Manejar fugas (y todo lo demás) en un sistema industrial de aire comprimido

Manejar un sistema de aire comprimido es sólo una de las muchas responsabilidades de la mayoría de los equipos de mantenimiento de instalaciones industriales. Junto con las calderas, los enfriadores, las torres de enfriamiento, el sistema de tratamiento de aguas residuales, el sistema de aire comprimido es otro elemento esencial para las operaciones que requiere inversiones significativas de capital y mantenimiento, así como reservar recursos para garantizar un funcionamiento sin problemas.

Además de mantener el sistema de aire comprimido funcionando de forma confiable, existe una creciente presión para reducir y manejar la demanda y, al mismo tiempo, hacer que el sistema sea más eficiente. Por eso, las discusiones sobre la demanda y la eficiencia del aire comprimido casi siempre incluyen el tema de las fugas.

La identificación y reparación de fugas en el sistema de aire comprimido debe ser un objetivo constante en cualquier instalación de producción que utilice aire comprimido. En la edición de agosto de 2017 de Plant Engineering, Bob Vavra afirma que el 50 % del aire comprimido generado se desperdicia. De este 50 por ciento desperdiciado, el 33 por ciento se atribuye directamente a fugas, con otro 8 por ciento desperdiciado debido a la elevación de la presión del sistema para compensar las fugas.

Las fugas y los usos inadecuados del aire comprimido tienen repercusiones reales y significativas. Si un usuario industrial tiene 200 CV en línea (aproximadamente 1.000 acfm de capacidad), las fugas y los usos inadecuados del aire comprimido consumen una cantidad significativa de energía eléctrica, aumentan innecesariamente el costo de la energía eléctrica para la planta y contribuyen a las emisiones de carbono.

Las fugas y los usos inadecuados del aire comprimido se analizan conjuntamente en este artículo porque el proceso de identificación y reparación de fugas (auditoría de fugas) casi siempre resulta en la identificación de usos inadecuados del aire comprimido, lo que provee más oportunidades de reducir los costos y el consumo de energía.

Auditorías de aire: el primer (y continuo) paso

El proceso de auditoría de fugas no es complicado, pero el gran tamaño de una instalación de producción puede hacer que la tarea parezca intimidante. Al segmentar una instalación de modo que cada parte se incluya en una orden de trabajo de mantenimiento de identificación/remediación de fugas con regularidad, el proceso de auditoría no se convierte en una actividad onerosa.

La detección y reparación de fugas tampoco es algo que se haga una sola vez o cada cinco años. En un sistema de aire comprimido bien mantenido, la detección de fugas y su reparación son procesos continuos. Un método para manejar las fugas consiste en segmentar la planta en 10-12 zonas relativamente iguales, en consideración de la distribución de los equipos de producción que utilizan energía neumática. Se recomienda asignar un segmento al mes para una auditoría de fugas y una auditoria para toda la planta cada año.

Se recomienda que la persona que realice la auditoría de fugas utilice un detector de fugas ultrasónico. La gama de frecuencias audibles para el oído humano es de 20 Hz a 17 kHz. El sonido ultrasónico comienza a 20 kHz. La configuración sugerida de un detector ultrasónico de fugas que se utiliza para fugas de gas comprimido es de 40 kHz, por lo que el rango de frecuencia de la mayoría de las fugas es superior a lo que puede oír el oído humano. Muchos usuarios descubren que la mayoría de las fugas son pequeñas y sólo se localizan utilizando un detector de fugas ultrasónico.

La tabla siguiente correlaciona la presión del sistema, el nivel de potencia acústica de fuga observado (dB) (a 15″ de la fuente) y el volumen de fuga estimado.

Documentar, documentar, documentar

Una de las prácticas adecuadas es documentar cada fuga cuando una se identifica. Muchos detectores de fugas ultrasónico incluyen cámaras para poder fotografiar la fuga, asociarla a su intensidad (dB) y permitir al usuario incluir una descripción, como la ubicación en la planta o una pieza específica del equipo de producción. El utilizar esta tecnología hace que descargar la información de la auditoría de fugas en un informe utilizable sea muy fácil.

Además de documentar la información sobre la fuga, colocar una etiqueta de dos partes en la fuga facilita al equipo de mantenimiento localizar la fuga para repararla. El uso de una etiqueta de dos partes permite adjuntar una parte a una orden de trabajo con el fin de realizar un seguimiento y confirmar el estado de la reparación.

El asociar la intensidad de la fuga y el costo energético estimado de la misma permite al equipo de mantenimiento determinar si merece la pena reparar una fuga. Por ejemplo, se descubre que la prensa estopa y el asiento de una válvula tienen fugas, pero la fuga no puede repararse sin sustituir la válvula. El costo de la válvula, más la mano de obra asociada a la reparación, podría hacer que la reparación se considerara económicamente imprudente.

