Costo de Energía

La energía representa aproximadamente el 76% del costo total de propiedad de un sistema de aire comprimido. Optimizarla es la mejor inversión.

El Costo Real del Aire Comprimido

    EFICIENCIA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA

    100 kW                                           12-20 kW
    Energía     ┌─────────────────────────────────┐  Trabajo
    Eléctrica   │                                 │  Neumático
    ──────────▶ │         COMPRESOR               │ ──────────▶
                │                                 │
                └─────────────────────────────────┘
                              │
                              │ 80-88 kW
                              ▼
                          ┌───────┐
                          │ CALOR │
                          └───────┘

    ¡Por cada 100 kW que pagas, solo 12-20 kW hacen trabajo útil!

Cálculo del Costo por CFM

$$\text{Costo por 1000 CFM-hora} = \frac{kW \times \$/kWh \times 1000}{CFM}$$

Tabla de Referencia

Eficiencia	kW/100CFM	Costo/1000 CFM-hr @ $0.10/kWh
Excelente	18	$1.80
Buena	20	$2.00
Promedio	22	$2.20
Pobre	25	$2.50
Muy pobre	30	$3.00

El Consumo Específico (kW/100 CFM)

El consumo específico es la métrica más importante para comparar eficiencia:

$$SE = \frac{kW_{entrada}}{CFM_{salida}/100}$$

    CONSUMO ESPECÍFICO POR TIPO DE COMPRESOR

    Tornillo lubricado (nuevo)
    ├──────────────────┤ 18-20 kW/100CFM

    Centrífugo (grande)
    ├────────────────┤ 17-19 kW/100CFM

    Tornillo oil-free
    ├─────────────────────────┤ 20-24 kW/100CFM

    Pistón (industrial)
    ├───────────────────────────┤ 20-26 kW/100CFM

    Scroll
    ├─────────────────────────────────┤ 22-28 kW/100CFM

Factores que Afectan el Consumo

1. Presión de Operación

Cada 2 psi de reducción = ~1% de ahorro

$$\text{Ahorro (\%)} = \frac{P_{actual} - P_{nueva}}{P_{actual}} \times 8$$

    IMPACTO DE LA PRESIÓN EN EL CONSUMO

    Presión    Consumo     Ahorro vs 125 psig
    (psig)     Relativo

    125        ████████████████████  100%    Base
    115        ██████████████████    95%     5%
    105        ████████████████      90%     10%
    100        ███████████████       87%     13%
    95         ██████████████        84%     16%

2. Temperatura de Admisión

Aire más frío = más denso = más eficiente

$$\Delta \text{Capacidad} = \frac{T_{estándar}}{T_{actual}} - 1$$

Temp. Admisión	Efecto en Capacidad
60°F (15°C)	+3%
70°F (21°C)	Base
80°F (27°C)	-2%
90°F (32°C)	-4%
100°F (38°C)	-6%

3. Caída de Presión en Filtros

Filtros sucios aumentan el consumo:

$$\text{Costo adicional} = \Delta P_{filtros} \times 0.5\% \times C_{energía}$$

    CAÍDA DE PRESIÓN EN FILTROS

    Filtro NUEVO           Filtro SATURADO

    ┌──────┐               ┌▓▓▓▓▓▓┐
    │      │──▶            │▓▓▓▓▓▓│──▶
    │      │  ΔP = 1 psi   │▓▓▓▓▓▓│  ΔP = 8 psi
    │      │               │▓▓▓▓▓▓│
    └──────┘               └▓▓▓▓▓▓┘

    Costo adicional: 3.5% más energía

4. Fugas

Las fugas son consumo puro sin beneficio:

$$\text{Costo de fugas} = \frac{CFM_{fugas}}{CFM_{total}} \times C_{energía/año}$$

Tamaño de Fuga	CFM Perdido	Costo/Año @ $0.10/kWh
1/16" @ 100 psi	3.1	$490
1/8" @ 100 psi	12.4	$1,960
1/4" @ 100 psi	49.6	$7,840
3/8" @ 100 psi	111.6	$17,640

Calculadora de Costo Anual

Fórmula Completa

$$C_{anual} = \frac{P_{HP} \times 0.746 \times h_{operación} \times \$/kWh \times F_{carga}}{\eta_{motor}}$$

Ejemplo Paso a Paso

Datos:

• Compresor: 150 HP
• Operación: 6,000 horas/año
• Tarifa: $0.12/kWh
• Factor de carga: 75%
• Eficiencia motor: 94%

Cálculo:

$$C_{anual} = \frac{150 \times 0.746 \times 6000 \times 0.12 \times 0.75}{0.94}$$ $$C_{anual} = \frac{60,327}{0.94} = \$64,178/año$$

Perfil de Carga y Eficiencia

    EFICIENCIA vs CARGA - COMPRESOR CARGA/DESCARGA

    Eficiencia
    (%)
    100├                          ┌───────────────
       │                         ╱
    80 ├                       ╱
       │                     ╱
    60 ├                   ╱
       │                 ╱
    40 ├               ╱
       │             ╱
    20 ├───────────╱
       │
     0 └─────────────────────────────────────────▶
       0    20    40    60    80    100
                     Carga (%)

    EFICIENCIA vs CARGA - VSD

    Eficiencia
    (%)
    100├        ┌─────────────────────────────
       │      ╱
    90 ├    ╱
       │  ╱
    80 ├╱
       │
    70 ├
       │
     0 └─────────────────────────────────────────▶
       0    20    40    60    80    100
                     Carga (%)

    El VSD mantiene eficiencia alta incluso a carga parcial.

Oportunidades de Ahorro

Oportunidad	Ahorro Típico	Inversión
Reparar fugas	20-30%	Baja
Reducir presión	8-15%	Mínima
Instalar VSD	15-35%	Media
Recuperar calor	50-90% del calor	Media
Optimizar controles	10-20%	Baja-Media
Mejorar filtración	2-5%	Baja