Tratamiento de Aire Comprimido Kaeser

Nociones bsicas y consejos: claro completo sencillo

Tcnica de airecomprimido

04 1. Qu es el aire comprimido?

06 2. Tratamiento econmico del aire comprimido

08 3. Por qu es necesario secar el aire comprimido?

10 4. Drenaje correcto del condensado

12 5. Tratamiento econmico y seguro del condensado

14 6. Regulacin eficaz de compresores

16 7. Regulacin por banda de presin:Coordinacin ptima de compresores para ahorrar energa

18 8. Ahorro energtico gracias a la recuperacin del calor

20 9. Cmo evitar prdidas de energa (1):Nueva planeacin de una red de aire comprimido

22 10. Cmo evitar prdidas de energa (2):Saneamiento de redes de aire comprimido

24 11. Planeacin correcta de estaciones de aire comprimido (1):Anlisis de la Demanda de Aire (ADA)

26 12. Planeacin correcta de estaciones de aire comprimido (2):Para una produccin ms econmica de aire comprimido

28 13. Planeacin correcta de estaciones de aire comprimido (3):Anlisis de la demanda de aire: clculo de la situacin real

30 14. Planeacin correcta de estaciones de aire comprimido (4):Refrigeracin eficaz de la estacin: refrigeracin por aire

32 15. Gestin correcta de un sistema de aire comprimido:Asegure la fiabilidad y la optimizacin duradera de los costos.

ndiceSabe a cunto ascienden suscostos de aire comprimido?

Encontrar ms informacin yherramientas para la planeacincorrecta de su estacin de airecomprimido en internet:

www.kaeser.com> Services> Analysis and advice

Si quiere saberlo con exactitud, pdanos un Anlisis de la Demandade Aire (con el sistema ADA).

Ms informacin en los captulos 11 a 13o en nuestro folleto "Anlisis y asesora".

KKAAEESSEERR CCOOMMPPRREESSOORREESS ddee MMxxiiccoo SS.. ddee RR..LL.. ddee CC..VV..Calle 2 No. 111 Loc. E y F Parque Industrial Jurica 76100Quertaro, Qro MxicoTfno: (52)(442) 218-6448 - Fax: (52)(442) 218-6449e-mail: [email protected]

accionamiento. La potencia ptima, conla cual se consigue el mejor rendimientoelctrico del motor sin sobrecargarlo ycon la que se alcanza el factor de rendi-miento cos , se encuentra en el campode la potencia nominal del motor. Podrleerla en la placa de identificacin delmotor elctrico.

Atencin! Si la potencia suministradapor el motor difiere mucho de la poten-cia nominal, el compresor estar con-sumiendo demasiada energa o se versometido a un desgaste excesivo.

3. Potencia especficaEntendemos por potencia especfica deun compresor la relacin entre la poten-cia elctrica que consume y el caudalque suministra a una presin de servicioconcreta. La potencia elctrica que con-sume un compresor es la suma de laspotencias consumidas por todos losaccionamientos que incluye, como porejemplo el motor principal, el motor delventilador, el de las bombas de aceite, lacalefaccin auxiliar etc. Si se necesita lapotencia especficapara realizar clcu-los sobre economade servicio, debertomarse referida atoda la unidad y ala presin de servi-cio mxima. Sedividir el consumototal de electrici-dad a presinmxima entre elcaudal a presinmxima.

4. Potencia elctrica consumidaEl consumo elctrico es la potencia queel motor de accionamiento del compre-sor absorbe de la red a una carga mec-nica concreta del rbol del motor (poten-cia suministrada por el motor). Excede ala potencia suministrada por el motor entanto como altas sean las prdidas elc-tricas y mecnicas del mismo (por losrodamientos, el ventilador, etc). El cons-umo ideal de potencia en el punto nomi-

nal P puede calcularse con la frmulasiguiente: Un, ln, y cos n estn indicacos en laplaca de identificacin del motor elctrico.

