En la industria moderna, el compresor de aire, como equipo esencial, se utiliza ampliamente en diversos procesos de producción. Sin embargo, su consumo energético siempre ha sido una preocupación para las empresas. Con la creciente conciencia ambiental y el aumento de los costos energéticos, el ahorro de energía se ha convertido en un aspecto clave para el uso y mantenimiento de los compresores de aire. Este artículo analizará en profundidad diversos aspectos del ahorro energético en compresores de aire, ayudando a los lectores a comprender los puntos clave para lograr un funcionamiento ecológico y eficiente. Se agradecen las críticas y correcciones.
I. Tratamiento de la fuga
Se estima que la fuga promedio de aire comprimido en la fábrica alcanza entre el 20 % y el 30 %, mientras que un pequeño orificio de 1 mm², bajo una presión de 7 bares, produce una fuga de aproximadamente 1,5 L/s, lo que resulta en una pérdida anual de alrededor de 4000 yuanes (para todas las herramientas neumáticas, mangueras, racores, válvulas, etc.). Por lo tanto, la principal labor para ahorrar energía consiste en controlar las fugas, revisar toda la red de transmisión y los puntos de suministro de gas, especialmente las juntas, válvulas, etc., para solucionar los problemas de fugas a tiempo.
II. Tratamiento de la caída de presión
Cada vez que el aire comprimido pasa por un equipo, se produce una pérdida de aire comprimido y la presión de la fuente de aire disminuye. En general, la caída de presión en la salida del compresor de aire hacia el punto de suministro de gas no puede exceder 1 bar, y más estrictamente, no debe ser superior al 10%, es decir, 0,7 bar. La caída de presión en la sección del filtro de secado en frío suele ser de 0,2 bar. La fábrica debe disponer la red de tuberías en anillo en la medida de lo posible, equilibrar la presión del gas en cada punto y realizar lo siguiente:
A través del tramo de tubería, se debe instalar un manómetro para detectar la presión, verificar en detalle la caída de presión de cada sección y revisar y mantener a tiempo la sección problemática de la red de tuberías.
Al seleccionar equipos de aire comprimido y evaluar la presión requerida, es necesario considerar de forma integral la presión y el caudal de suministro de gas, evitando aumentar indiscriminadamente la presión y la potencia total del equipo. Para garantizar la producción, se debe reducir al máximo la presión de escape del compresor. Cada reducción de 1 bar en la presión de escape del compresor supone un ahorro energético de entre el 7 % y el 10 %. De hecho, si bien los cilindros de muchos equipos de gas suelen tener una presión de 3 a 4 bar, algunos manipuladores requieren más de 6 bar.
En tercer lugar, ajustar el comportamiento del uso de gas.
Según datos fidedignos, la eficiencia energética del compresor de aire es de tan solo un 10%, y cerca del 90% se convierte en pérdida de energía térmica. Por lo tanto, es necesario evaluar los equipos neumáticos de la fábrica y determinar si se puede reemplazar el sistema eléctrico. Asimismo, deben cesar las prácticas de uso inapropiado de gases, como el uso de aire comprimido para la limpieza rutinaria.
Cuarto, adoptar el modo de control centralizado.
Se controlan centralmente varios compresores de aire, y el número de unidades en funcionamiento se ajusta automáticamente según la variación del consumo de gas. Si el número es pequeño, se puede utilizar un compresor de aire de frecuencia variable para regular la presión; si es grande, se puede adoptar un control centralizado para evitar el aumento escalonado de la presión de escape causado por la configuración de parámetros de los compresores, lo que resultaría en un desperdicio de energía de salida del aire. Las ventajas específicas del control centralizado son las siguientes:
Cuando el consumo de gas se reduce a un cierto nivel, la producción de gas disminuye al reducir el tiempo de carga. Si el consumo de gas se reduce aún más, el compresor de aire de buen rendimiento se detendrá automáticamente.
Reducción de la potencia de salida del eje del motor: se adopta el modo de regulación de velocidad por conversión de frecuencia para reducir la potencia de salida del eje del motor. Antes de la conversión, el compresor de aire se descarga automáticamente al alcanzar la presión establecida; después de la conversión, el compresor de aire no se descarga, sino que reduce la velocidad de rotación, disminuye la producción de gas y mantiene la presión mínima de la red de gas, reduciendo así el consumo de energía entre la descarga y la carga. Al mismo tiempo, el funcionamiento del motor se reduce a una frecuencia inferior a la de la red eléctrica, lo que también reduce la potencia de salida del eje del motor.
Prolongue la vida útil del equipo: utilice el dispositivo de ahorro de energía con convertidor de frecuencia y la función de arranque suave del convertidor para que la corriente de arranque comience desde cero y el máximo no supere la corriente nominal, reduciendo así el impacto en la red eléctrica y los requisitos de capacidad de suministro de energía, y prolongando la vida útil de los equipos y las válvulas.
Reducción de las pérdidas de potencia reactiva: la potencia reactiva de los motores aumenta las pérdidas en la línea y el calentamiento de los equipos, lo que reduce el factor de potencia y la potencia activa, provocando un uso ineficiente de los equipos y un grave desperdicio de energía. Tras la utilización del dispositivo de regulación de velocidad por conversión de frecuencia, gracias a la función del condensador de filtro interno del convertidor de frecuencia, se pueden reducir las pérdidas de potencia reactiva y aumentar la potencia activa de la red eléctrica.
