compresores de aire de velocidad variable vs velocidad fija
La decisión de elegir un compresor de aire de velocidad fija o variable es fundamental para cualquier negocio industrial. Probablemente tenga una idea de los requisitos generales del compresor de aire necesarios para la máxima producción en su planta. Sin embargo, vale la pena considerar sus opciones al evaluar las diferencias de costo y los beneficios de los compresores de velocidad fija versus variable.
compresor de aire de velocidad fija
¿Qué es un compresor de aire de velocidad fija?
Fieles a su nombre, los compresores de aire de velocidad fija funcionan enviando un voltaje constante o fijo a un motor, que impulsa un tornillo giratorio a una velocidad constante para aspirar y presurizar el aire. En un compresor de velocidad fija, su máquina siempre está funcionando a toda velocidad, incluso con cargas ligeras.
A medida que el aire comprimido se consume en este tipo de compresor, la presión en el tanque cae. Cuando esta presión alcanza el punto establecido, el motor vuelve a funcionar para impulsar más aire al tanque. Las frecuentes paradas y arranques del motor consumen mucha energía.
Ventajas de los compresores de aire de velocidad fija
- Menores costos de capital
- Disponibilidad de piezas más fácil
- Reducción de los costes de mantenimiento y reparación.
- Más eficiente en aplicaciones con requisitos consistentes
Cuándo usar un compresor de aire de velocidad fija
Los compresores de aire de velocidad fija tienen un costo inicial más bajo, por lo que pueden ser una buena opción para empresas con financiamiento de capital limitado. El mantenimiento y las piezas también son menos costosos para los compresores de velocidad fija.
Los compresores de velocidad fija también pueden ser más eficientes cuando los cambios de CFM son mínimos y el sistema siempre funcionará cerca de su clasificación máxima de CFM. Los compresores de aire de velocidad fija son mejores para:
- Empresas con poca variación en las necesidades de aire comprimido, como aplicaciones robóticas que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año.
- Una empresa con suministro de energía inconsistente. Los compresores VSD son muy sensibles a las inconsistencias de potencia de entrada.
- Una instalación con condiciones ambientales extremadamente sucias, polvorientas o húmedas. Los componentes electrónicos de un compresor VSD son más susceptibles a la humedad y la contaminación que las piezas de un compresor de velocidad fija.
Sin embargo, es importante recordar que los ahorros de energía de un VSD, junto con los incentivos de la empresa de servicios públicos, pueden eliminar en gran medida la diferencia de costos entre los compresores de aire de velocidad fija y de velocidad variable con el tiempo.
compresor de aire de velocidad variable
¿Qué es un compresor de aire de velocidad variable?
Los compresores de aire de velocidad variable, también conocidos como compresores de transmisión de velocidad variable, utilizan un sistema de transmisión inteligente para cambiar continuamente la velocidad del motor para satisfacer la demanda de aire. La velocidad de la unidad fluctuará con la salida requerida por el sistema.
Cuando la presión es baja, el compresor de aire funcionará a máxima velocidad para volver a llenar el tanque de aire. Cuando la presión alcanza el punto de ajuste, el motor funcionará a una velocidad más baja para mantener una presión de aire constante. Puede aumentar la velocidad del motor a medida que aumenta el requisito de salida.
A diferencia de las unidades de velocidad fija, que siempre consumen energía para satisfacer la demanda máxima mediante la regulación de la válvula de entrada, los variadores de velocidad ajustan la velocidad del motor directamente para evitar el desperdicio de energía.
Ventajas de los compresores de aire de velocidad variable
Los compresores de aire de velocidad variable ofrecen varias ventajas sobre las unidades tradicionales de velocidad fija, que funcionan a velocidad constante independientemente de la potencia de salida deseada. Este ciclo constante supone una carga y un esfuerzo adicionales para el motor, un problema que la tecnología VSD resuelve directamente. Las siguientes secciones detallan estas ventajas, comenzando por la reducción de la corriente de arranque.
Corriente de arranque más baja
Los compresores de aire de velocidad variable tienen una corriente de arranque menor. Cuando el compresor de velocidad fija se pone en marcha, se produce un pico masivo en la demanda de energía. De hecho, se pueden observar corrientes de arranque transitorias de hasta 600 μT de la corriente de funcionamiento normal, un pico que el arranque suave del variador de velocidad elimina.
Por el contrario, los compresores VSD utilizan un arranque/parada “suave” para reducir o eliminar estos picos de energía. Se reduce la aceleración y la declaración de potencia, reduciendo así los picos de corriente. Algunas compañías eléctricas están penalizando las grandes sobretensiones de corriente, por lo que las sobretensiones de arranque son una consideración crítica.
El ahorro de energía
El ahorro energético es una de las ventajas más significativas de elegir un compresor de aire de velocidad variable. Un compresor de velocidad fija no solo tiene un pico de arranque mayor, sino que además consume la misma cantidad de energía independientemente de la demanda de aire comprimido. De hecho, un compresor de velocidad fija de 100 HP puede consumir entre un 30 % y un 70 % de su energía a plena carga incluso sin demanda en la planta.