5. EPACT: la nueva frmula para un accionamiento econmicoLos esfuerzos realizados en los EEUUpara reducir el consumo energtico delos motores asncronos trifsicos desem-bocaron en 1997 en la llamada"EnergyPolicy Act" (EPACT). Desde 1998, KAESER instala tambinen Europa motores elctricos acordes aesta norma en sus compresores de tor-nillo. Los motores EPACT ofrecen lassiguientes ventajas:

a) Bajas temperaturas de servicioLas prdidas internas de rendimiento delmotor provocadas por calentamiento opor rozamientos pueden ascender hastaun 20% en motores pequeos, y de un4% a un 5% en motores desde de160 kW. Los motores EPACT presentanun calentamiento mucho menor y, portanto, menos prdidas trmicas: Un

motor convencional registra un calenta-minento de aprox. 80 K y conserva una

reserva trmica de 20 K funcionando acarga normal, mientras que un motorcon aislamiento F (como los EPACT)slo se calienta hasta unos 65 K, man-teniendo una reserva de 45 K.

b) Mayor duracinLa bajada de las temperaturas de servi-cio supone una carga trmica menor delmotor, de los rodamientos y de la caja de bornes. Como consecuencia, se alar-ga la vida til del motor.

c) Un 6% ms de aire comprimido conmenos energaMenos prdidas de calor significan tam-bin un ahorro de energa. KAESER ha

ajustado los compresores perfectamentea las posibilidades de los motores

EPACT, consiguiendo una mejorade un 6% en los caudales y deun 5% en las potencias especfi-

cas. Esto significa una mejora del ren-dimiento, periodos de marcha de loscompresores ms cortos y menor cons-umo por metro cbico de aire comprimi-do que se produce.

P = Un x ln x 3 n

1. CaudalEl caudal es la cantidad de aire a pre-sin atmosfrica que un compresor escapaz de comprimir en una unidad detiempo. Las normas DIN 1945, parte 1,Anexo F y la ISO 1217, Anexo C deter-minan la medicin correcta del caudal.Adems, anteriormente exista laRecomendacin CAGI-Pneurop PN 2CPTC 2. Para medir el caudal, se proce-de del modo siguiente: Primero se midenla temperatura, la presin atmosfrica yla humedad del aire a la entrada de la

unidad. A continuacin se mide la pre-sin mxima de servicio, la temperaturadel aire comprimido y el volumen delaire comprimido a la salida del compre-sor. Finalmente, el volumen V2 a la sali-

da de aire comprimido se calcula conayuda de la ecuacin de gas (ver grfica1) y las condiciones de aspiracin delaire.

El resultado de este clculo ser el cau-dal del compresor. No debe confundirsecon el caudal del bloque compresor.

Atencin:La norma DIN 1945 y la ISO 1217 sola-mente se refieren a los caudales de losbloques. Lo mismo sucede con la antiguaRecomendacin CAGI-Pneurop PN 2CPTC 1.

2. Potencia suministrada por elmotorPor tal se entiende la potencia que elmotor de accionamiento del compresortransmite mecnicamente al rbol de

Con el aire comprimido pasaigual que con tantas otrascosas: Los detalles son muyimportantes, y las cosas pe-queas pueden tener conse-cuencias graves, tanto posi-

tivas como negativas. Y notodo es lo que parece a pri-mera vista. Producido encondiciones desfavorables, elaire comprimido puede resul-tar caro, pero si se generacorrectamente puede sermuy econmico. Es posibleque nuestros consejos le sir-van a la larga tanto como losde su asesor financiero. Eneste captulo aclararemos elsignificado de cuatro concep-tos relacionados con el airecomprimido e intentaremosalertarle sobre algunos pun-tos que debe tener en cuenta.

PPootteenncciiaa nnoommiinnaall ddeell mmoottoorr

V1=V2 x P2 x T1

T2 x P1

aaiirree ccoommpprriimmiiddoo ppootteenncciiaa eellccttrriiccaaccoonnssuummiiddaa

4Aire comprimido 5Aire comprimido

PPrrddiiddaass iinntteerrnnaass ddeell mmoottoorr,, iinncclluuiiddaass eenn eell rreennddiimmiieennttoo ddeell mmoottoorr CCoonnssuummoo ddee eenneerrggaa

1. Las bases del aire comprimido

c) El secado de aire como baseLa base de todo tratamiento debe ser unsecado suficiente del aire comprimido.El secado con un secador refrigerativo escasi siempre el sistema ms econmico(v. cap. 3 "Por qu secar el aire com-primido?", pg. 8)

