1. cómo invertir rentablemente en compresores

5/9/2018 1. Cómo invertir rentablemente en Compresores - slidepdf.com

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¿COMO INVERTIR

RENTABLEMENTE ENEQUIPOS DE AIRE

COMPRIMIDO?

IMOCOMIMOCOM



IMOCOMIMOCOM

PRESENTACION AIRE COMPRIMIDO1. FUNDAMENTOS

2. COSTOS EN LA GENERACION

3. FACTORES CLAVES EN LA EFICIENCIA DELCOMPRESOR

4. CURVA TÍPICA DE DEMANDA5. CONTROLES DE CAPACIDAD

6. INSTALACIÓN DE UNO O MAS COMPRESORES

7. SECUENCIAMIENTO

8. AUDITORÍAS ENÉRGETICAS

9. PREGUNTAS LIBRES



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En un metro cúbico de aire a condiciones estándard

(20ºC, 36% humedad relativa y a nivel del mar,1.013 bar),

Hay 269 x 1022 moléculas

(2690,000,000,000,000,000,000,000),las cuales pesan 1.189 Kg (seco),

ebulle a 57.61ºK,con una constante (R) de 286.9 J/ºK - Kg

y puede contener hasta 17.7 gr de agua (100% HR)

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En un metro cúbico de aire a condiciones estándardtenemos los siguientes componentes principales

Componentes %/Volúmen %, Masa

Nitrógeno 78.09 75.51

Oxígeno 20.95 23.15

Argón 0.93 1.28

Otros 0.03 1.34

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Unidades de Presión: PSI, BAR, PASCAL, Kg/cm2

Presión: Fuerza por unidad de área. Equivalente al

voltaje en un circuito eléctrico.PSI: Pounds Square Inch. Libras / Pulgada2

PSIg: Pounds Square Inch, Gauge. Las PSIg que seleen en los manómetros.

PSIa: PSIg más la presión atmosférica del sitio.

PASCAL: Newton / Metro2

= 10 x 10-6

BAR BAR (e) = 14.5 PSIG = 100000 Pascal

(e)Kg / cm2 (a) = 1.013 BAR (a) = 14.7 PSIa

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ATMOSPHERIC PRESSURE & ATMOSPHERIC PRESSURE &

BAROMETRIC READINGS at VARIOUSBAROMETRIC READINGS at VARIOUS ALTITUDES ALTITUDES

Altitude PSIA "HgA Torr (mm HgA)0 14.69 29.92 760

1000 14.16 28.86 7332000 13.66 27.82 707

3000 13.16 26.81 681

4000 12.68 25.84 656

5000 12.22 24.89 632

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Todos los fabricantes especificamos en los catálogoscaudal volumétrico, NO es caudal de flujo de masa.

El volúmen del aire, como el de cualquier gas, dependede la presión a la que está sometidoLa ley de Boyle-Charles especifica

P1 x V1P2 x V2

T1 T2

=

El valor numérico del caudal del compresordependerá de las presiones a la que se haga la medición

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Las principales unidades en aire comprimidoson (II):

Caudal: Volúmen por unidad de tiempo.

CFM: Cubic Feet per Minute.

M3/HR : Metros cubicos por hora.l/min: litros por minuto

gal/min: galones por minuto

M3/min=1000 l/min=35,31 cfm

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Datos Importantes Sobre elDatos Importantes Sobre el

AIRE COMPRIMIDO (I)AIRE COMPRIMIDO (I)

Es usado en la industria como fuente de energía.IMOCOMIMOCOM

AUTOMOTIVE

PHARMACEUTICALOOD & BEVERAGE

GENERALMANUFACTURINGTEXTILES WOODWORKING

HOSPITALS

Sullair’s Industrial Productshas a compressor for

virtually any application.

MENU




AIRE COMPRIMIDO (I)AIRE COMPRIMIDO (I)Normalmente es la única fuente de energía

cuya generación depende del usuario.

En general, el costo de generación representa

un porcentaje alto del total del costo eléctricode la planta.

Un sistema de aire comprimido requiere elmejor suministro posible: cantidad, presión,limpieza, confiabilidad, economía.

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AIRE COMPRIMIDO (II)AIRE COMPRIMIDO (II)

Requiere la menor y más constantepresión posible.

Requiere ser lo más flexible posible.

Debe tener el grado de limpieza requeridopor la aplicación.

Debe ser operado de la manera máseconómica.

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Datos Importantes Sobre elDatos Importantes Sobre elAIRE COMPRIMIDO (III)AIRE COMPRIMIDO (III)

Cualquier sistema de aire comprimidopresenta variaciones en el consumo

Cualquier compresor de aire tiene la

máxima eficiencia en el punto de diseño.Todos los compresores operan en puntos

de eficiencia reducida.

Todos los compresores necesitan un (ounos) dispositivos de control de flujo.

