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7/23/2019 05 - Control de Compresores 51 - 59.pdf

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Control de Compresores

La finalidad del control es minimizar el consumo deenerga y el desgaste, y maximizar la disponibilidad.

Hay varios tipos de control, dependiendo del tipo deconstruccin, tamao y rea de aplicacin:

- Presin final.- Presin de entrada.- Flujo de volumen generado.- Potencia absorbida por el motor.- Condiciones climticas, humedad a la descarga.

De todas las funciones, la ms importante a controlares la presin final.

Presin de la red Pn(barop)La presin de la red Pn es la presin a la salida del

compresor antes de la vlvula de salida.

Presin Objetivo en la red PNs(barop)La presin objetivo en la red PNses la mnima presinque debe estar disponible en la red.

Presin del sistema Ps(barop)La presin del sistema Ps es la presin dentro delcompresor de tornillo hasta antes de la vlvula depresin mnima.

Presin de carga Pmin(barop)

La presin de carga Pmin es la presin bajo la cual elcompresor parte.La presin de carga Pmin debe ser al menos 0.5 barsobre la presin objetivo de la red PNs

Presin de descarga Pmax(barop)La presin de descarga Pmax es la presin sobre lacual el compresor se detiene y/o deja de comprimir.La presin de descarga Pmaxen compresores de pistndebe ser aproximadamente un 20% mayor que lapresin de carga (Ej: si la presin de carga es 8 bar, lade descarga debe ser 10 bar).

En compresores de tornillo la presin de descarga Pmaxdebe ser de 0.5 a 1 bar sobre la presin de carga (Ej:Presn de carga 9 bar, presin de descarga 10 bar)

4. Contro l de Compresores

4.1 Definiciones de presin

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El estado de operacin es el modo actual de trabajo deun compresor. El estado de operacin es la base parael control del compresor.

El compresor est detenido, pero listo para entrar enoperacin. Si se requiere aire comprimido, se pone enmarcha inmediatamente.

El compresor opera sin carga y no entrega airecomprimido (Se ahorra Energa usada para comprimir).Si se requiere aire comprimido cambia al modo decarga sin demora.El modo en vaco reduce los ciclos del motor,reduciendo por lo tanto el desgaste.

Se usan varias tcnicas para controlar el modo envaco.

Cambio de circulacin.La lnea de admisin se conecta directamente a lalnea de presin. Se presentan altas prdidas de cargay es esencial que no exista una valvula de presinmnima.

Cambio por RetornoLa vlvula de admisin del compresor est abierta

durante el proceso de compresin. El aire no secomprime pues retorna a la admisin.El mtodo de Cambio por retorno es adecuado para elalivio en la partida porque la primera carrera decompresin est totalmente aliviada.

Cierre de la lnea de admisin.Una vlvula cierra la lnea de admisin del compresor.No se puede enviar el aire comprimido. No hay flujo.

4.2 Estado de Operacin

4.2.1 Detenido (L0)

4.2.2 En vaco (L1)

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La salida de aire del compresor se ajusta alrequerimiento de aire comprimido. El consumo deenerga cae levemente si la demanda es menor. Lapresin de la red PNes constante.

Hay varios mtodos para variar el flujo. Estos sepueden combinar de ser necesario:

Control de velocidad.Al cambiar la velocidad del motor tambin cambia elflujo del compresor. Esto ocurre principalmente concompresores accionados por motores a combustin.En compresores accionados por un motor elctrico elcontrol de velocidad generalmente se logra con laayuda de un variador de frecuencia.

El caudal se controla continuamente entre el 40

100%

Control por cmara de emergencia (compresoresde pistn solamente)

Al aumentar el espacio muerto se produce unaexpansin reversa mayor de aire comprimido. Si seabren varias cmaras de emergencia una despus dela otra, se puede reducer el flujo en pasos. Tambinhay variaciones por las que una cmara deemergencia puede estar continuamente expandida.

Se puede lograr un control de carga parcial de 25 a

100% del caudal. Cuando la vlvula de admisin estabierta, para una carrera completa de compresin, elcaudal cae a cero.

Vlvula de admisin ajustable.Una vlvula de posicin ajustable en la lnea deadmisin reduce el volumen de admisin. Se usa unavlvula servo asistida para el control automtico, y esoperada por la presin relevante del sistema. Cuandola presin del sistema baja, la vlvula se abre, elcompresor succiona ms aire, y aumenta el caudal. Amedida que la presin del sistema se hace constante

la vlvula se cierra y el compresor opera en vaco.

El caudal vara entre 0 100%. El requerimiento deenerga elctrica no baja del 70% durante este tiempo.

El compresor entrega su mxima capacidad yconsume la mxima energa.

4.2.2 Carga Parcial

4.2.3 Plena Carga (L2)

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El control del compresor tiene dos objetivos:Ahorro de energa y minimizacin de desgaste.Para cumplir estos objetivos, se combinan los 4modos de operacin de compresores, en variosmtodos de control. El mtodo de control usadodepende de condiciones marginales.

4.3.1 Contro l Intermitente Con control intermitente un presstato o manmetrode contacto acta e compresor, dependiendo de lapresin de la red.

El compresor tiene dos modos de operacin,Operando ( L2 ) y Detenido ( L0 ).

De todos los tipos de control, este tiene el mejorconsumo de energa. Se recomienda cuando hay un

estanque acumulador grande, el que adems reduce elnmero de partidas del motor elctrico.

La presin de la red pN sube hasta alcanzar lapresin de corte pmax. El compresor cambia aparado Stopped ( L0 ).

La presin de la red pNcae hasta alcanzar lapresin de arranque pmin . El compresor cambia aOperacin ( L2 ).

