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Bienvenido al Seminario de Aire Comprimido
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1. Fundamentos
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El aire es un gas sin color, sin olor y sin sabor.
Las moléculas libres se mantienen unidas por la fuerza molecular
El movimiento provoca fuerzas de impacto expresadas como presión
- A mayor temperatura, más rápido se mueven las moléculas
- Aumento de la presión
Qué es el Aire Comprimido?De aire atmosférico a aire comprimido
Impacto de las moléculas contra la
superficie.
Fuerza
Nitrógeno
Oxígeno
Otros gases
Capitulo 1 Fundamentos
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Aire Comprimido es...
aire atmosférico condensado,
una mezcla de gases,
compresible,
un portador de energía.
Qué es el Aire Comprimido?
Definición de aire comprimido
Cuando el aire comprimido es liberado, este
puede ser utilizado como trabajo (W).
Aire Comprimido
Expansión
= Trabajo (W)
Capitulo 1 Fundamentos
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Generalmente, se aplica lo siguiente:
Unidades:
Principios FísicosDefinición de Presión
A = 1 m2
Presión =Fuerza
Area
1 Pa (Pascal) =1 N (Newton)
1 m² (metro cuadrado)
Qué tanto es …
1 bar = 14.514 psi
Capitulo 1 Fundamentos
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PresiónFundamentos
0 psi (abs)
Presión manométrica
0 psi (g)
Presión atmosférica
14.5 psi(abs)
Presión de trabajo
114.5 psi(abs)
Presión manométrica
100 psi (g)
Presión de trabajo
159,5 psi(abs)
Presión manométrica
145 psi (g)
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CaudalFundamentos
Qué tanto es …
1 m3/min = 35.31 cfm
1 cfm = 1.7 m3/h
Caudal =Volumen
tiempo
10 m31 m3
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La presión atmosférica es creada por el peso de la atmósfera en sí, y
varía de acuerdo a la densidad del aire y la distancia del centro de la tierra.
La presión atmosférica normal al nivel del mar es 14,7 psi (absoluto).
11,610,8710,159,428,77,25 7,970
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
12,32
Presión atmosfericaConcepto
La presión absoluta cae aprox. 1,45 psi por cada mil 1000 metros en altitud.
Ins
tala
ció
n a
ltit
ud
[m
etr
os s
ob
re e
l n
ivel d
el m
ar]
Presión Atmosférica [psi (abs)]
4500
5000
Capitulo 1 Fundamentos
Bogotá
Medellín
Cali
Barranquilla
Raura - Perú
Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Pag 9 Capítulo 1: Fundamentos
Especificaciones en Ingenieria de aire comprimidoMedición de entrega acorde a la ISO 1217: 2009 Anexo C
para todo el sistema
Volumen
de salida V2
Presión de salida
p2
Temperatura
de salida T2
Humedad a
a la entrada Frel
Presión a
la entrada pA
Temperatura
a la entrada TA
Cálculo inverso
VA =V2 x p2 x TA
T2 x (pA – (pD x Frel))
Acorde con ISO 1217:2009 Annex C:
TA = 20 °C = 293.15 K
pA = 1 bar (a)
Frel = 0 % Humedad relativa
Tolerancias = +/- 10 K; +/- 0.1 bar
Flujo normal de aire/ entrega? VA
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Cálculo sencillo:
Una maquina tejedora requiere 150 scfm volumen estandar
en ISO 1217 Anex C a 100 psi(g).
Condiciones ambientales dadas:
Máxima temperatura ambiente : 20 ℃
Máxima humedad relativa: 80 %
La mas baja presión atmosferica: 10,7 psi(abs)
Pregunta:
¿Cual compresor de tornillo puede ser usado?
Capítulo 1: Fundamentos
Especificaciones en Ingenieria de aire comprimidoConversión de volumen normal (aire entregado)
a volumen estandar acorde a ISO 1217 C
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Principios FísicosCambio de Estado de Gases Ideales
Ejemplo:
Ciudad: Bogotá
10,7 psi(abs)
68°F = 20 °C
80% Humedad relativa
Caudal requerido por el cliente entregado
en Bogotá 150 scfm
Capacidad requerida por el compresor:
207 cfm FAD
Fórmula
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Energía
eléctric
a
Mtto
Inversió
n
Observando los costos del aire comprimido en 10 años, la energía eléctrica tiene el
mayor impacto, de manera que cualquier ahorro en este renglón en significativo para
que su estación de aire comprimido sea más productiva.