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C Tí i d D d d AiC Tí i d D d d Ai



Curva Típica de Demanda de AireCurva Típica de Demanda de AireComprimido Durante el DíaComprimido Durante el Día

IMOCOMIMOCOM

92

94

96

p

s i g

Pres Sullair

85

90

95

100

105

110

15 16 17 18 19 20 21 22 23 00 01 02 03

a m p s

Hours, 05/08/01 - 05/09/01

Amp Sulla

C Tí i d D d d AiC Tí i d D d d Ai



Curva Típica de Demanda de AireCurva Típica de Demanda de AireComprimido Durante el DíaComprimido Durante el Día

IMOCOMIMOCOM

92

94

96

p s i g

Pres Sullair

85

90

95

100

105

14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20 15:30 15:40 15:50 16:00 16:10 16:20 16:30

a m p s

Hours, 05/08/01 - 05/08/01

Amp Sulla



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Costo

Energía

80%

Otros2%

Mantenim

iento

7%

Capital11%

Distribución de Costos DirectosDistribución de Costos Directos

en Generación de Aireen Generación de AireComprimidoComprimido

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Costos Indirectos (Ocultos) enCostos Indirectos (Ocultos) enGeneracion de Aire ComprimidoGeneracion de Aire Comprimido

• No Disponibilidad.• Mala Calidad.

• Inestabilidad de la Presión y/oPresiones Excesivas.

• Impacto Ambiental: Aceites de CortaDuración y No-Biodegradables.

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Costo de Energía de OperaciónCosto de Energía de Operación

El costo de la energía eléctricanecesaria para operar de formacontinua un compresor de aire duranteun año (aproximadamente 8000 horas)es bastante mayor que el costo inicial

de compra del mismo. Cuanto?

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Cuánto?Cuánto?

Cuánto paga Ud. en su empresa por KwHconsumido en horas de tarifa normal?

Cuántas horas/día.?Cuánto paga Ud. en su empresa por KwH

consumido en horas de tarifa especial?Cuántas horas/día?

Cuando Ud. calcula el costo total, notaráque el costo de energía es cerca de 2 vecesel precio de compra del compresor .

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C t i i i lC t i i i l C Elé t i A lC Elé t i A l



Costo inicialCosto inicial vsvs Consumo Eléctrico AnualConsumo Eléctrico Anual

Compresor de 200 HP1140 PCM @ 100 psi

• US$55,000 • US$80,100

Motor Eléctrico de 200 HPCosto de Operación de8500Hrs.

(Un Año) a US$0.06 / kwh

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OtrosMantenim



Costo de OperaciónCosto de Operación

Visto de esta manera, cualquier cosa que sehaga para reducir el consumo de energía,rápidamente se pagará por sí mismo ycontinuará generando ahorros año tras año.

Qué estaría Ud. dispuesto a hacer en su

empresa: Ha analizado su sistema actual?

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Costo

Energía80%

Otros

2%iento

7%

Capital

11%



Bajar Costos!Bajar Costos!

Algunos pasos obvios :

Eliminación de fugas de aire comprimido

Adecuado dimensionamiento de la tubería para

minimizar las caídas de presión

Mantenimiento de la red, del compresor y de los

dispositivos neumáticos.Bajar la presión de trabajo a la mínima posible.

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Bajar Costos.Bajar Costos.

La mejor manera de bajar inmediatamentesus costos es llevar la presión de susistema a la mínima posible.La mayoría están diseñadas para dar su

mejor rendimiento con presiones entre 90 y100 psig.

Sin embargo, existen algunas aplicacionesque requieren presiones por encima de 100psig.

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CAIDA DE PRESIÓN EN UNA RED DECAIDA DE PRESIÓN EN UNA RED DE



CAIDA DE PRESIÓN EN UNA RED DECAIDA DE PRESIÓN EN UNA RED DEAIRE COMPRIMIDOAIRE COMPRIMIDO

Presión en el punto de uso (1) 6.0 bar

Lubricador, Filtro, acoples,manguera (2) 0.3

Caida en Ramal Auxiliar (3) 0.03

Caida en Línea Principal (4) 0.07

Caidas de presión ensecador y filtros coalescentes (5) 0.6

Requerido en el compresor (6) 7.0 bar

12

34

5 5

6IMOCOMIMOCOM

S l iS l i



SolucionesSoluciones

Comunmente, la respuesta a unproblema de caídas de presión es

elevar la presión del sistema.Lejos de resolver el problema, esto

sólo lo empeora pues las fugasaumentan, las herramientas consumen

más aire (sin elevar su eficiencia) y sedesgastan más.

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A t l ió ?Otros

2%

Mantenimiento



Aumentar la presión?Aumentar la presión?

El incremento de la presión cuestaDINERO por el uso extra de energía.

Cada PSI de incremento de presiónsignifica 0.5% de aumento del costo

de energía. De 100 a 125 psig esteaumento de costos es de 12.5%

sobre sus costos actuales. Y ademas, aumentan las fugas!!

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Costo

Energía80%

2%7%

Capital

11%

EE d E í M l Aj td E í M l Aj t



ExcesoExceso de Energía por Mal Ajustede Energía por Mal Ajuste

de la Presión de Aire en la Redde la Presión de Aire en la RedCOMPRESOR DE 200 HP

Exceso de presión en la línea: 10 PSIGPotencia DESPERDICIADA: 10 HP (7.5 Kw)

Costo Adicional de

Operación Anual: $12’000.000 (@ $0.06 Kw/hr y 8,500 hrs anuales)

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B j C t !B j C t !



Bajar Costos!Bajar Costos!

Eliminó las fugas de aire comprimido

Dimensionó la tubería para minimizar las caídas

de presiónMantenimiento de la red, del compresor y de los

dispositivos neumáticos.

