MODELO TEÓRICO PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA GENERACIÓN …

MODELO TEÓRICO PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO DE 100 PSIG Y 150 PSIG

MEJORANDO SU CALIDAD ACORDE A LOS ESTÁNDARES NACIONALES PARA UNA PLANTA MANUFACTURERA DEL VALLE DEL CAUCA.

JORGE ARMANDO MARTINEZ URIBE

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA SANTIAGO DE CALI

2007

MODELO TEÓRICO PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO DE 100 PSIG Y 150 PSIG

MEJORANDO SU CALIDAD ACORDE A LOS ESTÁNDARES NACIONALES PARA UNA PLANTA MANUFACTURERA DEL VALLE DEL CAUCA.

JORGE ARMANDO MARTINEZ URIBE

Trabajo de Grado para optar el título de Ingeniero Mecánico

Director Nestor Arturo Pincay Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA SANTIAGO DE CALI

2007

3

Nota de Aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en

cumplimiento de los requisitos

exigidos por la Universidad

Autónoma de Occidente para optar al

título de Ingeniero Mecánico

XINGENIERO CHRISTIAN CHAMORRO

JURADO

XINGENIERO NESTOR PINCAY

DIRECTOR

Santiago de Cali, 11 de Noviembre de 2007

4

AGRADECIMIENTOS

A todos aquellos que con su accionar me dieron la fuerza que me permitió finalizar

esta etapa de mi vida, en especial, a mi familia.

5

Contenido Tabla de Ilustraciones .............................................................................................. 8

Listado de Tablas ..................................................................................................... 9

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 11

2. IDENTIFICACIÓN .............................................................................................. 14

2.1 ANTECEDENTES ......................................................................................... 14

2.2 Principios Básicos del Aire Comprimido ....................................................... 15

2.3 CONFIGURACIÓN LOCAL DEL SISTEMA ANALIZADO ............................. 18

2.3.1 Lado de generación. ............................................................................... 18

2.3.2 Lado Demanda ....................................................................................... 22

2.4 DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL .............................................. 24

2.4.1 Aire de baja (100 psig) ........................................................................... 24

2.4.2 Aire de alta (150 psig) ............................................................................ 24

2.4.3 La capacidad instalada de los equipos en la planta es de: ..................... 24

2.4.4 Nota. ....................................................................................................... 24

2.5 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .............................................................. 24

2.5.1 Consecuencias identificadas .................................................................. 25

2.5.2 Causas identificadas .......................................................................... 25

2.6 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................ 26

3. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 27

4. OBJETIVOS ....................................................................................................... 28

4.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................. 28

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 28

5. MARCO REFERENCIAL.................................................................................... 29

5.1 MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 29

5.1.1 Auditorías Energéticas ........................................................................... 29

5.1.2 El uso de los datos de energía ............................................................... 30

5.2 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................... 30

5.2.1 Tipos de uso de la energía ................................................................. 30

6

5.3 ESTADO ACTUAL .................................................................................... 32

5.3.1 Caracterización Energética de la Planta Analizada ................................ 32

5.4 ESTADO TECNOLÓGICO ........................................................................ 34

6. CÁLCULO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................... 37

6.1 DEFINICIÓN DE LA HIPÓTESIS .............................................................. 37

6.2 DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES .......................................................... 37

6.3 DEFINICIÓN DE INDICADORES ASOCIADOS ....................................... 37

6.4 UNIVERSO ............................................................................................... 39

6.5 MUESTRA ................................................................................................ 39

6.5.1 Fuentes de Información .......................................................................... 40

6.6 INSTRUMENTACIÓN ............................................................................... 40

Nota. ................................................................................................................ 40

6.6.1 Contadores de KW ............................................................................. 41

6.6.2 Contador de flujo de aire comprimido ................................................. 41

6.6.3 Medidor de presión y reguladora de caudal ....................................... 42

6.7 REGISTROS DE CONSUMOS EN KWH ................................................. 43

6.7.1 Costos asociados a la generación de aire comprimido ...................... 43

6.7.2 Conversiones de ingeniería ................................................................ 44

6.8 CONSUMO ENERGÉTICO BTU/LB ............................................................. 49

6.8.1 Consumo Energético Compresores de Aire BTU/LB .............................. 51

6.9 ESTUDIO PILOTO ........................................................................................ 52

6.9.1 Método o Estructura de la Unidad de Análisis ........................................ 53

6.9.2 Criterios de validez y confiabilidad ..................................................... 53

6.10 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CORPORATIVAS ................................ 54

6.10.1 Especificación para el aire de baja presión ........................................ 54

6.10.2 Especificación para el aire de alta presión ......................................... 54

6.10.3 Especificación de operación del aire en planta .................................. 54

6.10.4 Especificación de tanque pulmón ......................................................... 54

7. PLANTEAMIENTOS .......................................................................................... 55

7.1 ASIGNACIÓN DE COSTO AL AIRE COMPRIMIDO .................................... 55

7

7.1.1 Indicadores ............................................................................................. 56

7.2 ESTRATEGIAS DE OPTIMIZACIÓN DE LA GENERACIÓN DE AIRE

COMPRIMIDO .................................................................................................... 58

7.3 SISTEMA PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE COMPRIMIDO

........................................................................................................................... 60

7.4 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UN BALANCE ENERGÉTICO ............. 60

8. RECURSOS DISPONIBLES .............................................................................. 62

9. CONCLUSIONES .............................................................................................. 63

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 67

11. ANEXOS .......................................................................................................... 69

11.1 RECUPERACIÓN DE CALOR.................................................................... 69

Ejemplo de Recuperación de Calor ................................................................. 69

11.2 FÓRMULA PARA EL CÁLCULO DE LAS CFM POR COMPRESOR DE

AIRE ................................................................................................................... 70

11.3 MEJORA EN EL DISEÑO DE LA RED DE AIRE COMPRIMIDO ............... 70

ERRORES ....................................................................................................... 71

11.4 TANQUE PULMÓN O ACUMULADOR ...................................................... 71

Acumulador ..................................................................................................... 72

Determinación del acumulador cuando el compresor funciona

Intermitentemente ........................................................................................... 72

11.4.1 Mantenimiento ...................................................................................... 73

11.4.2 Cálculo de la Capacidad del Tanque Recibidor .................................... 74

11.5 ESQUEMA EQUIPOS UBICADOS EN CASA DE FUERZA ....................... 75

11.6 TABLA DE DATOS DE CONSUMOS ELÉCTRICOS COMPRESORES DE

AIRE ................................................................................................................... 76

11.6.1 Datos de consumo eléctrico (kWh) compresores de aire de baja presión

........................................................................................................................ 77

11.6.2 Datos de consumo eléctrico (kWh) compresores de aire de alta presión

........................................................................................................................ 82

8

Tabla de Ilustraciones Ilustración 1 Capacidad Efectiva de Generación de Energía Eléctrica .................. 12

Ilustración 2 Evolución de Precios de la Energía Eléctrica en Bolsa y Contrato

Nacional ................................................................................................................. 13

Ilustración 3 Gastos en una instalación de aire comprimido .................................. 14

Ilustración 4 Tipos de Compresores ...................................................................... 16

Ilustración 5 Diagrama de un Sistema de Aire Comprimido ................................... 23

Ilustración 6 Energy Use Profile ............................................................................. 31

Ilustración 7 Distribución Consumo Energético según Fuente ............................... 31

Ilustración 8 Sistema ItelliFlow ............................................................................... 35

Ilustración 9 Sistema IntellySys ............................................................................. 35

Ilustración 10 Distribución típica de una sala de compresores y su distribución .... 36

Ilustración 11 Esquema Equipos en Casa de Fuerza ............................................ 76

9

Listado de Tablas Tabla 1 Descripción Compresores de Aire ............................................................ 18

Tabla 2 Tabla Consumos 2004 .............................................................................. 33

Tabla 3 Caracterización Energética 2004 .............................................................. 33

Tabla 4 Caracterización Energética 2004 IC ......................................................... 34

Tabla 5 Potencial de Ahorro 2004 .......................................................................... 34

Tabla 6 Descripción Cuentas Contables ................................................................ 38

Tabla 7 Descripción Contadores Eléctricos ........................................................... 41

Tabla 8 Equipos medidores y sensores de presión ............................................... 42

Tabla 9 Equivalencias de Ingeniería ...................................................................... 43

Tabla 10 Consumo Energético Compresores de Aire ............................................ 46

Tabla 11 Costo del kWh pagado en la factura ....................................................... 46

Tabla 12 Costo Total Generación Aire Comprimido ............................................... 47

Tabla 13 Costo Operativo Teórico Vs Reportado .................................................. 47

Tabla 14 Comparación de Consumo Energético con el estándar internacional ..... 48

Tabla 15 Comportamiento indicador BTU/lb por año ............................................. 49

Tabla 16 Consumo energético Enero - Mayo de 2003 ........................................... 50



Tabla 19 Consumo Energético Aire Comprimido 2002 - 2004 ............................... 51

Tabla 20 Consumo Energético Aire Comprimido 2003 - 2005 ............................... 52

Tabla 21 Cálculo económico de las Fugas ............................................................ 59

Tabla 22 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Enero de 2005

............................................................................................................................... 77

Tabla 23 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Febrero de

2005 ....................................................................................................................... 78

Tabla 24 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Marzo de 2005

............................................................................................................................... 79

Tabla 25 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Abril de 200580

Tabla 26 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Mayo de 2005

............................................................................................................................... 81

Tabla 27 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Enero de 2005

............................................................................................................................... 82

Tabla 28 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Febrero de

2005 ....................................................................................................................... 83

Tabla 29 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Marzo de 2005

............................................................................................................................... 84

Tabla 30 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Abril de 2005 85

10

Tabla 31 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Mayo de 2005

............................................................................................................................... 86

11

1. INTRODUCCIÓN En el presente trabajo busca hacer una caracterización energética del uso del aire comprimido dentro de una planta manufacturera del Valle del Cauca, planteando opciones de mejora dentro de los principios de conservar la calidad del producto, el impacto ambiental y la seguridad industrial ya que esta empresa se encontraba, al momento del análisis, certificada con la ISO9000, ISO14000 y OSHAS18000. “El uso del aire comprimido data del año 1700 cuando el físico francés Denis Papin utilizó una rueda hidráulica para comprimir aire y transportarlo a través de tuberías. Casi un siglo después, el inventor inglés George Medhurst patentó la primera máquina de aire comprimido impulsada por un motor; sin embargo, el crédito de la primera aplicación práctica del aire comprimido se otorga al también inventor inglés George Law, quien desarrolló en 1865 el primer taladro para piedra, que fue utilizado para hacer el túnel del ferrocarril en la montaña Mont Cenis en los Alpes Suizos, abierto en 1871, y el túnel Hoosac en el oeste de Massachusetts, en Estados Unidos, puesto en servicio en 1875. Por último, otro avance importante fue el invento del freno de aire para trenes, desarrollado hacia 1868 por el inventor, ingeniero e industrial estadounidense George Westinghouse. Hoy en día, el aire comprimido es uno de los servicios que con mayor frecuencia utiliza la Industria. Versátil y seguro, es empleado como un fluido de limpieza, refrigerante, elemento transportador, activador de herramientas neumáticas y de diversos sistemas de control; además, puede mezclarse con varios productos y resulta indispensable en infinidad de maquinaría; en la actualidad, muchos procesos robotizados no se conciben sin este importante recurso. Se usa en forma intensiva en la pequeña y mediana empresa, principalmente en los sectores industriales de alimentos, textil, del vestido, maderera, mueblería, papelera, química y del plástico, entre otros. Sin embargo, su costo generalmente no se asocia a los costos de producción, a pesar de que utiliza, sin lugar a dudas, una cantidad sumamente significativa de energía, por lo que llega a ser mucho más caro que la electricidad, el gas y, en algunos casos, que el agua.” (1) La caracterización energética puede entenderse como “los procedimientos y procesos relacionados con la planificación, compra, almacenamiento, transformación, distribución, control y uso final de la energía. La eficiencia en el uso de la energía, elemento imprescindible para la reducción de costos de producción de la mayor parte de las empresas, puede ser lograda por dos vías: la vía cara y fácil de implementación de tecnologías productivas de bajo consumo, o

12

la vía barata y difícil de lograr, cambios de hábitos en el uso final de la energía con la tecnología existente.” (2) Es importante hacer un uso racional de la energía y, en especial, del aire comprimido ya que la oferta nacional de energía es limitada. “La capacidad efectiva neta instalada al 31/12/2006 fue de 13.279 MW, con una disminución neta de 69 MW respecto al 2005.” (3) En la Ilustración 1 Capacidad Efectiva de Generación de Energía Eléctrica podemos ver cómo está distribuida la capacidad de generación de Colombia. Ilustración 1 Capacidad Efectiva de Generación de Energía Eléctrica

Fuente: XM, Citado por la UPME Con un panorama que estará restringiendo el crecimiento industrial la mejor opción para el aire comprimido es buscar los puntos de mejora y generar planes de acción tanto a mediano como a corto plazo que permita optimizarlos y, basados en un estudio real de las necesidades actuales y futuras de la empresa, generar un plan a largo plazo que permita mejorar la tecnología existente, si es necesario. Recordemos que “el aire comprimido es utilizado ampliamente en la industria, desde los pequeños talleres de maquinado hasta los grandes complejos industriales. En muchos casos el aire comprimido es tan vital que la planta no puede operar sin él. Los sistemas de aire comprimido pueden variar ampliamente en tamaño, desde unidades de menos de 5 hp, hasta sistemas de más de 50.000 hp. En muchas plantas industriales los compresores de aire son los mayores consumidores de electricidad y por tanto, las ineficiencias en el sistema de aire comprimido resultan muy costosas. Sin embargo, el personal que utiliza el aire

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comprimido tiende a pensar que el mismo, tiene poco valor y así, por pensar que se trata de simple aire, por la prácticamente nula peligrosidad de un escape o fuga, es muy frecuente que no se le preste atención a su ahorro y uso adecuado.” (4) Los costos energéticos asociados a la producción del aire comprimido aumentan cada año porque el costo de generar la energía eléctrica y llevarla hasta el usuario final es mayor ver Ilustración 2 Evolución de Precios de la Energía Eléctrica en Bolsa y Contrato Nacional. Ilustración 2 Evolución de Precios de la Energía Eléctrica en Bolsa y Contrato Nacional

Fuente: XM citado por la UPME

2. IDENTIFICACIÓN

2.1 ANTECEDENTES “Típicamente, un sistema de aire comprimido, con una vida promedio de 10 a 15 años, divide sus gastos en un 4% en mantenimiento. Ilustración 3 Gastos en una instalación de aire comprimido

Fuente: CONAE Como se puede ver, la electricidad juega un papel tan importante que siemprjustificará la realización de un diagnóstico energético en búsqueda de reducir este gasto. No obstante, tenemos la ventaja de que a diferencia de otros servicios, el aire comprimido se genera directamente en las instalaciones del usuario, lo que le permite tener elementos de control para su adecuada utilización.

Gastos de Energía

Gastos en una instalación de Aire Comprimido

14

NTECEDENTES

“Típicamente, un sistema de aire comprimido, con una vida promedio de 10 a 15 años, divide sus gastos en un 83% de electricidad, 13% en inversiones de capital y 4% en mantenimiento.

Gastos en una instalación de aire comprimido

Como se puede ver, la electricidad juega un papel tan importante que siemprjustificará la realización de un diagnóstico energético en búsqueda de reducir este

No obstante, tenemos la ventaja de que a diferencia de otros servicios, el aire comprimido se genera directamente en las instalaciones del usuario, lo que le

ermite tener elementos de control para su adecuada utilización.

Aportación de Capital

13%

Gastos de Energía83%


“Típicamente, un sistema de aire comprimido, con una vida promedio de 10 a 15 83% de electricidad, 13% en inversiones de capital y

Como se puede ver, la electricidad juega un papel tan importante que siempre se justificará la realización de un diagnóstico energético en búsqueda de reducir este

No obstante, tenemos la ventaja de que a diferencia de otros servicios, el aire comprimido se genera directamente en las instalaciones del usuario, lo que le

ermite tener elementos de control para su adecuada utilización.

