El aire comprimido es una de las formas de energía más caras de una fábrica: buena parte de la electricidad que consume un compresor acaba convertida en calor. Y una parte importante se gasta sin producir aire, cuando el compresor está en vacío esperando a que baje la presión. En este artículo comparamos un compresor de tornillo regulado en carga/vacío con uno de velocidad variable, con un perfil de demanda habitual y el cálculo completo.
Cómo regula un compresor de carga/vacío
Un compresor de velocidad fija trabaja en dos estados. En carga produce aire a plena capacidad hasta que la red llega a la presión máxima. Entonces pasa a vacío: cierra la admisión y sigue girando, sin producir aire, hasta que la presión baja a la mínima y vuelve a cargar. En vacío no consume cero: consume del orden del 25 % de su potencia a plena carga. Y cada paso a vacío obliga a despresurizar el separador, así que hay unas pérdidas adicionales que aumentan cuanto más ciclos hace el compresor y cuanto menor es el depósito.
El resultado es que, al 50 % de la demanda, un compresor de carga/vacío consume bastante más de la mitad de su potencia nominal.
Qué cambia con velocidad variable
Un compresor de velocidad variable ajusta la velocidad del motor, mediante un variador de frecuencia, para producir exactamente el aire que se consume y mantener la presión constante. Su consumo es casi proporcional a la demanda. A plena carga gasta un poco más que uno de velocidad fija, por las pérdidas del variador, pero en cuanto la demanda baja la diferencia se invierte.
Al 50 % de demanda, el compresor de carga/vacío consume 44,7 kW y el de velocidad variable, 33,3 kW. Al 90 %, la diferencia casi desaparece (58,1 kW frente a 56,1 kW).
El cálculo: un compresor de 55 kW a dos turnos
Tomamos un compresor de tornillo con motor de 55 kW (60 kW absorbidos a plena carga) que trabaja 4000 horas al año a dos turnos. La demanda de aire varía con la producción: un 20 % del tiempo está al 90 %, un 40 % al 70 % y otro 40 % al 50 %.
| Demanda de aire | Horas al año | Potencia carga/vacío (kW) | Potencia velocidad variable (kW) | Energía carga/vacío (kWh) | Energía velocidad variable (kWh) |
|---|---|---|---|---|---|
| 90 % | 800 | 58,1 | 56,1 | 46.474 | 44.880 |
| 70 % | 1600 | 52,5 | 44,7 | 84.077 | 71.520 |
| 50 % | 1600 | 44,7 | 33,3 | 71.520 | 53.280 |
| Total | 4000 | 202.070 | 169.680 |
El compresor de carga/vacío consume 202.070 kWh al año y el de velocidad variable, 169.680 kWh. El ahorro es de 32.390 kWh al año, un 16 %. Con la energía a 0,13 €/kWh, son 4211 € al año.
Es un cálculo prudente. Con depósitos pequeños o compresores que hacen muchos ciclos por hora, la curva de carga/vacío es peor y el ahorro de la velocidad variable sube.
Cuándo no compensa
- Demanda casi constante al 90-100 %. El compresor de velocidad variable no ahorra y sus pérdidas lo penalizan ligeramente.
- Varios compresores. Normalmente basta con que uno sea de velocidad variable y absorba las variaciones, mientras los demás trabajan a plena carga como base. Un secuenciador que los coordine es tan importante como el propio variador.
- Añadir un variador a un compresor de velocidad fija existente. Es posible en algunos casos, pero no siempre: hay que comprobar con el fabricante la velocidad mínima, la lubricación a baja velocidad y la refrigeración del motor. Lo explicamos en cómo seleccionar un variador para compresores.
Antes de invertir: los ahorros que no cuestan casi nada
- Fugas. En muchas plantas se pierde entre un 20 y un 30 % del aire en fugas. Repararlas es lo primero, porque cualquier compresor gasta energía en producir ese aire.
- Presión de trabajo. Cada bar de presión de más supone en torno a un 7 % más de consumo. Ajústela al mínimo que necesiten los equipos.
- Recuperación de calor. El calor del compresor puede precalentar agua o calentar naves.
Después, con las fugas reparadas y la presión ajustada, el cálculo de la velocidad variable es más fiable, porque se hace sobre la demanda real.
Hipótesis del cálculo. Compresor de tornillo de 55 kW con 60 kW absorbidos a plena carga; 4000 horas al año; carga/vacío con un 25 % de potencia en vacío y las pérdidas de purga de un depósito de tamaño medio; velocidad variable con un consumo casi proporcional a la demanda y las pérdidas del variador; energía a 0,13 €/kWh. Son cifras de ejemplo: lo correcto es medir la demanda de aire de su planta durante una o dos semanas.
El ahorro de energía de un compresor de velocidad variable puede generar Certificados de Ahorro Energético (CAE). Si quiere saber cuánto ahorraría su sala de compresores, le ayudamos a medir la demanda y a elegir el variador de frecuencia adecuado.
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