Demanda Artificial

La demanda artificial es el consumo de aire innecesario causado por operar el sistema a una presión más alta de la requerida. Es una de las principales fuentes de desperdicio de energía en sistemas de aire comprimido.

El Problema

Relación Presión-Flujo

En usos no regulados, el flujo aumenta proporcionalmente con la presión:

Flujo (CFM)
    │
 15 ┤                              ●
    │                         ●
 13 ┤                    ●
    │               ●
 11 ┤          ●
    │     ●
  9 ┤●
    │
    └────┴────┴────┴────┴────┴────── Presión (bar)
        5    6    7    8    9   10

Ejemplo concreto:

Presión	Flujo (orificio 1/8")	Incremento
6 bar	10 CFM	Base
7 bar	11.7 CFM	+17%
8 bar	13.3 CFM	+33%
9 bar	15 CFM	+50%

Impacto Económico

Cada 2 PSI (0.14 bar) de aumento = ~1% más de energía

Sistema de 500 HP operando a:
  90 psi: Costo base
  100 psi: +5% costo ($15,000/año)
  110 psi: +10% costo ($30,000/año)

Usos No Regulados

Ejemplos Comunes

Uso	Descripción	Problema
Soplado abierto	Boquillas fijas de limpieza	Consume más a mayor presión
Fugas	Orificios en el sistema	Flujo proporcional a P
Eyectores	Vacío por venturi	Ineficiente a alta presión
Válvulas abiertas	Sin regulador	Sin control de flujo

Identificación

                    Uso regulado vs. no regulado:

    REGULADO                      NO REGULADO

    Línea 7 bar                   Línea 7 bar
         │                             │
    ┌────┴────┐                        │
    │Regulador│                        │
    │ 5 bar   │                        │
    └────┬────┘                        │
         │                             │
    Herramienta                   Soplado
    Consume 10 CFM                Consume 15 CFM
    (siempre igual)               (aumenta con presión)

Cálculo de Demanda Artificial

Fórmula

Para flujo a través de un orificio:

$$\frac{Q_2}{Q_1} = \sqrt{\frac{P_2}{P_1}}$$

Donde:

• $Q$ = Flujo
• $P$ = Presión absoluta

Ejemplo:

• $P_1 = 7$ bar abs
• $P_2 = 8$ bar abs
• $Q_1 = 100$ CFM

$$Q_2 = 100 \times \sqrt{\frac{8}{7}} = 107 \text{ CFM}$$

Demanda artificial = 7 CFM (7%)

Tabla de Referencia

Presión Operación	Presión Objetivo	Demanda Artificial
8 bar	7 bar	7%
9 bar	7 bar	13%
10 bar	7 bar	20%
8 bar	6 bar	15%

Soluciones

1. Reducir Presión del Sistema

Antes:                         Después:

Sistema a 8 bar                Sistema a 7 bar
     │                              │
     ├── Equipo A (necesita 6)      ├── Equipo A (regulador 6)
     ├── Equipo B (necesita 7)      ├── Equipo B (OK)
     ├── Soplado (no regulado)      ├── Soplado (usa menos)
     └── Fugas (15%)                └── Fugas (13%)

Consumo: 1,000 CFM             Consumo: 870 CFM
                               Ahorro: 13%

2. Reguladores en Punto de Uso

Agregar reguladores a todos los usos:

Línea principal 7 bar
         │
    ┌────┴────────────────────────┐
    │         │         │         │
┌───┴───┐ ┌───┴───┐ ┌───┴───┐ ┌───┴───┐
│Reg 5.5│ │Reg 6.0│ │Reg 4.0│ │Reg 6.5│
└───┬───┘ └───┬───┘ └───┬───┘ └───┬───┘
    │         │         │         │
  Cilind.  Herram.   Soplado   Motor

Cada equipo recibe solo la presión necesaria

3. Controlador de Flujo/Presión

Un controlador de flujo (demand expander) estabiliza la presión:

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                          │
│   Compresores    Tanque      Controlador    Red de      │
│   (generan      (almacena    de flujo      distribución│
│    8-9 bar)     alta P)     (regula)       (7 bar)     │
│       │            │            │             │         │
│       ▼            ▼            ▼             ▼         │
│   ═══════════════════════════════════════════════════  │
│       ▲            ▲            ▲             ▲         │
│    Variable    8-9 bar     Estable        Estable      │
│    presión                 7 bar          7 bar        │
│                                                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

Beneficios:

• Presión estable en planta
• Menor demanda artificial
• Menor ciclado de compresores
• "Almacenamiento útil" en el tanque

4. Eliminar Usos Inapropiados

Ver sección Usos Inapropiados.

Auditoría de Demanda Artificial

Procedimiento

1. Medir presión actual del sistema
2. Identificar todos los usos no regulados
3. Determinar presión mínima requerida por cada uso
4. Calcular la presión objetivo del sistema
5. Estimar ahorro

Hoja de Trabajo

Uso	Regulado?	Presión Actual	Presión Requerida
Línea A - Cilindros	Sí (6 bar)	6 bar	6 bar
Línea B - Herramientas	No	8 bar	6.5 bar
Línea C - Soplado	No	8 bar	4 bar
Línea D - Pintura	Sí (4 bar)	4 bar	4 bar
Fugas (15%)	No	8 bar	N/A

Presión objetivo del sistema: 7 bar (máximo requerido + 0.5 bar margen)

Ahorro potencial: Reducir de 8 a 7 bar = ~7% del consumo

Caso de Estudio

Planta Típica

Situación inicial:

• Presión sistema: 8.5 bar (123 psi)
• Consumo: 1,500 CFM
• Potencia: 300 kW
• Costo anual: $240,000

Análisis:

• Presión máxima requerida: 7 bar
• Demanda artificial estimada: 15%
• Usos no regulados: 40% del total

Acciones:

1. Agregar reguladores en puntos críticos
2. Reducir presión sistema a 7.2 bar
3. Reparar fugas mayores

Resultados:

• Nueva presión: 7.2 bar (104 psi)
• Nuevo consumo: 1,275 CFM (-15%)
• Nueva potencia: 255 kW
• Ahorro anual: $36,000

Regla del Pulgar

Por cada 2 PSI que pueda reducir la presión del sistema, ahorrará aproximadamente 1% en costos de energía. Un sistema típico puede reducirse 10-20 PSI, logrando ahorros del 5-10%.