaire se analizará el funcionamiento de laestación durante un mínimo de 10 díascon ayuda de los registradores de datosmás modernos. Estos registradoresgraban los datos más relevantes y lostransmiten a un PC, que confeccionaráun diagrama detallado de consumo. Enél es posible reconocer las caídas y lasoscilaciones de presión y consumo, lasmarchas en vacío de los compresores,los periodos de marcha en carga y lasparadas, así como el reparto de la cargaentre los compresores según suspotencias. Como complemento, duranteel análisis se lleva a cabo también unamedición de las fugas. Este proceso sedescribe en el capítulo 10 y exige uncierre selectivo de distintos sectores dela red durante un fin de semana.

La condición indispensable para realizareste análisis y lograr una optimizacióndel sistema es una buena y estrechacolaboración entre el usuario y el espe-cialista en aire comprimido. Esto significa, entre otras cosas, que elusuario habrá de poner a disposición delespecialista toda la información con laque cuente desde el principio.

1. Información del usuario a) Plano de distribuciónPara la orientación general es necesarioun plano de distribución de la empresa(ilustración 1). Debe incluir la redgeneral de distribución de aire com-primido, las conducciones de enlace y lospuntos de alimentación de la estación decompresores. Además, deben indicarsedatos sobre el dimensionado de lastuberías y los materiales, así como sobrelos puntos de mayor consumo y lastomas de aire que exigen condicionesespeciales de presión o de calidad.

b) Campo de aplicación del aire com-primidoDado que el aire comprimido es unmedio muy versátil, serán impres-cindibles datos sobre el campo en el quese va a utilizar. El usuario deberá prestarinformación de si el aire habrá deutilizarse como aire de control, o pararecubrimiento de superficies, herra-mientas rotatorias, para limpieza, comoaire de procesos, etc.

c) Compresores instaladosJunto a los modelos y tiposde compresores, deberánindicarse sus datos técnicos,como son la presión de ser-vicio, el caudal, la potenciaque consumen, el tipo derefrigeración y, en caso deque proceda, el modo deaprovechamiento del calorgenerado.

Actualmente, son pocas lasestaciones de compresoresque pueden presumir de una estructura de costos óptima.En la mayoría de los casossería conveniente llevar acabo urgentemente una opti-

mización del sistema. La ba-se para ello es un análisisdetallado de la demanda deaire, tal y como la ofrece elsistema ADA, que hemos des-crito ya en el capítulo 11, pág.24. En este capítulo preten-demos describir cómo se cal-cula la situación real de lademanda de aire en la prác-tica, paso a paso.

13. Planeación correcta de lasestaciones de aire comprimido (3)Análisis de la Demanda de Aire (ADA): cálculo de la situación real


Wasser im System?

Test durch Öffnen des Kugelhahnes

Entweicht Wasser nach dem Öffnen?

IIlluussttrraacciióónn 55:: ¿¿AAgguuaa eenn eell ssiisstteemmaa?? ((TTeesstt))

IIlluussttrraacciióónn 44:: RReegguullaaddoorr ddee pprreessiióónn ddeesscceenn--ttrraalliizzaaddoo ccoonn sseeppaarraaddoorr ddee aagguuaa:: uunn aauuttéénnttiiccooddeerrrroocchhaaddoorr ddee eenneerrggííaa

Lageplan mit einzelnen Netzsträngen IIlluussttrraacciióónn 11:: PPllaannoo ddeellaa rreedd pprriinncciippaall ddee aaiirreeccoommpprriimmiiddoo ddee uunnaaeemmpprreessaa

IIlluussttrraacciióónn 22:: EEssqquueemmaa TTII ddee llaa pprroodduucccciióónn yy eellttrraattaammiieennttoo ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo ((bboorrrraaddoorr aa mmaannoo))

6,0 bar

P max 7,0 bar

6,1 bar

6,8 bar

IIlluussttrraacciióónn 33:: CCaaííddaa ddee pprreessiióónn eenn eell ssiisstteemmaa Plano con conducciones

Aire comprimidoRojo = conducción 3“Azul = conducción 2“Verde = conducción sueloMarrón = conducción 3/4“

Depósito de aire comprimido

Sala de compresores

Sala de compresores

¿Agua en el sistema?