3. Eleccin del sistema de compreso-res correctoA la hora de decidirse por un compresorlibre de aceite o refrigerado por aceitepara un uso concreto, no deber hacer-se basando la eleccin en la calidad delaire que el compresor sea capaz de pro-ducir, sino considerando ms bien laeconoma del sistema. El buen rendi-miento vendr determinado por loscostos de energa y de mantenimiento,que pueden llegar a representar hastaun 90% de los costos totales de produc-cin de aire comprimido. El grueso deeste porcentaje, del 75% al 85 %, co-rresponde a los gastos de energa. Lossistemas libres de aceite, como lossopladores [hasta 2 bar(a)], son muyadecuados desde el punto de vistaenergtico en el campo de bajas presio-nes, desde 500 mbar(a) hasta aprox. 3bar(a). A partir de 4 bar(a) y hasta16 bar(a) ser econmicamente msconveniente elegir compresores de tor-nillo enfriados por aceite. Desde los5 bar(a), la compresin con unidadeslibres de aceite debe ser de dos etapaspara conseguir una buena relacin entrela potencia consumida y el caudal deaire producido. El gran nmero de en-friadores que se precisan, las altas velo-cidades de giro, la mayor necesidad detcnica de control, el gasto en agua para

refrigeracin y la alta inversin de adqui-sicin, hacen dudar de que la compre-sin sin aceite sea la ms adecuada eco-nmicamente para este campo de pre-sin. Y no olvidemos que el aire de uni-dades libres de aceite y el condensadoque se forma en dicha compresin sonmuy agresivos debido al azufre quepuedan aspirar de la atmsfera: Su pHoscila entre 3 y 6.

4. Sistema de aire puro KAESERLos compresores de tornillo modernosenfriados por fluido ofrecen un 10 % ms

de rendimiento que los compresores sinaceite. El sistema de aire puro KAESERpara estos compresores permite ahorrarhasta un 30% de costos produciendo airecomprimido libre de aceite. El contenidoresidual de aceite que se alcanza graciasa este sistema es de tan slo 0,003mg/m, muy por debajo del valor exigidopor la norma ISO. El sistema incluyetodos los aparatos de tratamiento necesa-rios para conseguir un aire comprimidode calidad. Dependiendo de la aplicacin,se utilizarn secadores frigorficos o deadsorcin (v. tambin cap. "Por qu

secar el aire comprimido?", pg. 8) y dife-rentes combinaciones de filtros. Gracias aeste tratamiento, es posible producir unaire comprimido seco, libre de partculase incluso tcnicamente libre de aceite oestril acorde a la norma ISO y sus clasesde calidad de aire comprimido.

5. Esquema de tratamientoEl esquema superior se incluye en todoslos prospectos de compresores de torni-llo KAESER. Siguindolo, es posible ele-gir la combinacin correcta de aparatospara cada caso.

1. Qu es aire comprimido "libre deaceite"?De acuerdo con la ISO 8573-1, el airecomprimido slo podr calificarse comolibre de aceite si su contenido residual(incluyendo el vapor de aceite) es infe-rior a 0,01 mg/m. Estamos hablandode cuatro centsimas partes del conteni-do normal del aire de la atmsfera. Estacantidad es tan nfima, que apenas sepuede medir. Y qu decir de la calidaddel aire de aspiracin?Naturalmente, depender de las condi-ciones ambientales. El nivel de hidrocar-buros puede alcanzar entre 4 y 14mg/m en zonas normales, debido sim-plemente a las emisiones de la industriay del trfico. En zonas industriales,donde se utiliza aceite como medio delubricacin, de refrigeracin y de proce-sos, el contenido de aceite mineral

puede superar el 10%. Tambin se pue-den encontrar otros elementos contami-nantes, como dixido de azufre, holln,metales y polvo.

2. Por qu tratar el aire comprimido? Todos los compresores, sean del tipoque sean, funcionan como una aspirado-ra gigante y absorben impurezas queluego comprimen junto al aire y que lle-garn a la red de aire comprimido si nose lleva a cabo el tratamiento correspon-diente.

a) Calidad del aire con compresores "libres de aceite"Debido a la contaminacin de la quehemos hablado, no es posible que uncompresor equipado tan slo con un fil-tro de polvo de 3 micrones suministreaire comprimido libre de aceite. Loscompresores libres de aceite no llevanms que este filtro de polvo como com-ponente de tratamiento.

b) Calidad del aire con compresores enfriados por aceiteEn estas mquinas, las sustancias agre-sivas son neutralizadas por el aceiterefrigerante, que arrastra adems laspartculas slidas contenidas en el airecomprimido. A pesar de que con estesistema se produce un aire comprimidode mayor pureza, tampoco se puedeprescindir del tratamiento en este caso.Sin l, es imposible lograr un aire com-primido que responda a las exigenciasde calidad que define la ISO 8573-1para la calificacin de aire "libre de acei-te", tanto en una compresin libre deaceite como en una con aceite.

