EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE AIRE COMPRIMDO Ing. Julián Esteban Jiménez
Ingeniero Mecánico Universidad Nacional de Co Coach, Speaker and Trainer by John C. Maxwel Facilitador Metodología Lego Serious Play
Julián Esteban Jiménez Ingeniero Mecánico Universidad Nacional de Colombia. 14 años de experiencia en el sector del Aire Comprimido Coach, Speaker and Trainer Certified by John Maxwell Team (Sales/Growth/ Leadership) Miembro fundador del Programa en Español de John C. Maxwell Trainer Certified in LEGO® SERIOUS PLAY ® (LSP) - Facilitador y Diseñador de Workshops con el método LSP. Creador de la Metodología “Industrial Coaching” Coaching Ejecutivo sobre Eficiencia Energética para organizaciones e industrias. Coach Executive ADEN International Business School - Habilidades Directivas SGS - Auditor Interno Integral ISO9001, 14001, OHSAS 18001 Diplomado en Gerencia de Ventas Universidad de la Sabana Diplomado en Gerencia de Marketing Politécnico de Colombia.
jjcoach
@gotrain
Temario 1. Conceptos Energéticos Básicos 2. Puntos Críticos de Eficiencia 3. Sistemas de Recuperación de Calor 4. Auditorías Energéticas 5. Preguntas y Respuestas
Conceptos EnergĂŠticos BĂĄsicos
iencia Energética
Vs.
Energía Especí
Eficacia es la
capacidad de lograr efecto deseado, esperado o anhelad
Eficiencia
es la capacidad de lograr ese efecto en cuestiĂłn con el mĂnimo de recursos posibles o en el menor tiempo posible.
La Eficiencia Energética es la capacidad de un uso, equipo, instalación o proceso para realizar su función con el menor consumo energético posible (optimización).
¿Por qué Optimizar?
Aire P
Producción
Dis yC
“La materia prima para producir aire a presión es ilimitada y gratuita, sin embargo requiere de un sistema dependiente de energía eléctrica (u otras), costos de mantenimiento y costos de personal entre otros”
¿Por qué Optimizar?
Energía Específica ó Potencia Específic
kW / Cfm
Energía Específica =
P Consumo Total de Energía (kW) . V Entrega Efectiva de aire (Ft3/min)
Brinda información técnica sobre equipos de ai comprimido y unifica los estándares de calidad p medio de la publicación de hojas técnicas llamad hojas CAGI o en inglés CAGI datasheets.
Las marcas que están inscritas al CAGI son: ! Quincy Compressor ! Sullair ! Kaeser ! Atlas Copco ! BOGE ! Chicago Pneumatic ! FS Curtis ! Gardner Denver ! Ingersoll Rand ! Mattei ! Sullivan-Pallatek.
Eficiencia Energética Producción / Distribución /Consumo
Energía Específica
Compresor
Recuperación de Calor
Temperatura
Actuadores
Contaminación
Ventilación
Drenajes
Mantenimiento
Humedad
Tuberías
Costos Ocultos
Presión
Secador
Instalación
Caudal
Tanque
Control
Filtros
Fugas
**Auditoría Ener
timización Energética en s de Aire Comprimido es la ución del consumo de energía ria de energía por la mentación de medidas de técnica o no técnica, niéndose en todo caso el imiento de los objetivos os, y sin disminución de la d, productividad, seguridad e las personas y patrimonial bienes y sin producir mayor o ambiental.
