Industrial Automation
Cómo ahorrar energía en sistemas de aire comprimido
Breakthrough engineering for a better world
Breakthrough Engineering: Ingeniería innovadora para un mundo mejor
Creamos soluciones para nuestros clientes que permiten que tanto las fábricas, las líneas de producción o el funcionamiento de un almacén sean más inteligentes, seguras, productivas y sostenibles. Nuestros sistemas de movimiento neumáticos y eléctricos ayudan a los fabricantes de maquinaria y usuarios finales de todo el mundo a automatizar y optimizar los procesos de fabricación y almacenamiento.
Llevamos más de un siglo colaborando con clientes del sector de la automatización industrial, aplicando nuestra experiencia e innovación para crear un valor duradero para sus negocios. Nuestras soluciones apoyan a sectores industriales como la automoción, la alimentación y bebidas, la industria farmacéutica e incluso la industria espacial. Apoyamos la automatización para una fabricación precisa, el montaje de productos y el embalaje.
Utilizamos las últimas tecnologías digitales en nuestros productos de automatización e innovamos constantemente en estrecha colaboración con nuestros clientes. Aplicando nuestros profundos conocimientos, podemos resolver sus retos de automatización más difíciles. Gracias al aumento de la productividad, la eficiencia y la seguridad, nuestros clientes pueden ayudar mejor a sus propios clientes, creando una ventaja competitiva sostenible y generando crecimiento.
Nuestra cartera de productos a nivel mundial incluye las marcas IMI Norgren, IMI Bimba, IMI Bahr e IMI Buschjost.
Breakthrough Engineering: Ingeniería innovadora con la que puedes contar.
1. ¿Por qué es tan importante ahorrar energía?
En IMI, crear un mundo mejor está en el centro de nuestro propósito y forma de trabajar, lo que incluye diseñar soluciones sostenibles que benefician a las personas, las empresas y el planeta. En esta guía mostramos nuevas ideas y métodos para reducir el consumo energético relacionado con el aire comprimido. Consulte el apéndice para ver los cálculos que pueden ayudarle a cuantificar sus propias necesidades de aire comprimido y sus costes operativos.
Pero antes, analicemos por qué es tan importante reducir el consumo de energía.
Reducir las emisiones de CO₂ para disminuir el impacto del cambio climático
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estima que el sector industrial es responsable del 25% de las emisiones globales de dióxido de carbono. El elevado consumo energético del sector industrial es un factor clave: representa el 25,1% del consumo final de energía en la UE, siendo el tercer mayor consumidor tras el transporte y los hogares.
Nuestra responsabilidad colectiva en la reducción de los impactos del cambio climático obliga a las empresas a revisar su consumo energético y sus emisiones.
Pero también existen razones prácticas para que las empresas reduzcan su impacto medioambiental:
• Legislación
Políticas medioambientales más estrictas que limitan la cantidad de dióxido de carbono que pueden emitir.
• Reputación
Evitar daños reputacionales derivados de iniciativas de sostenibilidad ineficaces o inexistentes.
Precios de la energía
Es probable que los precios globales de la energía continúen aumentando. Incluso si se estabilizan, las empresas industriales no pueden permitirse perder el control de su gasto energético. Como resultado, la mayoría de las empresas buscan formas de mejorar la eficiencia y reducir la energía desperdiciada.
Evolución del precio mayorista diario base de la electricidad en Europa en EUR2023/MWh, mostrando el índice de referencia eléctrico europeo
Fuente: Trinomics et al. (2024). Informe final – Estudio sobre precios y costes de la energía: evaluación del impacto en los hogares y los costes industriales – edición 2024 (p. 33, Figura 3). Comisión Europea, Dirección General de Energía.
Para hacerse una idea del consumo eléctrico industrial, aquí hay un ejemplo de Alemania:
Distribución del consumo eléctrico en Alemania por grupos de consumidores en 2023
La industria representa el 43% del consumo eléctrico y, de ese 43%, un 11% corresponde a la generación de aire comprimido.
Consumo eléctrico medio de una empresa destinado al aire comprimido en 2023
Comercio, Comercio Minorista, Servicios
2. Sistemas de aire comprimido
Veamos la configuración de un sistema estándar
Generación (2.1.)
Distribución (2.2.)
Un sistema de aire comprimido consta de tres partes clave: generación, distribución y consumo. Se pueden lograr importantes ahorros de costes al diseñar una máquina completamente nueva, modernizar un sistema existente u optimizar las prácticas de mantenimiento.
Diseño de nuevas máquinas o procesos
Las nuevas máquinas pueden optimizarse desde el inicio utilizando la combinación ideal de componentes.