Bajó la presión de trabajo a la mínima posible.

Ahora, que más se puede considerar paraahorrar energía:

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Ahorros AdicionalesAhorros Adicionales

Los motores más eficientes

La Unidad Compresora máseficiente.

Los sistemas de control decapacidad más eficientes.

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EN UNA PALABRA ELCOMPRESOR MÁS EFICIENTE



IMOCOMIMOCOM

Factores Determinantes de laFactores Determinantes de la




Eficiencia de un Compresor Eficiencia de un Compresor Eficiencia del motor(es): Premium Eff?

Sistemas auxiliares: filtros, aceite, etc.Eficiencia de la transmisión de potencia:

correas, engranajes, directo.Eficiencia a cargas parciales: control todo-

nada, estrangulación, longitud del rotor,sistemas electrónicos.

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EFICIENCIA DEL COMPRESOR COMO

UN TODO!!

Efi i i d l M t Elé t iEfi i i d l M t Elé t i



Eficiencia del Motor EléctricoEficiencia del Motor Eléctrico

Las nuevas leyes exigen eficienciasmínimas (EPACT 92) que son mayoresque las eficiencias estándar actuales.

Un motor de 100 HP debe tener unaeficiencia mínima de 94.1%

El factor de potencia cae a medida quedisminuye la carga del compresor.

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Normalmente el motor del compresor estáentre los más grandes de la planta.

Depende de la cantidad de pérdidaseléctricas y mecánicas.

Pérdidas eléctricas:

Watts = (Kw / Eff) - KwEl motor es tanto ó más eficiente a un 75%

que al 100% de la carga. Al 115% laeficiencia cae un poco y al 25% cae

dramáticamente.IMOCOMIMOCOM



Sistemas de Medida de laSistemas de Medida de laCapacidad de un Compresor Capacidad de un Compresor

• Cuanto aire comprimido medido envolumen entrega un compresor?

• El aire es un gas cuyo volumen depende

de la presion que se le aplica.• Existen modos normalizados de medir

esta capacidad.

• La norma ISO 1217.• La norma CAGI-PNEUROP PN2-CPTC2.

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Sistemas de Medida de laSistemas de Medida de laCapacidad de un Compresor Capacidad de un Compresor

• Todas las normas miden la cantidad deaire comprimido a la salida referida a lascondiciones de admisión.

• ISO 1217 mide la capacidad de la UNIDADCOMPRESORA (sola).

• ISO 1217 anexo C mide la capacidad con

TODOS los componentes.• CAGI-PNEUROP PN2-CPTC2 mide la

capacidad con todos los componentes.IMOCOMIMOCOM



SCFM: Caudal medido a condicionesStándard.

ACFM: Caudal medido en la válvula desalida, a Condiciones Actuales deOperación referido a justo después del

filtro admisión

FAD: Caudal medido en la válvula desalida referido a las Condiciones

Ambientales de Operación, antes delfiltro de admisión.

ACFM y FAD, con filtro de aire nuevo,son prácticamente los mismos.

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Definición de CaudalDefiniciónDefinición de Caudalde Caudal



Definición de CaudalDefiniciónDefinición de Caudalde Caudal

Filtro Aire(2)

VálvulaAdmisión (3)

Unidad Compresoraó compresor (4)

Drenajede Condensados

Usuario

Posenfriador(5)

Válvula deSalida (6)

SCFM: caudal en 6 referido a condiciones Stándard (0)FAD: Caudal en 6 referido al sitio (1)ACFM: Caudal en 6 referido a (2)ICFM: Caudal en 5 referido a (3)

0: Condiciones estándard1: Condiciones en el sitio

VariaciónVariación deldel ConsumoConsumo dede PotenciaPotencia



VariaciónVariación deldel ConsumoConsumo dede PotenciaPotencia

IMOCOMIMOCOM

Unidad Filtro de Aire Separador Posenfriador Cabina

100

105

110

120

115

VariaciónVariación de lade la EntregaEntrega



VariaciónVariación de lade la EntregaEntrega

IMOCOMIMOCOM

Unidad Filtro de Aire Separador Posenfriador Cabina

80

85

90

100

95

Eficiencia de la Unidad Compresora



Eficiencia de la Unidad Compresora

La mayoría de las pérdidas en unaunidad compresora de tornillo son

causadas por fugas internas. Se danentre la admisión y las distintas zonasde compresión.

Cuando más grande es la diferenciaentré la presión de admisión y ladescarga (Rc) más grande será lapérdida.

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Relación de Compresión



Admisión 14.7 psia

Descarga 114.7 psia

El aire, a la presión de descarga tratade regresar a la Admisión, impulsadopor una Relación de Compresión (Rc)de 7.8 a 1.


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114.7

14.7

= 7.8 a 1

COMPRESIONCOMPRESION EN DOS ETAPASEN DOS ETAPAS



Presión entre

Etapas 26 psig

COMPRESIONCO S O EN DOS ETAPASOS S

Descarga

100 psig

Segunda EtapaRelación de Compresión

2.79 a 1

Primera EtapaRelación de Compresión

2.79 a 1

Admisión14.7 psia

El Aire, a la Presión de Descarga intenta fugar a la Admisión de cadaetapa impulsado por una Relación de Compresión de 2.79 a 1.Claramente, esta “fuerza de retroceso” es menor que si hay unaRelación de 7.8 a 1 en un compresor de una etapa.

