Nadie prevé en su presupuesto las fugas. Ahí radica precisamente el problema.
La eficiencia energética cuenta con una partida presupuestaria propia. Los nuevos compresores se acompañan de un análisis de viabilidad con un cálculo de la amortización. Las fugas, en cambio, siguen ahí, silbando a frecuencias demasiado altas para ser percibidas, consumiendo silenciosamente entre una quinta y una tercera parte de todo lo que produce el compresor. Como no aparecen en ninguna factura, tampoco figuran nunca en el orden del día de ninguna reunión.
Entonces, alguien hace los cálculos por primera vez. Un agujero de 3 mm, tan pequeño que se puede tapar con la yema del dedo, puede costar al año más que un presupuesto de mantenimiento propiamente dicho. Este artículo explica esos cálculos y, además, cómo detectar tú mismo las fugas con el equipo que ya tienes.
Las cuentas que casi nadie hace
Este es el cálculo, y es más sencillo de lo que la gente cree.
Primer paso: cuánto aire se pierde por un agujero. A unos 7 bar, el caudal estrangulado a través de un orificio redondo se calcula más o menos así:
| Diámetro del orificio | Tasa de fuga aproximada (aire libre) |
|---|---|
| 1 mm | ~1,3 L/s (0,08 m³/min) |
| 2 mm | ~5 l/s (0,3 m³/min) |
| 3 mm | ~12 l/s (0,7 m³/min) |
| 5 mm | ~33 l/s (2,0 m³/min) |
Fíjate en la forma de esa progresión. Depende del área, por lo que al duplicar el diámetro del agujero, la pérdida se cuadruplica. Un agujero ligeramente más grande supone un coste mucho mayor de lo que cabría esperar de un “ligero” aumento.
Segundo paso: convertir el aire en kilovatios. La generación de aire comprimido a 7 bar requiere aproximadamente entre 6 y 7,5 kW de potencia eléctrica por cada m³/min suministrado, dependiendo de la eficiencia de la máquina y de su estado de mantenimiento. Como estimación aproximada, se pueden considerar 7 kW por m³/min. Los equipos más antiguos o con un mantenimiento deficiente consumen más.
Tercer paso: multiplicar por las horas y la tarifa.
Coste anual ≈ caudal de fuga (m³/min) × potencia específica (kW por m³/min) × horas de funcionamiento × precio de la electricidad
Aplica el orificio de 3 mm. Caudal de fuga: 0,7 m³/min; potencia específica: 7 kW; una planta normal con dos turnos y 6.000 horas al año; electricidad a $0,12 por kWh:
0,7 × 7 × 6.000 × 0,12 = $3.528 al año. Una fábrica con dos turnos, nada del otro mundo. Y eso solo por un agujero que cabe debajo del pulgar.
Apliquemos esto a la realidad. Los programas de aire comprimido patrocinados por las empresas de servicios públicos en Europa y Norteamérica han constatado en repetidas ocasiones que las plantas que no cuentan con un sistema de gestión de fugas pierden 20–301 TP3T de producción total de aire comprimido a las fugas. Tomemos como ejemplo una planta que utiliza un compresor de 90 kW durante 6.000 horas: eso supone 540.000 kWh de energía consumida al año, de los cuales la parte correspondiente a las fugas, con un valor de 20%, es de unos 108.000 kWh. A $0,12/kWh, eso supone aproximadamente $ 13 000 al año en el aire que nadie utilizaba. Cada año, hasta que alguien recorre la línea con un poco de solución jabonosa.
Hemos visto cómo se desarrollaba esta situación en versiones más modestas decenas de veces. La reacción es siempre la misma: una pequeña pausa mientras se asimila.
¿Por qué las fugas se multiplican en lugar de quedarse donde están?
Hay dos mecanismos que conviene conocer, ya que explican por qué la frase “el año pasado arreglamos las fugas” no es una justificación válida.
Las fugas aumentan. Un pequeño orificio en una unión roscada se va desgastando. Las vibraciones aflojan los racores. La humedad presente en la tubería corroe todo lo que hay aguas abajo de un secador que no funciona como debería. Una fuga no controlada que empieza con 1 mm llega fácilmente a los 3 mm en un par de años.