Costes indicativos del aire comprimido
Mantenimiento y modernización
Las máquinas instaladas o las líneas de aire comprimido pueden actualizarse con nuevos componentes; por ejemplo, instalando un circuito de ahorro energético.
€0,02/m³ (con un precio de la energía de €0,20/kWh y una presión de funcionamiento de 7 bar)
Consumo (2.3.)
2.1. Generación
El aire comprimido se genera normalmente mediante compresores accionados eléctricamente.
Optimizar el aire comprimido en el punto de generación es la primera oportunidad para mejorar la eficiencia del sistema.
Los tipos de compresores más habituales son:
• Compresores de pistón
• Compresores de tornillo
• Compresores de paletas rotativas
• Compresores turbo
• Compresores scroll
Los principales componentes situados inmediatamente después de los compresores, que alimentan el sistema de aire comprimido aguas abajo, son los secadores de aire comprimido, los filtros de aire comprimido y los depósitos de almacenamiento de aire comprimido.
El depósito, un dispositivo de almacenamiento de aire comprimido, actúa como un pulmón y compensa las fluctuaciones en la demanda de aire comprimido, absorbe los picos de consumo, reduce la carga del compresor y es un componente clave para optimizar el consumo energético.
Compresor y posenfriador
Dimensionado y mantenimiento
Para funcionar con la máxima eficiencia, todos los componentes del sistema, incluidos los consumidores de aire comprimido conectados, deben tener el tamaño correcto.
Al dimensionar los componentes, deben considerarse tanto el caudal como los requisitos de presión del sistema de aire comprimido.
Secuencias de generación de aire comprimido:
1. Recomendación estándar:
Compresor y postenfriador
Almacenamiento de aire comprimido
Secador
Filtro
Ventajas: una menor humedad residual reduce la carga del secador y protege los filtros, lo que se traduce en intervalos de mantenimiento más largos y una mayor eficiencia energética.
2. Secuencia alternativa
Compresor y postenfriador
Secador
Filtro
Almacenamiento de aire comprimido
Esta configuración tiene ventajas e inconvenientes: el enfriamiento en el depósito puede provocar condensado que evite los filtros y llegue a los consumidores. Sin embargo, también puede proteger la aplicación cuando la demanda de aire supera la capacidad del secador.
Es importante considerar posibles ampliaciones del sistema y tener en cuenta la importancia de un mantenimiento adecuado para mantener los compresores y los componentes neumáticos funcionando de manera eficiente.
Secador
Válvula de corte
Manómetro
Tubería de distribución
Válvula de seguridad
Purgador de condensados
Comparación de métodos de control de compresores
Control carga plena/marcha en vacío
¿Cómo funciona?
El compresor se dimensiona para soportar el caudal máximo previsto.
El compresor funciona a velocidad fija y alterna entre carga plena (100 % de caudal) y marcha en vacío (0 %).
Consumo de energía Incluso en modo de reposo se consume energía eléctrica.
¿Cuándo debe utilizarse?
Sistemas con demanda de aire relativamente estable.
Control de velocidad variable
Los sistemas de control inteligentes ajustan con precisión la velocidad del motor del compresor para adaptarse al caudal de aire comprimido requerido.
El consumo energético se ajusta estrechamente a la demanda real, mejorando la eficiencia.
Sistemas con demanda de aire muy fluctuante. Puede utilizarse en combinación con compresores de carga total/reposo.
Recuperación del calor residual
En lugar de liberar el calor residual a la atmósfera, más del 90 % de la energía absorbida por un compresor puede recuperarse y reutilizarse. Al integrar un sistema de refrigeración adecuado, este calor residual puede aprovecharse en otros procesos, como calefacción de edificios adyacentes, apoyo a procesos productivos o suministro de agua caliente sanitaria mediante intercambiadores de calor. Este enfoque reduce la necesidad de generar energía adicional, disminuye los costes energéticos, mejora la eficiencia del sistema y minimiza la huella de CO₂.
Ejemplo: Conducción del calor residual a través de intercambiadores para su uso en procesos productivos.
Compresor Sistema de calefacción
Ejemplo: Uso del aire caliente de escape para calentar edificios adyacentes.
Funcionamiento con aire caliente en verano
Funcionamiento con aire caliente en invierno
Compresor
2.2. Distribución
Seguir las mejores prácticas en el dimensionado, la longitud y la configuración de instalación de los sistemas de distribución de aire comprimido minimiza la caída de presión y mejora la eficiencia energética.
Tamaño de tubos, longitudes e instalaciones
Aquí se muestran algunas comprobaciones recomendadas dentro de un sistema de distribución:
¿Están los tubos y las tuberías libres de corrosión y suciedad?
Si se acumula incrustación en las tuberías, puede reducir el diámetro interno. Como resultado, puede ser necesario aumentar la presión del sistema para alcanzar el mismo caudal, lo que supone un desperdicio de energía.