s Críticos de Eficiencia Distribución
Cons Producción
Usuarios Final Máquinas y herram
Puntos Críticos de Eficiencia - Producción Tuberías Filtros Tanque Separador
mpresores Drenaje
Controladores
Secadores
Puntos Críticos de Eficiencia - Producción Energía Específica
Controladores Compresores Tanques Filtros Drenajes Secadores Separador Tuberías
Caída de Presión
Aumento de Temperatura
Fugas de aire
Falta de Caudal
Calidad de Aire
Necesidad de Mantenimiento
Puntos Críticos de Eficiencia – Distribución y Consumo Soportes Tuberías y Accesorios
angueras
Válvulas
Actuadores Unidades de Mantenimiento
Puntos Críticos de Eficiencia - Producción Energía Específica
Tuberías Accesorios Soportes Unidades de Mto. Mangueras Válvulas Actuadores
Caída de Presión
Aumento de Temperatura
Fugas de aire
Falta de Caudal
Calidad de Aire
Necesidad de Mantenimiento
Costos Ocultos en Sistemas de Aire Comprimido
Costos Ocultos en Sistemas de Aire Comprimido
Costos Ocultos en Sistemas de Aire Comprimido
lculo de Ahorros y PĂŠrdidas
Ahorros y Pérdidas en el Compresor Importante tener claro que tipo de compresor se tiene: " Desplazamiento Positivo (Pistón / Tornillo). " Compresión Dinámica. Y otros aspectos relevantes de éste: " Sistema de Arranque. " Cantidad de etapas de compresión. " Métodos de Enfriamiento. " Sistema de Regulación: " On / Off " Load/UnLoad " Modulante " Variador
Disponer de compresores y de poco mantenimiento. Motores de alta eficiencia. Refrigeraciรณn Eficiente.
Ahorros y Pérdidas en el Compresor
1
Verifique que posee la capacidad suficiente para soportar la deman
2
Verifique que los compresores tengan ventilación apropiada.
aire del sistema. (Presión y Caudal)
>>Por cada 3°C de aumento en la temperatura del aire de ent al compresor, el consumo de potencia aumenta en un 1%.
3
Maneje la presión adecuada y justa en el sistema de aire. >>Por cada 100 Kpa (1 bar) de aumento en la presión de
del compresor, el consumo de potencia aumenta en un 8%. <<
Ahorros y Pérdidas en el Compresor Ejemplo: ahorro por reducción en temperatura.
Ahorro de Energía = Kwh
1% x kW Compresor x Reducción de Temperatura 3
x
Horas de Operación
Se reduce la temperatura de entrada del aire en un compresor de 110 kW desde 24ºC a 18ºC operando 2000 horas/año. Ahorros de Energía = (0.01 x 110 Kw x 6ºC / 3ºC )x 2000 h = 4400 kWh/año = 4400 kWh /año x 300 $/kWh = $ 1´320.000 año
Ahorros y Pérdidas en el Compresor Ejemplo: ahorro por reducción en presión
Ahorro de Energía = Kwh
8% x kW Compresor x Reducción de Presión Kpa 100 Kpa
x
Horas de Operación
En un sistema de compresión de 75 kW se reduce la presión desde 800K (8 bar) a 700 Kpa (7 bar) operando 2000 horas/año. Ahorros de Energía = (0.08 x 75 Kw x100 Kpa /100 Kpa )x 2000 h = 12000 kWh/año = 12000 kWh /año x 300 $/kWh = $ 3´600.000 año
Entrega de Aire
Demanda de Aire
Rango de operación de los Compresores
Caídas de presión en el sistema de tratamiento Caídas de presión en el sistema de distribución
Caídas de presión sugerida en un sistema: 0.6 – 1 bar (8.7 psi – 14.5 psi)
Caídas de presión en válvulas, acoples y mangueras Presión Mínima del Consumidor
Usua Finale regul
Regula usua Fina
Ahorros y Pérdidas en el Compresor
80%
20%
Carga
Descarga
70%
CICLO DE TRABAJO OPTIMO DE UN COMPRESOR DE TORNILLO
CICLO DE TRABAJO OPTIMO DE UN COMPRESOR DE PISTON
Ahorros y Pérdidas en el Compresor % Carga
=
Horas de Carga Horas de Marcha
% Descarga =
x
100
100 --- % Carga
% Descarga > (20% – 25%) : " Incorrecto ajuste de banda de presión. " Compresor sobredimensionado
% Descarga < 15% : " Compresor justo.
Ahorros y Pérdidas en el Compresor
sto Energético anual en Carga
= Kw Compresor carga* (Horas de Trabajo año*% Carga ) * (
ergético anual en Descarga
= Kw Compresor descarga * (Horas de Trabajo año*% Descarga ) * ( *Reducir costos de descarga *Tenga en cuenta la eficiencia del motor
Costo Energético Anual= Costo energético en carga + Costo energético en descarga
Costo Energético Anual Con Auditoría
= Energía Específica* Cfm * Horas en Carga* ($ /kWh)
Los variadores de velocidad son altamente eficientes entre el 40% y el 80% del rango 0% - 20% Equipo sobredimensionado. 80% - 100% Equipo justo.