Una presión mayor hace que pase más. El caudal de fuga aumenta con la presión del sistema, de forma más o menos lineal y, en ocasiones, incluso más. Esto significa que la solución habitual para herramientas poco eficaces —subir ligeramente el punto de consigna— aumenta tanto las fugas como el coste energético. Si se soluciona el rendimiento de la herramienta ajustando la presión en lugar de corregir la restricción, se ha construido una máquina que genera fugas.
Hay un tercer factor, más sutil. Cuando una tubería presenta fugas audibles, la gente deja de percibirlas. El personal nuevo ni siquiera las considera algo anormal. Se trata de un comportamiento humano normal, no de negligencia, y por eso la reparación debe ser un programa planificado y no una acción heroica puntual de fin de semana.
Dónde se esconden realmente las fugas
Aproximadamente por orden de frecuencia con la que los encontramos:
- Acoplamientos de conexión rápida, el factor más habitual con diferencia. Sobre todo los baratos, y especialmente cuando la manguera se arrastra por el suelo.
- Uniones roscadas y racores, donde las vibraciones se suman a un montaje deficiente y al paso del tiempo.
- Tubos de evacuación de condensado. Trampas de flotador que se quedan abiertas, desagües manuales que se dejan entreabiertos, desagües electrónicos que dejaron de funcionar hace meses. Un desagüe atascado en posición abierta puede ser la mayor fuga de toda la planta.
- Reguladores y cuencos filtrantes, donde las juntas se endurecen, las juntas tóricas se aplastan y los cuencos se agrietan.
- La propia manguera flexible, con pequeños agujeros provocados por la abrasión, sobre todo en las zonas donde roza con el bastidor de la máquina.
- Juntas de brida y juntas de la carcasa del filtro.
- Cuerpos de válvulas solenoides y membranas de accionamiento en equipos automatizados.
- La sala de compresores propiamente dicha, con válvulas de alivio, fugas en las válvulas de seguridad y tuberías sueltas.
- Instrumentos y medidores, pequeñas por separado y ridículas en su conjunto.
Una observación práctica basada en la experiencia: las fugas más importantes suelen ser no donde la gente mira primero. Los hallazgos realmente valiosos suelen ser un desagüe atascado que no se cierra o un colector agrietado dentro de la carcasa de una máquina, dos cosas que el oído no percibe en absoluto.
Realizar una auditoría con nada más que el compresor y un reloj
Puedes obtener una cifra fiable del total de fugas sin necesidad de comprar nada. Se trata de la prueba de decaimiento tras el apagado, y dura aproximadamente media hora.
Prepárate. Elige un momento en el que la planta realmente no esté utilizando aire, o en el que puedas asegurarte de que todo esté apagado. Ten en cuenta que esto incluye los equipos que utilizan aire de forma intermitente: máquinas de envasado con sistemas neumáticos, válvulas de purga y cualquier dispositivo que funcione con temporizador.
Grabar. Con el sistema a la presión normal de funcionamiento y todos los equipos que consumen aire apagados, cierre la válvula que aísla la red de distribución del compresor y del depósito. Comience a cronometrar.
Medida. Anota cuánto tiempo tarda la presión del sistema en descender hasta un valor mínimo elegido, por ejemplo, de 7,0 bar a 6,0 bar. Repite la prueba una o dos veces; si los tiempos varían mucho, significa que todavía había algo que estaba aspirando aire y la prueba no es válida.
Convertir. A modo de aproximación, el porcentaje de fuga es:
Fuga % ≈ (caída de presión en bar ÷ minutos transcurridos) × (volumen del sistema en m³ ÷ presión inicial absoluta en bar) × 100
Lo único que la gente suele entender mal es volumen del sistema. No es solo el receptor, es el receptor más cada metro de tubería, además del volumen interior de los secadores, filtros y posenfriadores. Si no lo conoces, cálculo a partir de las dimensiones de las tuberías o haz una estimación prudente y considera el resultado como un límite máximo de fugas. Cualquier planta que utilice equipos montados en depósitos ya dispone de una cifra conocida; una unidad como la Compresor de pistón de 7,5 HP con un depósito de 80 galones aporta exactamente ese volumen de depósito.