Aportación de Capital

13%Gastos de

Mantenimiento4%


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Así, pues, el entender y poner especial atención a la forma en que operan estos sistemas, puede llevarnos a identificar y aprovechar una serie de áreas de oportunidad, que nos permitirán incrementar su desempeño, evitar un uso ineficiente de la energía, aumentar la calidad y productividad, y por ende, la competitividad de nuestra empresa.” (1) Revisando otro autor se encontró que para calcular el costo real del aire comprimido para compresores reciprocantes mayores de setenta y cinco caballos de fuerza (75HP) se debe tener en cuenta la siguiente proporción: Mantenimiento 15% Operación 20% Energía 65% (5)

2.2 Principios Básicos del Aire Comprimido “El aire del ambiente es, por así decirlo, la materia prima en los sistemas de aire comprimido. Está compuesto básicamente de nitrógeno (78%), oxígeno (21%), argón (0.9%) y trazas (0.1%) de bióxido de carbono, neón, helio y kriptón; físicamente es inodoro, incoloro y no tiene sabor. El aire comprimido no es otra cosa que el mismo aire del ambiente atrapado en un mecanismo donde se incrementa su presión -por la reducción del volumen- a través de un proceso mecánico. La máquina que realiza este trabajo es conocida como compresor, del cual existen básicamente dos tipos: los compresores de desplazamiento positivo y los compresores dinámicos.

Ilustración 4 Tipos de Compresores

Fuente: CONAE Un sistema de aire demanda. Del lado del suministro, encontraremos el paquete de compresión, compuesto por el compresor, el motor del compresor, controladores y equipo de tratamiento del aire, como filtros, enfriadores,almacenamiento, etc. Por el lado de la demanda, están el cabezal principal, compuesto por las líneas principales de distribución, mangueras, reguladores de presión, válvulas, lubricadores, equipo neumático, etc. Cada uno de los elemdemanda, tienen una aplicación específica para el mejor desempeño del sistema y, en cada caso, se deberá cuidar su funcionamiento a través de un adecuado mantenimiento.” (1) La empresa analizada se encuentra ubicada en la ciudad de Yumbo, Valle del Cauca, Colombia, con una potencia instalada (al momento de realizar el estudio) en aire comprimido de setecientos setenta y cinco caballos de fuerza (775 hp) para generar aire comprcinco caballos de fuerza (525 hp) para generar aire comprimido de alta presión (150 psig). El aire de baja presión es principalmente utilizado para los procesos de control, instrumentación el aire de alta es usado producto denominado “PCI (

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

(Flujo intermitente)

RECIPROCANTES

ACCIÓN SIMPLE

ACCIÓN DOBLE

ROTATIVOS

TORNILLO ESPIRAL O

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Tipos de Compresores

comprimido se divide en dos partes: el suministro y la demanda. Del lado del suministro, encontraremos el paquete de compresión, compuesto por el compresor, el motor del compresor, controladores y equipo de tratamiento del aire, como filtros, enfriadores, secadores, tanques de almacenamiento, etc. Por el lado de la demanda, están el cabezal principal, compuesto por las líneas principales de distribución, mangueras, reguladores de presión, válvulas, lubricadores, equipo neumático, etc.

Cada uno de los elementos mencionados, tanto del suministro como de la demanda, tienen una aplicación específica para el mejor desempeño del sistema y, en cada caso, se deberá cuidar su funcionamiento a través de un adecuado

La empresa analizada se encuentra ubicada en la ciudad de Yumbo, Valle del Cauca, Colombia, con una potencia instalada (al momento de realizar el estudio) en aire comprimido de setecientos setenta y cinco caballos de fuerza (775 hp) para generar aire comprimido de baja presión (100 psig) y quinientos veinte y cinco caballos de fuerza (525 hp) para generar aire comprimido de alta presión (150 psig). El aire de baja presión es principalmente utilizado para los procesos de

instrumentación en general y para los equipos de fabricación mientras que usado principalmente en el subproceso de fabricación de su

producto denominado “PCI (Post Cure Inflated)” y unos equipos de construcción

COMPRESORES

ROTATIVOS

TORNILLO ESPIRAL O VOLUTA

FLUJO CONTINUO

DINÁMICOS

CENTRÍFUGOS FLUJO AXIAL

comprimido se divide en dos partes: el suministro y la demanda. Del lado del suministro, encontraremos el paquete de compresión, compuesto por el compresor, el motor del compresor, controladores y equipo de

secadores, tanques de almacenamiento, etc. Por el lado de la demanda, están el cabezal principal, compuesto por las líneas principales de distribución, mangueras, reguladores de

entos mencionados, tanto del suministro como de la demanda, tienen una aplicación específica para el mejor desempeño del sistema y, en cada caso, se deberá cuidar su funcionamiento a través de un adecuado

La empresa analizada se encuentra ubicada en la ciudad de Yumbo, Valle del Cauca, Colombia, con una potencia instalada (al momento de realizar el estudio) en aire comprimido de setecientos setenta y cinco caballos de fuerza (775 hp)

imido de baja presión (100 psig) y quinientos veinte y cinco caballos de fuerza (525 hp) para generar aire comprimido de alta presión (150 psig). El aire de baja presión es principalmente utilizado para los procesos de

los equipos de fabricación mientras que subproceso de fabricación de su

)” y unos equipos de construcción

FLUJO CONTINUO

FLUJO MIXTO

EYECTORES

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que requieren presiones mayores a la suministrada por los compresores de baja presión. Los compresores existentes (al momento de realizar el estudio) son del tipo reciprocantes (simple efecto) doble etapa de las marcas Worthington e Ingersoll Rand modelos tipo L y Horizontal. El modelo más antiguo es de 1961 estando la mayoría por fechas cercanas a ésta. Los registros de mantenimiento encontrados de los equipos no son claros y se han perdido algunos, lo que no permite tener una confiabilidad de cuándo fueron las últimas reparaciones o llevados a medidas estándar estos compresores. No se encontraron registros de instalaciones anteriores de filtros o secadores para mejorar la calidad del aire a la salida de los mismos. El sistema de filtrado se ha limitado a las trampas de drenaje en las líneas, intercambiadores de calor, ciclones y tanques de separación de agua. La tubería usada para la conducción del aire comprimido, tanto de alta como de baja presión, es del tipo acero carbono, sin costura (en su gran mayoría), clase 40, roscada. Se ha logrado comprobar que no se siguieron las recomendaciones de los fabricantes de compresores para instalaciones de este tipo en una gran variedad de casos. En algunos puntos se detalló tubería soldada clase 40 y otra roscada clase 80. Algunas tuberías tienen más de 10 años de servicio continuo. La empresa tiene recomendaciones corporativas para el diseño y montaje de las instalaciones para aire comprimido. Al momento del estudio se hizo un sondeo con los mecánicos de mantenimiento y algunos de los ingenieros staff quienes manifestaron el desconocimiento de las mismas trasladándole la responsabilidad de su cumplimiento al ingeniero de proyecto y de utilities. Se detectaron tomas de aire para los equipos de producción que no cumplen con los requisitos mínimos corporativos y de los fabricantes de los compresores. La generación del aire comprimido se encuentra centralizada desde lo que se conoce como la Casa de Fuerza (o de potencia) donde se monitorea la presión de la línea de aire de alta y de baja para mantenerla dentro de lo requerido por el departamento de calidad. El control se efectúa de manera manual con ayuda de una alarma que suena cuando la presión del tanque pulmón, ubicado en las instalaciones de casa de fuerza, se baja del set determinado haciendo que el operador encienda o ponga a cargar otro compresor más. En este mismo sitio se encuentran las calderas (3), las bombas de agua (8), las subestaciones eléctricas (2) y las plantas generadoras diesel para emergencias (2). Estos sistemas son atendidos por una cuadrilla de 8 personas distribuidos en 3 turnos/día los 7 días de la semana.

18

2.3 CONFIGURACIÓN LOCAL DEL SISTEMA ANALIZADO El sistema para la fecha del trabajo tenía la siguiente configuración en sus equipos tanto de generación como de control:

2.3.1 Lado de generación.

2.3.1.1 Compresores Cinco (5) compresores de baja presión. Normalmente operan con dos (2) (el de 250hp mas otro para cubrir la demanda) y cuatro (4) compresores de alta presión, operando dos (2) normalmente ver Tabla 1 Descripción Compresores de Aire. Tabla 1 Descripción Compresores de Aire

AIRE 100PSI

MARCA MODELO

CFM FAD

POTENCIA NOMINAL

REFRIGERACIÓN

COMP. 1 Worthington

L62864 268 75 Agua

COMP. 2 Ingersoll Rand

1975 686 150 Agua


1961 686 150 Agua


1969 686 150 Agua


1000 250 Agua

AIRE 150PSI

MARCA MODELO

CFM FAD

POTENCIA NOMINAL

REFRIGERACIÓN


SVIXT642

485 150 Agua

COMP. 2 Worthington

L79065 295 125 Agua

COMP. 3 Worthington

L93543 347 125 Agua

COMP. 4 Worthington

L91316 290 125 Agua

Fuente: Planta Analizada

2.3.1.2 Tanques pulmón Existen dos (2) tanques, en acero carbono, que funcionan como reservorios o pulmones generales ubicados en Casa de Fuerza. En el sistema de aire de baja presión hay otros tanques pulmones adicionales en las aplicaciones con pistones

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más grandes. En total se han detectado seis (6) tanques pulmones en toda la planta. En los demás equipos de construcción no existen tales tanques pulmones (preguntando a los mecánicos más antiguos se detectó que los equipos habían llegado con sus respectivos pulmones pero fueron retirados por orden de la administración hace bastante tiempo).

2.3.1.3 Enfriamiento Una vez el aire es generado por los compresores pasa a los intercambiadores de calor enfriados con agua. El agua de recirculación usada en los intercambiadores de calor proveniente de una torre de enfriamiento de 250TR (Marca A. Faccini, referencia TP250) y es bombeada por una de dos bombas de cincuenta caballos de fuerza (50 HP). El agua usada para el enfriamiento tiene como fuente principalmente la suministrada por la empresa de aguas de la ciudad (EMCALI) y es tratada químicamente para evitar su incrustación y la formación de algas. En algunas ocasiones han alimentado el sistema con agua de pozo. El tratamiento físico-químico del agua de la ciudad es el siguiente:

1. Filtro de arena. 2. Filtro de carbón activado. 3. Suavizador o ablandador. Usan zeolita regenerada con sal marina para el

retiro de la dureza del agua. El suministro tiene contador registrando, manualmente, el caudal (en m3) consumido por la torre de enfriamiento del agua de recirculación de los compresores y los intercambiadores de calor. Se encontraron registros de las características físico-químicas del agua y su tratamiento desde varios años atrás (más de 5 años). Las variables registradas son las siguientes:

1. Dureza 2. Turbidez (visual) 3. pH 4. Consumo 5. Alcalinidad OH 6. Índice de Langelier 7. Consumo de agua 8. Consumo de químicos

Al momento del estudio se estaba desarrollando un proyecto de sustitución del agua de la ciudad por agua de pozo suavizada el cual había dado resultados satisfactorios. El proceso de tratamiento físico-químico del agua de pozo es el siguiente:

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1. Filtro de arena. 2. Suavizador o ablandador. Usan zeolita regenerada con sal marina para el

retiro de la dureza del agua. El suministro tiene contador registrando, manualmente, el caudal (en m3) consumido por la torre de enfriamiento del agua de refrigeración de los equipos productivos dentro de planta. Se encontraron registros de las características físico-químicas del agua y su tratamiento desde varios años atrás (más de 5 años). Las variables registradas son las siguientes:

1. Dureza 2. Turbidez (visual) 3. pH 4. Consumo 5. Alcalinidad OH 6. Índice de Langelier 7. Consumo de agua 8. Consumo de químicos

El formato de registro de las torres de enfriamiento de agua de la planta (800TR) y la de los compresores de aire (250TR) es el mismo y se diligencia por turno. Las dosificaciones químicas se realizan en 2º turno. Por política corporativa el tratamiento químico del agua no puede incluir productos que contengan BCMH por su reactividad y peligrosidad. En consulta con el proveedor de químicos de la empresa analizada, el tratamiento químico es del tipo todo polímero. Como parte del enfriamiento del aire comprimido se tiene la etapa de los intercambiadores de calor. Estos equipos están instalados en los compresores de calor entre la 1ª etapa y la 2ª etapa y en los postenfriadores a la salida de los compresores de aire. En los intercambiadores de calor de los compresores de aire se han detectado varios con daño físico en las aletas de enfriamiento. Los postenfriadores se han ido reemplazando por nuevos con estampe “U” de la ASME acorde a las políticas internas de los vasos a presión.

2.3.1.4 Funcionamiento Los compresores son controlados manualmente (encendido y apagado) lo mismo que la determinación de la carga con la que funcionan (pueden trabajar en vacío,

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½ carga, ¾ carga ó 100% de la carga). Los presóstatos controlan si el compresor trabaja con carga (preestablecida por el operador) o en vacío.

2.3.1.5 Alarmas Se tiene un sistema de alarma por baja y alta presión en ambos tipos de aire comprimido generado. Los sensores de presión se encuentran ubicados en los tanques pulmón que se encuentran en la Casa de Fuerza lo que no permite tener un tiempo considerable de reacción, por parte del operador, cuando existe un aumento de la demanda sin haber afectado la presión. En este punto existe la opción de mejora de instalar un sensor de flujo que permita que el sistema de generación reaccione a la demanda de aire comprimido. En Casa de Fuerza hay un panel central de monitoreo donde se registra permanentemente la presión de la línea y de los tanques pulmón.

2.3.1.6 Calidad del aire comprimido “La calidad del aire está determinada por la proporción de humedad y de contaminación (partículas de polvo o aceite) que permita la aplicación final del mismo. En general, se utilizan 4 niveles de calidad en función de su aplicación. En la industria se utiliza alguno de los tres primeros, como enseguida se describe:

• Aire de planta. Aire que puede estar relativamente sucio y húmedo. Por sus características, es empleado en herramientas neumáticas y para usos generales.

• Aire para instrumentos. Aire con cantidades de humedad y suciedad moderadas, por lo que es usado en laboratorios, sistemas de aplicación de pintura por rocío o pintura en polvo, controles de climas, etc.

• Aire de proceso. Aire con muy poca humedad y casi nula suciedad; por sus características, es utilizado en la industria química, alimenticia, farmacéutica y electrónica.

• Aire para respiración. Aire sin humedad y totalmente libre de aceite y polvos, por lo que se usa para recargar tanques de equipos de buceo, en hospitales, consultorios dentales, etc.” (1)

En la planta analizada se requiere de los dos primeros tipos de aire: Aire de planta y para instrumentos. Por manejo, se utiliza el segundo ya que se asegura limpieza en toda la planta y mayor duración de los equipos que laboren con este aire. Cuando se hizo el trabajo se solicitaron los registros de la medición de la calidad del aire comprimido. Éstos no fueron suministrados para su verificación tanto en baja como alta presión. El punto más lejano de uso está aproximadamente a ochocientos metros (800 m) lineales. Los compresores actuales entregan un aire con gran cantidad de agua y aceite y no logran, por sí mismos, cumplir con la calidad de aire especificada para

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instrumentación acorde a las tablas de los mismos fabricantes de compresores de aire. Se tienen algunas estadísticas de producto final afectado por la calidad del aire comprimido pero no se permitió el acceso a las mismas. Al momento del estudio el sistema de generación no tiene un sistema de filtrado y secado más eficiente que los intercambiadores de calor. Estos se han estandarizado para permitir su intercambio entre si y poder hacerle mantenimiento al que se encuentre en lista.

2.3.1.7 Personal operativo Los compresores de aire son atendidos por una cuadrilla de ocho (8) personas distribuidos en tres (3) turnos/día los siete (7) días de la semana. El personal operativo también hace las funciones de mecánico de mantenimiento de los equipos de su área. En este mismo sitio se encuentran las calderas (3), las bombas de agua (8), las subestaciones eléctricas (2), las plantas generadoras diesel para emergencias (2), las torres de enfriamiento (3), los pozos de agua (3), el sistema contra incendio (1), y los intercambiadores de calor del aire comprimido (9). Todos estos equipos son operados y mantenidos por el mismo grupo de mecánicos de los compresores de aire.