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Pérdidas InternasPérdidas Internas



Pérdidas InternasPérdidas Internas

En un compresor de un sola etapa,trabajando a nivel del mar a 100 psig, la Rc

es 7.8 (a 1). Un compresor de dos etapas,en esas condiciones, tendrá una Rc de 2.79a 1 en cada etapa (2.79 es la Γ de 7.8)

La pérdida interna en el rango de 2.79 a 1siempre será menor que de 7.8 a 1 y aquí

es donde el compresor de dos etapasconsigue el mejor ahorro de energía.

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La Relación de CompresiónLa Relación de Compresión




Cociente entre la presión absoluta dedescarga y la presión absoluta de

admisión.Rc = Pd(abs) / Pi(abs)

El consumo específico de energía en uncompresor de aire depende de la Rc.

La Rc aumenta con la presión dedescarga y con la disminución de lapresión de admisión.

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Cualquier compresor de aire operando auna presión de aire mayor de la requerida

consume más energía y más energíaespecífica.

Un compresor operando a una presión de

admisión disminuída, consume másenergía específica.

Cualquier compresor operando acualquier altura sobre el nivel del mar,consume más energía específica.

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La Relación de CompresiónLa Relación de CompresiónPresión del Usuario. Usualmente 100 psig (7 bar)

Presión Atmosférica Normal. 14.7 psia

Presión Atmosférica Reducida. 10 psia. 3000 m.s.n.m.

Presión de Admisión Reducida por Estrangulación. 9 psia

IMOCOMIMOCOM

Curva Típica de Demanda de AireCurva Típica de Demanda de AireC i id D t l DíComprimido Durante el Día



Comprimido Durante el DíaComprimido Durante el Día

IMOCOMIMOCOM

92

94

96

p

s i g

Pres Sullair

85

90

95

100

105

14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20 15:30 15:40 15:50 16:00 16:10 16:20 16:30

a m

p s

Hours, 05/08/01 - 05/08/01

Amp Sulla



IMOCOMIMOCOM

CONTROLES DE CAPACIDAD A CARGASCONTROLES DE CAPACIDAD A CARGASPARCIALESPARCIALES



PARCIALESPARCIALES

ESTRANGULACIÓN DE LA ADMISIÓN: lo que noentra, no sale. Plena Carga - Vacío (PcVc) Modulación

VARIACIÓN DE DESPLAZAMIENTO

VOLUMÉTRICO : cambio del volúmencomprimido.

VARIACIÓN DE DESPLAZAMIENTOVOLUMÉTRICO: cambio de la velocidad de girode la unidad compresora.

IMOCOMIMOCOM

Estrangulación de la AdmisiónEstrangulación de la Admisión



gg

Plena Carga - Vacío (PcVc): Ciclos deplena apertura y cierre de la admisión

(ciclo en que se deja pasar aire apenassuficiente para mantener presión delubricación). Implica uso de tanque de

almacenamiento y mayor presión detrabajo que la mínima requerida.

Modulación: Apertura y cierre gradual dela admisión: no requiere tanque y trabajaa la presión mínima requerida.

IMOCOMIMOCOM

Variación Entrega: Plena Carga - VacíoVariación Entrega: Plena Carga - Vacío% Poten



IMOCOMIMOCOM

%

cargaCFM

Poten

ciacfm/bhp

30 294 179.44 1.638

35 343 184.24 1.862

40 392 188.46 2.080

45 441 192.30 2.293

50 490 195.86 2.502

55 539 199.22 2.705

60 588 202.44 2.905

65 637 205.54 3.099

70 686 208.55 3.289

75 735 211.49 3.475

80 784 214.38 3.657

85 833 217.21 3.835

90 882 220.01 4.009

95 931 222.77 4.179

100 980 225.49 4.346

Variación de Entrega (I)Variación de Entrega (I)



g ( )g ( )

Como no podemos reducir la capacidad deentrega restringiendo la descarga, la forma de

lograr la variación de la entrega esestrangulando la admisión: lo que ingresa, NOse comprime.

Sin embargo, este estrangulamiento de laadmisión reduce la presión del aire que ingresa

a la unidad compresora (luego de la válvula deadmisión)

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Estrangulación de la AdmisiónEstrangulación de la Admisión



g

Se eleva la Rc porque tenemos que

mantener la presión de descarga, que

es la presión que necesita el sistema.

Y ahora estamos donde estábamosantes: un aumento de las pérdidas

internas debido a la mayor relaciónde compresión.

IMOCOMIMOCOM

CONTROL DE CAPACIDAD PORCONTROL DE CAPACIDAD POR



ESTRANGULAMIENTO DE LA ADMISIONESTRANGULAMIENTO DE LA ADMISIONPresión Atmosférica14.7 psia

Presión de Admisión9.0 psia

Presión de Descarga114.7 psia

Relación de Compresión:

IMOCOMIMOCOM

= 12.74 a 1114.79.0




Admisión 14.7 psia

Descarga 114.7 psia

El aire, a la presión de descarga trata

de regresar a la Admisión, impulsadopor una Relación de Compresión (Rc)de 7.8 a 1.