1. Componentes del costo del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
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1. Componentes del costo del aire
Analizar como un sistema
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1. Componentes del costo del aire
El primer consumidor de energía es el COMPRESOR
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Ejemplo 1:
• Compresor 50 hp
• Operación 80% de su capacidad
• Presión 115 psi
• Costo del kW/h $ 250
• Horas año 2 turnos (8*2*365) = 5.840 h
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂
kW x horas año x %utilización x $
42,5 x 5.840 x 80% x $250
$49´640,000 consumo en carga
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒗𝒂𝒄í𝒐
kW x horas año x %utilización x $
10,6 x 5.840 x 20% x $250
$3´095.200 consumo en vacío
Consumo Total
Carga: $ 49´640.000
Vacío: $ 3´095.200
Total: $ 52´735,200
2. Cómo calcular el costo
energético del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
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Ejemplo 1:
• Compresor 50 hp
• Operación 80% de su capacidad
• Presión 100 psi
• Costo del kW/h $ 250
• Horas año 2 turnos (8*2*365) = 5.840 h
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂
kW x horas año x %utilización x $
38 x 5.840 x 80% x $250
$44´384,000 consumo en carga
𝑪á𝒍𝒄𝒖𝒍𝒐 𝒆𝒏 𝒗𝒂𝒄í𝒐
kW x horas año x %utilización x $
9,5 x 5.840 x 20% x $250
$2´774.000 consumo en vacío
Consumo total
Carga: $ 44´384.000
Vacío: $ 2´774.000
Total: $ 47´158.000
2. Cómo calcular el costo
energético del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
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Ejemplo 2:
• Compresor 50 hp
• Operación 80% de su capacidad
• Presión 100 psi
• Costo del kW/h $ 250
• Horas año 2 turnos (8*2*365) = 5.840 h
Consumo Total
Carga: $ 44´384.000
Vacío: $ 2´774.000
Total: $ 47´158.000
Ejemplo 1:
• Compresor 50 hp
• Operación 80% de su capacidad
• Presión 115 psi
• Costo del kW/h $ 250
• Horas año 2 turnos (8*2*365) = 5.840 h
Consumo Total
Carga: $ 49´640.000
Vacío: $ 3´095.200
Total: $ 52´735,200
Diferencia
$ 5´577.200
Proyección de ahorros a 10 años
$ 55´772.000
2. Cómo calcular el costo
energético del aire
El aire es gratis, lo costoso es comprimirlo
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• Fugas
• Usos inadecuados
• Caídas de presión
• Mayor presión por “seguridad”
• Configuración de equipos
• Sistema de tratamiento
• Deficiencias de mantenimiento
• Instalaciones
• Recuperación de calor
3. Potencial de ahorro en sistemas
de aire comprimido
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Horas de trabajo al año 8,760
Costo del kW/h $ 250
Eficiencia del sistema kW/100cfm 19.12
Diámetro Presión psiCaudal perdido
scfm
kW/h
consumidos
kW año
consumidos
Costo de la
fuga
Cantidad en
la plantaCosto total
0,8 mm (1/32") 90 1.48 0.3 2478.9 $ 619,717 30 $ 18,591,523
1,6 mm (1/16") 90 5.92 1.1 9915.5 $ 2,478,870 20 $ 49,577,395
12,7 mm (1/2") 20 126 24.1 211038.9 $ 52,759,728 1 $ 52,759,728
COSTO TOTAL EN FUGAS DE AIRE COMPRIMIDO $ 120,928,646
ESTAS FUGAS EQUIVALEN A TENER UN COMPRESOR DE 74 HP OPERANDO
Normalmente nos acostumbramos a escuchar las fugas, verlas, e inclusive sentirlas. . .
3. Potencial de ahorro en sistemas
de aire comprimido - Fugas
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Uso Diámetro Presión psiCaudal
perdido scfm
kW/h
consumidos
kW año
consumidos
Costo de la
fuga
Cantidad en
la plantaCosto total
Refrigerar motores u otros
elementos que requieren
mantenimiento
6,35 mm
(1/4")20 132 25,2 221.088,4 $ 55.272.096 1 $ 55.272.096
Manguera usada para soplar las
máquinas de producción por 2
minuto en cada turno
6,35 mm
(1/4")60 67,6 12,9 471,8 $ 117.942 30 $ 3.538.252
Manguera usada para soplar la
ropa de trabajo por 1 minuto cada
turno
6,35 mm
(1/4")60 67,6 12,9 235,9 $ 58.971 30 $ 1.769.126
$ 60.579.473Ahorros potenciales al USAR el aire de manera adecuada
Nos acostumbramos a tener estos usuarios silenciosos que se comportan como fugas. . . . .