Ahorros y Pérdidas en el Compresor
4
Utilice
5
Si posee más de tres equipos evalúe la utilización de un secuenci
6
Revise el estado del separador aire – aceite, filtros de aire y mangue
las secuencias correctas en los compresores. Mantenga valores apropiados en las presiones de carga y descarga.
electrónico, éste contribuye favorablemente a la obtención de aho energéticos.
Un filtro obstruido o saturado creará altas pérdidas de presión.
orros y Pérdidas en el Secador
1
Evite los condensados internos, éstos ocasionan daños en
2
Revise periódicamente los equipos de secado de aire y
válvulas solenoides y tarjetas electrónicas, aumentando de esta forma el costo de producción, mantenimiento y repuestos. (aproveche los condensados externos)
que los valores de punto de rocío de cada secador sean los esperados. (0°C a 5°C en secadores refrigerativos, -20°C a -70°C en secadores regenerativos).
3 Utilice una tecnología de secado de acuerdo a su necesidad.
3
Ahorros y Pérdidas en los Filtros
1
Un
2
Revise periódicamente el cartucho de cada filtro;
filtro obstruido aumentará las pérdidas de presión (Filtros de línea y filtros del compresor).
en caso de encontrarse en mal estado cámbielos, no se recomienda su reutilización.
*Sistema de tratamiento de aire para Humedad, Aceite, Partículas
Ahorros y Pérdidas en los Tanques
Un Tanque más grande, mas aire Un tanque correctamente diseñado
disminuye los ciclos de c descarga de los compresores, ésto reduce consumo de potenc
No es importante la forma en la que se
encuentra conectado el tanque al sistema.
eñe de manera correcta el tanque para su red de aire comprimido, teniendo ta los ciclos de carga del compresor, la presión de trabajo, el caudal y el ma
Ahorros y Pérdidas en Tuberías y Accesorios
Seleccione un material adecuado
• Condiciones ambientales (Hum Temperatura, Contaminantes). químicos). • Costos. • Ciclo Operacional .
Ahorros y Pérdidas en Tuberías y Accesorios
Sección Uniones y Conexiones
Consumo de aire. Longitud de la tubería. Presión de trabajo. Caída de presión. Resistencia al flujo. Diseño Anillo principal. Línea de conexión Ramal principal. Instrumentos.
Mangueras. Válvulas de cierre. Tapones de cierre. Separadores. Lubricadores. Filtros de polvo. Filtros de aceite. Reguladores. Acoples.
Fugas de Aire
Cálculo #1- Medición por descarga del tanque
Compresor apagado y desconectado.
Sistema quieto. Presión en Bar. Volumen en Litros. Tiempo en minutos.
Aire Perdido por fugas L/min
=
Volumen total de la red x (Presión inicial – Presión Final) Tiempo de caída de presión
Fugas de Aire
culo #2 – Medición por tiempo de operación del compr
Aire do gas
=
T1 T1
+ T2
x 100
po necesario para recuperar la presión. en carga)
po de inactividad del compresor. en descarga)
Compresor prendido. Sistema quieto.
Tomar tiempos de carga y desca
Caudal Fugado aprox. = % De aire perdido X Caudal Compresor Costo anual de Fuga* = CFM * kW/cfm * (H Carga año)* $/kWh *Cuando se conoce el caudal de fugas
*La limpieza o soplado con aire comprimido genera caídas de presión
Costo anual de Fuga = # de Fugas x Caudal de Fuga (cfm) x (kW/cfm) x # de horas aĂąo carga x $/kWh
ecuperaciรณn de Calor
Recuperaciรณn de Calor
Calentamiento de agua Para servicios Industriales
Calentamiento de Agua Para calefacciรณn
Calefacciรณn de espacios
uperaciรณn de Calor
Auditorías Energéticas
ditorías rgéticas
Referencias http://www.energia.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2015/12/6.-Compresores-deaire-motor.pdf https://www.mundocompresor.com/articulos-tecnicos/n-5-consejos-para-ahorroenergetico-aire-comprimido http://energiaenaire.com.mx/que-son-las-hojas-del-cagi/ http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Tecnologias/aire.pdf https://www.almig.com http://ingenieros.es/files/proyectos/Guia_distribuci%C3%B3n_aire_comprimido.pdf http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/ManualdeAireComprimidoAtlasCopco.pdf
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