2.3.2 Lado Demanda

2.3.2.1 Tubería La planta tiene más de cincuenta (50) años de estar operando junto con el sistema de aire comprimido. Esto ha significado que se tienen tuberías instaladas de igual edad, ramales fuera de servicio y derivaciones a equipos que ya no existen o han sido removidos del sitio. Esto genera una carga adicional al sistema que podría ser eliminada una vez se restablezca el anillo perdido. El trazado de tuberías no conforma un anillo cerrado (loop) ni tiene un pulmón en la planta que permita absorber los cambios de la demanda. La tubería sale de casa de fuerza en diámetro nominal de 2” y de allí se reparte en diferentes diámetros nominales desde 1.1/2” hasta ½” para llegar al usuario final. Algunas partes de la tubería instalada ya presentan focos de ataque corrosivo y daño. La especificación de ingeniería corporativa que tienen indica que la tubería

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de conducción de aire cuando es roscada debe ser clase 80 para evitar que la pared de la rosca sea demasiado delgada y el ataque corrosivo genere falla. La tubería clase 40 debe ser soldada.

2.3.2.2 Equipo acondicionador En algunos equipos consumidores se tienen estaciones de acondicionamiento consistente en filtro, separador y lubricador. Algunos equipos solo tienen el separador instalado. La mayoría de estas estaciones no tienen registros de mantenimiento ni seguimiento a las mismas.

2.3.2.3 Trampeo Las trampas encontradas en la zona de demanda son de la marca Armstrong del tipo balde invertido, sin compensación, y con su descarga al medio ambiente a través de las tuberías de agua lluvia. Estas trampas, cuando los compresores paran, se bloquean en posición abierta lo que significa que cuando los equipos vuelven a arrancar, se presentan fugas de aire por las mismas. Las trampas son de los modelos 880, 860, 220 y 216. No hay un estándar para la instalación de las mismas a pesar de que existe especificación corporativa para las trampas de aire.

2.3.2.4 Esquemático La siguiente ilustración muestra las principales partes de un sistema de aire comprimido. La planta analizada no tiene secador ni postfiltro, ni tanque pulmón en el lado de la demanda. Ilustración 5 Diagrama de un Sistema de Aire Comprimido

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Fuente: CONAE

2.4 DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL Del estudio efectuado en diciembre de 2004 por la empresa Kaeser Compresores, se extrajeron los siguientes datos del perfil del consumo de aire comprimido de la planta. La información fue tomada directamente por el contratista en un lapso de una semana con sus propios equipos de medición (6):

2.4.1 Aire de baja (100 psig1) Demanda máxima de la planta: 2.000 cfm2 Demanda mínima de la planta: 400 cfm Demanda máxima promedio: 2.000 cfm Demanda mínima promedio: 1.700 cfm

2.4.2 Aire de alta (150 psig) Demanda máxima de la planta: 590 cfm Demanda mínima de la planta: 400 cfm

2.4.3 La capacidad instalada de los equipos en la planta es de: Aire de baja 3.326 cfm Aire de alta 1.417 cfm

2.4.4 Nota. Los valores anteriores están basados en una eficiencia estimada de 0,21 kWh/cfm

2.5 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Para la formulación del problema se sostuvieron una serie de charlas con algunos usuarios del aire comprimido, mecánicos de mantenimiento de los equipos de planta y con el personal mecánico/operador de los compresores que se ubica en la Casa de Fuerza. De la información recolectada se extrajeron los siguientes datos más relevantes por su impacto y frecuencia de ocurrencia. Se está usando el sistema de árbol en

1 PSIG: Pounds Square Inch Gauge o libras por pulgada cuadrada manométrica. Unidad de

presión. 2 Cfm: Cubic Foot per Minute o pie cúbico por minuto. Unidad de flujo.

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la identificación del problema, numerando las causas y sus consecuencias para determinar el problema que afecta a la planta en cuanto a aire comprimido.

2.5.1 Consecuencias identificadas A continuación se enumeran algunas de las consecuencias identificadas del problema basadas en las charlas:

2.5.1.1 El aire comprimido entrante en el cabezal caliente se encuentra a mayor temperatura que la del medio ambiente lo que permite que se generen conatos de incendio cuando se acumula mucho aceite residual en él, exigiendo mayores rutinas de limpieza.

2.5.1.2 El aire comprimido tiene un punto de rocío muy bajo lo que hace que se encuentre agua en la línea de distribución y en los puntos de conexión a equipos o instrumentos.

2.5.1.3 Se ha detectado rastros de aceite y herrumbre en la línea distribución y en los puntos de conexión a equipos o instrumentos.

2.5.1.4 En las paradas de los compresores (apagones o parada de planta) por las impurezas del aire se obstruyen, en posición abierta, las trampas (pérdida de la ceba) de purga de líquidos de los cabezales de distribución.

2.5.1.5 Aumento del mantenimiento correctivo por obstrucción de los accionamientos neumáticos, la instrumentación y los controles por aire contaminado obligando a generar a mayor presión para vencer las pérdidas por los filtros y cajas de mantenimiento del aire comprimido que se colocaban antes de los equipos críticos.

2.5.1.6 Instalaciones redundantes con nitrógeno para reemplazar el aire comprimido de la instrumentación por la calidad deficiente del mismo.

2.5.1.7 Aumento del “scrap” (desperdicio) y los reprocesos del material por contaminación del producto final al entrar en contacto directo o indirecto con el aire comprimido.

2.5.1.8 Aumento de los controles y procesos de tratamiento de aguas residuales industriales para evitar la contaminación del medio ambiente por las descargas de aceite, agua y otros materiales desde las trampas de aceite de los compresores al sistema del oil skimmer (removedor automático de aceite) y el sistema de aguas lluvias.

2.5.2 Causas identificadas Como causas identificadas, entre otras, de las consecuencias antes mencionadas, las siguientes:

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2.5.2.1 Los compresores reciprocantes de aire son antiguos (modelos del año 1961) con un promedio de 45 años de trabajo continuo, veinte y cuatro (24) horas, siete días (7) semana.

2.5.2.2 Por su tiempo de servicio, los compresores presentan falla en el control de la lubricación y desgaste del sistema lo que no permite ajustarlo adecuadamente (se presenta exceso o defecto de lubricación) permitiendo el paso de aceite al cilindro.

2.5.2.3 El trampeo existente de las líneas de distribución no cumple con los requerimientos corporativos ni de diseño para este tipo de sistemas.

2.5.2.4 La distribución de aire de la planta se encuentra desbalanceada por rompimiento de loop (anillo) y el retiro de los tanques pulmón.

2.5.2.5 Aumento de la presión de generación por excesivo uso de los sistemas de soporte como válvulas cheques, reguladoras y otros.

2.5.2.6 Desconocimiento del sistema de aire comprimido y sus costos asociados por parte de mecánicos y usuarios de la planta.

2.5.2.7 Carencia en el control de la calidad del aire comprimido. 2.5.2.8 El lazo de control insuficiente en los compresores de aire. 2.5.2.9 Usos inadecuados del aire comprimido por parte de los usuarios.

2.6 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Evaluando las causas y las consecuencias anteriores se concluyó que el problema a tratar es el siguiente:

No existe un adecuado modelo de control del sistema de generación y distribución de aire comprimido que busque mejorar la calidad, el consumo energético, el impacto al medio ambiente y procure la reducción de costos asociados a la generación, distribución y uso del aire comprimido de alta como de baja presión.

El presente trabajo llega hasta plantear una opción teórica para mitigar el impacto negativo del problema identificado. Solo nos limitamos a hacer propuestas teóricas porque la planta analizada no mostró interés en llevar a cabo tales propuestas aduciendo falta de presupuesto y otro tipo de excusas que no son objeto de estudio, calificación ni resorte del autor y su tutor.

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3. JUSTIFICACIÓN Por políticas corporativas a la planta analizada le exigen desarrollar programas de conservación de energía para la reducción de los consumos y los costos asociados a la generación y distribución de los utilities (vapor, aire comprimido, agua y nitrógeno) para reducir su impacto en el valor final de los productos protegiendo el medio ambiente, conservando la calidad y la seguridad industrial. Con este marco de referencia, nos hemos dado a la tarea de buscar oportunidades de conservación de energía y reducción de costos que sean coherentes con las políticas internas de la planta. Un área que ha sido poco estudiada y tenida en cuenta para los ahorros energéticos por desconocer su impacto real, ha sido el aire comprimido desde su generación hasta su uso, de allí que se inició la labor de analizar y comprobar realmente su consumo y costo asociado para cumplir con los requerimientos energéticos y ambientales. “El aire comprimido es probablemente el portador energético secundario de más costo en una planta, sin embargo, por ser limpio, por estar siempre disponible y tener muchas facilidades para su empleo, se utiliza en muchos casos para aplicaciones en las que otros portadores energéticos pueden resultar más económicos. Como regla general el aire comprimido debe utilizarse sólo si se incrementa la seguridad de operación, si se logra un aumento significativo de la productividad, o una reducción de la mano de obra, ya que la eficiencia energética global típica de un sistema de aire comprimido es solo de un 10%. En los casos en que se utilice el aire comprimido para una aplicación dada, la cantidad de aire debe ser la mínima requerida, a la presión más baja posible y durante el menor tiempo.” (4) Ahora, con el cambio tecnológico y futura expansión de la empresa, este trabajo toma mayor importancia para contribuir con el propósito antes mencionado.

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4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GENERAL Plantear un modelo de optimización energética del sistema de generación y

distribución de aire comprimido; proponiendo un modelo de administración de la

energía, calidad del aire y costos asociados a la generación y distribución del aire

comprimido tanto de alta como de baja presión.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4.2.1 Plantear un sistema para la asignación del costo global a la generación de

aire comprimido (Costo económico).

4.2.2 Plantear estrategias de optimización de la generación de aire comprimido con los equipos que posee actualmente, teniendo en cuenta la calidad y la conservación de la energía y los recursos naturales, llevando los parámetros de calidad del aire al mínimo posible acorde a las especificaciones técnicas y de ingeniería.

4.2.3 Plantear un sistema para el control de la calidad del aire comprimido en el usuario final para reducir las pérdidas de distribución y trabajar a la más baja presión posible de generación.

4.2.4 Plantear una metodología para realizar un balance energético en la generación y distribución del aire comprimido.

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5. MARCO REFERENCIAL

5.1 MARCO TEÓRICO Este trabajo se basa en metodologías ya reconocidos local o internacionalmente

para medir el uso y cuantificar el valor de la energía. Parte de la metodología

utilizada es la aprobada por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) y

la que la planta utiliza internamente como estándar corporativo.

En el mercado nacional se puede encontrar una gran variedad de bibliografía para

implementar estudios, caracterizaciones y auditorías energéticas al alcance de

cualquier persona interesada, mas se advierte que cada planta o sistema es

particular y deberán hacerse ajustes respectivos para poder obtener los resultados

esperados.

5.1.1 Auditorías Energéticas El primer paso para asegurar el correcto uso de la energía en una planta o sistema

es a través de una auditoría o caracterización energética donde se identifiquen las

variables que afectan directa o indirectamente los consumos energéticos

asociados.

La finalidad de la auditoría o caracterización energética es: 5.1.1.1 “Para determinar cómo y dónde la energía es usada o convertida de

una forma a otra.

5.1.1.2 Para identificar oportunidades de reducción del uso de la energía. 5.1.1.3 Para evaluar las prácticas económicas y técnicas de la

implementación de mejoras en la conservación de la energía. 5.1.1.4 Para formular una lista de prioridades y un plan para implementar las

mejoras en la conservación de la energía.” (7)

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5.1.2 El uso de los datos de energía “El auditor de energía deberá iniciar por recolectar información sobre el uso de la energía, demanda y costo de por lo menos los 12 meses previos. Veinticuatro meses de datos tienen que ser necesarios para un adecuado entendimiento de cierto tipo de métodos de cobro. Estos datos deben ser tabulados y graficados para ver qué patrón o problemas surgen de las tablas o gráficas. Cualquier anomalía en el patrón del uso de la energía fortalece la posibilidad de ahorros energéticos o de costos controlando dicho comportamiento anómalo. Algunas veces una anomalía en el gráfico o en las tablas refleja un error en el cobro, pero generalmente, las desviaciones muestran que alguna actividad está errada y no se ha notado, o no es completamente entendida por el cliente.” (8)

5.2 MARCO CONCEPTUAL

5.2.1 Tipos de uso de la energía Es importante hacer un cuadro que nos indique cuál es la fuente energética de mayor uso en la planta y dónde se encuentra el ochenta por ciento (80%) de su consumo (Paretto). De esta manera se puede trabajar con la metodología 20-80 que sería ubicar el veinte por ciento (20%) de los equipos que representan el ochenta por ciento (80%) del consumo total de la planta. “Para las utilidades de una industria, el acercamiento de la auditoría energética incluye consideraciones del proceso. La Ilustración 6 Energy Use Profile muestra las fuentes de energía más usadas por una planta típica industrial en Estados Unidos.” (9) A la planta analizada, basados en los datos recolectados del 2004 y lo corrido del 2005, se trazó el gráfico de la Ilustración 7 Distribución Consumo Energético según Fuente basados en la Ilustración 6. En este caso, la energía eléctrica representa la fuente energética de mayor consumo con el cincuenta y nueve por ciento (59%) del total de la planta. Lo demás está compuesto principalmente por gas natural (36%), diesel, gasolina y gas propano, estos últimos en muy poca cantidad (5%). Llevando al tema que nos interesa, aire comprimido, la generación representa el doce por ciento (12%) del consumo total de energía eléctrica de la planta.

Ilustración 6 Energy Use Profile

Fuente: Handbook of Energy Engineering Ilustración 7 Distribución Consumo Energético según Fuente


Gas Natural50%

Gas Natural, 36%

Distribución Consumo Energético según

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Energy Use Profile

Handbook of Energy Engineering

Distribución Consumo Energético según Fuente


Electricidad30%

Diesel Oil12%

Gasolina8%

Gas Natural

Energy Use Profile

Electricidad, 59%

Gas Natural, 36%

Otros, 5%


Fuente

Distribución Consumo Energético según Fuente


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5.3 ESTADO ACTUAL En Colombia la Unidad de Planeación Minero Energética, UPME, es una unidad administrativa especial, de carácter técnico, del orden Nacional, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, se rige por la Ley 143 de 1994 y por el Decreto número 255 de enero 28 de 2004. La UPME viene trabajando en la constitución de criterios para auditorías y análisis energéticos que permitan introducir al país en procesos de beneficio común respecto al manejo y uso de la energía que se produce o importa. Dentro de sus políticas, la UPME es la encargada de analizar y preveer los posibles escenarios de evolución en la generación y consumo de la energía de los diferentes sectores del país. En su documento: “PROYECCIÓN DE DEMANDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y POTENCIA” se comenta que para la fecha “la demanda por tipo de consumo, se espera que los sectores de mayor crecimiento sean el comercial, con tasa medias para el horizonte de pronóstico en escenario alto de 5.7% y el industrial con 4.7%, seguidos del residencial con un crecimiento medio para el horizonte de pronóstico de 2.4%. Por lo anterior, el sector comercial pasaría de una participación en la demanda nacional cercana a 16% en el 2004 a una del 22% en el 2020, la demanda industrial de una participación del 35% en el 2004 pasaría a cerca del 40% y la residencial reduciría su participación pasando del 42% a una del 34% para el 2020”. (10) Estas cifras indican que el sector industrial ha estado creciendo en su demanda de fuentes de energía (en este caso la energía eléctrica) lo que hace necesario revisar las oportunidades de ahorro que se tengan ya que las proyecciones nacionales de expansión más inmediatas entran a funcionar en el 2006 y las demás del 2009 en adelante.

5.3.1 Caracterización Energética de la Planta Analizada Basados en la información recolectada y usando los programas virtuales suministrados por la URE al servicio del público se hizo la siguiente caracterización energética de la planta analizada para el año 2004 para ver qué potencial de ahorro se tiene para justificar o no un proyecto como este.

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Tabla 2 Tabla Consumos 2004

2004 kWh LB Enero 1.987.380 6.059.211 Febrero 2.131.368 6.894.772 Marzo 2.328.984 7.815.481 Abril 1.643.592 5.209.002 Mayo 2.305.932 7.478.799 Junio 2.321.004 7.696.144 Julio 2.325.480 8.062.369 Agosto 2.442.036 8.450.177 Septiembre 2.302.332 7.802.619 Octubre 2.492.496 8.472.681 Noviembre 2.465.700 8.401.305 Diciembre 1.268.472 3.932.229 Fuente: Planta Analizada Al calcular en el programa de la URE se obtienen los siguientes datos: Tabla 3 Caracterización Energética 2004

Consumo mínimo (kWh) 1.286.472 Consumo máximo (kWh) 2.492.496 Consumo promedio (kWh) 2.167.898 Producción mínima (lb) 3.932.229 Producción máxima (lb) 8.472.681 Producción promedio (lb) 7.189.565,75 Pendiente (m) 0,26 Energía no asociada a producción (kWh) 330.056,45 Energía no asociada a producción (%) 15,22 Correlación sin filtrar 0,98 Línea sin filtrar E=0,26P+330.056,45 Fuente: Programa Virtual URE Aplicando el filtrado de los datos contra la producción crítica, en este caso se usó la producción máxima como la crítica.

