Estrategias de Control
Las estrategias de control de capacidad determinan cómo un compresor ajusta su producción de aire para igualar la demanda. La elección de estrategia tiene impacto directo en el consumo de energía.
Estrategias Principales
1. Modulación (Inlet Modulation)
El compresor reduce el flujo de entrada estrangulando la succión:
Válvula de
modulación
│
▼
Aire ═══════> [◐ ════] ═══════> Compresor
ambiente │
└── Posición variable
0-100%
Curva de eficiencia: Ver comparación de estrategias más abajo.
| Carga | Potencia | Eficiencia |
|---|---|---|
| 100% | 100% | Óptima |
| 80% | 90% | Buena |
| 60% | 82% | Aceptable |
| 40% | 75% | Pobre |
| 20% | 70% | Muy pobre |
La modulación es el método menos eficiente para control de capacidad. A 50% de carga, un compresor modulante consume ~78% de la potencia nominal. Esto es un desperdicio significativo.
2. Carga/Descarga (Load/Unload)
El compresor alterna entre carga completa y descarga (vacío):
Operación Carga: Operación Descarga:
Válvula entrada: ABIERTA Válvula entrada: CERRADA
Producción: 100% Producción: 0%
Potencia: 100% Potencia: 25-35%
↑
(pérdidas parásitas)
Ciclo típico:
| Parámetro | Valor Típico |
|---|---|
| Potencia en carga | 100% |
| Potencia en descarga | 25-35% |
| Tiempo mínimo en carga | 30-60 seg |
| Tiempo mínimo en descarga | 10-30 seg |
Eficiencia según carga:
| Carga Sistema | Tiempo Carga | Tiempo Descarga | Potencia Media |
|---|---|---|---|
| 100% | 100% | 0% | 100% |
| 75% | 75% | 25% | 83% |
| 50% | 50% | 50% | 65% |
| 25% | 25% | 75% | 48% |
3. Velocidad Variable (VSD)
El compresor ajusta la velocidad del motor según la demanda:
VFD (Variador)
│
▼
Red ══════> [~~~~] ══════> Motor ══════> Compresor
60 Hz │ │
└── 30-60 Hz └── RPM variable
Curva de eficiencia: Ver comparación de estrategias más abajo.
| Carga | Potencia | Eficiencia |
|---|---|---|
| 100% | 100% | Óptima |
| 80% | 78% | Excelente |
| 60% | 58% | Excelente |
| 40% | 40% | Buena |
| 20% | 25% | Aceptable |
4. Desplazamiento Variable
Algunos compresores de tornillo ajustan el desplazamiento físico:
Válvula de
derivación
┌──────────────────┼──────────────────┐
│ ↓ │
│ Rotores ═══>[===]═══> │
│ │ │
│ Recirculación interna │
└─────────────────────────────────────┘
| Carga | Potencia | Aplicación |
|---|---|---|
| 100% | 100% | Válvula cerrada |
| 75% | 80% | Derivación parcial |
| 50% | 62% | Mayor derivación |
| 25% | 45% | Derivación máxima |
Comparación de Estrategias
Tabla Comparativa
| Estrategia | Eficiencia 50% | Costo | Complejidad | Mejor Para |
|---|---|---|---|---|
| Modulación | Pobre (78%) | Bajo | Baja | Nunca recomendado |
| Load/Unload | Buena (65%) | Bajo | Baja | Carga estable |
| VSD | Excelente (50%) | Alto | Media | Carga variable |
| Desp. Variable | Muy buena (62%) | Medio | Media | Intermedio |
Combinación de Estrategias
En sistemas con múltiples compresores, se combinan estrategias:
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ DEMANDA TOTAL │
│ │
│ ████████████████████████████████████░░░░░░░░░░░░░░░░ │
│ │ │ │ │ │
│ ▼ ▼ ▼ ▼ │
│ Comp 1 Comp 2 Comp 3 Comp 4 │
│ VF L/U VF L/U VSD Standby │
│ 100% 100% 60% 0% │
│ (Base) (Base) (Trim) (Reserva) │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
VF = Velocidad Fija
L/U = Load/Unload
VSD = Variable Speed Drive
Reglas de Combinación
- Compresores base: Velocidad fija, operan al 100%
- Compresor trim: VSD, ajusta la diferencia
- Solo un VSD como trim: Evitar "pelea" entre VSDs
- Reserva en standby: Para emergencias y mantenimiento
Ahorro Energético por Estrategia
Ejemplo: Sistema de 500 HP con Carga Promedio 60%
| Configuración | Potencia Anual | Costo Anual* | Ahorro |
|---|---|---|---|
| 5x100HP Modulación | 2,520,000 kWh | $252,000 | Base |
| 5x100HP L/U | 2,100,000 kWh | $210,000 | 17% |
| 4x100HP VF + 1x100HP VSD | 1,820,000 kWh | $182,000 | 28% |
| 2x150HP VSD + 1x200HP VF | 1,680,000 kWh | $168,000 | 33% |
*Asumiendo $0.10/kWh, 8,000 horas/año
Para nuevas instalaciones, siempre considerar al menos un VSD como "trim". El costo adicional se recupera típicamente en 1-3 años.