Comprobación abriendogrifo de bola

¿Sale agua al abrir?

presores (ilustración 2). Para estamodalidad, será importante no quedarsecortos al dimensionar la abertura deentrada del aire (parte inferior derechaen ilustración): en caso contrario seproduciría una depresión demasiadoelevada en la sala, acompañada de fuertesruidos por la velocidad excesiva del aire.Además, perjudicaría la refrigeración de lasala. El sistema de refrigeración debe estardiseñado de manera que el aumento detemperatura causado por el calor irradiadopor los compresores no supere los 7 K, yaque de lo contrario podría producirse uncortocircuito térmico y los compresores separarían. Tampoco debemos olvidar queun ventilador externo supone un gastoadicional de energía.

3.2.2 Refrigeración con canal deescape (ilustración 3)Los compresores de tornillo modernos,compactos y totalmente encapsulados,ofrecen la posibilidad de aplicar unsistema de refrigeración ideal con la ayudade un canal de escape: El compresoraspira el aire de refrigeración por medio deuna abertura y expulsa después el airecaliente a través de un canal que loconduce directamente al exterior de la salade compresores. La ventaja decisiva deeste método radica en que es posiblecalentar mucho más la corriente deventilación, hasta unos 20 K apro-ximadamente, con lo cual se reduce lacantidad de aire de refrigeración nece-saria. Normalmente, los ventiladores ins-talados de serie en los compresores sonsuficientes para expulsar el aire, es decir,que al contrario de lo que sucede con unventilador externo, en este caso no seríanecesario un consumo adicional deenergía. Ahora bien, esto sólo será posiblesi no se sobrepasa la presión residual delos ventiladores. Además, el canal deescape deberá estar equipado con unaescotilla regulada por un termostato (ilus-tración 4) con el fin de evitar el enfria-miento excesivo de la sala en invierno. Sise instalan en la misma sala secadoresque también estén enfriados por aire,habrá que procurar que la refrigeración deunos no influya negativamente en la de losotros. A temperaturas por encima de + 25°C es recomendable aumentar la corrientede aire de refrigeración con un ventiladoradicional regulado por termostato.

recomienda no emplazar las aberturaspara la aspiración del aire en lugares cas-tigados por el sol. Las dimensiones deestas aberturas vendrán condicionadas porla potencia de los compresores instaladosy por el tipo de ventilación.

2. Ventilación de la sala de compresoresUna ventilación adecuada de la sala decompresores es siempre necesaria, nosólo en el caso de los compresoresenfriados por aire, sino también si sonenfriados por agua. En ambos casosdeberá derivarse el calor generado en elinterior de los compresores y por losmotores eléctricos de accionamiento. Entotal, este calor corresponde a un 10% dela potencia de accionamiento absorbidapor el compresor.

3. Modos de refrigeración3.1 Refrigeración natural (ilustración 1)El aire de refrigeración es absorbido ycalentado por el compresor, a continua-ción sube y sale, ayudado por la sobre-presión, por una abertura de salida loca-lizada en la parte superior. Este tipo derefrigeración solamente es recomendableen algunos casos excepcionales y paracompresores de potencias por debajo de5,5 kW, ya que la irradiación solar o laincidencia del viento sobre la abertura desalida del aire pueden llevar a un malfuncionamiento de la refrigeración.