IMOCOMIMOCOM

114.7

14.7

= 7.8 a 1

Var Entrega: Estrangulación AdmisiónVar Entrega: Estrangulación Admisión%



IMOCOMIMOCOM

%

cargaCFM Potencia cfm/bhp

30 300 174.06 1.724

35 350 178.72 1.958

40 400 167.20 2.392

45 450 171.60 2.62250 500 176.00 2.841

55 550 180.40 3.049

60 600 184.80 3.247

65 650 189.20 3.436

70 700 193.60 3.616

75 750 198.00 3.788

80 800 202.40 3.953

85 850 206.80 4.110

90 900 211.20 4.261

95 950 215.60 4.406

100 1000 220 4.545

Variación Entrega: EstrangulaciónVariación Entrega: EstrangulaciónAdmisión Sistema Pc - VcAdmisión Sistema Pc - Vc



Theoretical Load/No Load

Actual Load/No Load

Modulation

% OF FULL LOAD CAPACITY

% O

F B H P U S E D

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

100

90

80

70

60

5040

30

20

IMOCOMIMOCOM

Admisión. Sistema Pc - VcAdmisión. Sistema Pc Vc

Variación de EntregaVariación de Entrega SINSIN



EstrangulamientoEstrangulamientoLo que se necesita es algún método parareducir el desplazamiento del compresor (a velocidad constante del motor) SINreducir la presión de admisión.

Se logra mediante un sistema de controlde capacidad volumétrica o sistema de

control de volúmen desplazado conocidocomo VÁLVULA ESPIRAL.

IMOCOMIMOCOM

VariaciVariacióón de Entrega (II)n de Entrega (II)



VariaciVariacióón de Entrega (II)n de Entrega (II)

Variación de Desplazamiento Volumétricocambio del volúmen comprimido por medio de la variación de la cámara decompresión.

Recirculación a la admisión del aire deexceso sin variación de la Rc.

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SPIRAL VALVE Cavidades de Retorno al Ad i ió

IMOCOMIMOCOM



El Volúmen de Aire que se comprime se varía con el posicionamiento de la válvula

espiral, la cual abre o cierra las lumbreras de recirculación, desde donde el aire de

exceso retorna a la admisión. Con esto logramos una Relación de Compresión

constante y ajustando la entrega a la demanda obtenemos ahorros de hasta el 17% enenergía comparado al sistema de estrangulación simple de la admisión.

Luego del período

inicial Retorno de la

Inversión, el menor

consumo de energía

a cargas parciales

asegura que día tras

día el ahorro

contribuye a

minimizar sus costos

de generación de

aire comprimido.

la Admisión

Lumbreras de

Recirculación

CONTROLCONTROL DE VOLUMEN INTERNO:DE VOLUMEN INTERNO:Válvula EspiralVálvula Espiral



Válvula Espiralp

IMOCOMIMOCOM

Duration 1:08



SPIRAL VALVESingle-click box to start/stop movie.

Double-click box to restart

Hit white area key to go back

Válvula EspiralVálvula Espiral



Si la presión de descarga sube, la válvulaespiral abre progresivamente unas ranurasque conectan la cámara de compresión con la

admisión de la unidad compresora. Estopermite que parte del aire ingresado seregrese a la admisión antes de ser comprimido(antes que consuma energía).

Esta apertura progresiva de las ranuras, tiene

el efecto de acortar la longitud de compresiónde los tornillos, sin estrangular la admisión niincrementar la relación de compresión.

IMOCOMIMOCOM

VariaciVariacióón de Entrega.n de Entrega.Variación DesplazamientoVariación Desplazamiento



Variación DesplazamientoVariación Desplazamiento

IMOCOMIMOCOM

%carga

CFM Potencia cfm/bhp

30 300 170.47 1.760

35 350 175.03 2.000

40 400 125.40 3.190

45 450 127.60 3.527

50 500 129.80 3.852

55 550 138.60 3.968

60 600 147.64 4.06465 650 156.69 4.148

70 700 165.73 4.224

75 750 174.78 4.291

80 800 183.82 4.35285 850 192.87 4.407

90 900 201.91 4.457

95 950 210.95 4.503

100 1000 220 4.545

COMPRESIONCOMPRESION EN UNA ETAPAEN UNA ETAPA



Admisión 14.7 psia

Descarga 114.7 psia

RELACION DE COMPRESION

114.7 = 7.8 a 114.7

El aire, cuando llega al lado de Descarga,trata de regresarse a la Admisión, impulsadopor una Relación de Compresión de

7.8 a 1.

IMOCOMIMOCOM

El Aire, a la Presión de Descarga intenta fugar a la Admisión de cada etapa impulsado por una Relación deCompresión de 2.79 a 1. Claramente, esta “fuerza de retroceso” es menor que si hay una Relación de 7.8 a1 en un compresor de una etapa.



Admisión—

14.5 psia

Relación Compresión

—2.8 to 1

Interetapas—41 psia Relación

Compression

2.8 to 1

Descarga—

114.5 psia

1ra Etapa 2a Etapa

Compresión en Dos EtapasIMOCOMIMOCOM




Eficiencia de un Compresor Eficiencia de un Compresor • Eficiencia del ciclo de compresión: una o

dos etapas.