Muy a menudo, sobre todo en equipos con piezas móviles accionadas neumáticamente, las fugas se producen en los puntos donde los racores de compresión y las férulas comprimen los tubos. El movimiento repetitivo en el racor, junto con la reacción química del lubricante residual transferido, provoca que la tubería falle. Muchas veces se encuentra un patrón en el fallo (tiempo, ubicación, componente) el cual permite la reparación predictiva y elimina la posibilidad de una fuga como parte de un procedimiento de mantenimiento rutinario.

Detectar los problemas ocultos

Una gran ventaja de una auditoría exhaustiva de fugas es que la inspección detallada del sistema de aire comprimido suele descubrir otros problemas del sistema. A menudo, se identifican problemas en el punto de uso, como fugas o fallos en los filtros-lubricadores-reguladores (FRL), y en los enrolladores de las mangueras. Las espigas de las mangueras, sujetas con abrazaderas de tornillo sin fin, suelen desgastar la manguera desde dentro hacia fuera, creando fugas significativas en la articulación.

Durante una auditoría de fugas se descubren otras mejoras que conducen a la reducción de costos. Un ejemplo común es la sustitución de válvulas de muesca en V o válvulas temporizadas de drenajes sin pérdidas para la eliminación de condensados.

A menudo, las soluciones de producción imprevistas implican el uso de aire comprimido para ayudar a transportar el producto, solucionar un problema difícil de resolver o proporcionar refrigeración. Estas improvisaciones se registrarán como grandes fugas en el detector de fugas ultrasónico. Y, hasta cierto punto, son fugas. Estas soluciones imprevistas abordan un problema de fabricación que permite que la producción continúe y, a corto plazo, no causan ningún daño. Sin embargo, resolver adecuadamente el problema de producción (utilizar un extractor de baja presión para el enfriamiento) o aplicar correctamente el aire comprimido (boquilla de acceso cerrado o cuchilla de aire) puede proporcionar un ahorro de energía significativo en comparación con una boquilla de expulsión no regulada de acceso abierto.

Eliminar las fugas y demanda

El análisis de cada fuga o uso inadecuado individual del aire comprimido puede ayudar a determinar el retorno de la inversión y la justificación económica de una reparación o actualización. Sin embargo, colectivamente, la demanda creada por las fugas y los usos inadecuados puede tener un impacto significativo en el costo total de propiedad asociado al sistema de aire comprimido.

¿Qué pasaría si, reduciendo la descarga de fugas y abordando los usos inadecuados del aire comprimido, se pudiera desconectar un compresor? No sólo se ahorraría mucha energía, sino que también se reducirían los costos de mantenimiento. Tal vez, al reducir la demanda, la planta pueda beneficiarse de los compresores de reserva sin la inversión de capital asociada a la compra de equipos. Posiblemente, pueda aplazarse o evitarse la compra de un compresor previsto para satisfacer el aumento de la demanda.

Sin duda, reducir la demanda es un paso positivo para todas las instalaciones de producción. Un resultado involuntario y a menudo inesperado es que la presión del sistema aumenta porque la demanda se reduce, ya que el lado de suministro del sistema de aire comprimido es más capaz de satisfacer la demanda. Un aumento de la presión del sistema suele traducirse en un aumento del uso en los usuarios no regulados, lo que compensa parte del ahorro potencial asociado a la reparación de fugas.

La manera mejor de manejar la demanda es mantener la presión de la planta al nivel más bajo aceptable. El almacenamiento controlado, una combinación de almacenamiento en seco del tamaño adecuado y un controlador intermedio (de caudal), proporciona los medios para mantener la presión de la planta en el punto más bajo aceptable, maximizar los beneficios asociados a la reparación de fugas y optimizar el funcionamiento del sistema de aire comprimido.

Desarrolle un plan y actúe ahora

Al fin y al cabo, un programa de identificación y reparación de fugas ofrece muchas ventajas al usuario y debe ponerse en práctica. Para aprovechar todo el potencial de un programa de identificación y reparación de fugas, éste debe formar parte de una iniciativa global de gestión del sistema de aire comprimido. Al combinar la secuenciación de los compresores, el almacenamiento controlado y el tratamiento de los usos inadecuados del aire comprimido se conseguirán unas condiciones de funcionamiento óptimas, minimizando al mismo tiempo el consumo de energía.

En conjunto, estas recomendaciones pueden parecer abrumadoras. Para un profesional responsable de mantenimiento o ingeniería de una planta de producción, que tiene que lidiar con muchas otras iniciativas, el sistema de aire comprimido puede quedar relegado a un segundo plano. Pero no tiene por qué ser así.

Póngase en contacto con un proveedor de soluciones industriales de aire comprimido cualificado. Permita que un experto desarrolle el plan, recomiende equipos y defina la propuesta de valor que será necesaria para persuadir a la dirección de que realice las inversiones necesarias. De hecho, las auditorías de fugas y, en algunos casos, las reparaciones, forman parte de los programas de mantenimiento que ofrecen muchos distribuidores.

No se demore: actúe ya. Cada día que pasa representa un ahorro no realizado e irrecuperable.