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Coste del aire comprimido y de las fugas

Indique el compresor, las horas y el precio de la energía y obtenga el coste del aire, cuánto se pierde en fugas y funcionamiento en vacío y cuánto rinden el programa de fugas y la reducción de presión.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Estimación preliminar
Compresor e instalación
Fugas

Medición habitual: con la fábrica parada, el tiempo en carga del compresor dividido por el tiempo total.

Mejoras propuestas
Análisis económico
—Coste anual de energía del aire comprimido
—

Adónde va la energía

Energía anual repartida entre consumo útil, fugas y funcionamiento en vacío, hoy y con las mejoras.

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Coste anual de un solo orificio

Cada línea es un diámetro de orificio; flujo crítico en orificio, con el precio de la energía y las horas indicados.

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Siguiente paso

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Rentabilidad del proyecto

Flujo de caja de la mejora: inversión en el año 0 y ahorro anual actualizado con la subida indicada, descontado a la tasa de descuento.

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Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Energía anual = P × (fracción en carga) × horas + P × (fracción en vacío) × (1 − fracción en carga) × horas
Potencia específica = P ÷ FAD; coste del aire = coste anual ÷ volumen anual producido
Orificio (flujo crítico, gas ideal): ṁ = Cd · A · p1 · √(γ ÷ (R·T)) · (2 ÷ (γ+1))^((γ+1) ÷ (2(γ−1))), con γ = 1,4
Trabajo de compresión (adiabático, n etapas): W ∝ n · [(p2 ÷ p1)^((γ−1) ÷ (γ·n)) − 1]
Fuga tras la reducción de presión ∝ presión absoluta (flujo crítico)

Hipótesis y límites

  • Potencia en carga constante y potencia en vacío como fracción de ella; los compresores con variador de frecuencia pueden diferir.
  • Aire de aspiración a 20 °C y 1,013 bar; fugas tratadas como orificios con el coeficiente de descarga indicado.
  • La reducción de presión supone que todos los consumidores siguen atendidos; compruebe antes el punto más desfavorable de la red.
  • Validación: con coeficiente de descarga 1, el caudal calculado coincide con la tabla de fugas del DOE (orificio de 1/8" a 100 psig ≈ 26 cfm); el valor por defecto 0,65 representa orificios de arista viva.
  • No incluye la demanda artificial (consumo no regulado que crece con la presión): el ahorro real suele ser mayor.

Normas y documentos técnicos

  • ISO 11011:2013: Compressed air — Energy efficiency — Assessment
  • ISO 1217:2009: Displacement compressors — Acceptance tests (FAD and specific energy)
  • ISO 8573-1:2010: Compressed air — Contaminants and purity classes
  • U.S. DOE, Improving Compressed Air System Performance: A Sourcebook for Industry (3rd ed.); Compressed Air Challenge, Best Practices for Compressed Air Systems
  • Escoamento compressível em orifício: Shapiro, The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow / choked orifice flow

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 809/2021 (Reglamento de equipos a presión): instalación, inspecciones periódicas y válvulas de seguridad de los depósitos de aire comprimido
  • Real Decreto 108/2016 (Directiva 2014/29/UE): recipientes a presión simples
  • Real Decreto 1215/1997: equipos de trabajo, incluidos sistemas neumáticos y consignación de energías

Preguntas frecuentes

¿Cuánto cuesta una fuga de aire comprimido?

Un orificio de 3 mm a 7 bar pierde unos 0,43 m³/min (coeficiente de descarga 0,65). Con 6,25 kW/(m³/min), 6000 h al año y la energía a 0,13 €/kWh, cuesta alrededor de 2100 € al año. El gráfico muestra el coste por diámetro y presión.

¿Cuánto se ahorra bajando 1 bar?

El trabajo de compresión baja un 7% a 8% por bar en el rango de 6 a 8 bar, y las fugas disminuyen a la vez, porque el caudal por un orificio es proporcional a la presión absoluta.

¿Cómo se mide el porcentaje de fugas?

Con la producción parada y la red presurizada, mida el tiempo en carga del compresor durante un intervalo. El tiempo en carga dividido por el tiempo total es la fracción de la producción perdida en fugas (método del DOE y de la ISO 11011).