Fig. 4.1 :Diagrama Op. control intermitente

4.3.2 Contro l modo sin carga un presstato o manmetro de contacto acta el

compresor al modo de operacin o sin cargadependiendo de la presin de la red.

En el modo sin carga ( L1 ) el motor continuafuncionando pero el compresor no produce airecomprimido. La demanda de energa elctrica cae a

Aprox. 30% de la demanda en modo a plena carga.

La operacin continua del motor minimiza losarranques del motor lo que especialmente en motoresgrandes causa incremento de desgaste.

El modo de operacin sin carga se usa en sistemasneumticos con volmenes relativamente pequeos de

acumulacin para no exceder el mximo de arranquesdel motor.

La presin del sistema pN llega a la presin decorte pmax. el compresor cambia a modo sin carga( L1 ).

La presin del sistema pN cae hasta alcanzar lapresin de arranque pmin . El compresor cambia aOperacin ( L2 ).

COMPORTAMIENTO DE LA PRESION

COMPORTAMIENTO CONSUMO ENERGIA



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Fig. 4.2 :Diagrama Op. control sin carga

4.3 Control individualde compresores


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4.3.3 Contro l intermitente temporizado

Un presstato o manmetro de contacto acta enconjunto con un temporizador y controla el compresorindependientemente de la presin del sistema.

El compresor pasa por los modos de Operacin( L2 ), Sin carga ( L1 ) yParado ( L0 ). Los modosestn interconectados va el temporizador tV

El control intermitente temporizado combina losbeneficios del control intermitente y el control sincarga. Es un camino intermedio con menor consumede energa que el mtodo de control sin carga.

El control intermitente temporizado opera con dosvariantes:

1ra Variante La presin del sistema pN llega a la presin de

corte pmax. el compresor cambia a modo sin carga( L1 ).

La presin del sistema pN no ha llegado a lapresin de arranque pmin al expirar el tiempo en eltemporizador tV. El compresor para ( L0 ).

La presin del sistema pN cae hasta alcanzar lapresin de arranque pmin . El compresor cambia aOperacin ( L2 ).

2da Variante

La presin del sistema pN llega a la presin decorte pmax. el compresor cambia a modo sin carga( L1 ).

La presin del sistema pN llega a la presin dearranque pmin antes de expirar el tiempo en eltemporizador tV. El compresor cambia aOperacin ( L2 ).

Hay 2 posibilidades para activar el temporizador tV:

1. Al arrancar los compresores ( pmin) se activa el

Temporizador tV.Esto permite tiempos ms cortos de operacin sincarga por ende menores costos de energa quecon 2.

2. Al llegar a la presin de corte ( pmax ) eltemporizador tV se activa.



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Fig. 4.3Diagrama Op. control intermitentetemporizado


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4.3.4 Contro l de veloc idad variable El caudal del compresor es ajustado constantemente ala demanda fluctuante de aire comprimido.

La presin pN de la red se mantiene bastanteconstante con el control de velocidad / flujo variable.

El control de velocidad variable permite el mximoahorro de energa por cuanto el caudal del compresorsigue la curva de la demanda.

A diferencia de los compresores con control todo /nada, que requieren llegar a una presin de corte pmax.ms alta y hacer ciclos para promediar el consumocon energa a prdida en ambos casos, el control develocidad variable solo gasta la energa necesaria paragenerar el aire comprimido que se est requiriendo encada momento.

Operacin t odo / nadaVelocidad re ulada

Ahorro de energa

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4.3.4.1 Ventajas

tt iieemmppoo

Tiempo antes de parar

Tiempo antes de parar

Fig. 4.4Ahorro de energa

Fig. 4.5Seguimiento de la demanda


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Otra ventaja que ahorra energa es la forma en partenlos compresores con velocidad variable.

Los motores elctricos con partida estrella / tringulo ylos con partida suave siempre consumen una corriente

bastante ms alta que la nominal durante sus partidas.

El motor elctrico cde velocidad variable va subiendosu corriente hasta llegar a la corriente nominal a plenacarga sin excederla nunca.

Fig. 4.6Comportamiento en la partida delmotor elctrico

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Los compresores ms simples son controlados por unpresstato que los arranca o para segn la presinmxima ajustada y el diferencial de presin ajustado.Este tipo de control se usa en compresores a pistn y

a tornillos.

Los compresores a tornillos modernos vienen consensores de presin que permiten ajustar una presindiferencial ptima de solo 0,2 bar. Este menordiferencial permite ahorros de energa considerables.

Los controladores actuales son microprocesadores enestado slido que controlan y protegen al compresor.Vienen con pantallas de cristal lquido LCD quepermiten ver el estado de operacin del compresor, lapresin de descarga, mantenciones programadas,

alarmas y fallas.

Los fabricantes de compresores han dedicadobastante tiempo a definir cuales funciones, parmetrosy avisos deben ser mostrados por los controladoreselectrnicos.

Los controladores ms sofisticados pueden controlar yproteger el compresor donde estn instalados ademsde otros compresores hasta llegara a un total de 8

unidades.

Hay controladores de planta que administran no solotodos los compresores de una sala sino que tambinequipos accesorios como estanques acumuladores,secadores y filtros de aire comprimido. Esos archivaninformacin y llevan una memoria de las ltimas 20alarmas o fallas indicando la fecha, hora y causa queprovoc la entrada en memoria.

4.3.5 Controladores de compresores

Fig. 4.7Control electrnico ABAC

Fig. 4.8Control ALUP Air Control 1

Fig. 4.9

Control ALUP Air Control 3

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4.4 Control de varios compresores


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CABLEADO

AIRECOMPRIMIDO

SENSOR DEPRESION

ESTANQUEACUMULADOR

Fig. 4.10MULTICONTROL ALUP

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