3.2 Refrigeración artificial Este método, practicado con frecuencia,está basado en una corriente de refrige-ración dirigida artificialmente. Deberácontarse con un control por termostatopara evitar temperaturas inferiores a +3 °Cen invierno. Las temperaturas demasiadobajas perjudican el funcionamiento de loscompresores, la purga y el tratamiento decondensados. El control por termostato esnecesario porque las salas de com-presores con ventilación artificial seencuentran a una cierta presión negativaque dificulta la salida del aire caliente alexterior. Existen dos modalidades derefrigeración artificial:

3.2.1 Refrigeración por ventilador externoConsiste en instalar un ventilador conregulación por termostato en la aberturade salida del aire, que aspirará hacia elexterior el aire calentado por los com-

ciones de servicio normales, el aire deaspiración y refrigeración deberán purifi-carse con filtros integrados en los com-presores.1.3 Clima moderadoLa temperatura ejerce también una graninfluencia sobre la fiabilidad y elmantenimiento de los compresores: elaire de aspiración y de refrigeración no

puede estar ni demasiado frío (menos de +3 °C)

ni demasiado caliente (más de +40 °C)*. Este

hecho deberá te-nerse en cuenta en laplaneación y en la construcción. Duranteel verano, por ejemplo, puede sucederque la zona sur y ocasionalmente lazona oeste de la fábrica sufranrecalentamientos temporales del aire porla irradiación solar. En estos sectorespueden alcanzarse temperaturas dehasta +40 ó +45 °C, incluso en zonasde clima moderado. Por eso se

El calor generado por los compresorespuede utilizarse para ahorrar energía. Con la ayuda de los sistemas adecuados,es posible recuperar en forma de calorhasta un 94% de la energíaabsorbida, lo cual reduce notablementelos costos de producción del aire com-primido (ver capítulo 8). Pero además, enlas instalaciones dotadas de un sistemapara la recuperación del calor deberáhaber un sistema de refrigeración decalidad, con el cual podremos ahorrar unbuen dinero: los costos de refrigeraciónpor aire pueden resultar hasta un 30%más bajos que los costos de refrigeraciónpor agua. Por tanto, será preferible unarefrigeración por aire siempre que exista laposibilidad de elegir.

1. El entorno de los compresores1.1 Un entorno limpio y seco es como unas en la manga En la Normativa (alemana) para laPrevención de Accidentes se indica: "Loscompresores deberán instalarse de maneraque sean suficientemente accesibles y quese garantice la refrigeración necesaria".Esta normativa informa de que la tem-peratura ambiente del lugar de instalaciónde compresores enfriados por aire o aceiteno debe superar los +40 °C. Además,

añade: "... en el espacio de aspiración delos compresores no deberán liberarsesustancias peligrosas". Este tipo denormativas deben entenderse como unmínimo exigible, ya que su objetivo esreducir al mínimo el riesgo deaccidentes. Si nuestro objetivo es unservicio económico de los compresores yreducir la necesidad de mantenimiento,deberemos ir más lejos.

1.2 La sala de compresores no es untrasteroPara empezar, la sala de compresores nodebe convertirse en un trastero: Nodeberán almacenarse en ella enseres deotra índole, ni dejar que se acumulenpolvo u otras impurezas. El suelo deberáser resistente a la abrasión y, en casoideal, deberá poder limpiarse con agua.Si el aire de aspiración y de refrigeraciónproceden de un ambiente muy cargadode polvo, partículas de hollín o simi-lares, será imprescindible una filtraciónpreliminar intensiva. Incluso en condi-

Los compresores transfor-man el 100% de la energíaque absorben en calor. Uncompresor de 18,5 kW pro-duce durante su funciona-miento calor suficiente comopa ra ca l en ta r una casa

unifamiliar. Por esta razón, larefrigeración eficaz de lasestaciones de aire comprimi-do es imprescindible paragarantizar su buen funciona-miento.