5. Realizar un buen trabajo en el mantenimiento de los equipos.
Según el principio de funcionamiento del compresor de aire, este absorbe el aire ambiente y, tras un tratamiento y compresión en varias etapas, genera aire limpio a alta presión para otros equipos. Durante todo el proceso, el aire se comprime continuamente, absorbiendo la mayor parte del calor generado por la energía eléctrica, lo que provoca un aumento de su temperatura. Esta temperatura elevada y continua perjudica el funcionamiento normal del equipo, por lo que es necesario mantenerlo refrigerado constantemente. Por lo tanto, es fundamental realizar un mantenimiento y una limpieza adecuados del equipo, mejorar la disipación de calor del compresor y la eficiencia de los intercambiadores de calor refrigerados por agua y aire, y mantener la calidad del aceite, para garantizar un funcionamiento seguro, estable y con ahorro de energía.
VI. Recuperación de calor residual
Los compresores de aire suelen utilizar motores asíncronos, cuyo factor de potencia es relativamente bajo, generalmente entre 0,2 y 0,85, y varía considerablemente con los cambios de carga, lo que resulta en una gran pérdida de energía. La recuperación del calor residual del compresor de aire puede reducir la temperatura de escape, prolongar su vida útil y el ciclo de servicio del aceite refrigerante. Asimismo, el calor recuperado puede utilizarse para calefacción doméstica, precalentamiento del agua de alimentación de calderas, calentamiento de procesos, calefacción general y otras aplicaciones, con las siguientes ventajas:
Alta eficiencia de recuperación: recuperación doble de calor del aceite y el gas, gran diferencia de temperatura entre el agua de entrada y la de salida, alta eficiencia de recuperación de calor. Se recupera todo el calor del aceite y el gas del compresor de aire, y el agua fría se convierte rápida y directamente en agua caliente, que se envía al sistema de almacenamiento de agua caliente a través de la tubería aislante y luego se bombea al punto de agua caliente utilizado en la fábrica.
Ahorro de espacio: estructura de calefacción directa original, tamaño compacto y fácil instalación.
Estructura simple: baja tasa de fallos y bajos costes de mantenimiento.
Baja pérdida de presión: se utiliza un dispositivo de recuperación de calor residual de aire comprimido de alta eficiencia para lograr una pérdida de presión cero en el aire comprimido sin modificar el canal de flujo del aire.
Funcionamiento estable: mantenga la temperatura del aceite dentro del rango de funcionamiento óptimo para garantizar el funcionamiento estable del compresor de aire.
La tasa de carga del motor del compresor de aire se mantiene por encima del 80%, lo que puede mejorar la eficiencia del ahorro de energía. Por lo tanto, es necesario dar prioridad a un motor eficiente y reducir la capacidad flotante del motor. Por ejemplo:
La eficiencia de consumo de energía del motor de guía tipo Y es un 0,5 % menor que la del motor Jo ordinario, y la eficiencia media del motor YX es del 10 %, lo que supone un 3 % más que la del motor Jo.
El uso de materiales magnéticos con bajo consumo de energía y buena conductividad magnética puede reducir el consumo de cobre, hierro y otros materiales.
La transmisión convencional (transmisión por correa trapezoidal y transmisión por engranajes) pierde eficiencia y reduce el ahorro de energía. La aparición de la estructura coaxial y de rotor del motor soluciona por completo la pérdida de energía causada por la transmisión mecánica y aumenta el caudal de aire. Al mismo tiempo, permite controlar la velocidad de rotación del equipo en todo su rango.
En la selección de compresores de aire, se puede dar prioridad al uso de compresores de tornillo eficientes. En vista del consumo de gas de producción de las empresas, es necesario considerar el uso de gas en períodos pico y valle y adoptar condiciones de trabajo variables. El compresor de tornillo de alta eficiencia es beneficioso para el ahorro de energía, ya que su motor ahorra más del 10 % de energía en comparación con un motor convencional, y tiene las ventajas de aire a presión constante, sin desperdicio por diferencia de presión, con inyección de aire precisa y sin carga ni descarga, y un ahorro de energía de más del 30 % en comparación con un compresor de aire común. Si el consumo de gas de producción es elevado, se puede utilizar una unidad centrífuga, cuya alta eficiencia y gran caudal pueden mitigar el problema del suministro insuficiente de gas en los picos de demanda.
VIII. Transformación del sistema de secado
El sistema de secado tradicional tiene muchas desventajas, pero el nuevo equipo de secado puede utilizar el calor residual de la presión del aire para secar y deshidratar el aire comprimido, y el ahorro energético supera el 80%.
En resumen, el equipo, la gestión operativa y otros factores afectan el consumo energético del compresor de aire. Solo un análisis exhaustivo, una consideración integral, la selección de tecnología avanzada, métodos razonables y viables, y medidas de apoyo pueden garantizar el ahorro de energía y el funcionamiento estable y seguro del compresor. Al aplicar tecnologías y métodos avanzados, como la regulación de velocidad por conversión de frecuencia, el personal debe realizar diligentemente una buena gestión operativa y el mantenimiento diario del equipo, ahorrando energía y reduciendo el consumo sin comprometer la producción, para así mejorar los beneficios económicos y sociales.
Fecha de publicación: 25 de octubre de 2024