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Tabla 4 Caracterización Energética 2004 IC

% Producción Máxima respecto a la crítica 100 % Producción Mínima respecto a la crítica 46,41 % Producción Promedio respecto a la crítica 84,86 % Producción Mínima respecto a la máxima 46,41 % Producción Promedio respecto a la máxima 84,86 IC real base máximo (kWh/lb) 0,29 IC real base mínimo (kWh/lb) 0,32 IC real base promedio (kWh/lb) 0,31 IC real base crítico (kWh/lb) 0,29 IC teórico máximo (kWh/lb) 0,29 IC teórico mínimo (kWh/lb) 0,34 IC teórico promedio (kWh/lb) 0,30 IC teórico crítico (kWh/lb) 0,29 Fuente: Programa Virtual URE El programa arrojó el siguiente potencial de ahorro: Tabla 5 Potencial de Ahorro 2004

ENERGÍA NO ASOCIADA A LA PRODUCCIÓN Hora Diario Mensual Anual

Ahorro (kWh) 46,84 1.124,06 33.721,81 404.661,75 Ahorro ($) 6.970,58 167.293,91 5.018.817,39 60.225.808,64

POR PRODUCCIÓN Hora Diario Mensual Anual

Ahorro (kWh) 141,28 3.390,81 101.724,2 1.220.690,42 Ahorro ($) 21.027,24 504.653,76 15.139.612,9 181.675.354,78 Fuente: Programa Virtual URE

5.4 ESTADO TECNOLÓGICO En Colombia existe la tecnología suficiente para realizar el respectivo análisis, con su fase de toma de datos, y la implementación de las recomendaciones necesarias para controlar y disminuir los consumos energéticos en este caso, asociadas a la generación y distribución de aire comprimido. Empresas como Allan Brandley, Rocwell, HoneyWell, y otras del mercado que se pueden conseguir fácilmente en nuestro país tienen soluciones tecnológicas para automatización, monitoreo de consumos energéticos como para implementar acciones de ahorro.

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Para nuestro estudio nos basamos en tres medidas del consumo eléctrico: • Consumo general de la planta suministrado por el comercializador de la

energía según factura y desglose del mismo hora a hora. • Consumo general de la planta suministrado por el sistema de monitoreo

local denominado Factory Link que toma los datos de un power monitor instalado después del medidor de la comercializadora.

• Consumo específico por cada compresor acorde a medidores análogos instalados en cada equipo.

En cuanto a compresores, todas las empresas fabricantes que tienen representantes en Colombia, suministran la asesoría y la tecnología de control para optimizar los consumos energéticos. En el caso de la marca Ingersoll Rand quien su representante es Neumática del Caribe con sucursal en la ciudad de Santiago de Cali, poseen la tecnología denominada “Controlador de sistemas de aire Intellisys Energy Optimiser” y el “Controlador de presión de sistemas de aire IntelliFlow” que combinados (IntellySurvey)permiten reducir el consumo energético de los compresores. Ilustración 8 Sistema ItelliFlow

Fuente: Ingersoll Rand Ilustración 9 Sistema IntellySys

Fuente: Ingersoll Rand

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La misma empresa suministra la tecnología para toma de datos y la asesoría técnica (Ingeniero Rafael García) para hacer la selección y montaje de los equipos. Estos aparatos son normalmente genéricos para los compresores de tornillo y centrífugos. Para compresores reciprocantes su control se complica por las limitantes propias de esta tecnología. Ilustración 10 Distribución típica de una sala de compresores y su distribución

Fuente: Ingersoll Rand

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6. CÁLCULO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

6.1 DEFINICIÓN DE LA HIPÓTESIS Finalizada la toma de datos en campo y la recolección de la información disponible sobre el tema de aire comprimido, se procede a definir las siguientes hipótesis sobre las que trabajamos para presentar una solución teórica al problema identificado (2.6 Identificación del problema):

• Es necesaria la medición de los consumos de aire comprimido (general y particular hasta cierto grado) para medir el impacto en el control y la reducción en el consumo energético asociado.

• La caída de presión en el aire comprimido suministrado a la planta están asociados a un aumento brusco en el consumo del aire comprimido y a las fugas no controladas.

• Para evitar su desperdicio es necesario tener un sistema adecuado para el costeo del aire comprimido.

6.2 DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES Las variables principales identificadas son las siguientes:

• Consumo energético en kilowatios hora (kWh) • Consumo de aire comprimido en pies cúbicos por minuto (cfm) • Valor en dólares del pié cúbico por minuto (USD$/cfm) • Tiempo de funcionamiento de los equipos en horas (h) • Presión de funcionamiento de la planta en libras por pulgada cuadrada

manométrica (psig) Existen unidades asociadas mas no son relevantes:

• Caballos de fuerza (hp) • Amperaje (A) • Voltaje (V) • Metro cúbico (m3)

6.3 DEFINICIÓN DE INDICADORES ASOCIADOS La planta analizada tiene, corporativamente, definidos unos indicadores para comparar el consumo energético de las diferentes plantas alrededor del mundo. El

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principal indicador es el denominado BTU/lb que es la cantidad de energía consumida por las libras de producto terminado o entregado a la bodega de producto terminado, el cual definen de la siguiente manera:

Definición contable del consumo energético por libra de producto terminado.

�� = �� – �� × 1000�� × 1000

Donde los números de 12 dígitos en negrilla representan las siguientes cuentas contables: Tabla 6 Descripción Cuentas Contables

Cuenta Contable

Descripción

754 129 011 000

RAWBTU Energía Total, MBTU. Ingrese el total de la energía facturada a su facilidad en miles (000) de BTU (MBTU). Este es tomado desde las facturas de nuestros proveedores, usando factores de 10,000 BTU/kWh para la energía eléctrica comprada y los poderes calóricos apropiados suministrados por los proveedores de los combustibles.

754 129 340 006

NPRBTU Energía de Planta No Productiva, MMBTU. Ingrese la energía usada que no es parte del normal desempeño de la planta en millones (000000) BTU, o MMBTU. Por favor revise la separata aclaratoria de qué es energía no productiva.

754 129 017 000

TOTFSV Producción Total, Lbs. Ingrese la producción total en libras (Lb). Este valor es usado en muchos otros cálculos adicionales a los indicadores de energía.

Fuente: Planta Analizada El indicador de BTU/lb para la generación de aire comprimido es una variante al indicador general pero solo tiene asociado el consumo energético de los compresores de aire (no se tiene en cuenta el consumo de las bombas y el ventilador de la torre de enfriamiento). Otros indicadores que se manejan son:

• Cantidad de aire (en m3) generado por kilovatio hora (kWh) consumido (m3/kWh)

• Cantidad de aire (en m3) generado por libra (lb) producida (m3/lb) • Cantidad de aire generado (m3) • Consumo de energía eléctrica por los compresores de aire (kWh) • Costo del aire (USD$) generado en dólares por kilovatio hora (kWh)

consumido (USD$/kWh)

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6.4 UNIVERSO El universo definido para el presente trabajo es la planta manufacturera de la ciudad de Yumbo, específicamente su sala de generación de aire comprimido (tanto de alta como de baja presión).

6.5 MUESTRA Se tomaron datos diarios por un periodo definido de tiempo tanto del consumo energético de los compresores de aire (de baja y de alta presión) y de la planta en general. Estos registros se pasaron a una hoja en Excel para su respectivo análisis. Los operadores de la sala de máquinas colaboraron amablemente llenando los registros elaborados para tal fin y que reposan en el archivo de la empresa analizada. Al momento del estudio, no se disponía de un sistema automatizado para monitoreo del consumo y la presión del aire comprimido. Se generó un formato sencillo donde se anexó en la ronda diaria de cada operador el anotar el valor que mostraba el contador eléctrico del consumo. En las instrucciones se precisó al operador de tomar el dato del contador eléctrico del compresor aun si éste se encontraba parado o en mantenimiento. Allí se detectó que en algunas ocasiones, cuando el compresor ha permanecido demasiado tiempo parado, el contador empezaba a retroceder al parecer producto de los condensadores asociados al equipo. Esto no se entró a analizar porque no es objeto del presente trabajo. Una vez recolectada la información se descartaron los siguientes meses con sus respectivas razones:

• Noviembre de 2004 por estar incompleto. Cerca del 50% de los datos diarios estaban ausentes.

• Diciembre de 2004 por ser mes atípico ya que incluye la parada de fin de año y la producción merma.

Para el análisis se usaron los siguientes meses:

• Enero de 20005 sin incluir los días de la parada de la planta. • Febrero de 2005, planta normalizada. • Marzo de 2005, planta normalizada. • Abril de 2005, planta normalizada. • Mayo de 2005, planta normalizada. No se tienen más datos debido a

que la empresa permitió el trabajo hasta esta fecha únicamente.

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Aunque en el mes de abril se tiene la parada de planta por los días de semana santa (esta empresa paró jueves, viernes y sábado santo, los demás laboró normalmente) su impacto no se siente en el consumo energético sino en las libras de producción asociadas al mes respectivo. La planta demanda, aún en la parada, para hacer los mantenimientos consumo de aire comprimido en este lapso. Los consumos energéticos totales de la planta, para el mismo lapso, están acordes a los históricos registrados suministrados por la empresa.

6.5.1 Fuentes de Información Las fuentes de los datos históricos de los consumos energéticos y demás registros tanto contables como de generación de aire comprimido fueron las siguientes dependencias:

• Departamento de Ingeniería de la planta analizada. • Sección de Casa de Fuerza. • Departamento de Costos de la planta analizada.

6.6 INSTRUMENTACIÓN A continuación detallo la instrumentación usada en el presente estudio para tomar los datos con los cuales se basó el análisis y las recomendaciones. Esta empresa tiene certificación ISO9001:2000 lo que hace que lleve un control más estricto en el tipo y calidad de instrumentación asociada a los equipos que consideran críticos para el proceso. Paradójicamente, los compresores y su instrumentación no están en la ruta crítica (para el año 2005) de inspección y control de las calibraciones.

Nota. Esta empresa tenía antiguamente un sistema de medición y control de la presión y el consumo del aire comprimido en línea de distribución principal el cual fue desmantelado aludiendo, según mis propias indagaciones, obsolescencia mas los operadores decían que era una herramienta de control bastante efectiva porque les permitía ubicar la falla en la planta. Actualmente comentan que están operando a ciegas los equipos porque no saben lo que pasa en planta ya que al sonar la alarma de baja presión, en cualquiera de las dos presiones de aire comprimido, no pueden identificar su origen.

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6.6.1 Contadores de KW Los contadores eléctricos fueron instalados directamente por la compañía de energía eléctrica el 11 de noviembre de 2003 en las instalaciones de Casa de Fuerza a petición de la empresa analizada. Estos se encuentran ubicados directamente en cada compresor. Los contadores no han sido calibrados desde su instalación. Al momento del estudio se cumplió el año de uso de los contadores y no había planes para recalibrarlos en el corto tiempo. En la Tabla 7 Descripción Contadores Eléctricos se detalla la marca, el caballaje, amperaje y el voltaje de cada contador por compresor de aire. Tabla 7 Descripción Contadores Eléctricos

MARCA HP A V FACTOR de CORRECCIÓN

COMPRESOR PRESIÓN

Brown Boveri 75 93 440 30 1 100 psig

Elliot Company 150 175 440 40 2 100 psig

Asnaldo San Giorgio

150 180 440 30 3 100 psig

General Electric

150 170 480 40 4 100 psig

General Electric 250 310 440 60 5 100 psig

General Electric 125 147 460 30 1 150 psig

General Electric

125 151 460 30 2 150 psig

General Electric

125 151 460 30 3 150 psig

Electrical Motors 150 182 480 60 4 150 psig

Fuente: Planta analizada

6.6.2 Contador de flujo de aire comprimido Tanto como para aire de baja como de alta presión no se tienen contadores de flujo disponibles. Se poseen unas placas de orificio pero se encontraban fuera de

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servicio hasta la fecha de ejecución de este trabajo. Es importante habilitarlas para poder tener una medida real del consumo de la planta. Para efectos de control se está empleando la siguiente fórmula para calcular las cfm que son reportadas cada veinte y cuatro (24 h) horas:

�� = � !ℎ#$% × 1.341 ℎ)#$% !ℎ#$% × 270 ��#$%ℎ)#$% ,

Para obtener la medida en m3 se debe hacer lo siguiente:

�- = ��35.315 �� -�

Esta forma de convertir los KWh en cfm es la aceptada por la empresa analizada y su casa matriz. Se debe tener en cuenta que al usar una fórmula aumenta el error en los datos que se están utilizando al momento del análisis.

6.6.3 Medidor de presión y reguladora de caudal Los equipos compresores de aire y los tanques pulmón tienen los siguientes equipos para medición de la presión del aire comprimido tanto en alta como en baja presión, al momento de realizar el presente estudio: Tabla 8 Equipos medidores y sensores de presión

MARCA RANGO TAMAÑO CALIBRACION PRESIÓN Aschcroft 0 – 300 psig 4” Sin Información 100 psig Shimaden

SD20 Digital Abril 2005 100 psig

Duragauge 0 – 300 psig 8” Sin Información 150 psig Shimaden

SD20 Digital Abril 2005 100 psig

Percent 0 – 100 mA Sin

Información Sin Información 150 psig

Fuente: Planta analizada La compañía no tiene instalado un sistema similar a los recomendados por la Ingersoll Rand para monitorear y controlar el flujo de aire comprimido hacia la planta.

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El método de control de los compresores de aire, cuando se presenta una alarma por baja presión de aire, es poner en el ciento por ciento (100%) de la carga al compresor que esté funcionando y no se encuentre en tal punto, esperan a ver cómo reacciona el sistema y si la señal sigue a la baja, se prenden otros compresores y se colocan al ciento por ciento (100%) de su carga. Estos quedan funcionando hasta que suene la alarma por alta presión de aire y se procede a apagar los equipos encendidos para la emergencia y a bajar el porcentaje de carga del compresor de soporte. Todo esto se hace de manera manual por parte del operador. Se ve la necesidad de instalar además de un control de presión un control de caudal para mejorar el desempeño energético del área.

6.7 REGISTROS DE CONSUMOS EN KWH Los datos recolectados desde enero 1º hasta mayo 31º de 2005 reflejan meses típicos de consumo energético acorde al comportamiento de producción de la empresa, con las condiciones actuales de trabajo: siete (7) días, veinte y cuatro horas (24 h) por día; lo que los hace confiables. Los datos registrados tanto para aire de baja (100 psig) como de alta (150 psig) se anexan al final del presente trabajo. El análisis estadístico que se le realizó a los datos de aire de baja es el mismo que se realizó para los datos de alta. Las equivalencias de ingeniería usadas para los cálculos se describen en la Tabla 9 Equivalencias de Ingeniería para efectos de seguimiento por parte del lector. Tabla 9 Equivalencias de Ingeniería

UNIDAD DE MEDIDA EQUIVALENCIA 1 kWh 1,341 hp 1 hp/(24 h) 270 scfm 1 m3 35,315 scfm

Fuente: Planta analizada

6.7.1 Costos asociados a la generación de aire comprimido Al departamento de costos se le solicitó la información contable, discriminada mes a mes, de las cuentas contables asociadas a la generación de aire comprimido para fijar, de alguna manera, el valor del m3 de aire comprimido generado. El departamento de costos, al momento del presente trabajo, no realiza discriminación si los costos son generados por los equipos de aire de alta o de

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baja presión. Para ellos, el costo de producción es el mismo sin importar sus diferentes presiones o finalidad. Para la conversión de pesos a dólares se utilizó la Tasa Representativa del Mercado (TRM) que usa el departamento de costos en sus transacciones internas de allí que el costo varíe con respecto a la vigente. “Para todo sistema de generación de aire comprimido, cuando se desea costearlo, es importante incluir los siguientes:

• Costos de enfriamiento, agua, fuentes, tratamiento químico del agua. • Mantenimiento, repuestos, trabajos internos y contratados. • Reparaciones mayores y re manufacturaciones realizadas. • Costos de alquiler cuando sean producidos. • Costos de operación y supervisión. • Costos por depreciación y capital.

