COSTO DEL AIRE COMPRIMIDO

El aire comprimido como cualquier otra fuente de energía tiene su costo asociado el cual va a depender del tipo de sistema seleccionado. Esto incluye el tipo de compresor, secador y filtros así como el material de la tubería y el diseño del layout para su distribución. Esto hace difícil calcular el costo del aire comprimido. Sin embargo, hay algunas guías generales que podemos usar para calcular este costo. La condición más común para comparar el costo de un sistema neumático es la presión de descarga de 100psig. Este es el estándar de presión de entrada usado para la selección de secadores de aire y será el que usaremos en los siguientes estimados de costos.

Compresores de aire
El compresor de aire más utilizado en la actualidad es del tipo tornillo lubricado. Estos están disponibles en su versión de una sola etapa o doble etapa, siendo este ultimo más eficiente que el primero. Generalmente un compresor reciprocante de una etapa es el menos eficiente mientras que el multi-etapa, doble actuado, enfriado por agua es el más eficiente. Los compresores dinámicos (Centrífugos) están muy cerca de la eficiencia de estos compresores reciprocantes multi-etapas.
Una forma común de comparación esta expresada en bhp/100cfm con una presión de descarga de 100psig. La capacidad del compresor en cfm es la cantidad de aire entregado por el compresor medido en condiciones ambientales. Mientras que los bhp/100cfm pueden variar desde los 18 para un compresor reciprocante multi-etapa enfriado por agua hasta 30 para un compresor reciprocante de una etapa enfriado por aire, un compresor de tornillo de una etapa consume alrededor de 22.2bhp/100cfm.
De esta manera si tenemos un motor a full carga cuya eficiencia es de 92% y 1 bhp = 0.746KM, la potencia resultante en términos eléctricos es 18KW/100cfm. Es importante destacar que estos cálculos están basados en 100psig a la descarga del compresor de aire y no en el punto de uso. La caída de presión ocurrirá a través de la tubería y componentes aguas abajo del sistema neumático, resultan en menos presión en el punto de uso. Si es necesario aumentar la descarga de presión del compresor para lograr la presión requerida en el punto de uso, es necesario asegurarse de que el compresor está en la capacidad de alcanzar dichas presiones más altas. Adicionalmente debemos considerar que por cada 2psig de incremento en la presión de descarga, el consume de energía se incrementara en 1%.
Los compresores de aire normalmente no operan continuamente en full capacidad. Mientras que el promedio de aire usado puede ser menor que la capacidad del compresor de aire, la reducción en consumo de energía no es directamente proporcional a la capacidad actual. Algunos compresores de aire utilizan una válvula reguladora de admisión la cual no provee una reducción significante en KW a medida que la capacidad es reducida. A pesar de que la masa de flujo de aire es reducida en proporción a la presión de entrada de la cámara de aire, la reducción en presión de entrada absoluta resulta en un correspondiente incremento del radio de compresión, afectando negativamente la razón KW/100cfm. Otros tipo de control de capacidad están disponibles pero todos resultan en altos KW/100cfm en capacidades de operación reducidas (menos de 80% de capacidad). Hoy en día el uso de variadores de frecuencia para adecuar la producción de aire comprimo a la demanda está siendo empleado con mayor frecuencia debido al ahorros en materia de energía que esta tecnología provee. Para mas información sobre variadores de frecuencia puede visitar www.ssddrives.com.

Secadores de aire:
Al igual que los compresores, los secadores de aire son especificados basados en la cantidad de aire medido a condiciones ambientales con una presión a la entrada de 100psig y temperatura ambiente de 100F. Diferentes tipos de secadores tienen diferentes caídas de presión a medida que el aire comprimido pasa a través de ellos. Esto debe ser considerado con el el incremente requerido de presión de descarga del compresor de aire y sus consumos de energía (1% por cada 2psig).

Secadores refrigerados (Punto de rocio +35F a +40F):
Una regla generalmente empleada es un requerimiento de 0.5-0.8KW/100cfm. Los secadores refrigerados de pequeña capacidad normalmente requieren mas energía/100cfm y secadores grandes menos energía, pero la aproximación descrita arriba es Buena para capacidades entre 500cfm hasta 1000cfm, sin incluir la energía necesaria para cubrir la caída de presión la cual se estima entre 3-5 psig, un adicional de 0.27-0.45KW/100cfm.

Secadores del tipo disecante regenerativo (Punto de rocio -40F):
La cantidad de purga de aire requerida para regenerar la cama disecante puede variar, basado en el tipo de control empleado. Los secadores de aire sin calentamiento estándar requieren aproximadamente 15% de la capacidad del secador para la purga de aire. Por lo tanto el requerimiento de energía para este tipo de secadores será del 15% del requerimiento de energía del compresor de aire debido a que la cantidad de aire suministrada por el secador al sistema será reducida en un 15%. Basado en este hecho, esto representa 2.7KW/100cfm. Controles especiales están disponibles para reducir a un 10% o menos los requerimientos de energía, lo cual representa 1.8KW/100cfm, de nuevo, esto sin incluir la energía necesaria para cubrir la caída de presión la cual se estima entre 3-5 psig, un adicional de 0.27-0.45KW/100cfm.
Calentamiento interno o externo puede ser usado para reducir la cantidad de purga de aire en estos secadores. La purga de aire puede ser suministrada por un soplador, en vez de un compresor de aire. Purga por vacio también puede ser empleada, estos métodos pueden reducir el consume total de energía.