Sustituir estas tuberías es una oportunidad para actualizar a tubería de polímero. Realizar mantenimiento regular para evitar acumulación de contaminantes ayuda a reducir el consumo energético.
La suciedad y el óxido también pueden dañar componentes como cilindros y válvulas, aumentando la probabilidad de fallos y fugas, lo cual desperdicia aire y eleva los costes energéticos.
¿Está el sistema de aire comprimido dispuesto en la configuración óptima de anillo principal?
Disponer tuberías en forma de anillo permite que el aire fluya en ambas direcciones hacia un mismo punto, equilibrando la presión en todo el sistema.
Las instalaciones grandes deben optar por configuraciones con múltiples anillos interconectados, lo que se denomina zonificación.
Los anillos zonificados pueden aislarse o apagarse cuando no se utilizan, proporcionando un mayor control del uso energético y mejorando la seguridad del mantenimiento.
¿Está correctamente dimensionada la línea principal?
Una línea principal subdimensionada puede no soportar el caudal requerido por todo el sistema, introduciendo resistencia innecesaria que provoca caídas de presión. Compensar estas caídas aumenta aún más el consumo energético.
Las ampliaciones del sistema pueden causar esto, por lo que es importante considerar planes futuros al calcular el diámetro adecuado de la tubería del anillo principal.
Reducir la longitud de la tubería para evitar fricción innecesaria y caída de presión
¿Se han tomado medidas para identificar y minimizar las fugas?
Las fugas de aire son una fuente importante de desperdicio en los sistemas de aire comprimido, pero a menudo son difíciles de detectar a simple vista.
Para abordarlo, instale sensores de presión y/o caudal que alerten al equipo de mantenimiento sobre fugas en el sistema de distribución. Además, es recomendable realizar inspecciones de rutina para reparar fugas antes de que desperdicien demasiado aire comprimido. Hay varias formas de reducir o reparar fugas, desde elegir componentes de buena calidad hasta simplificar la configuración del sistema. Hablaremos más sobre esto más adelante en la guía.
Válvula de corte
Línea de anillo
2.3. Consumo
La energía se consume normalmente en:
• Preparación del aire
• Control
• Movimiento
Para reducir la cantidad de energía que consume un sistema, tenga en cuenta:
• Identificación y evitación de fugas
• Identificación y prevención de caídas de presión
• Dimensionamiento y tamaño correctos
• Mantenimiento preventivo
• Uso indebido del aire comprimido
• Presurización
Identificación de fugas y caídas de presión
Mantener la presión y el caudal adecuados en un sistema de aire comprimido es fundamental:
De media, cada bar adicional de presión incrementa los costes energéticos de una planta en un 7%
Controlar la presión y el caudal es esencial para identificar y corregir caídas de presión en el punto de consumo; también son métricas importantes de eficiencia:
• Medición de presión
La monitorización automática del nivel de presión en los sistemas neumáticos puede proporcionar alertas ante cambios que indiquen un problema.
• Medición de caudal
La monitorización continua de una zona, línea de producción o máquina para recopilar datos de caudal permite evaluar el consumo y las fugas. Registrar el uso del aire comprimido a lo largo del tiempo ayuda a establecer valores de referencia y a detectar problemas con mayor rapidez.
Cómo evitar caídas de presión
La caída de presión puede definirse como la pérdida de potencia disponible en un sistema. En la práctica, se manifiesta como una presión baja en partes del sistema.
A menudo se compensa aumentando el ajuste de presión. Pero cada caída de presión innecesaria de 1 bar supone un aumento del 7% en los costes de generación.
Las medidas típicas para reducir las pérdidas de presión incluyen:
• Dimensionamiento correcto (dispositivos, tubos, consumidores, conexiones)
• Evitar fugas
• Mantenimiento preventivo
Cómo optimizar los sistemas de tuberías
1. Elija la sección transversal adecuada del tubo para el caudal del sistema.
2. Construya en líneas rectas siempre que sea posible.
3. Reduzca al mínimo el número de conexiones.
4. Evite cambios innecesarios en los diámetros de los tubos.
5. Reduzca la longitud de los tubos.
6. Cuando sea necesario dividir tubos, utilice racores en Y antes que en T para minimizar la reducción del caudal.
Pérdida por fricción en accesorios de tuberías en términos de metros equivalentes de tubería recta
‘T’ (unión tubos)
‘T’ (lateral)
Codo de 90° 0,43 0,43
Codo de 45° 0,15 0,15 0,24
Válvulas de bola* 0,01 0,03 0,09
* Autoexhaustivo – totalmente abierto
Ejemplo: un racor codo de 45° de 8mm provoca la misma caída de presión que un tubo de 8mm y 0,15m de longitud.