Normalmente los costos anteriores representan el 30% de los costos totales de la generación mientras que la energía es el 70%”. (11) Debido a que esta empresa no tiene medición de generación de aire comprimido ni consumo eléctrico en todos los equipos asociados a la generación del aire comprimido, nos vimos a la tarea de buscar un valor aproximado con una metodología aceptada. A continuación se detalla las conversiones realizadas y los supuestos utilizados para tal fin.

6.7.2 Conversiones de ingeniería Para determinar los costos de operación a partir del consumo de kW de los equipos asociados a la generación, se pueden usar las siguientes conversiones aceptadas:

• Para determinar el consumo de kW en un compresor de aire a partir de los caballos de fuerza de la placa del motor.

! = /0 12 �3 )�3�3 12� �4546 12� 2789)4 × 0.7460.92

• Para determinar el consumo de kW en un compresor de aire a partir de la

capacidad de generación.

! = �3)3�9131 2< ��5 �� !�

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• Para determinar el consumo de kW en un secador de aire a partir del

amperaje de la placa del motor para equipos a 460V.

! = =�)263>2 12 )�3�3 × 460? × 0.85 × 1.7321000

• Para determinar el consumo de kW en un secador de aire a partir de la

capacidad de caudal tratado.

! = A3)3�9131 12� B2�3146 ��200 �� !�

• Para determinar el consumo de kW del sistema de enfriamiento del

compresor.

Utilice la fórmula para obtener los kW a partir del consumo del amperaje. Tome el dato del amperaje de placa de los motores de las bombas y/o ventiladores, súmelos y conviértalos a kW. Otro método es asumir que el tres por ciento (3%) de los kW totales del compresor son equivalentes al consumo energético del sistema de enfriamiento.

Una vez determinados el consumo de kW por los equipos asociados a la generación en una hora (1 h) normal de funcionamiento, multiplique este valor por las horas de operación al mes y a su vez por el valor del kWh que paga en la factura (no olvide aplicarle impuestos y contribuciones).

A4B54 5453� 12 C2<263�9ó< = E !ℎ × ℎ463B 12 4)263�9ó< × $ !ℎ�

Para determinar los costos de operación se considera equivalen al setenta por ciento (70%) del consumo energético total por el costo del kWh.

A4B54 5453� 12 4)263�9ó< = A4B54 5453� 12 �3 2<26Cí3 12 C2<263�9ó<0.70

Estos cálculos asumen carga completa para cada compresor por eso es un valor aproximado. (11)

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Con base en lo anterior y los datos suministrados por la empresa, se procedió a calcular los costos de generación para poder comparar los costos de la planta con los estándares internacionales encontrados en la literatura analizada: El consumo total de los equipos compresores de aire para el periodo analizado se puede detallar en la Tabla 10 Consumo Energético Compresores de Aire. Estos datos están basados en los registros tomados por los operadores cada mes. Tabla 10 Consumo Energético Compresores de Aire

MES Consumo Energético Consumo

Energético Total (kWh)

Aire de 100 psig (kWh) Aire de 150 psig (kWh)

ENERO 154.130 78.981 233.111 FEB RERO 172.492 91.722 264.214 MARZO 154.987 88.710 243.697 ABRIL 177.641 89.235 266.876 MAYO 200.600 101.205 301.805 Fuente: Planta Analizada El costo del kWh pagado por la planta analizada se detalla en la Tabla 11 Costo del kWh pagado en la factura donde se puede ver cómo varía el precio con el tiempo y su equivalente en dólares. Es importante pasar este valor a dólares para poder comparar la planta contra los estándares internacionales. El estándar en Estados Unidos, a la fecha del presente estudio, es pagar USD$0,05/kWh. En la Tabla 11 Costo del kWh pagado en la factura se ve que el promedio del costo en dólares es de 0,068 lo que significa un costo mayor de USD$0,018 ó $42,35 pesos por kWh consumido. Tabla 11 Costo del kWh pagado en la factura

MES

Costo del kWh facturado a la empresa

Tasa Representativa

del Mercado (TRM) Pesos/kWh USD/kWh

ENERO $151,54 $0,0638 0,000421 FEBRERO $148,60 $0,0639 0,000430 MARZO $163,98 $0,0692 0,000422 ABRIL $164,24 $0,0698 0,000425 MAYO $171,90 $0,0734 0,000427 Fuente: Planta Analizada

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De la Tabla 10 Consumo Energético Compresores de Aire y de la Tabla 11 Costo del kWh pagado en la factura podemos determinar los costos de generación y operación de los equipos de aire comprimido. Los valores consignados en las tablas están con referencia al mes calendario con trabajo 24 horas de los equipos. Ver anexos registros por compresor. Tabla 12 Costo Total Generación Aire Comprimido

MES Consumo (kWh) Costo

kWh (USD$)

Costo Total Generación

(USD$) Compresores Enfriamiento

(3%) Total

Generación ENERO 233.111 6.993 240.104 0,0638 15.318,66 FEBRERO 264.214 7.926 272.140 0,0639 17.389,77 MARZO 243.697 7.311 251.008 0,0692 17.369,75 ABRIL 266.876 8.006 274.882 0,0698 19.186,78 MAYO 301.805 9.054 310.859 0,0734 22.817,06 Fuente: Planta Analizada Para la Tabla 12 Costo Total Generación Aire Comprimido se tomó como referencia para el cálculo de los kWh consumidos por el sistema de enfriamiento lo planteado en el punto 6.7.2 Conversiones de ingeniería donde dice que éste representa el tres por ciento (3%) del consumo total de los compresores. Para el cálculo de los costos operativos se determinan asumiendo que son el 30% del costo total energético más estos últimos. De esta manera podemos construir una tabla comparativa entre los costos aproximados por energía y operativos (basados en la metodología planteada) y los costos reportados a la casa matriz en el mismo lapso. Tabla 13 Costo Operativo Teórico Vs Reportado

MES Costo (USD$)

Energético Operativo Reportado Diferencia ENERO $ 15.318,66 $ 21.883,79 $3.020 $ 18.863,79 FEBRERO $ 17.389,77 $ 24.842,53 $34.786 $ -9.943,47 MARZO $ 17.369,75 $ 24.813,92 $6.036 $ 18.777,92 ABRIL $ 19.186,78 $ 27.409,69 $6.411 $ 20.998,69 MAYO $ 22.817,06 $ 32.595,80 $6.006 $ 26.589,80 Fuente: Planta Analizada Como se detalla en la Tabla 13 Costo Operativo Teórico Vs Reportado, esta empresa tiene una diferencia significativa entre los costos “reales” a los reportados por el departamento de costos a la casa matriz.

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El sistema actual de costeo no permite ser preciso formando una falsa idea del valor del metro cúbico (m3) del aire comprimido permitiendo su desperdicio ya que, en teoría, el “aire no cuesta nada”. Para optimizar el costeo del aire se sugiere a la planta analizada modificarlo aumentando las cuentas contables usadas discriminando los valores que se cargan o adoptar un sistema aproximado que los lleve a un valor más acorde a lo aceptado en el ámbito internacional como el usado en este trabajo. Respecto al consumo energético de los compresores de aire en el mismo lapso, el estándar internacional recomienda que la generación de aire comprimido no debe ser mayor al diez por ciento (10%) del consumo total de energía de la planta. Con base en esto se hizo la siguiente tabla: Tabla 14 Comparación de Consumo Energético con el estándar internacional

MES

Consumo Energético (kWh)

Total Planta

Total Generación

Aire

Estándar Internacional

(10%)

Diferencia

ENERO 2.188.368 240.104 218.837 21.267 FEBRERO

2.176.272 272.140 217.627 54.513

MARZO 2.181.601 251.008 218.160 32.848 ABRIL 2.455.020 274.882 245.502 29.380 MAYO 2.439.617 310.859 243.962 66.897 Fuente: Planta Analizada El consumo energético para la generación (compresores de aire, bombas y ventilador) equivalen, en promedio, en este lapso al doce por ciento (12%) del consumo energético total de la planta. Llevando la planta a este estándar internacional significará un ahorro promedio, acorde al lapso analizado, de 40.981 kWh/mes ó USD$2.787,53/mes para un total de 204.905 kWh/lapso ó USD$13.937,64/lapso. El potencial de ahorro de la planta en generación, inicial, es de USD$33.450,36/año sin implicar un cambio significativo de tecnología. Adicional a este ahorro, toda planta de generación tiene un potencial de ahorro entre el veinte y cinco por ciento (25%) y treinta y cinco por ciento (35%) de su consumo total energético. Usando como valores para el cálculo del potencial de ahorro que la planta se encontrara con un consumo igual, en generación, al diez por ciento (10%) del consumo total de la planta como el que se presenta en la

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Tabla 14 Comparación de Consumo Energético con el estándar internacional y usando el veinte y cinco por ciento (25%) como el potencial de ahorro (para ser conservadores); el ahorro promedio mensual es de 57.204 kWh/mes ó USD$5.558,63/mes ó USD$66.703,56/año. El ahorro potencial total al año sería de: =ℎ4664 )452<�93� = �HI$33.450,36 + �HI$66.703,56 = �HI$100.153,92

6.8 CONSUMO ENERGÉTICO BTU/LB

La casa matriz de la planta analizada tiene una serie de indicadores energéticos

para poder comparar las plantas a nivel mundial. El principal indicador que se

tiene se denomina BTU/lb (British Thermal Unit per pound). La definición que

tienen para este indicador se puede detallar en el numeral 6.3 Definición de

indicadores asociados. En este punto mostraremos la situación en la que se

encontraba la empresa respecto a las demás plantas.

En la Tabla 15 Comportamiento indicador BTU/lb por año se puede detallar cómo

fue el consumo energético en tres años completos (Una vez finalizado el periodo

de trabajo dentro de la empresa se logró obtener la información energética de todo

el año 2005).

Tabla 15 Comportamiento indicador BTU/lb por año

AÑO BTU

ELECTRICO BTU

MECÁNICO LB BTU/LB

2003 218.927.140.118 182.902.258.482 75.189.252 5344 2004 247.347.978.371 175.310.306.622 86.274.788 4899 2005 260.063.436.052 178.153.526.679 90.984.094 4816


Acorde a los valores de la Tabla 15 Comportamiento indicador BTU/lb por año la planta viene con una tendencia a la mejora en cuanto al uso energético en general mas se ve que los valores son positivos por dos razones básicas:

1. Producto de mayor peso 2. El consumo energético (BTU) de origen mecánico (gas natural y otros

combustibles diferentes a la energía eléctrica) se han reducido o mejorado respecto al tonelaje producido.

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Mas si comparo únicamente los meses de enero a mayo de los años 2003 al 2005 puedo tener una mejor visión de qué tan eficiente realmente es la planta en el manejo energético. Esto con el fin de ver realmente si tenemos oportunidades de mejora o no tal como lo estamos afirmando líneas antes en el presente trabajo. Debemos ser claros en algo, las optimizaciones energéticas tienen un límite inferior o consumo mínimo para que la planta funcione adecuadamente. El saber determinar ese consumo mínimo permite hacer planes de mejora que consiguen ahorros significativos. Bajar de ese punto significa, en la mayoría de casos, cambios tecnológicos grandes y costosos que no son el objeto del presente trabajo. Tabla 16 Consumo energético Enero - Mayo de 2003

2003 BTU MECANICOS BTU ELECTRICOS LBS BTU/LB

Enero 13.912.664.628 16.150.210.000 5.242.440 5.735

Febrero 15.188.789.823 17.211.060.000 5.806.195 5.580

Marzo 11.855.176.467 17.260.270.000 5.501.897 5.292

Abril 13.904.036.046 17.001.280.000 5.435.352 5.686

Mayo 17.535.672.545 20.261.910.000 6.899.111 5.479

Fuente: Planta Analizada Tabla 17 Consumo energético Enero - Mayo de 2004


Enero 13.104.467.110 18.189.310.801 6.059.211 5.165

Febrero 14.934.217.648 20.119.000.817 6.894.772 5.084

Marzo 15.824.566.920 22.159.580.904 7.815.481 4.860

Abril 10.569.096.213 15.037.592.666 5.209.002 4.916

Mayo 15.642.803.486 22.294.070.909 7.478.799 5.073

Fuente: Planta Analizada Tabla 18 Consumo energético Enero - Mayo de 2005


Enero 13.656.490.767 21.033.780.000 6.979.970 4.970

Febrero 14.129.810.535 20.968.940.000 7.268.805 4.829

Marzo 13.986.826.644 21.000.570.000 7.282.526 4.804

Abril 15.615.758.783 23.850.200.000 8.428.696 4.682

Mayo 15.763.361.122 24.203.600.000 8.444.326 4.733

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Fuente: Planta Analizada En la Tabla 16 Consumo energético Enero - Mayo de 2003, la Tabla 17 Consumo energético Enero - Mayo de 2004 y la Tabla 18 Consumo energético Enero - Mayo de 2005 se puede ver claramente cómo el aumento de peso (entre el 2003 y el 2005 para el lapso analizado se aumentó el peso de la producción en un 33%) y la mejora en los BTU mecánicos (en el mismo lapso aumentó un 1%) afectaron positivamente el indicador general de la planta mas, concentrándonos en el indicador afectado directamente por los compresores, los BTU eléctricos, vemos que el consumo energético aumentó entre el 2003 y el 2004 un once por ciento (11%) mientras que entre el 2004 y el 2005 aumentó un catorce por ciento (14%) lo que significó un aumento total de consumo entre el 2003 y el 2005 para el lapso analizado del veinte y seis por ciento (26%). En un inventario de motores grandes que tiene la compañía analizada se detectó que los compresores es el tercer grupo de motores más grande que tiene, primero están dos procesos de tratamiento de la materia prima con motores de 100 hp a 1800 hp.

6.8.1 Consumo Energético Compresores de Aire BTU/LB Se obtuvo la siguiente información respecto al indicador de consumo energético de los compresores generado por la casa matriz: Tabla 19 Consumo Energético Aire Comprimido 2002 - 2004

BTU/LB PLANTAS Planta Promedi

o mundial

Lugar

TOTAL Con información

Sin información

2002 254 642 1 47 31 16

2003 246 640 2 47 31 16

2004 342 599 4 45 31 14

Fuente: Planta Analizada En la Tabla 19 Consumo Energético Aire Comprimido 2002 - 2004 se puede detallar cómo el sistema de aire comprimido muestra una tendencia hacia el aumento del consumo a pesar de que se tiene mayor peso y menos plantas contra las que hay que compararse. Algo que se ve es que hay una tendencia a la mejora en el uso de la energía a nivel mundial a pesar de que la cantidad de plantas revisadas disminuyó, las que originaron la información permanecieron constantes.

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Una de las razones esgrimidas en el aumento del consumo energético por el sistema de aire comprimido es la veracidad y la metodología para el cálculo del consumo energético de los compresores y las cfm producidas por ellos. Para el año 2005 no se alcanzó a obtener esta información así que se procedió a crearla basados en la información recolectada en la planta. Tabla 20 Consumo Energético Aire Comprimido 2003 - 2005

BTU/LB Año Planta Aire Comprimido Porcentaje 2003 5.344 246 5%

2004 4.899 346 7%

2005 4.816 340 7%

Fuente: Planta Analizada Como se puede detallar en la Tabla 20 Consumo Energético Aire Comprimido 2003 - 2005, la planta debe realizar un plan de mejora en el sistema de aire comprimido desde su generación hasta su uso ya que al ir mejorando el consumo energético general, el impacto por el aire comprimido aumenta. Esto se detalla al ver que entre el año 2003 y el 2005 se tuvo un aumento total del dos por ciento (2%) en cuanto a la representación del aire comprimido en la obtención del indicador general. Y entre el 2004 y el 2005 a pesar que la proporción de aumento del peso del producto fue del cuatro por ciento (4%), el sistema de aire comprimido solo mejoró el dos por ciento (2%) conservando su representación respecto al total de la planta. Es importante llevar un control del consumo energético del sistema de aire comprimido pero manteniéndolo relacionado con la producción que se obtiene. El uso del indicador de BTU/LB es una herramienta ya conocida por esta empresa y puede ser potenciada si se desglosa en sus principales contribuyentes para saber quién y cómo afecta el total de la planta, de esta manera es más fácil cuantificar la real influencia y el impacto de los planes de mejora en las diferentes áreas.

