Fugas de aire

El solucionador en
dos minutos
Fugas en un sistema de aire comprimido.
Las fugas suponen una importante pérdida de energía en un sistema de aire comprimido,
llegando en muchas ocasiones a un valor del 30% del caudal del compresor. Además las
fugas de aire pueden contribuir a la aparición de problemas de funcionamiento del sistema,
entre los que se incluyen:
¾
¾
¾
Fluctuación de la presión del sistema que puede ocasionar que las herramientas
neumáticas y cualquier otro equipo accionado por aire comprimido funcione de forma
menos eficiente y esto puede afectar negativamente a la producción.
Excesivo caudal de aire comprimido, implicando unos costes mayores de los necesarios.
Disminución de la vida de los equipos de la instalación de aire (incluido el compresor) y
aumento del mantenimiento necesario debido a los ciclos de cargas innecesarios y al
aumento de las horas de funcionamiento.
Aunque las fugas pueden aparecer en cualquier punto de la instalación los sitios más
frecuentes son los siguientes; uniones de tuberías, mangueras, conexiones de tipo rápido,
FRL’s (filtros, reguladores y lubricadores), drenajes de condensados, válvulas, bridas,
prensaestopas, sellos de roscas y equipos dispuestos en el punto de utilización. El caudal de
aire perdido en fugas depende de la presión del aire en un sistema incontrolado y aumenta
cuando lo hace ésta. El aire perdido por las fugas es también proporcional al cuadrado del
diámetro del orificio. (Ver tabla 1.)
Tomemos por ejemplo un agujero de 3.175mm, a través del cual pasarán 12.27 l/s a 6.9
barg (100-psig). Por el mismo orificio pasarán 10.1 l/s a 5.5 barg (80-psig), lo que es una
variación del 17.7%.
Coste de las fugas = # de fugas x caudal fugado (l/s) x potencia específica (kW/l/s) x # de
horas x precio de la electricidad (€/kWh)
Con un compresor de 75kW, funcionando 6000 horas por año con un precio de la
electricidad de €0.05, el coste de esta fuga a 6.9 barg (100-psig) será:
Coste = 1 x 12.27 x [75 x 1.1 / 0.94 = 88 kW/217 = 0.406 kW/l/s] x 6000 x 0.05
Coste = €1494
Si la presión de funcionamiento fuese 5.5 barg (80-psig) entonces el coste de la misma fuga
pasaría a ser de:
Coste = 1 x 10.1 x [75 / 0.94 = 80 kW/217 = 0.368 kW/l/s*] x 6000 x 0.05
Coste = €1115
El ahorro potencial es de €379 por año. Ahora imagina que la planta tuviese veinte fugas de
3.175mm. ¡El ahorro potencial es €7580! ¿Se ha alcanzado esto alguna vez?
La forma más obvia de reducir los costes del aire comprimido es localizar y eliminar las fugas
pero también es la reducción menos permanente. De hecho nosotros clasificamos la
reparación en la mayoría de los sistemas como una actividad frenética sin sentido. Muchas
empresas identifican y reparan las fugas a lo largo de todo su sistema y ven como la
demanda de aire vuelve a ser la misma a las pocas semanas. La mayoría de las reparaciones
de fugas tienen una vida reducida por la naturaleza temporal de la mejora y en ocasiones es
difícil de cuantificar el valor de estas reparaciones. La efectividad a largo plazo se consigue
entendiendo porqué las fugas aparecieron la primera vez.
Próximamente – control de fugas en un sistema de aire comprimido.