Caudal Máximo Recomendado*
Presión manométrica aplicada bar Tamaño nominal de tubería estándar (diámetro nominal) – mm
*Los caudales de aire se expresan en dm³/s de aire libre a una presión atmosférica estándar de 1.013 mbar.
Notas generales
Los valores de caudal se basan en una caída de presión (ΔP) según lo siguiente: 10% de la presión aplicada por cada 30 metros de tubería — para diámetros nominales de 6 a 15 mm 5% de la presión aplicada por cada 30 metros de tubería — para diámetros nominales de 20 a 80 mm
Cómo dimensionar correctamente actuadores, válvulas y filtros
Actuadores
Los actuadores se utilizan habitualmente para proporcionar movimiento y fuerza en aplicaciones de automatización industrial. Dimensionar correctamente un actuador para cumplir los requisitos de la aplicación es fundamental para la eficiencia energética. Los actuadores sobredimensionados consumen más aire del necesario, reduciendo la eficiencia global del sistema. Por el contrario, un actuador con un tamaño insuficiente puede no proporcionar la fuerza necesaria, lo que puede generar problemas de rendimiento en el proceso.
Pasos para determinar el dimensionado correcto de un actuador
1. Calcular la carga en Newtons: Comienza con la carga en kilogramos.
Multiplica la carga por 9,81 para convertirla en Newtons (fuerza).
2. Aplicar un factor de seguridad:
Añade un margen de seguridad según el tipo de carga:
a. Para cargas dinámicas, añadir un 50%.
b. Para cargas estáticas, añadir un 5%.
3. Determinar la fuerza de empuje mínima requerida: El resultado es la fuerza de empuje mínima necesaria para el actuador.
4. Verificar en la documentación técnica:
Contrasta este valor con las especificaciones del actuador indicadas en la documentación técnica de soporte.
Válvulas
Las válvulas se utilizan normalmente para bloquear o desviar el caudal de aire comprimido en aplicaciones de automatización industrial. El aire comprimido puede utilizarse para mover directamente un cilindro, una herramienta neumática o un motor neumático, o para accionar otra parte del sistema.
Las consideraciones para el dimensionado correcto de una válvula neumática de control son:
Ajuste de los cálculos de empuje para diferentes presiones
La mayoría de los catálogos y folletos técnicos indican la fuerza teórica del actuador basándose en una presión de 6 bar. Si el actuador va a utilizarse a una presión diferente, el cálculo debe ajustarse del siguiente modo:
• Tomar el valor de fuerza de empuje teórica indicado en el catálogo.
• Dividir este valor entre 6 (para normalizarlo a 1 bar).
• Multiplicar el resultado por la presión real de trabajo (en bar).
Este cálculo proporciona la fuerza ajustada del actuador a la presión de funcionamiento especificada.
1. Comprender las necesidades de caudal de los componentes neumáticos aguas abajo. Consulta las fichas técnicas de las válvulas para seleccionar aquellas con la capacidad de caudal adecuada (l/min).
2. Elegir electroválvulas con el consumo energético más eficiente, teniendo siempre en cuenta las necesidades de la aplicación.
Filtros
Cuanto más fino es el elemento filtrante, mayor es la pérdida de presión y más elevados son los costes energéticos.
Por eso es fundamental seleccionar el grado de filtración correcto para su aplicación. Elija siempre un filtro de tamaño adecuado para minimizar la caída de presión y satisfacer el caudal y la presión requeridos.
Los filtros correctamente dimensionados reducen los costes de energía, prolongan la vida útil y mejoran la eficiencia general.
En algunos casos, un ligero sobredimensionamiento del filtro puede contribuir aún más a lograr estos beneficios.
Utilice las curvas de caudal proporcionadas en las hojas técnicas del producto (como las que se muestran aquí para el Excelon® Plus F84G (Filtro Estándar) para garantizar una selección precisa del filtro.
Más información: https://www.norgren.com/en/support/blog/ how-to-choose-the-correct-filtration
Cómo prevenir fugas
Las fugas pueden ser una fuente importante de energía desperdiciada en un sistema de aire comprimido industrial. Si el aire comprimido fuera un fluido hidráulico, las fugas serían visibles y con más probabilidad se repararían rápidamente. Sin embargo, un silbido de bajo nivel en una fábrica puede aceptarse como ‘parte del trabajo’. Dado que el precio del aire comprimido es aproximadamente comparable al del gas doméstico, esta actitud supone un alto coste para la industria.