6.9 ESTUDIO PILOTO Se tomó como estudio piloto el realizado en el año 2004 por la empresa Kaesser Compresores de la ciudad de Cali. Este estudio se basó en los datos recolectados por su equipo en un lapso de una semana. Los caudales los sacaron conectando

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un equipo de medición reemplazando la válvula de seguridad de la descarga del compresor, éstos los relacionaron con el consumo energético del equipo gracias a un contador electrónico donde registraron la descarga del compresor fuera de línea.

Los caudales reportados fueron obtenidos por los operadores mas no se tiene certeza de su veracidad, por eso se usan valores bajos de eficiencia en los compresores.

6.9.1 Método o Estructura de la Unidad de Análisis El método que se usó para validar los datos fue el siguiente:

• Verificación del consumo general de la planta fuese acorde a los históricos registrados.

• Verificación de la producción de la planta fuese acorde a los históricos o los proyectados si se exigía aumento.

• Continuidad de los datos • Similitud con los esperados teóricos para cada compresor en

funcionamiento • Similitud con los esperados teóricos para generación de aire comprimido

acorde a la literatura consultada En cuanto a los costos no se calificó la información ya que esta no se considera un reflejo ni aproximado a lo que internacionalmente se reconoce debe ser el costeo de un sistema de aire comprimido.

6.9.2 Criterios de validez y confiabilidad Los criterios para validar y confiar en el dato obtenido fueron:

• Estándares internacionales para plantas de características similares • Estándares propios de la compañía para plantas similares • Consumos teóricos del fabricante para la presión de trabajo • Históricos • Caracterización energética • Experiencia de los asesores de la tesis • Registros existentes y legibles

Por esa razón se descartaron dos meses de los siete contabilizados.

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6.10 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CORPORATIVAS A continuación detallo las especificaciones técnicas corporativas detectadas al momento del estudio.

6.10.1 Especificación para el aire de baja presión Presión de operación: 90 – 110 PSIG Temperatura de operación: 75 – 100 ºF Punto de rocío: 40 ºF máximo Contenido de aceite: 2 partes por millón máximo Equipos de monitoreo: Monitoreo de presión o PLC con alarma Ubicación del sensor: Cabezal principal Frecuencia de seguimiento: Por turno

6.10.2 Especificación para el aire de alta presión Presión de operación: 130 – 150 PSIG 120 – 125 PSIG Temperatura de operación: 75 – 100 ºF Punto de rocío: 40 ºF máximo Contenido de aceite: 2 partes por millón máximo Equipos de monitoreo: Monitoreo de presión o PLC con alarma Ubicación del sensor: Cabezal principal Frecuencia de seguimiento: Por turno

6.10.3 Especificación de operación del aire en planta Presión de operación: 90 – 110 PSIG Temperatura de operación: 75 – 100 ºF Punto de rocío: 40 ºF máximo Contenido de aceite: 2 partes por millón máximo Equipos de monitoreo: Monitoreo de presión o PLC con alarma Ubicación del sensor: En el área más remota Frecuencia de seguimiento: Por turno

6.10.4 Especificación de tanque pulmón Se pide un tanque pulmón de 5000 galones para el área de mayor demanda de aire comprimido de baja en el proceso productivo.

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7. PLANTEAMIENTOS

En la sección 4.2 Objetivos Específicos se plantean los objetivos específicos del presente trabajo. Ya hemos esbozado someramente la parte técnica necesaria para cumplir con estos objetivos y en la presente sección se esbozará de manera directa la metodología de cómo ejecutarlo por parte de la empresa analizada u otra interesada.

7.1 ASIGNACIÓN DE COSTO AL AIRE COMPRIMIDO

Acorde a la literatura revisada se plantea una metodología para asignarle el costo al aire comprimido de la planta analizada. En el numeral 6.7.1 Costos asociados a la generación de aire comprimido se muestra una metodología usada, en el ámbito internacional, para asignarle el costo al aire comprimido la cual describimos a continuación. Se deben ubicar y registrar los costos de lo siguiente:

• Costos de enfriamiento, agua, fuentes, tratamiento químico del agua. • Mantenimiento, repuestos (incluyendo los del almacén si tienen), trabajos

internos y contratados. • Reparaciones mayores y re manufacturaciones realizadas. • Costos de alquiler de equipos y/o servicios. • Costos de operación y supervisión. • Costos por depreciación y capital.

El ideal es registrar los costos de manera diaria y por separado para llevar un

control al respecto. No todos se ocasionan diariamente pero al hacerlo se deben

contabilizar para no generar un panorama erróneo, sobre todo cuando se hacen

las paradas para mantenimiento general.

Adicional a estos costos se deben registrar el consumo energético,

preferiblemente por separado, de la generación (compresores, bombas,

ventiladores, secadores, etc.) y el flujo de aire comprimido y la presión de

generación (ideal discriminado por compresor).

56

7.1.1 Indicadores

Con la información recolectada se puede construir los siguientes indicadores:

7.1.1.1 Costo del m3 de aire comprimido $�- = A4B54 5453� �2<B83� 12� B9B52�3 12 3962 �4�)69�914L�8>4 �2<B83� 12 3962 C2<26314

Este indicador permite llevar un control de cuánto cuesta cada m3 de aire

generado permitiendo cuantificar el valor de las fugas y del mismo uso del aire

comprimido dentro de la planta. De esta manera el usuario final podrá evaluar si

debe o no usar aire comprimido como fuente energética.

Como en el caso de la planta analizada no se tienen registrados de manera clara

los costos asociados a la generación del aire comprimido se usó una metodología

alterna basada en la estadística que se tiene en cuanto a costos de operación de

equipos de aire comprimido a nivel mundial.

Alternativa 1

Para determinar los costos de operación se considera que equivalen al setenta por ciento (70%) del consumo energético total por el costo del kWh.

A4B54 5453� 12 4)263�9ó< = A4B54 5453� 12 �3 2<26Cí3 12 C2<263�9ó<0.70

Estos cálculos asumen carga completa para cada compresor por eso es un valor aproximado. (11)

Para mayor ampliación ver en el numeral 6.7.2 Conversiones de ingeniería.

Alternativa 2

A4B54 �$� = �MNO�×�P.Q$R�×�# %TUVW TXYUVZ[ó\�×�$ ]^%�×�% `[YaXT�×�%⁄ ZVUcV ZTaXdY`V�ef[Z[Y\Z[V gYd aT`TU

Donde

• bhp: Caballos de fuerza del compresor (normalmente es mayor que el valor

que aparece en la placa del motor, verifique la especificación del fabricante

del equipo).

57

• % tiempo: Porcentaje del tiempo de operación a una determinada carga.

• % carga completa: bhp como porcentaje de los bhp a carga completa a una

determinada carga.

• Eficiencia del motor: Eficiencia del motor a una determinada carga. (12)

Ejemplo Alternativa 2.

Con un compresor de 200hp (que requiere 215 bhp) con una operación de 6800

horas anuales. Trabaja a carga completa el 85% del tiempo (con una eficiencia del

motor de 95%) y a descarga el restante tiempo (equivale al 25% del compresor a

carga completa y eficiencia del motor del 90%). El costo del kWh es de USD$0.05.

Costo a carga completa �#hi j%X�×�P.Q$R�×�RkPP %TUVW�×�lmn$P.Pi ]^%�×�P.ki�×�h.P�⁄P.oi = �HI$48,792

Costo a carga parcial �#hi j%X�×�P.Q$R�×�RkPP %TUVW�×�lmn$P.Pi ]^%�×�P.hi�×�P.#i�⁄P.oP = �HI$2,272

Costo energético anual �HI$48,792 + �HI$2,272 = ��I$51,064

7.1.1.2 Relación de m3 de aire comprimido por kWh consumido �-

!ℎ = L�8>4 �2<B83� 12 3962 C2<26314A4<B8�4 5453� �2<B83� 2< �3 C2<263�9ó<

Este indicador permite controlar la eficiencia del sistema de generación en cuanto

al consumo energético. Si este indicador se lleva por compresor permite saber

cuándo un equipo debe programarse para mantenimiento porque ha perdido

eficiencia de generación.

7.1.1.3 BTU/lb

�� = !ℎ �4<B8�914B × 10000 �� !ℎ�02B4 06418��9ó< ��

58

Este indicador permite relacionar el consumo energético con la producción de la

planta y monitorear qué tan eficiente es la planta en producir con los recursos que

posee.

Aunque en el caso de la empresa analizada utiliza como peso la libra (lb) se puede

relacionar el consumo energético con otra unidad de peso permitiendo ajustar el

indicador.

7.1.1.4 Otros Indicadores Las plantas pueden sacar otros tipos de indicadores para monitorear y controlar el

aire comprimido. Se recomiendan los anteriores y tener en cuenta que los

indicadores deben ser una herramienta para mejorar y no para entorpecer o

dificultar las labores diarias.

Se sugiere implementar pocos indicadores (máximo 4) pero que reflejen la

situación real de la planta. Toda información usada debe tener trazabilidad para su

veracidad.

7.2 ESTRATEGIAS DE OPTIMIZACIÓN DE LA GENERACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO

Algunas de las estrategias que planteamos para la optimización de la generación

del aire comprimido en la planta analizada sin hacer alta inversión o reemplazo

tecnológico son:

1. Costear el aire comprimido.

2. Evaluar la eficiencia de generación de cada compresor de aire.

3. Programar una auditoría de aire comprimido una vez al año, como mínimo.

4. Hacer mantenimiento a los sistemas de lubricación de los compresores de

aire. Reemplazar los más defectuosos.

5. Trabajar con una configuración de cascada para el funcionamiento de los

compresores de aire.

6. Monitorear el consumo de aire comprimido en la planta por secciones de

usuarios adicional al consumo general de la planta. Recuerde que lo que no

se mide no se controla.

7. Monitoreo energético de los compresores de aire.

8. Mejorar el almacenamiento de aire comprimido para reducir los arranques

de los compresores. Aumento de la capacidad de los pulmones en planta.

59

9. Identificar y corregir las fugas de aire comprimido. Control de fugas con sus

costos asociados.

10. Revisar el diseño actual de conducción del aire comprimido y ajustarlo a la

demanda existente.

11. Retirar las secciones de tubería que no están operativas y completar el loop

para tener un anillo en toda la planta.

12. Secar el aire comprimido en la fuente.

13. Retirar reguladoras y filtros dentro de la planta para reducir la caída de

presión por conducción.

14. Reducir la presión de generación a la mínima para evitar usar válvula

reguladora de presión general.

15. Capacitar al personal operativo (mecánicos, operarios, eléctricos) en aire

comprimido.

16. Campañas para reducir los usos indebidos del aire comprimido.

17. Compartir los resultados energéticos y de costos del aire comprimido al

personal de la planta.

Para el cálculo económico de las fugas de aire comprimido se puede usar el

siguiente cuadro basado en la tecnología y costos de la planta analizada:

Tabla 21 Cálculo económico de las Fugas

Aire de Baja Aire de Alta Tiempo Compresor encendido

10 10 10 10 10 10 Minutos

Tiempo Compresor apagado

30 30 30 30 30 30 Minutos

% rata de fugas 25 25 25 25 25 25

HP Compresor

75 100 150 250 125 150

Presión de descarga

110 110 110 110 155 155 PSIG

SCFM Estimadas

338 450 675 1125 563 675 SCFM

Estimando los costos de las fugas Fugas estimadas 84 113 169 281 141 169 SCFM

Horas/día 24 24 24 24 24 24

60

Días/semana 7 7 7 7 7 7 Fugas anuales

850.500

1.134.000

1.701.000

2.835.000

1.417.500

1.701.000

SCFM

Costo eléctrico del kWh

0.068

0.068 0.068 0.068 0.068 0.068 $USD

Costo Anual de las fugas

$9.588

$12.783

$19.175

$31.959 $15.979 $19.17

5 $USD


7.3 SISTEMA PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE COMPRIMIDO

El sistema actual de control de la calidad del aire comprimido en la planta es

insuficiente para esto se sugiere lo siguiente:

1. Instalación de un secador, por tipo de presión de aire comprimido, acorde a

la capacidad máxima y que genere el mínimo de caída de presión.

2. Cambio de los intercambiadores internos de los compresores de aire que

presenten daño considerable.

3. Mantenimiento periódico a los intercambiadores de calor tanto de los

compresores de aire como de los postenfriadores.

4. Mejorar el trampeo del aire comprimido en las líneas de distribución y a la

entrada del usuario final.

5. Implementar la rutina de mantenimiento preventivo y correctivo a las

trampas de aire comprimido en toda la planta.

6. Hacer mediciones de la calidad del aire comprimido al menos una vez por

año. En esta medición lo que se revisará es la cantidad de contaminantes

presentes en la muestra de aire.

7.4 METODOLOGÍA PARA REALIZAR UN BALANCE ENERGÉTICO

Para realizar el balance energético esbozado en el presente trabajo nos hemos

basado en la metodología que usa la Unidad de Recursos Energéticos (URE), en

la sección 5.3.1 Caracterización Energética de la Planta Analizada se obtuvo un

potencial de ahorro de la planta en general. En las secciones posteriores se

muestra el potencial de ahorro respecto al aire comprimido.

61

La creación y seguimiento de los respectivos indicadores aquí planteados permite

hacer un balance energético entre la demanda y la oferta y tener un producto de

calidad con un consumo energético real.

En resumen, todo se limita a medir y controlar los consumos basados en unos

indicadores que reflejen los cambios de producción y consumo energético

asociados a los mismos y a los materiales.

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8. RECURSOS DISPONIBLES Para la ejecución del presente trabajo se tuvieron los siguientes recursos disponibles: Por parte de la empresa analizada

• Tiempo y disponibilidad de los operadores de la sala de máquinas o casa de fuerza, algunos mecánicos de la planta y usuarios del aire comprimido

• Información histórica de consumos energéticos y producción en libras • Información técnica respecto a aire comprimido propio de la empresa • Información diaria de los consumos en línea y de cada compresor • Computador • Colaboración de los ingenieros de planta • Información del departamento de costos de la planta

Por parte de la Universidad Autónoma de Occidente

• Información técnica respecto a aire comprimido • Internet • Bibliografía • Asesor y director de tesis

Por parte del estudiante

• Recurso económico • Computador • Bibliografía • Internet

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9. CONCLUSIONES A partir de los datos obtenidos y de la información recopilada tanto en campo como por estudios anteriores realizados dentro de la misma compañía, se detectaron las siguientes conclusiones para mejora del sistema de aire comprimido. Algunas de las sugerencias son ampliadas en los anexos para su posible implementación. Es decisión de la empresa si acoge o no estas recomendaciones: 1. Los compresores de aire de la empresa tienen sistemas de regulación manual

del aceite de lubricación de los cilindros para los cuales no se evidenció registros de revisión periódica. Se detectó, en varias ocasiones, compresores con el sistema de lubricación descalibrado producto de la misma vibración del equipo. El fabricante sugiere de dos (2) a cinco (5) gotas por minuto (depende de la etapa) de aceite al cilindro y en mediciones realizadas se han encontrado hasta 10 gotas por minuto, lo que genera exceso de aceite posibilitando la carbonatación (quema de aceite y formación de una costra negra) de las válvulas. El aceite lubricante utilizado es del tipo mineral referencia TELLUS 100 marca SHELL (un tambor de 55gl por mes se compra y dura aproximadamente mes y medio). Los operarios comentan que los lubricadores, por su tiempo de uso, ya se encuentran por fuera de especificación lo que hace aún más complicado tratar de calibrar las gotas recomendadas por el fabricante. La solución que han tomado algunos operadores, no todos, es parar el compresor, abrirlo y revisar el cilindro y válvulas verificando si hay exceso o no de lubricación.

2. El sistema de trampeo es revisado mensualmente, sin periodicidad determinada, por dos personas denominadas “tramperos” que tienen bajo su cargo todas las trampas de aire comprimido y vapor de la compañía (para el tiempo del análisis, 2005). Estas personas son contratistas y trabajan en primer turno normalmente (de 7am a 3pm). Cuando existe un bajón de aire comprimido las trampas se bloquean en posición abierta ya que pierden la ceba. La marca de las trampas al momento de realizar el análisis es Armstrong del tipo balde invertido modelo 881, 812 y 212. Las fugas que ocasionan no son determinadas ni se llevan registros. Sus descargas caen al sistema de aguas lluvias sin ningún control.