VOLUMEN

P

R E S I O N

AHORROENERGETICO

2 ETAPAS vs.1 ETAPA

IMOCOMIMOCOM

Compresión en Dos Etapas conCompresión en Dos Etapas con



Válvula EspiralVálvula EspiralCOMO RESULTADO, OBTENEMOS UN AHORRODE ENERGIA:

De un 11 A 13% COMPARADO CON UNCOMPRESOR DE UNA ETAPA A PLENACARGA.

De un 17% COMPARADO CON UNCOMPRESOR DE UNA ETAPA CON VALVULAESPIRAL A CARGA PARCIAL.

HASTA un 25% COMPARADO CON UNCOMPRESOR DE UNA ETAPA SIN VALVULAESPIRAL A CARGA PARCIAL.

IMOCOMIMOCOM

VariaciVariacióón de Entrega. Dos Etapasn de Entrega. Dos Etapascon Variación de Desplazamientocon Variación de Desplazamiento



pp

IMOCOMIMOCOM

%carga

CFM Potencia cfm/bhp

30 342 105.05 3.256

35 399 115.23 3.463

40 456 125.40 3.636

45 513 127.60 4.020

50 570 129.80 4.391

55 627 138.60 4.524

60 684 147.64 4.633

65 741 156.69 4.729

70 798 165.73 4.815

75 855 174.78 4.892

80 912 183.82 4.96185 969 192.87 5.024

90 1,026 201.91 5.081

95 1,083 210.95 5.134

100 1140 220 5.182

Una etapa frente a Dos EtapasUna etapa frente a Dos Etapasambos con Válvula Espiralambos con Válvula Espiral



La vávlvula Espiral en unión del compresor de dos etapas reduce dramáticamente los

costos de operación de un sistema de aire comprimido

Válvula Espiral.

Compresor de Una

Etapa

IMOCOMIMOCOM


% O

F B H P U S E

D

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

100

90

8070

60

50

40

30

20

Compresor Dos Etapas

con Válvula Espiral

Ventajas de Dos Etapas enVentajas de Dos Etapas en TandemTandem yyVálvula EspiralVálvula Espiral



Carga de ACFM por HP a 100 psig Ventaja de

Operación Dos Etapas Una Etapa Dos Etapas

100% 5,11 4,55 13%

70% 4,6 3,36 24%

50% 4,16 2,57 62%

40% 3,41 2,3 56%

Válvula EspiralVálvula Espiral

Dos Etapas - Con Válvula Espiral de Control de Volumen Interno.Una Etapa - Sin Válvula Espiral.

IMOCOMIMOCOM

Dos Etapas Vs Una Etapa (en $)Dos Etapas Vs Una Etapa (en $) CONSIDERANDO UN COMPRESOR DE TORNILLO DE DOS ETAPAS



CONSIDERANDO UN COMPRESOR DE TORNILLO DE DOS ETAPASDE 200 HP OPERANDO A 100 PSIG POR 8700 HORAS POR AÑO DELOS CUALES:

1000 HORAS AL 100% DE CARGA. 3000 HORAS AL 90% DE CARGA 2700 HORAS AL 80% DE CARGA 2000 HORAS AL 60% DE CARGA

CON ENERGIA ELÉCTRICA A US$0.0522 POR KwH, LOS AHORROSDE ENERGÍA DARIAN UN MONTO DE:

US$15,430 POR AÑO COMPARADO A UN COMPRESOR DEUNA ETAPA DE LA MISMA CAPACIDAD SIN

VÁLVULA ESPIRAL.

US$4,372 POR AÑO COMPARADO A UN COMPRESOR DEUNA ETAPA DE LA MISMA CAPACIDAD CONVÁLVULA ESPIRAL.

IMOCOMIMOCOM

AHORROS DE ENERGIA



(en $)

AHORROUS$15,430

AHORROUS$4,372

Dos Etapas Frente a

Una Etapa SINVálvula Espiral

Dos Etapas Frente a Una

Etapa CON Válvula Espiral

IMOCOMIMOCOM

VariaciVariacióón de Entrega (III)n de Entrega (III)Por desplazamiento geométricoPor desplazamiento geométrico



p gp g

Mediante la variación de la velocidad de

giro de la unidad compresora:

No hay variación de la Rc.

Arranque suave del motor Variación de la presión de trabajo.Trabaja a la presión requerida por el sistema.Máximo ahorro de energía porque se sigue la

curva Carga- Entrega en relación 1 - 1

IMOCOMIMOCOM

VSD- PERFOMANCEVSD- PERFOMANCEVSD COMPRESSOR PACKAGE PERFORMANCE

MACHINE WITHOUT SPIRAL VALVE



IMOCOMIMOCOM

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CAPACITY - %

P O W E R -

VariaciVariacióón de Desplazamienton de Desplazamiento



Volumétrico por velocidadVolumétrico por velocidadDisminución de la capacidad refrigerante

del motor a bajas revoluciones

Significativo costo inicial y de reemplazode componentes eléctricos y electrónicos

Disminución de la capacidad normal delequipo debido a la velocidad límite de launidad compresora

IMOCOMIMOCOM

VariaciVariacióón de Entrega. Dos Etapasn de Entrega. Dos Etapascon Variación de Velocidadcon Variación de Velocidad



