La eficiencia en sistemas neumáticos industriales
Enviado por ACARRERO • 27 de Diciembre de 2016 • Ensayo • 4.668 Palabras (19 Páginas) • 220 Visitas
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La eficiencia en sistemas neumáticos industriales (Diciembre 2015)
Argemiro Carrero N., Ingeniero Mecánico, Universidad Nacional de Colombia
acarreron@gmail.com
Abstract—El Aire comprimido es un alto consumidor de energía que puede representar el 15% de la energía que usa el sector industrial. Desde su toma en la atmosfera hasta su descarga, luego de realizado un trabajo, pasa por diferentes equipos mecánicos que le aportan un necesario acondicionamiento para su utilización. A su paso por los equipos, la energía inicial es transformada, quedando una fracción de ella como energía útil para el proceso.
Palabras clave— Eficiencia, aire comprimido.
INTRODUCCION
Un sistema neumático cuenta con una serie de equipos que aportan a la producción, preparación, distribución y consumo del aire comprimido. Dichos equipos, encontrados en una instalación típica industrial de aire comprimido, realizan una función determinada, necesaria para alistar el aire comprimido.
Aunque los equipos pertenecientes a una instalación neumática tienen una eficiencia energética acorde a su naturaleza de diseño, normalmente se presentan una serie de sucesos y anomalías que disminuyen aún más la eficiencia energética total. Desde un punto de vista profesional puede ser notado que no es suficiente el conocimiento técnico para abordar este problema energético.
INSTALACIÓN NEUMÁTICA TIPICA INDUSTRIAL
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Fig. 1 Equipos en una instalación típica neumática.
El aire, con impurezas, humedad y a presión atmosférica, es tomado y filtrado de la atmósfera por medio de un equipo compresor, normalmente accionado por un motor eléctrico. El aire sale del compresor a mayor presión (7 bar - 9 bar) y a mayor temperatura (80 oC - 120 oC), se envía posteriormente a un enfriador y a un separador de humedad. Luego, se almacena en un tanque, se hace pasar por un secador y un filtro de partículas, para después acumularse en un tanque pulmón, cerca del área de consumo, y finalmente distribuirse por tuberías hacia el área de trabajo.
CLASIFICACIÓN Y EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS
En la instalación típica industrial, se pueden clasificar los equipos en cuatro grupos: producción, preparación, distribución y consumo. De acuerdo a datos experimentales, datos de los fabricantes y mediciones realizadas en empresas del sector industrial colombiano, a los grupos se les puede asignar rangos de eficiencia de la siguiente manera:
TABLA I
EFICIENCIAS ENCONTRADAS EN INSTALACIONES NEUMÁTICAS INDUSTRIALES
EQUIPOS | EFICIENCIA |
Producción | 0.4 – 0.7 |
Preparación | 0.6 - 0.9 |
Distribución | 0.4 – 0.9 |
Consumo | 0.2 – 0.95 |
Total instalación | 0.02 – 0.54 |
Lo que significa que la energía en una instalación neumática típica industrial se aprovecha entre un 2% y un 54%, siendo el valor del 2% el referente a datos encontrados en la industria al observar casos reales y el 54% el referente a datos de fabricantes y diseñadores de equipos.
RAZONES DE LA BAJA EFICIENCIA
El amplio rango de variación de la eficiencia total se debe a múltiples factores. A continuación se mencionan los más relevantes, proponiendo también, un tipo de estrategia significativa para su mejoramiento.
A. Factor general
1) Ausencia de planeación: Las instalaciones de aire comprimido, en su mayoría, nacen como una necesidad secundaria a la adquisición de nueva tecnología y han ido creciendo dentro de la empresa a medida que se van adquiriendo nuevos equipos que consumen energía neumática.
Es necesario implementar en la cultura organizacional de la empresa, la necesidad del ahorro energético y la implementación de estrategias correspondientes que generen proyectos de reingeniería. En esta etapa, es de mucha ayuda y muy importante, implementar elementos de medición que permitan cuantificar la situación actual.
B. Factores específicos
1) Criterios no formales de diseño de consumos: En el consumo de aire comprimido es donde se presenta el mayor rango de eficiencia, es decir, donde se “aprovecha” la energía neumática de muchas maneras, recurriendo a diversos criterios, y asimismo donde se encuentran diferentes ejemplos y variadas oportunidades de mejorar la eficiencia energética.
Ilustremos con un ejemplo: En una planta un operario levanta bultos de cemento de 50 kg. en una distancia de 0.6 m. Se requiere un actuador neumático con una válvula de pedal para realizar la función, y así liberar al operario del esfuerzo físico. A continuación las soluciones alternas presentadas: Un encargado calculó y dijo “hay que comprar un cilindro neumático de diámetro 40 mm y carrera 600 mm con una válvula de pedal 5/2”, otro dijo “el cilindro de diámetro 40 tiene el vástago muy delgado, es mejor con uno de 50 mm de diámetro”, un tercero dijo “yo tengo en el taller uno de 100 mm de diámetro y la válvula 5/2”. Todos estuvieron de acuerdo en montar el último para “no comprar nada”. Sin entrar en detalles, las tres “soluciones” servían, claro está, la primera con una eficiencia energética de 0.5, la segunda con 0.25 y la tercera con 0.06.
2) Crecimiento no planeado de la red de distribución: La red de distribución del aire comprimido alarga sus tentáculos a medida que aparecen nuevos consumos de aire comprimido. A pesar de que existe el conocimiento en diseño de redes de aire comprimido, es común en las plantas escuchar frases como: “cambiaron la máquina de sitio, monte una conexión en te y mándele un tubo”, “monte ese tramo de tubo bajo el piso para que no estorbe”, “coja el aire de la otra máquina que está más cerca”, “ese ruidito molesta mucho, es mejor quitar esa fuga”, “esa tubería delgada le sirve”, etc.
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