Características de caudal
Elemento 40µm Tamaño de puerto 1/2’’
Presión de entrada (bar)
Caída de presión Δ p (bar)
Caudal de aire (dm3/s)
Además de ser una fuente de energía desperdiciada, las fugas también pueden contribuir a otras pérdidas operativas. Las fugas provocan pérdidas de presión en los sistemas, lo que puede significar que la presión sea demasiado baja para que una aplicación funcione según lo previsto, lo que podría llevar a una reducción de la calidad y al rechazo de productos. Con frecuencia, se aumenta la presión del sistema para compensar las fugas en lugar de simplemente repararlas.
Utilice los siguientes gráficos para evaluar cómo las fugas podrían afectar a un sistema específico.
Ejemplo de cálculo 1 mm 3 mm 5 mm 10 mm
Diámetro de fugas (mm) (como suma de fugas)
Fugas a 6 bar
* Consulte el gráfico de caudal de orificio para los valores.
** Costes basados en el coste del aire comprimido = €0,02 por m³, con 8.760 horas de funcionamiento al año.
Fugas
Gráfico de caudal de orificio
Dónde buscar fugas en un sistema de aire comprimido
Tuberías envejecidas
Las tuberías envejecidas son una fuente principal de fugas. Sustituya las secciones de tubería corroídas, tanto por seguridad como por ahorro energético.
Componentes antiguos
Revise los componentes neumáticos antiguos, como cilindros y reguladores, en busca de juntas internas desgastadas. Estas pueden causar grandes fugas.
Tubos flexibles y enchufes rápidos
Las fugas pueden deberse a daños en los tubos del sistema.
Compruebe si hay abrasión causada por objetos circundantes y deterioro del material del tubo. Si el tubo es demasiado largo o demasiado corto, esto también puede provocar tensión en la unión del tubo.
Sistemas que permanecen presurizados cuando no están en uso
Algunas fugas son difíciles de evitar en sistemas presurizados en reposo. La mejor práctica es despresurizar de forma segura cuando no estén en uso. El impacto puede reducirse aislando el sistema del suministro de aire cuando no se utilice. Use válvulas de corte simples o válvulas de descarga de arranque progresivo para conseguirlo.
Racores, bridas y manifolds
Observe los puntos de conexión en el sistema de distribución principal y en cualquier ramal. Estos son puntos débiles potenciales del sistema. Esto es especialmente común cuando se utilizan varios racores de enchufe rápido juntos para formar manifolds.
En estas situaciones, los racores desgastados y las tuberías mal unidas pueden ser fuente de fugas.
Válvulas de purga de condensados
Cuando las válvulas de purga están atascadas en posición abierta (o incluso dejadas abiertas intencionalmente), grandes cantidades de aire escaparán del sistema. Asegúrese de vigilar de cerca las partes remotas del sistema, ya que es donde los condensados suelen acumularse.
Mediciones de caudal
Sensor de caudal en línea
Mediciones de presión
Sensor de presión
Mediciones acústicas
Sensor de medición acústica
Ficha técnica: Medición de fugas con sensores de caudal
Los sensores de caudal desempeñan un papel clave en la monitorización y optimización de los sistemas de aire comprimido, proporcionando datos valiosos que pueden servir de base para el ahorro de energía. Pueden integrarse en el diseño de máquinas y procesos desde el principio o utilizarse
como herramienta de auditoría para instalaciones existentes. Los sensores de caudal en línea monitorizan continuamente los parámetros críticos del proceso, incluidos el caudal de aire, la presión y el volumen, lo que ayuda a identificar caídas de presión y detectar fugas de aire.
Localice y repare fugas rápidamente con el Sensor de Caudal en Línea M/80
Un sensor de caudal en línea preciso para la gestión energética.
Monitorización continua
Equipado con múltiples sensores para datos en tiempo real sobre caudal, presión, consumo total y temperatura.
Minimizar la caída de presión
El diseño en línea minimiza la caída de presión, proporcionando información precisa sin aumentar los costes de energía.
Capacidad IO-Link
Compatible con configuración remota y proporciona datos más detallados sobre el rendimiento de la aplicación.
Función totalizador
Monitorice el uso de aire en tiempo real, revelando indicios de fugas y facilitando la asignación de los costes de suministros.
2.4. Realización de mantenimiento preventivo de los elementos filtrantes
Los elementos filtrantes de los filtros estándar o coalescentes se obstruyen con el tiempo, especialmente en aplicaciones con menor calidad de aire. Esto provoca caídas de presión crecientes que requieren una presión de salida más alta para compensar, lo que a su vez incrementa el consumo energético y los costes.
¿Por qué es importante?:
• El mantenimiento regular garantiza un rendimiento óptimo y eficiencia energética.
• Los filtros obstruidos aumentan el consumo de energía y los costes operativos.
¿Cómo solucionarlo?:
• Utilice indicadores mecánicos o presostatos e interruptores de presión diferencial para monitorizar el estado del filtro.
