Tot i que l'aire en si és gratuït, la producció, tractament i distribució d'aire comprimit consumeix quantitats importants d'energia i comporta costos substancials. Estadísticament, generar 1 cavall de potència d'aire comprimit requereix aproximadament 8 cavalls d'energia elèctrica. Tot i que l'eficiència de conversió d'energia és relativament baixa, l'ús d'aire comprimit al sector industrial supera amb escreix el de l'energia elèctrica o hidràulica. Això es deu als molts avantatges únics de l'aire comprimit, que el converteixen en un component indispensable de les aplicacions industrials.
No obstant això, l'ús eficient de l'aire comprimit depèn de produir-lo al menor cost possible alhora que minimitza els residus. Els costos energètics representen la despesa més important-que cobreix la producció, la distribució i el manteniment d'un sistema que ofereix aire net i sec a una pressió estable. A la pràctica, les despeses energètiques sovint superen molt el preu de compra inicial del compressor quan es considera el cost total de propietat.
En el passat, quan les tarifes de l'electricitat eren baixes, molts fabricants prestaven poca atenció als costos de l'aire comprimit. No obstant això, a mesura que els preus de l'energia han augmentat constantment, les empreses s'han vist obligades a re-avaluar els costos operatius dels seus sistemes d'aire comprimit i buscar noves maneres de reduir les despeses. Penseu en un fabricant que fa servir un compressor de 200-cavalls de potència contínuament les 24 hores del dia, els 365 dies de l'any. A una tarifa elèctrica de 0,03 dòlars per quilowatt-hora (kWh), el cost anual de l'electricitat era de 41.273 dòlars. Tanmateix, a mesura que les tarifes van pujar a 0,10 dòlars per kWh, el cost anual del mateix compressor va augmentar fins als 137.578 dòlars. Amb l'augment dels costos energètics, els administradors de les instal·lacions han reconegut cada cop més que reduir les despeses d'aire comprimit és un tema crític que requereix una atenció immediata.
1.0 Factors que contribueixen al malbaratament de costos en sistemes d'aire comprimit
Els residus són el principal factor de cost en els sistemes d'aire comprimit. Hi ha tres causes principals de residus: fuites, demanda artificial excessiva i ús inadequat.
1.1 Fuites: la font principal de residus d'aire comprimit
Les fuites són la causa més òbvia de residus d'aire comprimit. Es produeixen quan l'aire comprimit flueix cap a una àrea de menor pressió-; les molècules d'aire s'escaparan per qualsevol obertura que sigui prou gran. La velocitat de fuga augmenta a mesura que s'amplia la diferència de pressió entre l'aire comprimit i l'atmosfera. L'envelliment, les canonades corroïdes i les connexions roscades ofereixen oportunitats principals perquè es produeixin aquestes fuites. Els accessoris de connexió ràpida-de baixa-qualitat i les mànegues de plàstic o de cautxú, en particular, presenten esquerdes a causa de l'envelliment, la vibració o la corrosió química, tot això condueix a residus d'aire comprimit.
De fet, aproximadament el 80% de les fuites són inaudibles; aquestes filtracions "invisibles" sovint passen desapercebudes i sense reparar. Per exemple, a una pressió de 100 psi, una fuga d'un quart de -polzada malgasta 104 peus cúbics d'aire comprimit per minut, equivalent a consumir 25 cavalls de potència d'energia elèctrica.
[Cost de l'energia (USD/any)=Potència del motor x 0,746 x Hores de funcionament (per any) x Tarifa d'electricitat (USD/kWh)/Eficiència del motor]
D'acord amb aquesta fórmula, suposant que una fuita persisteixi durant 8.760 hores a l'any, el cost anual de l'electricitat seria d'aproximadament 17.000 dòlars, una pèrdua significativa si la fuita no es resol [Font: Departament d'Energia dels EUA, 2022].