IMOCOMIMOCOM

%carga CFM Potencia cfm/bhp

30 294 66 4.455

35 343 77 4.455

40 392 88 4.455

45 441 99 4.455

50 490 110 4.455

55 539 121 4.455

60 588 132 4.455

65 637 143 4.455

70 686 154 4.455

75 735 165 4.455

80 784 176 4.455

85 833 187 4.455

90 882 198 4.455

95 931 209 4.455

100 980 220 4.455

Sistemas de Control. Consumos deSistemas de Control. Consumos dePotencia a Cargas ParcialesPotencia a Cargas Parciales



IMOCOMIMOCOM

% carga CFM VSD Espiral odulació PC/ Vacio Tandem30 294 4.455 1.761 1.724 1.638 3.25635 343 4.455 2.001 1.958 1.862 3.46340 392 4.455 3.191 2.392 2.08 3.636

45 441 4.455 3.527 2.622 2.293 4.02150 490 4.455 3.852 2.841 2.502 4.39155 539 4.455 3.968 3.049 2.705 4.52460 588 4.455 4.064 3.247 2.905 4.63365 637 4.455 4.148 3.436 3.099 4.72970 686 4.455 4.224 3.616 3.289 4.81575 735 4.455 4.291 3.788 3.475 4.89280 784 4.455 4.352 3.953 3.657 4.96185 833 4.455 4.407 4.111 3.835 5.02490 882 4.455 4.457 4.261 4.009 5.08195 931 4.455 4.503 4.406 4.179 5.134

100 980 4.455 4.545 4.545 4.346 5.182

110

Sistemas de Control. Consumos deSistemas de Control. Consumos dePotencia a Cargas ParcialesPotencia a Cargas Parciales



La vávlvula Espiral en unión del compresor de dos etapas reduce dramáticamente los

costos de operación de un sistema de aire comprimido

Variación Velocidad

Pc - Vc Real

Modulación

Válvula Espiral

IMOCOMIMOCOM


%

O F B H P U S

E D

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

100

90

80

7060

50

40

30

20Compresor Dos Etapas

con Válvula Espiral

Distribución de Costos DirectosDistribución de Costos Directosen Generación de Aire



Costo

Energía

80%

Otros

2%

Mantenim

iento7%

Capital

11%

en Generación de AireComprimidoComprimido

IMOCOMIMOCOM

Ahorros!!!Ahorros!!!



☺Estos ahorros, por supuesto,seguirán año tras año!

☺La diferencia en el costo inicial deun compresor de alta eficiencia

sobre uno equivalente de una etapase recupera normalmente en pocomas de un año.

☺Es Como Guardar Dinero en ElBanco!!!

IMOCOMIMOCOM



IMOCOMIMOCOM

¿Instalar uno o más¿Instalar uno o másCompresores?Compresores?



La curva de variación de demanda, rango depresión, el costo de una interrupción, extensión

de la red, disponibilidad de espacio, costofinanciero del “stand by” son factores a tener encuenta para instalar una o varias unidades,

centralizadas o repartidas en la planta.Una sola unidad tiene un costo inicial más bajo y

menor costo de mantenimiento. Sin embargo,aumenta el riesgo ante una parada y exige másdel sistema eléctrico.

IMOCOMIMOCOM

¿Instalar uno o más¿Instalar uno o más



Compresores?Compresores?Varias unidades proveen flexibilidad en el

suministro.

La máxima economía se consigue alajustarse exactamente a la variación de la

demanda de aire comprimido.La máxima economía se consigue al tener

el menor número posible de compresores

funcionando y que se encuentren en supunto de máxima eficiencia (plena carga):SECUENCIAMIENTO.

IMOCOMIMOCOM

SECUENCIAMIENTOSECUENCIAMIENTO



El principal objetivo es lograr la máximaeconomía en la operación del sistema. Debemoscumplir varias premisas.

El mínimo número de compresores funcionandoy que ellos estén en su punto de máximaeficiencia (plena carga).

La presión del sistema debe ser la mínimaposible.

La banda de presión del sistema debe ser lo másestrecha posible

Las demas que hemos estudiado.

IMOCOMIMOCOM

Estado de CargaEstado de Carga



PL

Pu

t3t2 t4t1

Carga Plena

VacíoMotor

Los tiempos de marcha en vacío el compresor NO genera aire pero el motor funciona y gastaenergía que se debe pagar

IMOCOMIMOCOM

Compresores MúltiplesCompresores Múltiples



Tenemos un consumo de aire variable. Un solocompresor en la red, modo Pc-Vc.

Dos compresores en la red, modo Pc-Vc.

PL

Pu

PL

Pu

t5

t3t2 t4t1

t2 t2 t4t6

IMOCOMIMOCOM

Estado de Carga paraEstado de Carga para



Compresores Múltiples (I)Compresores Múltiples (I)

PL

Pu

t5 t2 t2 t4t6

Motor 1

t5

Carga PlenaVacío

Motor 2

Carga Plena

Vacío

IMOCOMIMOCOM

Automatización por CascadaAutomatización por Cascadade Presiónde Presión

P 1



PL2

Pu2

PL1

Pu1

Motor 1

Carga PlenaVacío

Motor 2

Carga Plena

Vacío

Automatización Por CascadaAutomatización Por Cascada



El siguiente compresor entra a la red solamentecuando el consumo supera la capacidad del que

está funcionando.La banda de presión debe aumentarse parapermitir la operación secuencial, en una

cantidad proporcional al número de equipos enla red.