Los expertos en la materia lle-van aos discutiendo sobrecul es la manera ms econ-mica de tratar el aire compri-mido. La cuestin ms impor-tante es con qu sistema decompresores se obtiene aire

comprimido libre de aceite amenor costo. Independiente-mente de las opiniones de losdistintos fabricantes, actual-mente est claro que es posi-ble producir aire comprimidode calidad tanto con compre-sores enfriados con aceite co-mo con aquellos que no lousan. Por tanto, el punto deci-sivo al elegir el sistema es laeconoma.

6Aire comprimido 7Aire comprimido

2. Tratamiento econmico del aire comprimido

Aerosol 0,001 mg/m3, libre de partculas > 0,01 mAerosol 0,01 mg/m3, libre de partculas > 0,01 mAerosol 0,01 mg/m3, libre de partculas > 1 mAerosol 1 mg/m3, libre de partculas > 1 m

Industria lctea, fbricas decerveza

Elija el grado de tratamiento que se ajuste a sus necesidades:

Produccin de alimentos

Aire muy limpio para trans-porte neumtico, industriaqumica

Tratamiento del aire comprimido con secador refrigerativo (punto de roco +3 C)

Para redes de aire comprimido no protegidas contra congelacin: tratamiento del aire con secador de adsorcin (punto de roco hasta -70 C)

Industria farmacutica

Telares, laboratorios fotogrficos

Aspersin de pintura,recubri-miento sinterizado

Empaque hermtico, aire decontrol e instrumentos

Aire para uso general, sandbla-sting de gran fineza

Chorro de granalla

Chorro de granalla sin exigencias de calidad

Aire de transporte neumticopara sistemas de desage

Sin exigencias de calidad

Industria farmacutica, lctea,fbricas de cerveza

Fabricacin de chips, industriaptica, produccindealimentos

Plantas de lacado

Laboratorios fotogrficos

Aire de procesamiento, industria farmacutica

Usos con peligro de congela-cin, aire muy seco paratransporte neumtico, asper-sin de pintura, reguladoresde presin de precisin

Explicaciones:THNF=Prefiltro de aire de esterillaspara limpiar aire de aspiracin con un alto contenido de polvo y suciedadZK=Separador centrfugo para eliminar condensadosECD=ECO Draindrenaje electrnico de condensados reguladosegn nivelFB=prefiltro 3 mpara eliminar gotitas de humedad y partculasslidas FC =Prefiltro 1 mpara eliminar gotitas de aceite y partculas slidas >1 m, contenido residual de aceite1mg/m3

FD=Postfiltro 1 mpara eliminar partculas de polvo (abrasin)>1 m FE=Microfiltro 0,01 ppmpara eliminar neblinas de aceite y partculasslidas >0,01 m, aerosol 0,01 mg/m3

FF=Microfiltro 0,001 ppmpara eliminar aerosoles de aceite y partculasslidas >0,01 m, contenido residual de aerosolde aceite 0,001 mg/m3

FG=Filtro de carbn activopara adsorcin en la fase de vapor de aceite, contenido residual de vapor de aceite0,003 mg/m3

FFG=Combinacin de filtrosformada por FF y FGT=Secador re f r i ge ra t i vopara secar el aire comprimido;punto de roco hasta +3 CAT=Secador adsorbente para secar el aire comprimido, serie DC, regemerada em fro, punto de roco hasta -70 C; series DW, DN, DTL, DTW, regeneradasen caliente, punto de roco hasta -40 CACT=Torre de carbn activadopara adsorcin en la fase de vapor de aceite con-tenido residual de vapor de aceite 0,003 mg/m3

FST= Fi l t r o a n t i s p t i c o para un aire libre de grmenesAquamat = Sistema de tratamiento de condensa-sados

FST

polvo aceite grmenes

agua

polvo aceite grmenesagua

A

B

A

C

B

D

E

G

1

1

4

4

4

4

4

4

4

4

1

2

1

1

1

2

G 72

H 73

I 93

J 98

1

1

1

1

1

1

2

3

3

4

4

5

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