La investigació sobre plantes de fabricació nord-americanes indica una taxa de fuites mitjana del 30%, donant lloc a residus anuals de fins a 3.200 milions de dòlars [Font: Departament d'Energia dels EUA, 2022]. Per tant, inspeccionar i reparar ràpidament les fuites pot reduir significativament el consum d'electricitat i els costos operatius.
1.2 Excessiva demanda artificial: pressió de funcionament excessivament alta
Els residus deguts a la demanda artificial provenen principalment del funcionament d'equips d'aire comprimit a pressions superiors a les necessàries. Per exemple, si un cilindre pneumàtic requereix 1 peu cúbic d'aire per completar una carrera, augmentar la pressió del sistema de 80 psig a 100 psig fa que el cilindre consumeixi més aire (1,21 peus cúbics). En conseqüència, el funcionament a pressions per sobre del nivell òptim requerit per l'equip pneumàtic comporta un augment substancial del consum d'aire.
Solucions:
1.2.1 L'optimització de la pressió del sistema i el funcionament a la pressió més baixa possible pot reduir el malbaratament d'aire causat per una pressió de funcionament excessiva. Per exemple, baixar la pressió a 80 psi en lloc de 100 psi redueix eficaçment el consum d'aire comprimit i, al seu torn, redueix els costos.
1.2.2 Adquisició d'equips de més -capacitat: si el sistema d'aire comprimit existent ja no pot satisfer la gran demanda de l'equip, s'hauria de considerar la compra de màquines amb capacitats de cabal més altes. Els equips dissenyats per a cabals més alts poden oferir el flux d'aire necessari a pressions més baixes, minimitzant així els residus associats amb el funcionament d'alta-pressió. Aquest enfocament no només redueix el consum d'energia, sinó que també millora l'estabilitat i l'eficiència del sistema.
1.3 Ús inadequat: aire comprimit com a substitut d'altres fonts d'energia
L'ús d'aire comprimit per netejar àrees o alimentar equips no-pneumàtics és una forma habitual d'ús indegut. Per exemple, l'ús d'aire comprimit per netejar els residus de sota de la maquinària sovint es podria fer de manera més econòmica amb una escombra, un bufador de fulles elèctric, un ventilador o altres eines. Confiar en l'aire comprimit en aquests escenaris comporta uns costos elevats i una baixa eficiència.
Solució:
Les empreses haurien d'inspeccionar regularment els seus sistemes d'aire comprimit per assegurar-se que el recurs no s'utilitza per a tasques innecessàries. Substituir l'aire comprimit per fonts d'energia més rendibles-pot reduir tant el consum d'energia com els costos operatius-a llarg termini.
2.0 Com evitar el malbaratament i reduir costos?
La manera més eficaç de minimitzar els residus d'aire comprimit és realitzar una avaluació integral del sistema. Això es pot aconseguir contractant especialistes en aire comprimit per dur a terme una inspecció exhaustiva, identificar fonts de fuites, ús manual excessiu i aplicacions inadequades i proporcionar recomanacions de millora.
Amb la implementació d'aquestes millores, les empreses poden reduir els residus en tres àrees clau:-fuites, ús manual i aplicació inadequada-, reduint així el cost total del sistema d'aire comprimit i millorant l'eficiència energètica.
3.0 Conclusió
Com a font d'energia vital, l'aire comprimit comporta costos importants que no es poden passar per alt. Mitjançant l'optimització dels sistemes d'aire comprimit-minimitzant les fuites, ajustant les pressions de funcionament i eliminant l'ús inadequat-, les empreses poden reduir substancialment els seus costos d'aire comprimit. Enmig de l'augment dels preus de l'energia i les normatives mediambientals cada cop més estrictes, l'adopció de mesures efectives d'estalvi d'energia-s'ha convertit en essencial per reduir costos i millorar la competitivitat.
Per al sector de la fabricació, l'optimització de la gestió de l'aire comprimit no només genera un estalvi energètic important, sinó que també augmenta l'eficiència de la producció i allarga la vida útil dels equips, i és un pas crucial cap al desenvolupament sostenible.