• Sustituya los elementos filtrantes de uso general con una presión diferencial de aproximadamente 0,7 bar.
• Para los filtros coalescentes, se recomiendan indicadores de caída de presión para maximizar la vida útil del elemento.
• Cambie los elementos filtrantes regularmente y realice el mantenimiento al menos una vez al año.
• Sin indicadores, el mantenimiento anual es la recomendación mínima.
2.5.
Reducción
¿Y los filtros de carbono?
• Los filtros de carbono, al ser filtros de adsorción, requieren un mantenimiento diferente.
• Sustituya los filtros de carbono activado cada 1.000 horas de funcionamiento, aunque esto puede variar según las condiciones de aplicación.
Producto destacado
• Excelon® Plus – diseñado para una filtración eficaz y eficiente.
del uso inadecuado del aire comprimido
El aire comprimido se utiliza frecuentemente en procesos como la limpieza y el secado de componentes individuales, el soplado de bancos de trabajo o la limpieza de otras superficies.
¿Por qué es importante?:
El aire comprimido se usa frecuentemente de forma indebida como aire de soplado, a pesar de la disponibilidad de alternativas más sencillas y económicas. Esto genera un consumo de energía y unos costes innecesariamente elevados. Además, problemas como fugas excesivas, dimensiones de línea subóptimas y presiones demasiado altas para la aplicación contribuyen aún más al desperdicio de energía y al aumento de los gastos operativos.
¿Cómo solucionarlo?:
• Explore alternativas al aire de soplado y reserve el aire comprimido para aplicaciones en las que sea realmente necesario.
• Si es imprescindible usar aire comprimido como aire de soplado, reduzca el desperdicio utilizando componentes de ahorro energético, como boquillas y pistolas sopladoras eficientes. Estos garantizan la aplicación de la presión óptima sin sobrepresión.
• Utilice reguladores preconfigurados, como la serie IMI Norgren R16, para reducir la presión del aire y favorecer prácticas de trabajo seguras.
• Inspeccione y corrija regularmente las fugas, y asegúrese de que las líneas y componentes neumáticos estén correctamente dimensionados para minimizar las pérdidas de presión.
2.6. Ajuste de la presión óptima
Ajuste de presión
Regulador de presión
Excelon® Plus R82 o R84
Mediciones de presión
Sensor / interruptor de presión
Ajuste y medición de presión
Sensor de presión electrónico
Sensor de presión 34D
Excelon® Plus IEPS
Los sistemas de aire comprimido suelen funcionar desde una línea de suministro central, con múltiples consumidores o aplicaciones ramificadas, cada uno con diferentes requisitos de presión. La presión en la línea principal debe ajustarse para satisfacer las necesidades de la aplicación con mayor demanda de presión. Sin embargo, hacer funcionar todas las aplicaciones a esta presión máxima es ineficiente energéticamente, aumenta el desgaste e incluso puede causar daños al superar la presión admisible para algunos consumidores.
¿Por qué es importante?:
Operar todas las aplicaciones a la misma presión elevada desperdicia energía y aumenta los costes operativos. También acelera el desgaste de los componentes y conlleva el riesgo de averías o daños en los equipos que no pueden soportar presiones excesivas. Además, las pérdidas de presión en el sistema, causadas por factores como las dimensiones de la línea y los caudales, pueden requerir presiones de suministro más altas para mantener una presión adecuada en el punto de uso.
¿Cómo solucionarlo?:
• Instale reguladores de presión en el punto de uso para fijar presiones solo tan altas como sea necesario para cada aplicación o consumidor específico.
• Cada reducción de 1 bar de presión puede suponer un ahorro de hasta el 7 % en costes de energía.
• Minimice las pérdidas de presión optimizando las dimensiones de la línea, reduciendo las restricciones de caudal y manteniendo el sistema correctamente.
• Considere diseñar la línea de suministro principal como una línea en anillo para mejorar la eficiencia y reducir las caídas de presión.
Formas de optimizar los niveles de presión en circuitos de aire comprimido
Válvulas de control proporcional
El uso de válvulas de control proporcional puede proporcionar una optimización en proceso ajustando la presión y/o el caudal para adaptarse a los requisitos específicos de la aplicación en cualquier momento.
Dos productos de IMI Norgren permiten esto:
Reguladoras de presión proporcionales
Adaptan la presión de salida en sistemas con cargas variables, garantizando estabilidad y eficiencia.
Reguladoras de caudal proporcionales
Ideales para aplicaciones que requieren control de velocidad variable, como la creación de perfiles de velocidad en actuadores. Proporcionan un funcionamiento suave a diferentes velocidades.