Una máquina de velocidad variable reduce sus revoluciones cuando se necesita menor producción y las aumenta cuando se requiere mayor producción. Una unidad VSD equivalente puede reducir la velocidad hasta casi cero en energía de entrada. Esto disminuye el consumo de energía, mejora la eficiencia operativa y, por lo tanto, aumenta el ahorro. El uso del control de velocidad variable puede reducir el consumo de energía en aproximadamente 251 TP3T, y en algunos casos, las fábricas han visto disminuir sus costos de energía en más de 501 TP3T simplemente cambiando el tipo de compresor que utilizan.
Presión de fábrica constante
Los compresores de aire de velocidad variable proporcionan una presión más constante para las operaciones de fábrica. Un compresor de velocidad fija tiene un rango operativo bastante amplio porque su flujo de aire se controla mediante una válvula de admisión. Esto permite una variación entre 10 y 30 PSI.
Sin embargo, los compresores de aire de velocidad variable utilizan controles electrónicos, por lo que las tolerancias de funcionamiento son más estrictas. Estas permiten una variación de tan solo 1,5 PSI, lo que proporciona a su planta una presión más constante. Mantener la banda de presión con tanta precisión es importante, ya que cada aumento de 2 PSIG incrementa el consumo de energía en aproximadamente 11 TP3T; por lo tanto, el control más preciso de una unidad VSD se traduce directamente en ahorros.
Cuándo usar un compresor de aire de velocidad variable
La mayoría de los usuarios de aire comprimido pueden beneficiarse de la actualización a VSD. Los compresores de aire VSD brindan el máximo ahorro de energía para instalaciones con requisitos de CFM altamente variables. P.ej:
- Empresas con múltiples turnos con diferentes demandas de CFM.
- Aplicaciones donde la demanda fluctúa ampliamente entre turnos o trabajos (p. ej., talleres mecánicos con herramientas eléctricas neumáticas, cuyo uso depende de su trabajo).
- Los variadores de velocidad también son ideales para aplicaciones que operan dentro de tolerancias de presión de trabajo muy estrictas, lo que los convierte en la mejor opción cuando el control de la presión es fundamental.
Por el contrario, un compresor de velocidad fija suele ser la opción más sensata cuando la principal preocupación es minimizar el costo inicial y el período de recuperación de la inversión, y la demanda de aire se mantiene relativamente estable a lo largo del tiempo. Como regla general, las unidades VSD ofrecen el mayor valor cuando el compresor funciona normalmente entre el 30 % y el 80 % de su capacidad total, ya que es en ese rango de variabilidad donde la modulación de velocidad ahorra más energía. Cuando un compresor funciona cerca de una carga de 100 % la mayor parte del tiempo, las pérdidas de accionamiento inherentes a un VSD pueden hacerlo menos eficiente que una alternativa de velocidad fija, por lo que es fundamental adaptar la tecnología a su perfil de carga real.
Compresores de aire de velocidad variable frente a velocidad fija
| Aspecto | Compresores de velocidad fija | Compresores de velocidad variable |
|---|---|---|
| Eficiencia energética | Menos eficiencia energética ya que funcionan continuamente a toda velocidad, incluso cuando no se necesitan | Más eficiencia energética ya que ajustan su velocidad para que coincida con la salida requerida, lo que reduce el consumo de energía |
| Costo | Menor coste inicial, generalmente la opción más económica independientemente del tipo de accionamiento. | Mayor coste inicial, aunque algunos modelos pueden compensarlo con el tiempo gracias al ahorro energético. |
| Mantenimiento | Mantenimiento sencillo, ya que hay menos piezas móviles, lo que también puede traducirse en una mayor vida útil de los componentes básicos. | Mantenimiento más complejo, ya que hay más piezas móviles y componentes electrónicos, lo que puede requerir un mantenimiento más atento para mantener el rendimiento durante la vida útil del compresor. |
| Nivel de ruido | Mayor nivel de ruido, ya que funcionan continuamente a toda velocidad | Menor nivel de ruido, ya que ajustan su velocidad para que coincida con la salida requerida |
| Flexibilidad | Flexibilidad limitada, ya que operan a una velocidad fija | Más flexibilidad, ya que pueden ajustar su velocidad para que coincida con la salida requerida |
| Aplicaciones adecuadas | Lo mejor para aplicaciones con una demanda constante de aire comprimido | Lo mejor para aplicaciones con demanda variable de aire comprimido |
Sistemas híbridos fijos y VSD
En lugar de considerar los compresores de velocidad fija y de velocidad variable como una opción excluyente, muchos sistemas de aire comprimido utilizan ambos tipos simultáneamente. En esta configuración, una o más unidades de velocidad fija gestionan la carga base constante y predecible, mientras que un compresor de velocidad variable se encarga de la parte fluctuante de la demanda. Esta división de tareas permite que cada tipo de compresor cumpla su función principal: las unidades de velocidad fija funcionan de manera eficiente a plena potencia, y la unidad de velocidad variable se ajusta continuamente para cubrir los picos y valles alrededor de esa base.
Por qué los operadores eligen una configuración híbrida:
- Menor coste de capital que la instalación de varias unidades VSD grandes para cubrir la misma capacidad total.
