Es importante realizar el cálculo de consumo de aire comprimido para determinar el caudal del compresor, y generalmente se realizan con altos factores de seguridad implicando compresores de gran capacidad de entrega de aire con excesivos gastos operativos de mantenimiento por un bajo factor de carga (razón que los periodos de mantenimiento se basan en las horas de marcha y no de las de carga) y una alta potencia específica.
Lo ideal ante un requerimiento es realizar una auditoría de aire comprimido cuando la empresa está funcionado en su plena temporada productiva, donde mediremos el caudal de consumo de aire comprimido, la comparativa de presión en la generación versus en las bocas de consumo, los consumos energéticos y así determinamos con exactitud el compresor necesario.
El desafío se presenta cuando proyectamos un diseño de estación de aire comprimido desde cero, solamente conociendo los consumos neumáticos teóricos.
Para calcular el caudal de aire comprimido de un compresor, no solo debemos sumar el consumo de todos los equipos de la planta, también tendremos en cuenta unos puntos anexos que también influyen en la selección.
Determinar el consumo de aire en grupos
En esta primera fase, hay que analizar cómo es el proceso que requiere aire comprimido. Para analizarlo en función de los diferentes usos del aire, lo dividiremos en tres grupos:
A) Pequeños consumidores de aire: pulidoras, destornilladores, pistolas de impacto, etc.
B) Máquinas automáticas: En este grupo se incluirán aquellos equipos que están en funcionamiento constante en nuestro proceso y que tienen un consumo estable, por ejemplo, cilindros neumáticos o la maquinaria industrial neumática: robots.
C) Procesos generales: En muchas aplicaciones industriales existen procesos cuyo consumo de aire comprimido está calculado. Ejemplos: granallado, pintura, embalaje, transporte neumático, etc.
Factor de utilización
Es la etapa durante el cual los consumidores están activos en un período de trabajo. La mayoría de los pequeños consumidores neumáticos no están en uso continuo. Se encienden y se apagan en función del momento de su utilización. Se debe analizar el proceso para calcular el tiempo promedio de uso y así definir la demanda de aire requerida. Para ello debemos conocer las celdas de producción donde se utilizan estas herramientas, como ejemplo medir el tiempo en minutos del uso en una hora y determinamos el factor de uso:
Fórmula
Factor de Utilización (FU) = Tiempo en minutos / 60 min × 100%
FU= XX %
Factor de simultaneidad
Valores empíricos para la utilización de consumos similares en una estación de trabajo. Es un valor basado en la experiencia y la arquitectura del proceso. Definiendo qué equipos se están operando al mismo tiempo para obtener el caudal simultáneo consumido en el proceso.
Fórmula
Factor de simultaneidad (FS) = Cantidad de operarios / Cantidad de máquinas neumáticas × 100%
FS= XX%
Ejemplo: Para la producción requerimos tres cortadoras neumática y tres destornilladores, siendo necesarios tres operarios para el trabajo. El número de operarios implica que no podrán estar las 6 herramientas en funcionamiento al mismo tiempo. En la operatoria solo podrá funcionar simultáneamente tres cortadoras neumática o tres destornilladores, dos equipos y uno diferente, lo que resulta un 50% del total de los equipos disponibles, con un factor de simultaneidad de 0,50. Esta misma hipótesis aplicaremos al resto de la maquinaria neumática.
Otros factores a tener en cuenta
En los cálculos anteriores definimos el proceso para determinar el caudal de aire comprimido requerido en el proceso, también existen factores que se deben considerar:
• Pérdidas por fugas: Es un valor muy discutido, pero está demostrado que en la práctica es dificultoso proyectar un sistema de aire comprimido de factor cero. En todos los casos se debe considerar un valor del 5%.
Una vez en la puesta en marcha el proceso productivo, en caso de medir un alto nivel de fugas, debemos corregirlas para evitar la demanda artificial no calculada.
• Reserva por expansión: El sistema de aire comprimido operará para la demanda calculada y se debe tener su ampliación a corto y mediano plazo. A posterior resulta más caro económicamente y complicado de realizar.
En este caso se debe considerar el dimensionar la sala de compresores, el tamaño del compresor, así como el tratamiento de aire comprimido y la red neumática. Los diámetros de las tuberías se deben dimensionar considerando el caudal de la futura expansión.
El tope de reserva en la generación se limita en un 20 % para evitar ineficiencias energéticas.
• Coeficiente de seguridad: A pesar en realizar un cálculo es posible cometer un error debido a los consumos neumáticos teóricos. Se recomienda tomar un margen de seguridad del 5%.
El siguiente paso es calcular y seleccionar, redes neumáticas, el tratamiento de aire, tanques, sensores, caudalímetros, control maestro, válvula de cierre automática, tratamiento de condensados, etc.