Exige un sistema central de secuenciamiento(PLC o computador) que permita modificar losrangos de presión para cada compresor.

IMOCOMIMOCOM

Solamente cuando el compresor que estád d l d b

SecuenciamientoSecuenciamiento InteligenteInteligente



operando se ve superado por el consumo, debeentrar el o los otros equipos.

La banda de presión se mantiene dentro de losparámetros originales del sistema

Definición del compresor Líder de una manera

dinámica (puede cambiarse automáticamente)Permite secuenciar por horas de operación del

compresor (compresor líder cambia) o por identificación del compresor.

Otros modos de secuenciamiento: remoto ó

esclavo (PC ó PLC)


Pu



PL

Pu

t1 t2Pmín

Motor 1

Carga PlenaVacío

Motor 2

Carga Modulante

IMOCOMIMOCOM

Este segundo compresor que entra al sistema

h l j t fi d l ió d l




hace el ajuste fino de la presión, conservando labanda de presión en el mínimo posible, frente atodas las condiciones de variación de flujo.

El primer compresor conserva su condición detrabajo a plena carga (máxima eficiencia) todo eltiempo que el segundo (o los demás) están enoperación (modulando).

Se minimiza el tiempo de marcha en vacío del

sistema.Cuando tenemos secuenciamiento por horas, se

intercambia automáticamente el compresor líder

IMOCOMIMOCOM



IMOCOMIMOCOM

SISTEMA IMODATA



IMOCOMIMOCOM

VARIABLES MEDIDAS ENVARIABLES MEDIDAS ENTIEMPO REALTIEMPO REAL

V lt j d lí j d l



Voltaje de línea y amperaje de loscompresores.

Presión del sistema.Flujo de aire comprimido y su variación.

Temperatura de trabajo y modo deoperación de de los compresores.Potencia consumida por los compresores

y su costo.

IMOCOMIMOCOM

OBJETIVOS DE UNAOBJETIVOS DE UNAAUDITORÍAAUDITORÍA

Determinar aire consumido en la planta



Determinar aire consumido en la planta.Determinar la energía demandada en la

generación del aire comprimido.

Conocer el estado y funcionamiento de loscompresores.

Evaluar las pérdidas de aire comprimido por fugas.

Realizar los correctivos y mejoras necesarias enel sistema para disminuir los costos y aumentar la productividad.

IMOCOMIMOCOM

CURVAS EN TIEMPO REAL

30

35

% f l o w

CAUDAL



IMOCOMIMOCOM

25

80

100

120

p s i

PRES DE LINEA

0

50

100

A a c

AMPERAJE

400

420

440

460

08/29 18:00 08/30 00:00 08/30 06:00 08/30 12:00 08/30 18:00 08/31 00:00 08/31 06:0

V a c

Date, 2002

VOLTAJE

AMPLIACI N DE LAS CURVAS

28.0

29.0

30.0

% f l o w

CAUDAL



IMOCOMIMOCOM

100

105

p s i

PRES DE LINEA

60

80

A a c

AMPERAJE

420

430

440

08:30 08:45 09:00 09:15 09:30 09:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00

V a c

Hours, 08/30/02 - 08/30/02

VOLTAJE

29.0

30.0

% f l o

w

CAUDAL

100

105

p s i

PRES DE LINEA ANÁLISISDE DATOS



IMOCOMIMOCOM

60

80

A a c

AMPERAJE

425

430

08:45 08:50 08:55 09:00 09:05 09:10

V a c

Hours, 08/30/02 - 08/30/02

VOLTAJE

Integration and Statistical Analysis

1 CAUDAL

2 PRES DE LINEA3 AMPERAJE

4 VOLTAJE

Start 08/30/02 08:42:45 08/30/02 08:42:45 08/30/02 08:42:45 08/30/02 08:42:45

Stop 08/30/02 09:14:15 08/30/02 09:14:15 08/30/02 09:14:15 08/30/02 09:14:15

Samples 127 127 127 127

Area 5.65 % flow hr 54.81 psi hr 40.52 A ac hr 224.83 V ac hr

Min 28.79 % flow 98.52 psi 47.74 A ac 420.49 V ac

Max 30.05 % flow 107.60 psi 80.52 A ac 434.15 V ac

Avg 29.81 % flow 104.38 psi 77.04 A ac 428.28 V ac

Slope 0.17 % flow/hr -9.52 psi/hr -5.82 A ac/hr 6.69 V ac/hr

Std.Dev. 0.31 2.11 5.08 3.10

DE DATOS

EVALUACIÓN Y

DIAGNÓSTICO

CONCLUSIONES YCONCLUSIONES YRECOMENDACIONES TIPORECOMENDACIONES TIPO



Corrección de fugas.

Disminuir la presión de operación.Funcionamiento automático de

compresores.Cambio de los compresores

Mejorar la alimentación eléctrica y la redde suministro eléctrico.

IMOCOMIMOCOM



IMOCOMIMOCOM

MUCHAS



MUCHAS MUCHAS

GRACIAS! GRACIAS!

IMOCOMIMOCOM

1. cómo invertir rentablemente en compresores

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