Presión
psi bar
1
2
3
4
5
6
7
9
12
15
20
25
30
35
40
45
50
60
70
80
90
100
110
120
125
150
200
250
300
400
500
750
1000
0,07
0,14
0,21
0,28
0,34
0,41
0,48
0,62
0,83
1,03
1,38
1,72
2,1
2,4
2,8
3,1
3,4
4,1
4,8
5,5
6,2
6,9
7,6
8,3
8,6
10,3
13,8
17,2
20,7
27,6
34,5
51,7
69,0
Diámetro del orificio (mm)
0,397 0,794 1,588 3,175 6,350 9,525 12,700 15,875
Descarga en l/s
0,013 0,053 0,212 0,85 3,389 7,646 13,546 21,24
0,019 0,075 0,299 1,194 4,767 10,76 19,116 29,878
0,023 0,092 0,366 1,463 5,853 13,12 23,364 36,58
0,026 0,105 0,421 1,68 6,75 15,15 26,904 42,102
0,029 0,117 0,469 1,874 7,505 16,85 29,972 46,87
0,032 0,128 0,514 2,048 8,213 18,46 32,804 51,448
0,034 0,138 0,552 2,209 8,826 19,92 35,4 55,224
0,039 0,156 0,623 2,502 10,01 22,51 39,978 62,304
0,045 0,179 0,717 2,865 11,47 25,77 45,784 71,744
0,05 0,198 0,793 3,172 12,7 28,56 50,976 79,296
0,058 0,232 0,925 3,71 14,82 33,37 59,472 92,512
0,066 0,265 1,062 4,239 16,94 38,18 67,968 106,2
0,075 0,299 1,194 4,767 19,12 43 76,464 119,42
0,083 0,332 1,326 5,334 21,24 47,67 84,96 132,63
0,092 0,365 1,463 5,853 23,41 52,86 93,456 146,32
0,1 0,399 1,595 6,372 25,54 57,58 101,95 159,54
0,108 0,432 1,728 6,938 27,66 62,3 110,92 172,75
0,125 0,5 1,997 7,882 31,91 71,74 127,91 199,66
0,142 0,566 2,261 9,062 36,2 81,66 144,9 226,09
0,158 0,632 2,53 10,1 40,45 91,1 161,9 252,99
0,175 0,699 2,794 11,19 44,75 100,5 178,89 279,42
0,192 0,765 3,063 12,27 49,09 110,4 195,88 306,33
0,208 0,831 3,328 13,31 53,34 119,9 213,34 332,76
0,225 0,902 3,597 14,4 57,58 129,3 230,34 359,66
0,233 0,935 3,729 14,92 59,47 134 238,83 372,88
0,275 1,119 4,46 17,7 70,8 159,5 283,2 429,52
0,359 1,463 5,829 23,13 92,51 208,2 370,05 578,2
0,441 1,794 7,165 28,46 113,8 255,8 455,01 711,78
0,47 2,303 8,534 33,89 135,5 304,9 541,86 847,24
0,576 2,823 11,24 44,6 178,4 274,2 713,66 1113,9
0,717 3,498 13,95 55,37 221,4 498 885,47 1383
1,057 5,183 20,7 82,13 328,5 739,2 1314 2053,2
1,409 6,891 27,48 109 436,1 981,3 1744,5 2732,9
19,050 22,225 25,400
30,538
43,046
52,392
60,416
67,496
73,632
79,296
90,152
102,9
114,22
133,58
152,46
172,28
191,16
210,51
229,86
249,22
287,45
325,68
363,91
402,62
440,85
479,55
517,78
537,14
620,68
832,61
1023,8
1219,2
1605,7
1992,3
2956,6
3925,2
41,583
58,528
71,744
82,6
92,04
100,54
108,56
122,72
140,18
155,29
181,72
207,68
234,11
260,07
286,5
312,46
338,9
390,82
443,21
495,6
547,99
600,38
652,78
705,17
731,13
844,41
1133,3
1393,3
1659,1
2185,4
2711,6
4023,8
5342,1
54,28
76,464
93,456
107,62
119,89
131,22
141,6
160,01
183,14
202,96
237,42
271,4
305,86
339,84
374,3
408,28
442,74
510,7
579,14
647,11
715,55
783,99
852,43
920,87
954,86
1103,5
1480,2
1820
2167,4
2854,7
3541,9
5256,2
6978
Tabla 1 – Caudal fugado para diferentes presiones de aire y tamaño de orificios. Para
orificios redondeados multiplicar el valor por 0.97, mientras que para orificios con bordes
afilados multiplicarlo por 0.61
*7% reducción de energía por 1-barg de reducción de la presión.