Regulación eficiente de los compresores

KAESER Carbón Cero

Eficiencia y Ecología juntas con el programa KAESER CARBÓN CERO

El correcto ajuste del caudal de los compresores de acuerdo a las oscilaciones del consumo de aire comprimido es lo único que permite evitar las fases de carga parcial, que consumen mucha energía y resultan muy costoso. Es por ello que contar con el controlador adecuado para el compresor juega un papel fundamental.

Los compresores que funcionan con un grado de carga inferior al 50% están malgastando grandes cantidades de energía. Muchos usuarios, sin embargo, no son conscientes de ello porque sus compresores disponen de un contador de horas de servicio, pero carecen de un contador de horas de servicio en plena carga. La solución es un sistema de control adaptado a las necesidades:

Si se alcanzan niveles de carga de los compresores de un 90% o más, será posible ahorrar más de un 20% de energía.

Control interno del compresor: Regulación plena carga/marcha en vacío

La mayoría de compresores suelen accionarse mediante motores asíncronos de corriente trifásica. La frecuencia de conmutación de estos motores desciende conforme aumenta su potencia. Por lo general con estos motores no es suficiente conectar y desconectar los compresores con diferencias de conmutación pequeñas para adaptar su producción a la demanda de aire real. Con estos ciclos de conexión y desconexión precarios solamente se despresurizan los componentes del compresor que soportan presión, aunque el motor sigue operando por un determinado periodo de tiempo (figura 1).

Figura 1

Figura 1: Modo de control plena carga-operación en vacío-parada diferida con fases fijas de operación en vacío, conocido como control Dual

Durante la fase de operación en vacío, el compresor sigue consumiendo tan solo un 20% del consumo a plena carga. No obstante, esa quinta parte de energía no es más que una fuga de recursos energéticos para la estación de aire.

Los sistemas modernos de regulación optimizados informáticamente, como la regulación Quadro, con selección automática del modo de servicio más conveniente (figura 2), la regulación Dynamic, con tiempos de marcha en vacío según la temperatura del motor (figura 3), y la regulación Vario, con tiempos de marcha en vacío calculados y variables (figura 4), ayudan a evitar las costosas fases de marcha en vacío con una protección total del motor.

Figra 2

Figura 2: Modo de control intermitente plena carga-operación en vacío-parada diferida con selección automática del funcionamiento óptimo, conocido como control Quadro

Figura 3

Figura 3: Regulación Dynamic, basada en la regulación Dual, con fases de marcha en vacío en función de la temperatura del motor

Figura 4

Figura 4: Modo de control Vario con fases de operación en vacío variables estimadas

Las regulaciones proporcionales por reducción no son recomendables, ya que un compresor que opere al 50% de su factor de carga sigue consumiendo el 90% de la energía que suele consumir al operar al 100%.

Control interno del compresor: Convertidor de frecuencia

Los compresores cuya velocidad de giro está controlada por un convertidor de frecuencia (figura 5) no presentan un grado de rendimiento constante en todo su campo de regulación. Por ejemplo, operando entre 30 y el 100% de su factor de carga, dicho grado se reduce del 94 al 86% en un compresor de 90 kW.

Figura 5

Figura 5: Modo de control Continuo del caudal a través del control de la velocidad de giro del motor (convertidor de frecuencia).

Además, el convertidor produce ciertas pérdidas, sumadas a las que puede provocar una razón de rendimiento no lineal de los compresores.

Los compresores controlados por convertidor de frecuencia deben funcionar dentro de una gama de control del 40 al 80%: Ahí es donde se alcanza la máxima rentabilidad.

Estos componentes deben estar dimensionados para el 100% de la carga. Por tanto, los sistemas con convertidor de frecuencia utilizados incorrectamente pueden llegar a ser verdaderos consumidores de energía sin que el usuario se percate de ello. La regulación del aire producido por medio de un convertidor de frecuencia no es el remedio para conseguir la operatividad más eficiente del compresor.

Clasificación del consumo de aire comprimido

Por regla general, es posible clasificar los compresores por funciones, teniendo en cuenta si funcionan como compresor de carga base, carga media, carga variable o compresor en espera o standby.

Figura 6

Figura 6: Repartición de la carga según demanda entre compresores de distintos tamaños

Consumo de carga base

Entendemos por carga base la cantidad de aire que necesita el sistema de manera constante.

Consumo de carga máximo

La carga máxima es la cantidad de aire comprimido que se necesita en los momentos de más alto consumo. Es variable, ya que la demanda de los distintos consumidores es diferente. Para responder convenientemente a estas cargas, será necesario equipar los compresores con distintos modos de controles internos. Estos sistemas de control deberán ser capaces de mantener la producción de aire comprimido en caso de que falle un sistema de controlador maestro que orqueste todos los compresores.

Controlador maestro

Los controladores maestros modernos con software y conectividad en red regulan el funcionamiento óptimo de los compresores de la estación y los coordinan para conseguir la mayor eficiencia energética. Además, también registran los datos de desempeño energético y de eficiencia para documentar todo el proceso de producción del aire comprimido y de tener un programa de mantenimiento predictivo de los compresores.

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Fotos y gráficos fuente Kaeser Kompressoren

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