14. Planeación correcta de esta-ciones de aire comprimido (4)Refrigeración eficaz de la estación: refrigeración por aire


IIlluussttrraacciióónn 11:: EEssttaacciióónn ddee ccoommpprreessoorreess ccoonnrreeffrriiggeerraacciióónn nnaattuurraall:: ppaarraa uunniiddaaddeess ppoorrddeebbaajjoo ddee 55,,55 kkWW

IIlluussttrraacciióónn 22:: RReeffrriiggeerraacciióónn aarrttiiffiicciiaall ccoonn vveennttii--llaaddoorr eexxtteerrnnoo:: ppaarraa uunniiddaaddeess ddee 55,,55 aa 1111 kkWW

*): Los límites de temperatura indicados se refierena las condiciones climáticas de Centroeuropa y alequipamiento estándar de una estación de com-presores.

IIlluussttrraacciióónn 33:: RReeffrriiggeerraacciióónn aarrttiiffiicciiaall ccoonnccaannaall ddee ssaalliiddaa:: ppaarraa uunniiddaaddeess ddeessddee 1111 kkWW

EEssttaacciióónn ddee ccoommpprreessoorreess ccoonn ccaannaall ddee ssaalliiddaa:: llaa vvaarriiaannttee mmááss eeffiiccaazz ddee rreeffrriiggeerraacciióónn

IIlluussttrraacciióónn 44:: UUnnaa eessccoottiillllaa rreegguullaaddaa ppoorr tteerrmmoossttaattoo ccrreeaa eell eeqquuiilliibbrriioo ttéérrmmiiccoo

EEnnttrraaddaa ddeeaaiirreeppoorr eejjeemm--pplloo,, ddeellaallmmaaccéénn

EEnnttrraaddaa ddeeaaiirree ddeelleexxtteerriioorr

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"Sigma Air Manager", ambos basados enun PC industrial, informan con exactitudsobre los intervalos de mantenimientode los componentes de la estación, locual permite realizar los trabajos corres-pondientes adaptándose a las necesida-des y de manera preventiva. El resultadoson costos de mantenimiento más bajos,mayor economía y más seguridad en laproducción industrial.

2.2 Uso de herramientas neumáticasadecuadas El peligro de ahorrar en lo que no se debeno acecha solamente en la producción

del aire comprimido, sinotambién en el consumo. Porejemplo, puede darse el casode que se comprenmáquinas de producción abuen precio pero quefuncionan con una pre-siónde servicio mayor. Elaumento de presión nece-sario o la ampliación delsistema de aire comprimidosupondrá en poco tiempo ungasto mayor que el sobre-

precio que habría significado compraruna máquina con una presión de serviciomenor. Por esta razón debería crearseuna directiva para la compra demáquinas de producción que tenga encuenta no solamente la alimentacióneléctrica, sino también la de aire com-primido.

2.3 Nuevas exigencias de producción2.3.1 Variación del consumo de airea) Modificación de la producción Las diferencias de consumo de aire entre

los distintos turnos de producción estánal orden del día. Con frecuencia no se daa este factor la importancia que merece,y puede suceder que, después de unareforma, los compresores funcionen concarga insuficiente en un turno determi-nado mientras que en otro la demandasea tan grande que se agoten incluso lasreservas de seguridad. Por eso, la pro-ducción de aire comprimido debe adap-tarse a todas las modificaciones de laproducción.

b) Ampliación de la producciónEn caso de una ampliación, no sólodeberán aumentar las potencias de loscompresores, sino también la capacidadde las tuberías y de los aparatos detratamiento del aire. A la hora deampliar la capacidad de producción deuna fábrica realizando una reforma enun sistema ya existente, es recomen-dable medir y documentar el consumode aire real de la instalación (ilustración2) y recabar información lo másdetallada posible para poder adaptar laproducción de aire comprimido a lasnecesidades.

2.3.2 Seguridad en el suministroEs habitual equipar las estaciones deaire comprimido con un compresor dereserva. Sin embargo, en el tratamientosuele prescindirse de esta medida deseguridad, demodo

tamente. Además, es recomendablemedir con regularidad el alcance total delas fugas con ayuda de medios modernosde control y monitorización, como el"Sigma Air Manager". Si se registra unaumento de las pérdidas de aire, deberánlocalizarse y repararse las fugas.

