Eficiencia del aire comprimido

Los sistemas de aire comprimido son uno de los sistemas más incomprendidos en cualquier instalación industrial. Incluso los mejores cursos de ingeniería tienen solo unas pocas horas de educación aérea. Si no puede obtener la información correcta de un vendedor, su única fuente de información debe ser la experiencia.

Entonces, aquí hay algunas cosas que suceden a menudo en un entorno industrial:
• Si se queja de baja presión en el área de producción, encienda otro compresor. Si eso no ayuda, abre otro. Si las reparaciones se quedan sin compresores, compran más hasta que la presión sube lo suficiente como para que el equipo de producción deje de quejarse.
• Si el personal de producción se queja de contaminación y el compresor funciona correctamente de acuerdo con la inspección del servicio del proveedor, el personal de mantenimiento reemplazará más del mismo equipo o lo considerará inapropiado y comprará un equipo de limpieza diferente.
• Si todavía hay un problema con un equipo, la reparación cambiará la compañía de servicio y ya no comprará esa marca o tipo de equipo.

Claramente, ninguna de estas decisiones tiene nada que ver con el sentido comercial, el daño del sistema o cualquier definición de problema. Tenga en cuenta que muchos mecánicos de taller toman decisiones de operación y mantenimiento basadas en los siguientes mandamientos:
• sigue corriendo,
• Controlar los costos de mantenimiento,
• Predecir y prevenir fallas, y
• Evite que suene el teléfono.

Ejemplo del mundo real #1

En una de nuestras plantas (en ese momento yo trabajaba para otra empresa) tuvimos la oportunidad de reconfigurar el sistema de aire para adaptarlo al proceso de fabricación mejorado. Hasta entonces, el papel de las empresas de servicios públicos era tan sumiso a la producción que la fabricación ni siquiera vio el punto de informar. Pregunto cuáles son las reglas para usar aire comprimido en el punto de uso. Un gerente de producción aclaró rápidamente las cosas.Él dijo: «Lo tomamos… ¡lo lograste!Si lo haces bien, podemos reducir costes. «Parece claro, ¿no?

Todos quieren discutir qué nuevos equipos del lado de la oferta deben presupuestarse. Creo que tiene más sentido averiguar lo que necesitamos. La historia muestra que no importa cuánto aire haya disponible, pronto necesitaremos todo el aire. En lugar de discutir el número, la marca, el tipo y el tamaño de los compresores, conseguí que estuvieran de acuerdo en que la demanda debería impulsar la oferta. Un portavoz de producción nos dijo que necesitarán 4000 cfm más que ahora. Les pregunté cómo determinar 4000 cfm, ¿qué presión necesitan?

La presión que solicitaron fue de 90 psig, más alta que cualquier presión mínima aceptable anterior. Las empresas de servicios públicos calcularon sus números y los inflaron con un «factor gomoso» volumétrico del 20 % y un 5 % de presión. Cuando termine, alcanzamos 4800 cfm a 115 psig.

Las conjeturas preliminares sobre el compresor y las necesidades auxiliares sitúan esta expansión en alrededor de 1250 bhp. Corrija el factor de fudge para estar más cerca de 800 hp. Esta es una reducción de 322 kilovatios, o $0,08 por kilovatio por hora, lo que se traduce en una reducción de $25,81 por hora solo en las facturas de electricidad o una diferencia de costo operativo anual de $266,074. La reducción de capital, incluida la instalación, superó los $ 76,000.

Luego mejoramos la carga y determinamos que el tamaño de nuestra celda era demasiado grande. Sus dimensiones se basan en un pico de 4800 cfm y están disponibles en tamaños convenientes para proveedores. También nos dimos cuenta de que la carga base cambiaba drásticamente, no solo dentro de un turno, sino también entre turnos. Con esta información, nos dimos cuenta de que solo teníamos suficiente capacidad de purga. Esto nos lleva a dos compresores diferentes.

Por lo tanto, aumentamos el número de compresores y redujimos considerablemente su tamaño. Si bien no nos dimos cuenta, también redujimos el riesgo de interrupciones porque hubo menos consecuencias por una falla en la unidad. Nuestros requisitos de capital y costos operativos anuales se reducen aún más. Solo al reducir el factor de fudge, iniciamos el proceso de reasignación al reducir nuestros costos operativos y de capital en $302,074 en el primer año.

A continuación, pregunté cuál sería la presión de aire mínima aceptable en producción y si era necesaria. El departamento de producción dice que necesitan 90 psig, pero sería mejor si tuvieran más. Pregunté cuántos más. Dicen 100 psig.¿Por qué?Dicen que más sería «bueno». Eso requeriría 2008 hp para impulsar todo el sistema en 15 psig, por encima del mínimo actual de 85 psig. Hacerlo costará 1,14 millones de dólares. Les pregunté qué obtendrían por el aumento del estrés.»No sé… tal vez me sienta un poco mejor acerca de la confiabilidad del sistema de aire, pero no he considerado cuánto costará», dijo el vocero.¡Puede comprar mucho tiempo en el sofá psiquiátrico por $ 1.3 millones para mejorar cómo se siente!