Mediante el uso de válvulas proporcionales, es posible mantener operaciones eficientes, minimizar el desperdicio de energía y evitar posibles daños en los componentes, garantizando que el sistema funcione de manera óptima en condiciones variables.
Sistemas
de doble presión
Trabajar con diferentes zonas de presión es una forma eficaz de ahorrar energía.
Para aplicaciones que requieren cambios de presión frecuentes
Productos mostrados:
Válvula de control proporcional VP50
Islas de válvulas VR
Para requisitos estáticos de doble presión
Productos mostrados:
Regulador de presión R82R
Islas de válvulas VR
de aire
Ejemplo:
La Zona 1 funciona a 6 bar, mientras que la Zona 2 solo requiere 4 bar para sus componentes aguas abajo.
Zona 1
Zona 1
Zona 2
Zona 2
Suministro de aire
Suministro
2.7. Cómo construir circuitos de ahorro energético
Ejemplo 1
Este sistema de doble presión utiliza:
• 102GB
o
• R82R*
• R74R*
*Reguladores de caudal inverso, solo para uso entre la válvula y el actuador.
Reducir la presión de la carrera de retorno ahorra una cantidad significativa de energía y costes.
Cada reducción de presión de 1 bar supone un ahorro energético del 7 %
Suministro de aire
Consulte el cálculo de ejemplo a continuación.
3 bar (carrera de retorno)
bar
-1 bar
-7 bar
Ejemplo 2
Este sistema de doble presión utiliza componentes de la serie VS/tipo sándwich.
Una vez más, reducir la presión de la carrera de retorno puede suponer un ahorro significativo de energía y dinero.
La integración de reguladores de presión tipo sándwich en una isla de válvulas puede ayudar a ahorrar espacio cuando las limitaciones de la aplicación requieren un sistema de construcción compacta.
2.8. IVAC – Ahorro energético e integración de forma sencilla
Las empresas con visión de futuro están adoptando medidas importantes para minimizar no solo los costes, sino también su impacto medioambiental. El control integrado de válvula y actuador IMI Norgren, o IVAC, ofrece una potente solución que responde a ambos objetivos. IVAC combina una válvula de control, sensores de posición, controles de velocidad y un actuador conforme a ISO en una única unidad compacta.
• Solución integrada completa
• Ahorra aire y reduce costes
• Cumple con la huella ISO 15552
¿Cómo mejora la integración la eficiencia?
Solución integrada
Elimina la tubería y las conexiones entre la válvula y el cilindro
Sin IVAC (estándar)
Volumen muerto mínimo y sin escape del volumen no utilizado
Con IVAC
Ahorro energético de hasta el 50 %
Suministro de aire
Suministro de energía
Volúmenes desperdiciados (energía)
¿Cuánta energía se podría ahorrar?
El gráfico muestra el potencial típico de ahorro energético al cambiar a un IVAC en comparación con un conjunto convencional de válvula-actuador. Para una estimación más precisa del ahorro específico de su aplicación, ¡pruebe nuestra calculadora de ahorro energético en línea!
Enlace a la calculadora:
25.000 m3
20.000 m3
15.000 m3
10.000 m3
5000 m3
del cilindro ø [mm]
Diámetro interior del tubo ø
Cálculo basado en: presión de trabajo de 6 bar, asumiendo una longitud de instalación de 5 m entre la válvula y el actuador con disposición separada convencional, 30 ciclos/min, 8 horas/ día, 225 días/año y un coste de aire comprimido de 0,02 € por m³.
3. Impacto medioambiental
Los equipos obsoletos y las tuberías con fugas provocan un aumento innecesario del consumo energético. Además, las fugas de aire obligan al sistema a trabajar más intensamente y durante más tiempo para satisfacer la demanda. Estos factores generan un aumento de las emisiones de carbono. Las grandes cantidades de
condensados con aceite son otro problema de los sistemas de aire comprimido con aceite. Una gestión adecuada de los residuos puede beneficiar enormemente a la vida acuática, mantener limpios nuestros cursos de agua y proteger la salud humana.
3.1. Cómo reducir el impacto medioambiental de las fugas de aire comprimido
Auditoría
Una evaluación trimestral o semestral del sistema de aire comprimido puede revelar fugas que han estado aumentando el consumo de energía y dañando el medio ambiente.
Mantenimiento regular
El mantenimiento rutinario, la sustitución de filtros y el servicio técnico garantizan una calidad de aire óptima, menores caídas de presión y menos fugas.
Los sensores de caudal en línea IMI Norgren M/80, en particular, pueden proporcionar datos en tiempo real y con capacidad de acción para ayudar a detectar y reparar fugas con rapidez.
Actualización de equipos
Los motores eléctricos antiguos, los rotores de compresor y otros componentes pueden convertirse en riesgos medioambientales. Sustituir o reparar los compresores con equipos respetuosos con el medio ambiente no solo reduce las emisiones, sino que también aumenta la eficiencia energética.
