Como determinar el consumo de aire comprimido

Es importante realizar el cálculo de consumo de aire comprimido para determinar el caudal del compresor, y generalmente se realizan con altos factores de seguridad implicando compresores de gran capacidad de entrega de aire con excesivos gastos operativos de mantenimiento por un bajo factor de carga (razón que los periodos de mantenimiento se basan en las horas de marcha y no de las de carga) y una alta potencia específica.

Lo ideal ante un requerimiento es realizar una auditoría de aire comprimido cuando la empresa está funcionado en su plena temporada productiva, donde mediremos el caudal de consumo de aire comprimido, la comparativa de presión en la generación versus en las bocas de consumo, los consumos energéticos y así determinamos con exactitud el compresor necesario.

El desafío se presenta cuando proyectamos un diseño de estación de aire comprimido desde cero, solamente conociendo los consumos neumáticos teóricos.

Para calcular el caudal de aire comprimido de un compresor, no solo debemos sumar el consumo de todos los equipos de la planta, también tendremos en cuenta unos puntos anexos que también influyen en la selección.

Determinar el consumo de aire en grupos

Determinar el consumo de aire en grupos

En esta primera fase, hay que analizar cómo es el proceso que requiere aire comprimido. Para analizarlo en función de los diferentes usos del aire, lo dividiremos en tres grupos:

A) Pequeños consumidores de aire: pulidoras, destornilladores, pistolas de impacto, etc.

B) Máquinas automáticas: En este grupo se incluirán aquellos equipos que están en funcionamiento constante en nuestro proceso y que tienen un consumo estable, por ejemplo, cilindros neumáticos o la maquinaria industrial neumática: robots.

C) Procesos generales: En muchas aplicaciones industriales existen procesos cuyo consumo de aire comprimido está calculado. Ejemplos: granallado, pintura, embalaje, transporte neumático, etc.

Factor de utilización

Factor de utilización

Es la etapa durante el cual los consumidores están activos en un período de trabajo. La mayoría de los pequeños consumidores neumáticos no están en uso continuo. Se encienden y se apagan en función del momento de su utilización. Se debe analizar el proceso para calcular el tiempo promedio de uso y así definir la demanda de aire requerida. Para ello debemos conocer las celdas de producción donde se utilizan estas herramientas, como ejemplo medir el tiempo en minutos del uso en una hora y determinamos el factor de uso:

Fórmula
Factor de Utilización (FU) = Tiempo en minutos / 60 min × 100%
FU= XX %

Factor de simultaneidad

Factor de simultaneidad

Valores empíricos para la utilización de consumos similares en una estación de trabajo. Es un valor basado en la experiencia y la arquitectura del proceso. Definiendo qué equipos se están operando al mismo tiempo para obtener el caudal simultáneo consumido en el proceso.

Fórmula
Factor de simultaneidad (FS) = Cantidad de operarios / Cantidad de máquinas neumáticas × 100%
FS= XX%

Ejemplo: Para la producción requerimos tres cortadoras neumática y tres destornilladores, siendo necesarios tres operarios para el trabajo. El número de operarios implica que no podrán estar las 6 herramientas en funcionamiento al mismo tiempo. En la operatoria solo podrá funcionar simultáneamente tres cortadoras neumática o tres destornilladores, dos equipos y uno diferente, lo que resulta un 50% del total de los equipos disponibles, con un factor de simultaneidad de 0,50. Esta misma hipótesis aplicaremos al resto de la maquinaria neumática.

Otros factores a tener en cuenta

En los cálculos anteriores definimos el proceso para determinar el caudal de aire comprimido requerido en el proceso, también existen factores que se deben considerar:

• Pérdidas por fugas: Es un valor muy discutido, pero está demostrado que en la práctica es dificultoso proyectar un sistema de aire comprimido de factor cero. En todos los casos se debe considerar un valor del 5%.
Una vez en la puesta en marcha el proceso productivo, en caso de medir un alto nivel de fugas, debemos corregirlas para evitar la demanda artificial no calculada.

• Reserva por expansión: El sistema de aire comprimido operará para la demanda calculada y se debe tener su ampliación a corto y mediano plazo. A posterior resulta más caro económicamente y complicado de realizar.
En este caso se debe considerar el dimensionar la sala de compresores, el tamaño del compresor, así como el tratamiento de aire comprimido y la red neumática. Los diámetros de las tuberías se deben dimensionar considerando el caudal de la futura expansión.
El tope de reserva en la generación se limita en un 20 % para evitar ineficiencias energéticas.

• Coeficiente de seguridad: A pesar en realizar un cálculo es posible cometer un error debido a los consumos neumáticos teóricos. Se recomienda tomar un margen de seguridad del 5%.

Otros factores a tener en cuenta

El siguiente paso es calcular y seleccionar, redes neumáticas, el tratamiento de aire, tanques, sensores, caudalímetros, control maestro, válvula de cierre automática, tratamiento de condensados, etc.

Fotos fuente: Kaeser Kompressoren. Scott Graham (Unsplash.com), Spences David (Unsplash.com)

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