Filtros, accesorios y red de distribución:
Existen las caídas de presión presentes en los filtros la cuales pueden estar alrededor de 1-15psig así como a través de la red de distribución en forma de codos, tees y el material de la tubería lo cual va creando fricción a medida que el aire pasa a través del sistema, traduciéndose en caídas de presión que se irán sumando dependiendo del tamaño del sistema y con el consecuente impacto en el consume de energía que hemos estudiado en este breve resumen. Finalmente, otro problema frecuente son las fugas de aire las cuales están presentes en más del 80% de los sistemas neumáticos y cuyo impacto puede evaluarse en la tabla mostrada en el siguiente enlace: http://www.industrialaircompressors.biz/files/943922/uploaded/Air%20Flow%20Through%20Orifices.pdf. (Fuente: McGuire Air Compressors, Inc.).

PORQUE USAR TECNOLOGIA NEUMATICA?

Al momento de diseñar una solución ya sea para automatizar un proceso o efectuar una tarea determinada es importante tener en cuenta las principales alternativas y las herramientas disponibles. En la actualidad existen diversas maneras de automatizar un proceso o realizar un trabajo y estas soluciones varian dependiendo del entorno, recursos, capacidades tecnicas, personal, entre otros aspectos importantes. Por otro lado las alternativas tambien son muy variadas y van desde el uso de fuentes de energia tales como la hidráulica, eléctrica y la neumática. En el caso de la neumática, a continuacion voy a exponer algunos beneficios que me vienen a la mente al momento de seleccionar esta tecnología como una solución efectiva y confiable.

1) Economía: Aunque el costo del aire comprimido es considerable, los componentes empleados en un circuito neumático son muy economicos en comparacion con los components de un circuito hidráulico o eléctrico. Adicionalmente, las herramientas neumáticas son mas livianas y permiten hacer tareas repetitivas sin mucho esferzo (ej: llaves de impacto).

2) Simplicidad en mantenimiento: Ademas de ser mas livianos, los componentes y las herramientas neumáticas generalmente son de facil mantenimiento, lo cual permite reducir costos operativos y los costos asociados a la mano de obra y componentes empleados para su mantenimiento y/o reparación.

3) Bajo impacto en el ambiente: La tecnología neumática es limpia y su impacto en el ambiente es muy bajo. A pesar de ello, hay que tomar en cuenta los residuos provenientes del condensado y su adecuado manejo conforme a las normas nacionales asi como normas internacionales tales como la ISO 14000.

4) Rapidez en tiempo de respuesta: Gracias a las propiedades intrinsecas del aire comprimido, los tiempos de respuesta son muy cortos lo cual permite economizar tiempo, y mejores resultados operativos en función de la respuesta en los actuadores de valvulas y cilindros entre otros dispositivos.

Existen otros beneficios de la tecnología neumática que no estan descritos en este resumen, sin embargo he mencionado los que pienso son los mas importantes. Si conoces de algun otro beneficio que no este mencionado arriba dejanme saber para incluirlo en el listado.

ROMPIENDO LA INERCIA

Las Leyes de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la fisica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la ciencia y el movimiento de los cuerpos en el universo.

El titulo de este espacio lo tome prestado de la ley de la inercia, mejor conocida como la primera ley, la cual echa por tierra la idea aristotélica de que todo cuerpo solo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza determinada, por el contrario, la primera ley establece que "todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él".

Siempre he tenido la idea de que tal cual como en la fisica clasica se cumple este principio, el mismo tambien abarca la vida de cada uno de nosotros, quienes la mayoria de las veces actuamos movidos por la inercia a no ser que otra "fuerza" cambie nuestro rumbo y por consecuencia el rumbo de las personas que nos rodean. Muchas veces nos dejamos mover por la inercia durante el dia a dia en el trabajo, con nuestra familia, con los amigos y es ahi cuando las cosas comienzan a perder el sentido. La idea de que se puede cambiar cualquier cosa con la fuerza de voluntad necesaria es algo que todos sabemos que podemos hacer pero algunas veces debido a la misma inercia de accion y pensamiento, olvidamos por completo.


La propuesta de este ensayo es que tomemos una mayor conciencia y actuemos con la fuerza necesaria para cambiar esas cosas importantes, simplemente con el hecho de saber que tenemos el control de nuestros actos y que asi como podemos romper la inercia con nuestras acciones, tambien lo hagamos con nuestras actitudes y pensamientos, en otras palabras, tomar el ejemplo de la fuerza motriz neumatica utilizada para automatizar los procesos como un ejemplo de que podemos utilzar la energia a nuestro favor y de esta manera "romper la inercia".