3.2. Desarrollo sostenible de la ONU 2030
A escala global, la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas establece diversos objetivos para aumentar la sostenibilidad, así como puntos de agenda más amplios que abordan los derechos humanos y otras cuestiones globales.
Las instalaciones industriales que alineen sus operaciones con la Agenda 2030 de la ONU pueden desempeñar un papel fundamental en la consecución de un futuro sostenible y ecológico, al tiempo que ahorran dinero.
Infografía de sostenibilidad de la ONU
Industria, innovación e infraestructura
Reducción de las desigualdades
Energía asequible y no contaminante
Trabajo decente y crecimiento económico
Objetivo 7: Garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todos
La industria debe centrarse en la eficiencia energética, fomentando la transición hacia las energías renovables y mejorando la tecnología para una energía más limpia. Abordar las fugas de aire respalda el objetivo de la ONU de reducir el uso de energías no renovables.
Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, promover una industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación
La importancia de desarrollar infraestructuras resilientes y sostenibles se subraya en el Objetivo 9. Puede aplicarse a actividades de modernización, en particular a los sistemas de compresor de aire, para hacer las operaciones más respetuosas con el medio ambiente, eficientes y reducir las fugas.
Objetivo
12: Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles
Al centrarse en el uso eficiente del aire comprimido, las empresas pueden reducir los residuos y avanzar hacia una producción más respetuosa con el medio ambiente. Además, el Objetivo 12 insta a las empresas a implementar prácticas sostenibles y divulgar sus iniciativas de sostenibilidad. Exige responsabilidad y transparencia en los procesos industriales.
Objetivo 13: Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos
Ciudades y comunidades sostenibles
Producción y consumo responsables
Las fugas en los sistemas industriales de aire comprimido pueden provocar un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero derivado del consumo eléctrico; reparar estas fugas podría reducir el impacto medioambiental.
3.3. ¿Tomar el control del consumo energético?
Llevamos más de un siglo colaborando con clientes en automatización industrial, aplicando nuestra experiencia e innovación para crear valor duradero para sus negocios. Nuestras soluciones apoyan a industrias críticas como la automoción, la alimentación y bebidas, la farmacéutica e incluso la industria espacial. Apoyamos la automatización de la fabricación de precisión, el ensamblaje de productos, las pruebas y el envasado. Para saber más sobre cómo podemos ayudar a reducir los costes energéticos y el impacto medioambiental, descubra aquí nuestra cartera completa de productos y servicios.
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Apéndice: cálculos útiles
A lo largo de esta guía, hemos mostrado formas prácticas de ahorrar energía en un sistema de aire comprimido. A continuación se presentan algunas ecuaciones que ayudarán a cuantificar los costes de funcionamiento.
Estimación de los costes de caudal
Esto es útil para calcular los costes de funcionamiento, que pueden incluir:
• El coste de funcionamiento de una aplicación o de un sistema completo
• Cuánta energía se desperdicia por dimensionar incorrectamente un componente
• Cuantificar el coste de una fuga de aire
Coste = 0,4 x horas x caudal l/s x coste energético/kWh
Los valores de energía, divisas y costes del aire comprimido variarán.
Aquí se muestra un valor indicativo que puede utilizarse en la ecuación o sustituirse por valores relevantes:
Precio de la energía
€0.20/kWh
Cálculo del ahorro de aire mediante la reducción de la presión de la carrera de retorno
Los cilindros de doble efecto generalmente solo realizan trabajo en la carrera de salida (carrera de trabajo). Cuando no se realiza trabajo o es posible disponer de tiempos de restablecimiento más largos, la carrera de retorno puede realizarse a una presión inferior. En sistemas con cilindros de gran diámetro, carrera larga o múltiples cilindros, pueden obtenerse ahorros de aire considerables. Usar un regulador para reducir la presión de la carrera de retorno puede ser una solución con un retorno de inversión rápido.
El consumo con carrera de retorno a presión reducida para un cilindro de doble efecto puede medirse con esta fórmula:
Ahorro de aire = 0,7854 x d2 x L x P+1.013 x 10-6 T x 60
d = diámetro del cilindro (mm)
L = longitud de carrera (mm)
T = tiempo para 1 carrera (seg)
P1 = presión aplicada (bar) - carrera de salida
P2 = presión aplicada (bar) - carrera de retorno
Notas
Nuestro sector de Automatización Industrial cuenta con cuatro centros mundiales de excelencia técnica y una red de ventas y servicios en 50 países, así como capacidad de fabricación en Europa, América y Asia-Pacífico.
Con el apoyo de distribuidores en todo el mundo.
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