3. La gestión correcta de los costos es una garantía de ahorro Los datos analíticos recabados durantela planeación, una vez actualizados, soninteresantes también para el servicioposterior. Pero no será necesario realizarmás adelante análisis adicionales pararecopilar datos. Sistemas como SigmaAir Manager hacen el trabajo por usted.Así se crea una base ideal para realizarauditorías de aire comprimido online, locual contribuye también a una mejorgestión de los costos (ilustración 5).Cuantos más usuarios mejoren la trans-parencia de sus costos de aire com-primido, saquen provecho de supotencial de ahorro y den importancia alalto rendimiento energético al adquirirlos componentes de su estación de airecomprimido, más cerca estaremos dereducir el consumo energético en un 30%o más, con todas las consecuenciaspositivas que esto supone para las cuen-tas de las empresas y para el medioambiente.

que, cuando sube la demanda, el compresor de reserva entra enfuncionamiento pero el tratamiento no dala talla, y la calidad del aire comprimidosufre las consecuencias. Por lo tanto, sise instala un compresor de reserva, será lógico instalar los aparatos de tratamiento correspondientes(secadores, filtros) (ilustración 3).

2.3.3 Cambios en la calidad del airePara aquellos casos en los que seprecise una mejora de la calidad delaire, la primera cuestión será si se tratade una mejora generalizada o solamentepara una parte del aire comprimido quese produce. En el primer caso no serásuficiente con cambiar o mejorar elequipo central de tratamiento del aire,sino que también habrá que limpiar lastuberías que hayan conducido hasta esemomento un aire con mayor contenidode impurezas. En el segundo caso esconveniente montar un sistema descen-tralizado de tratamiento que suministrela calidad deseada (ilustración 4). Paragarantizar dicha calidad deberá limitarseel volumen de aire de calidad superior.De lo contrario, la capacidad del sistemade tratamiento no será suficiente, ya queno estará diseñada para el caudal totalde los compresores.

2.4 Control de fugasEn todos los sistemas de aire com-primido se producen fugas, que tiendena crecer. Estos escapes pueden provocargrandes pérdidas de energía. La causaprincipal de las fugas es el desgaste delas herramientas, mangueras ydemás componentes. Por eso esvital observar si existen daños de

este tipo en la instalación ytomar las medidasnecesarias inmedia-

Buscar la máxima eficacia en la pro-ducción del aire comprimido vale lapena para el usuario por varios motivos:se mejora la seguridad del suministro yse reduce notablemente el consumo deenergía, y por tanto los costos de pro-ducción del aire comprimido. El poten-cial es enorme: Según el estudio "SAVEII" de la UE, los compresores europeosconsumieron en el año 2000 80 millar-dos de kWh, y al menos el 30% podríahaberse ahorrado.

1. ¿Qué se entiende por rendimiento óptimo?La economía de un sistema de aire com-primido se refleja directamente en loscostos. En cada caso, y dependiendo deltipo de industria y de la producción, elóptimo alcanzable será diferente. Los periodos de marcha de los com-presores, el nivel de presión y otros

parámetros comerciales son decisivos.Vemos aquí un ejemplo de sistema opti-mizado con una estación de compresoresrefrigerada por aire: tiempo de funciona-miento, 5 años, precio de la corrienteeléctrica, 0,08 /kWh, tipo de interés,6%, sobrepresión de servicio, 7 bar,calidad del aire comprimido según laISO8573-1: aceite residual clase 1, polvoresidual clase 1, agua residual clase 4(ilustración 1). Este ejemplo demuestra,entre otras cosas, que incluso encondiciones óptimas el consumo energé-tico supone un 70% de los costostotales de producción del aire com-

primido.2. Economía a largo plazoPara asegurarnos de que nuestra pro-ducción de aire comprimido va a seguirsiendo eficaz durante mucho tiempo,deberemos tener en cuenta algunospuntos importantes:

2.1 Mantenimiento adaptado a lasnecesidadesLos controladores internos modernoscomo "Sigma Control", y los sistemas degestión de aire comprimido, como

De la página 20 hasta la 31hemos explicado cuáles sonlos puntos importantes a lahora de sanear o instalar unared de aire comprimido y có-mo se planifica una estacióneficaz. Pero con una planea-

ción y construcción que ten-gan como meta el ahorroenergético y la reducción delos costos sólo habremos hecho la mitad del trabajo: siqueremos asegurar el ahorroen la producción de aire com-primido a largo plazo, tendre-mos que realizar además unag e s t i ó n c o r r e c t a d e l sistema.

15. Gestión correcta del sistemade aire comprimidoAsegure la fiabilidad y la optimización duradera de los costos


IIlluussttrraacciióónn 44:: EEssttaacciióónn ccoonn uunniiddaaddeess ddee ttrraattaammiieennttoo ppaarraa ddooss ccaalliiddaaddeess ddiiffeerreenntteess ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo

IIlluussttrraacciióónn 55:: CCoonn uunnaa ggeessttiióónnssiisstteemmááttiiccaa,, eell uussuuaarriioo tteennddrráállooss ccoossttooss ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoossiieemmpprree bbaajjoo ccoonnttrrooll

IIlluussttrraacciióónn 33:: LLooss ccoommpprreessoorreessddee rreesseerrvvaa ddeebbeenn ccoonnttaarrttaammbbiiéénn ccoonn uunnaa uunniiddaadd eexxttrraaddee ttrraattaammiieennttoo ppaarraa ggaarraannttiizzaarrllaa ccaalliiddaadd ddeell aaiirree

IIlluussttrraacciióónn 22:: AAppaarraattoo ppaarraa mmeeddiirr eell ccoonnssuummooddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo.. EEll fflluujjoo vvoolluummééttrriiccoo sseeaavveerriigguuaa mmiiddiieennddoo llaa pprreessiióónn ddiiffeerreenncciiaall ccoonnaayyuuddaa ddee uunnaa ttuubbeerrííaa ddee mmeeddiicciióónn iinnssttaallaaddaaeenn llaa ccoonndduucccciióónn ddee aaiirree..

IIlluussttrraacciióónn 11:: EEssttrruuccttuurraa ddee llooss ccoossttooss ddee uunn ssiisstteemmaa ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo ooppttiimmiizzaaddoo

Reducción del consumo energético y de los costos

CCoommpprreessoorreess ddee ttoorrnniilllloo ccoonn PPEERRFFIILL SSIIGGMMAA SSeeccaaddoorreess ffrriiggoorrííffiiccooss ddee aallttoo rreennddiimmiieennttoo ccoonn rreegguullaacciióónn SSEECCOOTTEECC

TTrraattaammiieennttoo ddee aaiirree ccoommpprriimmiiddoo ((ffiillttrrooss,, ppuurrggaaddoorreess yy sseeppaarraaddoorreessddee ccoonnddeennssaaddooss,, sseeccaaddoorreess ddee aaddssoorrcciióónn,, sseeccaaddoorreess ddee ccaarrbbóónn aaccttiivvoo))

SSiisstteemmaass ddee ccoonnttrrooll ccoonn tteeccnnoollooggííaa iinntteerrnneett

CCoommpprreessoorreess ppoorrttááttiilleess ppaarraa oobbrraass ccoonn PPEERRFFIILL SSIIGGMMAASSooppllaaddoorreess aa bbaajjaa pprreessiióónn ccoonn PPEERRFFIILL OOMMEEGGAA

CCoommpprreessoorreess ddee ppiissttóónn ppaarraa ttaalllleerreess AAcccceessoorriiooss//hheerrrraammiieennttaass nneeuummááttiiccaass

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