Ejemplo del mundo real #2

El segundo ejemplo involucró una planta de ensamblaje de automóviles que tenía 73 000 scfm pero filtró más de 19 000 cfm. La planta está operando las 24 horas los 7 días;Nunca cierran a menos que sea absolutamente necesario. En este caso, nadie notó la cantidad de aire que estaba suministrando el sistema en modo apagado. Esto se basa en la cantidad de compresores que tienen que operar para mantener la presión cuando no están haciendo nada. Todo el mundo está de acuerdo en que hay muchas filtraciones.

Nadie sabe cuánto son las fugas o cuánta energía se requiere para soportarlas. Una persona mencionó que había tratado de obtener apoyo de la administración para corregir el error. Pero la gerencia no quiere gastar sumas no reveladas para obtener resultados no medidos.

Determinamos la cantidad que no podíamos cerrar y la restamos del suministro total con carga mínima. A presión de línea completa, eso es 19,000 scfm, ¡el aire que usó la planta cuando se cerró!(He visto cientos de plantas con este porcentaje y algunas con más fugas). Utilizamos equipos de compresión de más de 4800 caballos de fuerza para mantener los desechos extraordinarios. Más de $318 por hora, o $2,79 millones al año.

Tres conceptos para recordar

Unos años más tarde, tuve la oportunidad de trabajar en el sitio en un gran fabricante de grúas y herramientas neumáticas, lo que proporcionó el siguiente paso en mi proceso de pensamiento. Durante la capacitación de nueve semanas, aprendimos cómo optimizar las herramientas neumáticas cuando se usan en aplicaciones industriales. Tres ideas principales surgen de esto.

Una es que la eficiencia del equipo es una función de cómo está instalado. Cada vez que demostramos o probamos herramientas para los usuarios, siempre intentamos usar mangueras y accesorios de nuestra propia empresa. No se proporciona ninguna explicación o técnica aparte de que la herramienta funciona mejor. Obtendrá más torque, triturará más metal, etc. Hemos descubierto que la mayoría de los fabricantes no se esfuerzan mucho para especificar el volumen o la presión necesarios para un funcionamiento adecuado.

La segunda idea es que puede hacer que la aplicación funcione de manera más eficiente con la misma presión, u obtener la misma eficiencia en un volumen mayor con menos presión. Dado que la cantidad de aire requerida por la herramienta es una función de la presión de aire de suministro, cuanto mayor sea la presión de aire de suministro, más scfm se expulsa. Puede obtener la misma cantidad de energía de trabajo aumentando la masa inversamente proporcional a la disminución de la presión absoluta.

Un tercer pensamiento es que, a veces, se requiere un tipo diferente de herramienta o un tamaño de motor neumático debido a las limitaciones en el suministro de aire comprimido.

¿Qué pasaría si tratáramos los sistemas eléctricos de la misma manera que tratamos el aire comprimido?

1. Tendremos que quitar todas las placas de identificación del motor y del equipo eléctrico. Más allá de prueba y error, a menudo no sabemos qué volumen o presión de aire se requiere para usar el dispositivo.

2. Compraremos equipos eléctricos sin tener en cuenta el voltaje, la corriente o el efecto que pueda tener en el sistema, suponiendo que la empresa de servicios públicos local compensará cualquier efecto en el sistema.

3. Retiraremos todos los disyuntores, transformadores, capacitores y arrancadores del sistema y usaremos solo energía primaria, ya sea que se requiera o no. Si un usuario específico necesita control, ponemos reóstatos en esas aplicaciones y nada en otras.

4. Usaremos uno o dos tamaños de cables y conjuntos de conexión en todas las aplicaciones eléctricas, independientemente del voltaje o la corriente, y esperamos que el mantenimiento y los servicios públicos locales corrijan el sistema para compensar las prácticas de producción. El departamento de la tienda determinará el tamaño y la selección de estos componentes y se comprarán según el precio, la disponibilidad y el inventario mínimo. Ejemplo: Utilice 1⁄4 de pulgada. Las mangueras y los accesorios son adecuados para todas las aplicaciones, independientemente del caudal o la presión. Una vez completada la conexión, si la aplicación no funciona, solo hay que aumentar la presión que se le da al dispositivo hasta que funcione como queremos.¿No es interesante tener algo que ver con la electricidad?

5. Proporcione a cada operador y supervisor el número de teléfono de la empresa local de servicios públicos. Si el equipo en producción no funciona como ellos quieren, sin importar cómo cambie la velocidad, la alimentación, la falla o cualquier otro problema, simplemente pueden llamar a la empresa de servicios públicos local y cambiarán la forma en que suministran energía a la fábrica para corregirlo. este solo problema. Si no pueden solucionar el problema con más cosas, simplemente comprarán más cosas o construirán otra planta de energía y volverán a intentar solucionar el problema informado por teléfono.después de todo…¡La electricidad es gratis!Excelente… Por supuesto, el aire comprimido es gratis…¿no es así?

Algunos de ustedes pueden pensar que este ejemplo es ridículo. De hecho, es muy similar a cómo funcionan la mayoría de los sistemas de aire comprimido. Lamentablemente, los recursos disponibles para obtener más información sobre el aire comprimido son limitados.

Este artículo se basa en el libro Compressed Air System Solutions Series de R. Scot Foss, presidente, Plant Air Technology, Charlotte, NC

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