Fotos fuente: Kaeser Kompressoren. Scott Graham (Unsplash.com), Spences David (Unsplash.com)
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excelente explicación. saludos
Buenas tardes. Nos alegra que te haya gustado la nota. Te invitamos a seguir leyendo nuestro blog y a seguir participando aportando comentarios o sugerencias, para conocer mejor la opinión de nuestros lectores y poder mejorar o tocar los temas de su mayor interés. Saludos, atte. KAESER Compresores de Argentina.
buen dia para medir el caudal de los compresores cual sensor recomiendas a utilzar si requiero salida analogica de 4 a 20 Ma para monitoreo ,la tuberia es de 6″ y de 4″ y necesito llevar el control de consumo de ciertas areas a utilizar.
Estimado Rafael,
Para medir caudal de aire del tipo calorimetro térmico puede emplear este instrumento (https://cdimeters.com/5400-flowmeter/)
Características
– Fácil de instalar
– La pantalla gira para facilitar el uso en tuberías horizontales o verticales
– Sin partes móviles
– Resistente a la intemperie y protegido contra sobretensiones
– Salida de miliamperios
– Salida de pulsos convertible a salida de umbral
– Escalado, filtrado y unidades de medida configurables por el usuario
– Salidas cableadas opcionales para redes
El CDI 5400 es similar al CDI 5200, excepto que tiene sus sondas montadas una al lado de la otra en un solo anillo, su pantalla puede girar para adaptarse a la orientación de la tubería y está diseñado para tamaños de tubería más grandes. Al igual que el 5200, es un medidor de flujo másico térmico en el que una sonda detecta la temperatura del aire y la otra se mantiene diez grados por encima de la temperatura del aire. Tiene las mismas salidas de miliamperios y pulsos, la misma pantalla grande y brillante y salidas cableadas opcionales.
El CDI 5400 se usa comúnmente para monitorear la salida de la sala de compresores y las líneas de distribución en instalaciones de tamaño mediano a grande. También se usa para monitorear el punto de uso en procesos industriales que usan grandes cantidades de aire comprimido.
Hola Adrián, buen día.
Aún no se han puesto en contacto conmigo.
Mi número es el 3046193809.
Trabajo en CDI SA Ingeniería, Interventoria, Construcción y Mtto.
Su consulta ya fue respondida anteriormente. Agradecemos su participación en el blog. Saludos, atte. Kaeser Compresores de Argentina S.R.L.
Estimados buen día,
Por favor serían tan amable de enviarme una guía o manual que ilustre el esquema de sistema neumático que ofrezca amplio desempeño, que muestre un diagrama P&ID típico. Además información técnica de los sensores, caudalímetros, control maestro, válvula de cierre automáticas y proporcionales, así como la unidad de tratamiento de condensado y lubricación.
También información o manual para dimensionamiento y selección de pulmones o tanques para el servicio de consumo.
La idea es tener la actualización de las tecnologías y las recomendaciones de parte de ustedes para implementar los diseños en las industrias de Cartagena de Indias, Bolívar, Colombia.
Agradeciendo su amable atención.
Euder Y. Jaimes Chacon
Ingeniero de Diseño Senior
CDI SA Ingeniería, Construcción e Interventoria
Buenos días Euder y Jaimes. Su consulta ya fué derivada al área correspondiente. Nuestros asesores se pondrán en contacto por email a fin de responder su consulta. Saludos. Atte. Kaeser Compresores de Argentina S.R.L.
Hola Adrián, buen día.
Aún no se han puesto en contacto conmigo.
Mi número es el 3046193809.
Trabajo en CDI SA Ingeniería, Interventoria, Construcción y Mtto.
Buen día. Sepa disculparnos por la demora en la respuesta.
En base a sus consultas, adjuntamos los esquemas requeridos para ampliar su información.
En cuanto al controlador maestro, se adjunta SAM 4.0 donde encontrará en detalle sus aplicaciones.
En cuanto a la válvula de cierre automáticas, se adjunta folleto donde se presenta la DHS con todos sus alcances.
Dejo link de la página principal de Kaeser Compresores Argentina donde podrá acceder a otros folletos de manera digital que pueden serle de interés.
https://ar.kaeser.com/servicios/descargas/
Cualquier consulta a disposición.
Saludos. Atte. Kaeser Compresores de Argentina S.R.L.
Excelente artículo técnico que me ha orientado en las consideraciones de estimaciones de la cantidad de consumo de aire comprimido.
Cordiales saludos
Buenos días José. Muchas gracias por su comentario. Nos agrada saber que le haya sido de utilidad la información que aportamos. La intención principal es que sea un material informativo y de interés para los usuarios. Agradecemos su participación y lo invitamos a que siga haciéndonos llegar a través de los distintos canales sus comentarios para poder seguir mejorando. Saludos. Atte. Kaeser Compresores de Argentina S.R.L.