3. El sistema de enfriamiento del aire a través de los intercambiadores de calor es revisado mensualmente por los operadores de casa de fuerza, sobre todo si existe sospecha de daño en los mismos. Cada seis (6) meses la empresa INTERCOL Ltda. (para el 2005) realiza los mantenimientos preventivos y correctivos de los intercambiadores. El mayor problema que se ha encontrado no es el intercambiador en si, ya que están siendo reemplazados por unos

64

nuevos, sino las válvulas de corte que son del tipo de cortina y que ya presentan graves daños y no seccionan dificultando la reparación de los intercambiadores (la planta es de trabajo continuo). La mayor causa de daño de las válvulas son los depósitos de aceite quemado en sus asientos.

4. El consumo en kWh de los compresores presenta una distribución atípica lo que ha dificultado su análisis sin el empleo de herramientas estadísticas más avanzadas, que no es el objetivo de este trabajo. En general se ha notado que el promedio del lapso es de 1.417 kWh con una moda promedio de 1.612 kWh. Se presentan varios casos atípicos donde un compresor marca 10.180 kWh en un día. Si se retira este dato, la curva suaviza pero la dispersión sigue siendo alta. En promedio los kWh/m3 para aire de baja presión es de 0,02633 y para aire de alta presión es de 0,03796. Las modas y medianas por este concepto son iguales tanto para aire de baja presión: 0,02926 kWh/m3 y para aire de alta presión: 0,04389 kWh/m3.

5. Se comprobó en pruebas realizadas en la parada de planta de mayo 1 de 2005 que se tiene un compresor de aire de baja y uno de aire de alta presión para sostenimiento de fugas en el sistema de distribución y uso. El costo de sostener estos equipos funcionando innecesariamente es de $51.114,24 dólares al año para aire comprimido de alta presión y de $81.077,76 dólares al año para aire comprimido de baja presión. Para este cálculo se tuvo en cuenta únicamente el consumo de KWh de los equipos.

6. La pérdida de presión detectada en el sistema por efecto de transporte es de 10 psig máximo sin contar las fugas. El sistema de aire comprimido se encuentra desbalanceado requiriendo la instalación de tanques pulmón al interior de la planta para evitar forzar los compresores ya que existen equipos que usan actuadores neumáticos de gran consumo.

7. La calidad del aire no debe ser mejorada de manera brusca para evitar afectar la producción por la cantidad de contaminantes acumulados en la tubería existente. La calidad de aire a buscar es del tipo instrumentación con partículas sólidas menores de 5 µm y con presencia de aceites menor a 1 mg/m3, cantidad de agua: 1 mg/m3. El único filtro de impurezas que tiene el aire son los filtros de los compresores a la entrada del mismo. Se debe consultar con las empresas de compresores el tipo de filtro y secador necesario para el consumo de aire comprimido que tienen actualmente.

8. El aire de succión de los compresores tiene una temperatura promedio de 27 °C mientras la temperatura ambiente está a 25 °C generando mayor consumo energético por la ubicación espacial de los compresores y la cercanía de las calderas de vapor a los mismos. Recordemos que “un incremento en la temperatura de aspiración de 3 ºC representa, aproximadamente, un 1 % más de consumo de potencia en el compresor. La tubería de aspiración debe ser lo más recta y corta posible, ya que por cada 25 mbar de caída en la línea de succión el consumo se incrementará en alrededor de un 2 %.” (4) Se recomienda subir las succiones de los compresores al techo del edificio para obtener un aire más frío. Estas tomas deben ser rectas.

65

9. El desconocimiento del costo real del aire comprimido dentro de la empresa tanto por mecánicos como por usuarios es generalizada. Prueba de ello ha sido el mal manejo y la planeación de los equipos a comprar para reemplazo de viejos actuadores. En la actualidad existen actuadores de mayor eficiencia y menos presión de operación lo que tendría un impacto positivo en el consumo energético al tener una menor demanda de presión.

10. El sistema de asignación de costo para el m3 de aire comprimido aunque no es exacto permite tener un punto de comparación con el estándar internacional. Entre lo averiguado en la literatura especializada a disposición, la planta analizada tiene un costo promedio mensual de $0,068 USD/kWh mientras que en el ámbito internacional se manejan valores de $0,050 USD/kWh.

11. Se debe instalar un sistema de corte del flujo de agua al compresor de aire cuando éste se encuentre apagado para evitar generar condensación de agua en las paredes del cilindro ya que las gotas de agua pueden reventar o dañar el pistón (el agua es un fluido no comprensible). Al momento del estudio no se estaba usando algún medio mecánico para evitar el flujo de agua por el equipo apagado.

12. Los tanques pulmón tanto para aire de baja como de alta están cortos para la demanda de aire existente. Acorde a la literatura revisada, se recomienda tanques de almacenamiento de 1 a 1.5 ft3 (28.3 a 42.5 lt) por cada 10 cfm (283.1685 lt/min) de capacidad del compresor para soportar de manera adecuada los aumentos en la demanda y las pulsaciones existentes.

13. El diseño del sistema no permite trabajar a la menor presión posible. “Las diferentes herramientas y procesos requieren diferentes presiones de aire, las que son especificadas por los fabricantes. Como regla práctica se puede tener que por cada 2 lbs. /pulg2 de incremento en la presión de operación se incrementa el consumo de energía en aproximadamente un 1%.” (4) En la actualidad la generación de aire de baja es a 110psig y su primer uso requiere una presión de 80psig. Asumiendo que el sistema está bien diseñado tendría una baja de presión máxima del 10% de la presión de descarga que eso equivaldría a generar aire de baja a 89 psig lo que significa que se está teniendo un incremento injustificado de consumo energético del 10,5%.

14. Se recomienda instalar medidores de caudal o flujo (volúmetro o másico) en los centros de costos principales para tener una adecuada distribución del costo en el producto.

15. Instalar un sistema de regulación de caudal y presión (control secuenciador o single-master o un control en red o multi-master) que retroalimente el funcionamiento de los compresores. Se debe jugar con la configuración de los mismos hasta encontrar la más adecuada energética y funcionalmente.

16. Modificar e instalar varios tanques pulmón dentro de la planta para mejorar el comportamiento de la presión y del caudal, sobretodo en equipos que funcionan de manera repetitiva (como los banburys y las constructoras). Para esto se debe tener la asesoría técnica de un experto para la adecuada selección del tamaño del tanque pulmón. Para el aire de baja presión se puede usar un tanque de cuatro metros cúbicos (4 m3) para una generación mensual

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promedio de cuarenta metros cúbicos por minutos (40 m3/minuto), este dimensionamiento es para la demanda actual de aire comprimido mas no para futuras demandas. Se tiene una recomendación por parte del representante de Ingersoll Rand de un tanque pulmón de 7 m3.

17. Cambiar al menos un compresor reciprocante existente por uno del tipo tornillo, doble etapa, sin lubricación. De esta manera se va secando la tubería para “limpiarla” sin generar mayores traumas a producción.

18. Desarrollar un programa de capacitación permanente a los mecánicos y usuarios del aire comprimido para reducir los usos inadecuados del aire. Estas capacitaciones deben traer el componente económico, de seguridad y ambiental para mostrar la realidad y los efectos de un uso inadecuado del recurso disponible.

19. Cambiar el sistema de purgadores por del tipo cero fugas para evitar la falla de los mismos cuando pierden la ceba. Existen en el mercado diferentes tipos, entre los cuales hay unos electrónicos de marca Ingersoll Rand que ya han sido probados en la planta con buen éxito.

20. Entrenamiento periódico al personal involucrado en la generación y mantenimiento de las líneas. Lo mismo que restringir la adición o modificación de tuberías de conducción de aire comprimido existentes sin el estudio previo por parte de la gerencia de ingeniería.

21. Implementar un sistema de control de fugas en la planta. “Las fugas pueden representar una gran pérdida de energía en los sistemas de aire comprimido, llegando a perderse por este concepto hasta 30%, y en casos extremos hasta el 50%, de la producción de aire. Se considera que una planta con un buen mantenimiento y un adecuado programa de control de fugas las pérdidas por fugas, las mismas deben estar entre el 5 y el 10% de la producción de los compresores.” (4)

22. “Entre el 80 y el 90% de la energía mecánica consumida por el compresor en un sistema de aire comprimido es convertida en energía térmica, con el consiguiente aumento de la temperatura del aire. Esto requiere de un sistema de enfriamiento del compresor para mantener su temperatura de trabajo dentro de los límites admisibles y de enfriadores de aire intermedios para reducir la potencia consumida y separar humedad, así como de post-enfriadores colocados a la salida del compresor para terminar de condensar y separar la humedad. En muchos casos, con un buen sistema de recuperación, se puede recuperar entre el 50 y el 90% del calor de compresión. Los sistemas de recuperación de calor se aplican tanto en compresores enfriados por aire, como en los enfriados por agua.” (4) Ver ejemplo de recuperación de costos en la sección de anexos.

67

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DE AIRE COMPRIMIDO. GUÍAS PARA AHORRO DE ENERGÍA EN LA PEQUEÑA Y MEDIANA EMPRESA. México D.F. : Comisión Nacional para el

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Industriales. Memorias del 1er Congreso Internacional sobre Uso Eficiente y Racional de la Energía - Cali. Barranquilla : Promigas Servicios Integrados, 2004.

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Managers. [trad.] Jorge Armando Martinez Uribe. Energy Management for Facilities Engineers and Plant Managers. New York : s.n., 2001, pág. 5.

8. Turner, Wayne C. Energy Management Hanbok. [trad.] Jorge Armando

Martinez Uribe. Energy Management Hanbok. 5. New York : s.n., 2005, pág. 26.

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10. UPME. Proyección de Demanda de Energía Eléctrica y Potencia. Proyección de Demanda de Energía Eléctrica y Potencia. Bogotá : s.n., 2005.

11. Smith, Dean y Jenkins, Wes. A Best Practices Approach to Compressed Ai. A Practical Guide to Applying the Systems Approach to Compressed Air Baxed on in Depth Audits of Plants. New York : ENPRO INDUSTRIES, 2005.

12. Motor Challenge and Compressed Air Challenge. Determine the Cost of

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68

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14. Escalona, Iván. www.monografias.com. Neumática. Generación, Tratamiento y Distribución del Aire (Parte 1). [En línea] 04 de Abril de 2003. [Citado el: 14 de

Julio de 2009.] http://www.monografias.com.

15. Hincapié Gómez, Esteban, Arboleda Sena, Juan David y Cardona Múnera, Santiago. Monografías.com. Redes de Aire Comprimido. [En línea] 10 de

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16. CONSTRUSUR. Tanques pulmones recibidores de aire comprimido.

CONSTRUSUR. [En línea] CONSTRUSUR, 04 de Julio de 2006. [Citado el: 15 de

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17. Compressed Air Challenge and the DOE. Compressed Air Storage. [aut.

libro] Compressed Air Challenge and the DOE. [trad.] Jorge Armando Martinez

Uribe. Improving Compressed Air System Performance. Washington : US

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18. DOE. Determine the Cost of Compressed Air for Your Plant. [aut. libro] Motor

Challenge and Compressed Air Challenge. Improving Compressed Air System Performance: A Sourcebook for the Industry. s.l. : DOE, 1998.

19. Energético, Comisión Nacional Para el Ahorro;. Guías prácticas para

ahorrar energía en los sistemas de aire comprimido. Guía técnica sistemas de aire comprimido. [En línea] 01 de 09 de 2006. [Citado el: 05 de 06 de 2009.]

www.conae.gob.mx.

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11. ANEXOS

11.1 RECUPERACIÓN DE CALOR Del cien por ciento (100%) de la energía de entrada que consume un compresor de aire, el seis por ciento (6%) se transforma en aire comprimido y el restante noventa y cuatro por ciento (94%) se transforma en calor. No todo el calor puede recuperarse, solamente una fracción puede aprovecharse. En compresores enfriados por agua puede recuperarse hasta un noventa por ciento (90%) de la energía de entrada en forma de agua caliente a temperatura de 70 y 80 ºC.

Ejemplo de Recuperación de Calor En un compresor enfriado por agua de 300 BHP, que trabaje 4.160 horas por año, considerando que el 80% de la energía vaya al sistema de enfriamiento y que la misma se recupere, produciendo agua caliente, se tendría:

Calor de compresión:

0,8 × 300�/0 × 4.160 ℎ6 3ñ4� × 2.544 �� ℎ) − ℎ6� = 2.539.929.600 �� 3ñ4�

Suponiendo que el agua caliente se produjera en un calentador a gas, con una eficiencia del 80% y con un costo del gas de $4,00 USD/1.000.000 Btu, el ahorro económico al sustituir el gas por la recuperación del calor sería de:

Ahorro Económico:

�2.539.929.600 �� 3ñ4� × $4,00 �HI1.000.000 ��, 0,80r = $12.699,65 �HI 3ñ4�

Este calor disponible se hace pasando el agua de enfriamiento del compresor por un intercambiador de calor para así retornar a la torre de enfriamiento un agua con menos temperatura reduciendo el consumo energético de la misma.

70

11.2 FÓRMULA PARA EL CÁLCULO DE LAS CFM POR COMPRESOR DE AIRE La siguiente fórmula se utilizó para el cálculo teórico de las cfm generadas por cada compresor:

�� = sA4<B8�4 !ℎ �2B� t × 1,341 ℎ) !ℎ� × 270 �� − �2B ℎ)�

Casi todas las conversiones se basaron con los datos base mensual y luego se llevó a base anual. Es importante que la base de tiempo deba ser la misma para evitar errores en la cifra obtenida.

11.3 MEJORA EN EL DISEÑO DE LA RED DE AIRE COMPRIMIDO La primera labor de diseño de una red de aire comprimido es levantar u obtener un plano de la planta (Lay-out) donde claramente se ubiquen los puntos de demanda de aire anotando su consumo y presión requeridos. También identificar el lugar de emplazamiento de la batería de compresores. Es importante realizar una buena labor puesto que una vez establecida la distribución esta influirá en las futuras ampliaciones y mantenimiento de la red. Para el diseño de la red se recomiendan las siguientes observaciones: 1. Diseñar la red con base en la arquitectura del edificio y de los

requerimientos de aire. 2. Procurar que la tubería sea lo más recta posible con el fin de disminuir la

longitud de tubería, número de codos, tés, y cambios de sección que aumentan la pérdida de presión en el sistema.

3. La tubería siempre deber ir instalada aéreamente. Puede sostenerse de techos y paredes. Esto con el fin de facilitar la instalación de accesorios, puntos de drenaje, futuras ampliaciones, fácil inspección y accesibilidad para el mantenimiento. Una tubería enterrada no es práctica, dificulta el mantenimiento e impide la evacuación de condensados.

4. La tubería no debe entrar en contacto con los cables eléctricos y así evitar accidentes.

5. En la instalación de la red deberá tenerse en cuenta cierta libertad para que la tubería se expanda o contraiga ante variaciones de la temperatura. Si esto no se garantiza es posible que se presentes “combas” con su respectiva acumulación de agua.

6. Antes de implementar extensiones o nuevas demandas de aire en la red debe verificarse que los diámetros de la tubería si soportan el nuevo caudal.

7. Un buen diámetro de la tubería principal evita problemas ante una ampliación de la red. La línea principal deberá tener una leve inclinación en el sentido de flujo del aire para instalar sitios de evacuación de condensados.

71

8. Para el mantenimiento es esencial que se ubiquen llaves de paso frecuentemente en la red. Con esto se evita detener el suministro de aire en la red cuando se hagan reparaciones de fugas o nuevas instalaciones.

9. Todo cambio brusco de dirección o inclinación es un sitio de acumulación de condensados. Allí se deben ubicar válvulas de evacuación.

10. Las conexiones de tuberías de servicio o bajantes deben hacerse desde la parte superior de la tubería secundaria para evitar el descenso de agua por gravedad hasta los equipos neumáticos y su deterioro asociado.

ERRORES • Creer que se puede compensar la insuficiencia de caudal de aire de un

compresor aumentando la capacidad de reserva de aire por medio de tanques. Estos tienen como función regular el caudal y evitar cambios bruscos en la presión. El uso de tanques solo es justificable cuando se necesita gran volumen de aire en un periodo de tiempo muy corto.

• Elevar la presión de trabajo para suplir la falta de aire de suministro. Esta aumenta un poco la reserva de aire pero a un costo en kWh muy alto.