Cuidado con las secciones de la planta que “ya no están en uso” pero que
están conectadas a la red de aire
3. Potencial de ahorro en sistemas de
aire comprimido – Usos inadecuados
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EjemploDiámetro
equivalentePresión psi
Caudal
usado scfm
Consumo
energético
año si se usa
compresor
Costo
energético
año si se usa
compresor
Consumo
energético si
se usa
soplador
Costo
energético
año si se usa
soplador
Ahorro por
cada usuario
Generación de aire de alta presión
para aplicaciones como : SECADO,
SOPLADO, ENFRIADO, LIMPIEZA
12,7 mm
(1/2")10 84,7 140.974,7 $ 35.243.670 52.279,7 $ 13.069.920 $ 22.173.750
Cantidad de boquillas 3
Ahorro potencial al usar el equipo correcto $ 66.521.250
3. Potencial de ahorro en sistemas de
aire comprimido – Usos inadecuados
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Se pueden medir tomando diferentes puntos de referencia
Sistema de tratamiento Elementos muy pequeños
Mantenimiento inadecuado
Tubería en la sala Reducciones de tubería hacia los filtros
Tubos colectores pequeños
3. Potencial de ahorro en sistemas de
aire comprimido – Caídas de presión
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Se pueden medir tomando diferentes puntos de referencia
Anillos principales Tubería antigua con el diámetro
inadecuado para el caudal
Anillos secundarios Tubería corroída internamente
Recorridos innecesarios en la
planta
Bajantes Diámetros inadecuados
Bajantes directas
Alimentación a la máquina Exceso de manguera
3. Potencial de ahorro en sistemas de
aire comprimido – Caídas de presión
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Por cada 10 psi que se incremente la
presión en el compresor el consumo de
energía se incrementa 5%
• A 115 psi el compresor consume 42,5
kW
• A 125 psi el compresor consume 44,6
kW
En realidad es necesario
incrementar la presión del
compresor?
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire
comprimido – Mayor presión por seguridad
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La configuración de equipos se debe hacer
basados en el perfil de demanda, la utilización de
compresores con variador de velocidad o de carga
fija debe hacerse con base en el criterio del
comportamiento de la demanda para obtener el
menor costo energético
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire
comprimido – Configuración de Equipos
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1. Compresor
2. Controlador del
compresor
3. Secador
4. Filtro
5. Tanque
6. Drenaje
7. Sistema de tratamiento
de condensados
8. Válvula de control
Elementos MINIMOS a instalar para aire de instrumentos
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire
comprimido – Sistema de Tratamiento
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Fallas frecuentes:
1. Tener tanque húmedo sin drenaje automático.
2. No tener secador o tenerlo en by pass.
3. Conectar el compresor directo al secador.
4. Alta temperatura ambiente en la sala de compresores.
5. Utilizar el secador inadecuado para las necesidades.
6. Utilizar compresores “libres de aceite” sin tratamiento de aire.
Consecuencias:
1. Óxido en la tubería de distribución.
2. Caídas de presión por la red.
3. Fallas aceleradas en los elementos neumáticos.
4. Alto índice de rechazos.
5. Disminución de la productividad de los equipos de
producción.
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire
comprimido – Sistema de Tratamiento
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Los equipos no deben
“lanzarse” aire caliente entre
ellos.
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire comprimido
Instalaciones
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Los equipos no deben
“lanzarse” aire caliente entre
ellos.
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire comprimido
Instalaciones
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10°C de aumento en la
temperatura del compresor = 4%
de pérdida en la entrega.
Sala de compresores mal
ventilada = aumento en costos de
energía
3. Potencial de ahorro en sistemas de aire comprimido
Instalaciones
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3. Potencial de ahorro en sistemas de aire comprimido
Instalaciones
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3. Potencial de ahorro en sistemas de aire comprimido
Estudios energéticos
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Su Socio para Sistemas Eficientes
De Aire Comprimido
Kaeser
COMPRESORES
Kaeser Compresores - Colombia 33
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