- Pérdidas reducidas por ciclos y descargas en el compresor de velocidad fija, ya que se mantiene cargado cerca de su punto nominal.
- Un rango de modulación efectivo más amplio, que permite que el sistema responda a pequeñas fluctuaciones sin arrancar ni detener máquinas adicionales.
- Acceso continuo al ahorro de energía y a la estabilidad de presión que proporciona un compresor VSD durante períodos de demanda variable.
Un ejemplo práctico de esta lógica: en lugar de utilizar un único compresor VSD de gran tamaño dimensionado para la máxima demanda posible, una instalación puede combinar una unidad VSD más pequeña con una unidad de velocidad fija también más pequeña. En conjunto, pueden igualar el caudal de aire y la potencia máximos que la unidad grande, pero la parte VSD puede reducir su velocidad mucho más antes de que el sistema necesite encender o apagar los equipos, lo que permite un funcionamiento fluido y eficiente en un rango de demanda más amplio.
Cuándo tiene sentido un sistema híbrido:
- La demanda presenta una carga base constante, además de picos impredecibles (cambios en la producción, herramientas intermitentes, cambios estacionales).
- La instalación quiere limitar la inversión inicial sin dejar de obtener ahorros de energía a carga parcial.
- Los compresores de velocidad fija existentes aún son funcionales y pueden conservarse en lugar de reemplazarse por completo.
- Los perfiles de demanda de aire varían lo suficiente como para que un solo compresor de velocidad fija funcione en exceso, o un solo variador de velocidad esté sobredimensionado para la mayoría de las horas de funcionamiento.
Para dimensionar correctamente cualquier configuración híbrida, es necesario que tanto el flujo de aire como los requisitos de presión coincidan con el perfil de demanda real, y no solo sumar las cifras de potencia de todas las unidades.
Póngase en contacto con BISON para todas sus necesidades de compresores industriales
Ya sea que haya decidido que necesita un compresor de velocidad variable, un compresor de velocidad fija o aún no esté seguro, BISON puede satisfacer todas sus necesidades de compresores industriales.
BISON ofrece compresores de aire de velocidad fija y varios modelos de compresores de aire de velocidad variable. Nuestro equipo conoce a fondo los compresores y estará encantado de analizar sus necesidades y ayudarle a encontrar el producto adecuado, incluyendo asesoramiento sobre qué opción puede contribuir al ahorro energético a largo plazo de su operación.
preguntas frecuentes sobre compresores de aire de velocidad variable vs velocidad fija
¿Cuáles son las desventajas de un variador de velocidad?
Los variadores de velocidad son más caros de adquirir e instalar, y sus componentes electrónicos son más sensibles al calor, el polvo y la humedad que las piezas mecánicas de un motor de velocidad fija. Algunas unidades generan armónicos eléctricos que pueden afectar a otros equipos conectados al mismo circuito, lo que en ocasiones requiere filtrado adicional. Las reparaciones suelen requerir un técnico especializado en lugar de un electricista general, y el funcionamiento prolongado del variador a velocidades muy bajas puede reducir la eficacia de la lubricación de los rodamientos.
¿A qué velocidad debe funcionar el compresor de aire?
La mayoría de los motores de los compresores funcionarán a unas 1.725 o 3.400 rpm. Las unidades de rpm más lentas generalmente tienen un mejor valor porque funcionan de manera más silenciosa, generan menos calor y producen menos desgaste que los motores más rápidos.
¿Cómo pueden los variadores de frecuencia prolongar la vida útil de un compresor?
- Arranque suave: El motor acelera gradualmente en lugar de alcanzar la velocidad máxima de golpe, eliminando el impacto de torsión que el ciclo de arranque/parada a velocidad fija transmite a través de los acoplamientos, las correas y el compresor.
- Menos ciclos de parada/arranque: Debido a que el motor regula su caudal para adaptarse a la demanda de aire en lugar de encenderse y apagarse constantemente, los componentes del sistema de transmisión experimentan mucha menos fatiga cíclica durante la vida útil del compresor.
- Temperaturas de funcionamiento más bajas: Funcionar a velocidad reducida durante períodos de menor demanda genera menos calor interno que una unidad de velocidad fija que alterna entre carga máxima y ralentí.
- Mayor vida útil del lubricante y de los sellos: Las temperaturas medias de funcionamiento más bajas ralentizan la degradación del lubricante del compresor y reducen el desgaste térmico de los sellos y las juntas, lo que alarga los intervalos entre los cambios de fluido y la sustitución de los sellos.
- Niveles de ruido más bajos: Debido a que el motor no gira repetidamente a su velocidad máxima, las unidades VSD suelen funcionar de forma más silenciosa durante el funcionamiento a carga parcial, lo que ofrece mayor flexibilidad en cuanto a la ubicación del compresor con respecto a las estaciones de trabajo.
Para los operarios, el efecto práctico se traduce en una menor frecuencia de paradas no programadas y una reducción del desgaste de los motores, las correas y las juntas, componentes que suelen requerir reparaciones frecuentes en los compresores de velocidad fija.