• Diseñar la tubería enterrada o subterránea sin que sea un caso especial. • No ajustar herramientas ni inspeccionar constantemente la caída de

presión. Fugas pequeñas son imperceptibles debido a que el aire es inodoro y no es visible. (13)

11.4 TANQUE PULMÓN O ACUMULADOR En el pasado se han usado mucho las reglas del dedo o “un galón por HP” o “un galón por cfm” siendo este procedimiento muy práctico para la industria. “El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua

72

Acumulador

El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:

• Del caudal de suministro del compresor • Del consumo de aire • De la red de tuberías (volumen suplementario) • Del tipo de regulación • De la diferencia de presión admisible en el interior de la red

Determinación del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente El tamaño de un acumulador puede determinarse según el diagrama de la figura 24”. (14)

73

11.4.1 Mantenimiento “Revisar que la válvula de seguridad se abra a una presión un veinte por ciento (20%) mayor que la presión máxima del sistema y que tenga una capacidad de evacuación mayor a la de los compresores. Si no existe debe instalarse un hueco de hombre (manhole) de inspección, un sistema de evacuación de condensado

74

automático, un bypass para mantenimiento y un manómetro confiable. Algunas veces se colocan medidores de temperatura y doble manómetro (de reserva). El principal aspecto es la seguridad, ya que estos elementos son bombas en potencia. Las rutinas de mantenimiento se deben realizar con adecuada periodicidad, verificándose el estado de los elementos de seguridad realizándose inclusive ensayos no destructivos tales como ultrasonido y radiografías para verificar el óptimo estado de los mismos. El mantenimiento que se le realiza al tanque se limita a una limpieza interior en muy escasas ocasiones, además de la verificación constante de las purgas”. (15)

11.4.2 Cálculo de la Capacidad del Tanque Recibidor “Como parte integrante de todo sistema de aire comprimido existen uno o varios depósitos para el fluido comprimido. Las principales funciones de los depósitos de aire son: • Almacenar aire para suplir las demandas pico superiores a la capacidad del

compresor. • Contribuir al enfriamiento y separación del condensado • Amortiguar las pulsaciones del compresor. A partir de la siguiente fórmula se puede calcular la capacidad del tanque recibidor de aire:

?4�8�2< 12� �3<782 = �0,25 × uZ × )h × �P�LaVv × ∆0 × �h

Donde: p1: Presión de carga o arranque Qc: Caudal del compresor T0: Temperatura del tanque en ºK ∆P: Ajuste del presóstato (pu – p1) Fmax: Frecuencia del ciclo (1/30) A continuación se mencionan una serie de criterios que son de mucha utilidad para el dimensionamiento del tanque, tomando factores, producto de la experiencia, que no están incluidos en la ecuación anterior. • Para compresores con presión hasta 8,8 bar y condiciones normales de

operación, la capacidad del depósito en m3 será 1/10 de la capacidad del compresor en las mismas unidades de volumen por minuto.

• La diferencia entre las presiones de carga y descarga no deben ser inferiores a 0,4 bar (para compresores con sistema de control carga-descarga).

• Para compresores con sistema de regulación arranque-parada, la capacidad del depósito debe ser seleccionada de acuerdo al consumo de aire y la capacidad del compresor, de manera tal que el compresor haga como máximo 10 arranques por hora (1 cada 6 minutos)

75

• Para este caso la diferencia de presión recomendada es 1 bar, siendo el tamaño del recipiente recomendado en unidades de volumen igual a la capacidad del compresor. Muchas veces se combinan las características de ambos (carga-descarga y arranque-parada) para evitar tanques muy grandes ó muy frecuentes arranques.

• A presiones más elevadas de 8,8 bar se permiten mayores diferencias de presión, por lo cual la capacidad del recibidor será menor.

• Las reglas de cálculo de capacidad del tanque se refieren a consumos bastante estables. En el caso de un sistema con muchas tomas de aire se considerará el consumo total promedio como estable.

• Cuando, al revés del anterior, los puntos de consumos son pocos, hay menor estabilización del consumo y se debe usar un tanque un poco más grande de lo anterior descrito”. (16)

Existe otra fórmula para calcular el volumen del tanque, es decisión del lector cuál de las dos opciones usa para el cálculo final del mismo:

?4�8�2< 12� 53<782 = � × A × 0V0h − 0#

Donde: V: Volumen del tanque en PIE3 T: Tiempo en minutos C: Demanda de aire en CFM Pa: Presión atmosférica PSI P1: Presión inicial del tanque PSI P2: Presión final del tanque PSI (17)

11.5 ESQUEMA EQUIPOS UBICADOS EN CASA DE FUERZA Los siguientes son los equipos que al momento del estudio estaban funcionando en lo que se denomina como Casa de Fuerza. Para la fecha del desarrollo del trabajo se tenía el proyecto de retirar los compresores reciprocantes por unos del tipo de tornillo. En este esquema no se detallan ni tuberías ni equipos auxiliares como los tanques pulmón, intercambiadores de calor o postenfriadores, válvulas, by-pass, interconexiones y las torres de enfriamiento. Los operadores de casa de fuerza adicional a la operación adecuada de estos equipos son los encargados de hacer las labores de mantenimiento preventivo y correctivo de los mismos.

76

El compresor No 5 de aire de alta (150 psi) se encontraba físicamente pero no estaba conectado ni a la tubería de aire ni la parte eléctrica. Estaba pendiente de ser removido de la planta. Ilustración 11 Esquema Equipos en Casa de Fuerza


11.6 TABLA DE DATOS DE CONSUMOS ELÉCTRICOS COMPRESORES DE AIRE A continuación se transcriben los datos de consumo eléctrico en kWh/día de cada

compresor de aire de la planta analizada. Los datos fueron registrados en un

formato que los operadores muy amablemente colaboraron en su diligenciamiento

cada veinte y cuatro horas (24 hr) con la información tomada de los contadores

eléctricos.

Aclaro que al momento de la toma los contadores eléctricos ya tenían varios

meses de instalados y, acorde a sus políticas de calidad, solo requerían una

verificación de calibración una vez al año.

77

11.6.1 Datos de consumo eléctrico (kWh) compresores de aire de baja presión

Tabla 22 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Enero de 2005

Día Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4 Comp. 5 Total

1 - 5

6 684 436 3558 4678

7 9 1672 3840 5521

8 132 1748 5034 6914

9 639 1752 2244 4635

10 2196 3498 5694

11 924 2196 2712 5832

12 12 8 4008 4028

13 51 288 3912 4251

14 135 392 1692 2219

15 6300 6300

16 270 3972 4242

17 10180 4164 14344

18 1764 4254 6018

19 1508 4062 5570

20 1540 4026 5566

21 12 2216 4074 6302

22 363 831 860 3876 5930

23 981 1137 4152 6270

24 768 1224 116 4176 6284

25 795 1275 4086 6156

26 396 1425 4092 5913

27 945 1005 228 4038 6216

28 552 21 1776 4158 6507

29 180 1940 3960 6080

30 276 2076 4074 6426

31 240 1992 4002 6234

TOTAL 8364 10688 6918 26196 101964 154130


78

Tabla 23 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Febrero de 2005

Día Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4 Comp. 5 Total 1 327 2324 4266 6917

2 270 1932 3852 6054

3 285 2136 3918 6339

4 369 27 2244 3984 6624

5 438 2280 3972 6690

6 444 2348 4014 6806

7 363 2196 3870 6429

8 297 2116 3846 6259

9 72 1764 3930 5766

10 261 24 2036 3888 6209

11 294 1932 3966 6192

12 291 1884 3822 5997

13 144 2056 4008 6208

14 294 2108 3924 6326

15 270 1844 4302 6416

16 393 2256 3636 6285

17 342 2140 1140 3622

18 366 2172 6414 8952

19 339 27 1408 1950 3724

20 144 1392 7200 8736

21 87 309 1572 4152 6120

22 3 1544 4122 5669

23 150 660 716 4092 5618

24 42 1146 496 3690 5374

25 240 1688 3978 5906

26 150 1964 3828 5942

27 147 105 1712 3816 5780

28 153 1551 3828 5532

TOTAL 6975 3849 50260 111408 172492


79

Tabla 24 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Marzo de 2005


2 216 1695 3876 5787

3 183 1821 3804 5808

4 294 1647 116 3822 5879

5 318 1878 8 3960 6164

6 210 1629 4 3918 5761

7 303 1779 3786 5868

8 297 4 3732 4033

9 285 3588 3750 7623

10 606 1024 477 8 3786 5901

11 69 4 1446 136 3702 5357

12 354 1364 408 3708 5834

13 432 1806 3792 6030

14 435 1734 360 2529

15 567 520 675 6366 8128

16 918 1008 1122 3420 6468

17 1074 906 3456 5436

18 939 416 906 3660 5921

19 777 1624 51 3546 5998

20 900 1612 165 16 3612 6305

21 831 1720 42 28 3588 6209

22 681 2120 15 1794 4610

23 294 848 940 2082

24

25

26 648 48 412 1108

27 276 4 3111 3391

28 609 800 1626 1588 4623

29 312 1032 1398 2388 5130

30 147 1488 1701 2356 5692

31 117 1300 1518 2056 558 5549

TOTAL 13251 16932 34932 10060 79812 154987


80

Tabla 25 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Abril de 2005

Día Comp. 1 Comp. 2 Comp. 3 Comp. 4 Comp. 5 Total 1 213 1348 1728 2344 5633

2 393 444 1278 448 3732 6295

3 681 484 1143 48 4230 6586

4 216 2004 978 132 3324 6654

5 204 1864 1407 652 1824 5951

6 1122 96 1569 2316 5103

7 495 888 1821 2296 5500

8 1608 1788 2328 6 5730

9 465 1032 1839 2388 2712 8436

10 429 648 1443 392 2088 5000

11 786 1472 648 700 3606

12 492 1124 2151 2120 5887

13 207 932 2052 2108 5299

14 210 884 2037 2184 5315

15 567 872 2049 2128 48 5664

16 813 1264 572 3252 5901

17 375 1188 600 808 3132 6103

18 384 392 2118 3030 5924

19 516 412 2043 828 1734 5533

20 120 1212 2058 2300 5690

21 234 1164 2049 2264 5711

22 246 1340 2130 2388 6 6110

23 165 952 972 2104 1710 5903

24 93 928 693 2128 2208 6050

25 3 1476 1860 2778 6117

26 213 1116 2298 404 2418 6449

27 1532 2016 2874 6422

28 1464 2040 2532 6036

29 1528 2073 2724 6325

30 1940 2076 64 2628 6708

TOTAL 9642 33608 48957 36444 48990 177641


81

Tabla 26 Consumo Eléctrico Compresores de baja presión Mes de Mayo de 2005


2 1452 603 1776 1968 5799

3 1632 2304 2490 6426

4 1488 1911 120 2370 5889

5 1468 2046 2226 5740

6 1724 2136 2634 6494

7 1468 1983 2466 5917

8 1552 2016 192 2304 6064

9 3 868 1796 2667

10 1340 2589 6462 10391

11 1400 2010 3426 6836

12 1336 2013 3426 6775

13 1476 1965 1584 1776 6801

14 540 1968 1856 1776 6140

15 1977 1484 3102 6563

16 364 1839 1736 3270 7209

17 2013 1904 3198 7115

18 1917 1504 3228 6649

19 1962 1856 3168 6986

20 2004 1972 3252 7228

21 328 339 1476 3186 5329

22 1180 1749 1608 3492 8029

23 1980 1396 3534 6910

24 1544 108 1812 3504 6968

25 84 1860 1484 3582 7010

26 64 1767 1428 3558 6817

27 1827 980 3894 6701

28 1857 1184 3762 6803

29 1881 1152 3642 6675

30 4 1941 1176 3636 6757

31 1833 1144 3654 6631

TOTAL 3 21316 50913 34924 93444 200600


82

11.6.2 Datos de consumo eléctrico (kWh) compresores de aire de alta presión Tabla 27 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Enero de 2005

DIA COMP. 1 COMP. 2 COMP. 3 COMP. 4 TOTAL 1

2

3

4

5

6 9 282 270 561

7 663 1413 132 2208

8 1515 1797 3312

9 1581 1752 3333

10 1479 1728 3207

11 1647 1557 3204

12 1776 1506 3282

13 1740 1497 3237

14 1752 1431 138 60 3381

15 1581 1482 426 3489

16 1032 681 1590 3303

17 1542 1593 3135

18 1557 1662 3219

19 1299 1659 6 2964

20 1209 1581 2790

21 1371 1629 3000

22 1419 1608 3027

23 1389 1638 3027

24 1338 1641 2979

25 1323 1626 2949

26 1296 1608 2904

27 1641 1629 3270

28 1671 1671 3342

29 1659 1557 3216

30 1722 1638 3360

31 1686 1596 3282


83

Tabla 28 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Febrero de 2005

DIA COMP. 1 COMP. 2 COMP. 3 COMP. 4 TOTAL 1 1752 1704 3456

2 1620 1536 3156

3 1602 1596 3198

4 1617 483 1320 3420

5 1764 1710 3474

6 1791 1716 3507

7 1734 1650 174 3558

8 1671 1350 453 30 3504

9 1206 822 1641 3669

10 762 1092 1629 3483

11 1773 6 1671 3450

12 1614 1587 12 3213

13 1359 1671 3030

14 1317 3 1623 2943

15 1572 30 1632 3234

16 1518 1680 3198

17 1554 420 1098 3072

18 1740 1380 3120

19 1158 516 69 1743

20 1602 2310 3912

21 1743 546 24 2313

22 1662 1650 3312

23 1656 6 1701 12 3375

24 1644 537 1680 18 3879

25 1581 108 1572 3261

26 1689 6 1689 3384

27 1710 57 1656 3423

28 1680 99 1656 3435


84

Tabla 29 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Marzo de 2005


2 1608 54 2847 4509

3 1647 3 1680 3330

4 1704 87 1665 3456

5 1701 1692 3393

6 1041 804 1653 3498

7 1743 1674 3417

8 1719 1674 3393

9 1656 1674 3330

10 1692 654 1191 3537

11 1722 33 1644 3399

12 1725 150 1650 3525

13 1116 1005 1668 3789

14 1593 219 1641 6 3459

15 1632 525 1167 3324

16 1746 1665 3411

17 1641 1725 3366

18 1455 1728 3183

19 1278 1791 3069

20 1308 1764 3072

21 675 1143 1818

22 531 3465 1101 5097

23 825 768 93 1686

24 0

25 0

26 3 3 6

27 3 3

28 1188 1224 549 30 2991

29 1533 1791 3324

30 1449 1770 3219

31 1284 1779 3063


85

Tabla 30 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Abril de 2005


2 1371 1776 3147

3 1245 1449 384 3078

4 1338 1689 30 3057

5 1176 165 1611 2952

6 1386 1743 3129

7 1296 1623 2919

8 1173 1653 2826

9 1110 1698 2808

10 1122 1122

11 1245 3309 6 4560

12 1245 1740 2985

13 1224 1644 2868

14 1203 1650 2853

15 1260 1677 2937

16 1296 1668 2964

17 1275 1641 2916

18 1284 1716 6 3006

19 1236 12 1641 2889

20 1296 1659 2955

21 1350 1665 3015

22 1344 1728 3072

23 1257 9 1638 2904

24 1326 1683 3009

25 1329 1653 2982

26 1488 1713 3201

27 1341 1656 2997

28 1281 1656 6 2943

29 1317 597 1128 3042

30 1392 1797 3189


86

Tabla 31 Consumo Eléctrico Compresores de alta presión Mes de Mayo de 2005

DIA COMP. 1 COMP. 2 COMP. 3 COMP. 4 TOTAL 1 486 756 12 1254

2 897 1440 405 24 2766

3 1572 1815 3387

4 1434 1719 3153

5 1371 1764 3135

6 1284 1857 3141

7 1518 1725 3243

8 1398 1740 12 3150

9 699 1716 735 3150

10 1059 306 2046 3411

11 930 2286 3216

12 954 2292 3246

13 1227 1173 549 1452 4401

14 1020 543 171 954 2688

15 822 2322 3144

16 900 441 93 1950 3384

17 1788 1854 3642

18 1698 1710 3408

19 1764 1710 3474

20 1791 1674 3465

21 54 720 1524 2298

22 2736 1590 4326

23 1773 1722 3495

24 447 1779 3 1188 3417

25 1491 1755 3246

26 1392 1080 906 3378

27 1041 2310 3351

28 1068 2316 3384

29 1044 2274 3318

30 12 12 1677 1926 3627

31 1695 1812 3507


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