Ejemplo práctico: volumen del sistema (tuberías más depósito) de 3 m³; caída de 7 bar(g) a 6 bar(g) —es decir, 1 bar— en 4 minutos, partiendo de unos 8 bar absolutos:
(1 ÷ 4) × (3 ÷ 8) × 100 ≈ 9,41 TP3T de fuga
Si lo haces fuera del horario laboral y lo repites en el mismo sistema tres meses después, obtendrás una línea de tendencia real, que tiene mucho más valor que una cifra aislada. Cualquier valor superior a unos 10% merece atención; las plantas que gestionan realmente su aire suelen situarse muy por debajo de 5%.
Si necesitas mayor precisión, o si la planta no se puede parar, un detector de fugas por ultrasonidos lo cambia todo: detecta fugas a una distancia de entre 8 y 10 metros en una planta ruidosa, incluidas las pequeñas que nunca se detectan en una prueba de decaimiento. La mayoría de los distribuidores los alquilan. Sinceramente, si tienes una potencia instalada de compresores superior a unos 100 kW, comprar uno es una opción difícil de rechazar.
Convertir los resultados en reparaciones
Encontrarlos es lo divertido. Arreglarlos es donde los programas se quedan en nada.
Etiqueta todo. Etiquetas físicas con un número y una ubicación, que se fotografían y se registran en un libro de registro. Parece una burocracia excesiva hasta que intentas entregar veinte incidencias a un equipo de mantenimiento y ves cómo quince de ellas se esfuman.
Clasifica por tamaño, pero ten en cuenta la dificultad. Una fuga de 2 mm en un acoplamiento al que se puede acceder se repara primero. Una fuga importante en una máquina de producción que no se puede detener hasta la próxima parada programada… no sirve de nada poner tareas en lo alto de una lista que físicamente no se pueden realizar este mes.
Hacer un seguimiento del impacto de las reparaciones en la vía. Vuelve a realizar la prueba de deterioro tras una ronda de reparaciones. Ver cómo desciende la cifra es lo que garantiza la renovación del presupuesto para el año que viene. Además, es la única forma de saber si el trabajo se ha realizado correctamente.
Establece una franja horaria recurrente. Lo habitual es hacerlo cada trimestre o dos veces al año. Algunas plantas incluyen las comprobaciones de fugas en la misma ronda de mantenimiento preventivo que los cambios de filtro, lo cual resulta eficiente. El mismo recorrido, pero prestando atención a otros aspectos.
La próxima vez, compra algo mejor. Cada acoplamiento defectuoso que se sustituye por una pieza idéntica y barata supone un fallo programado para el futuro. Los acoplamientos de alto caudal y altas prestaciones se amortizan por sí solos solo con el aire, sin contar siquiera la mejora de rendimiento que aportan a la herramienta.
Los errores que provocaron que volvieran a producirse las fugas
Una breve lista, todas ellas vistas recientemente:
- Utilizar pasta para tuberías como solución provisional. El sellador aplicado sobre una junta con fugas la oculta durante un mes. Sustituye el racor.
- Tomar medidas más estrictas en lugar de investigar. Si se aplica más par de apriete a una unión con fugas, a menudo se rompe la siguiente de la línea.
- Cerrar las válvulas de bola hasta la mitad para “regular el caudal”. Esto no supone ninguna reducción significativa en las fases posteriores; simplemente añade una restricción.
- Sin tener en cuenta la sala de compresores. Es el último sitio donde se suele mirar y está lleno de accesorios, desagües y válvulas.
- Funciona a una presión inusualmente alta durante todo el año porque una máquina lo necesitaba en diciembre. Es muy habitual subir temporalmente el punto de consigna y dejarlo así.
- Olvidarse de que existen los desagües automáticos. Quizá los cinco minutos más valiosos de todo este artículo sean los que dediques a comprobar que tus válvulas de drenaje electrónicas funcionan correctamente y no se han quedado atascadas en posición abierta.
Si tu sistema funciona en un entorno cálido y húmedo, la gestión del agua influye en todo esto: la combinación de una secadora de baja calidad y un sistema de drenaje deficiente deteriora la distribución desde dentro. Nuestras notas sobre control de la temperatura y la humedad cubre ese lado.
Un programa de fugas que podrías poner en marcha este mes
- Establece un punto de referencia. Prueba de desintegración esta noche o mañana antes de que empiece el turno. Anota el número.
- Caminar con una solución jabonosa durante un momento de tranquilidad. Anota todo lo que encuentres, por pequeño que sea.
- Diario con fotos y etiquetas. Veinte entradas en una hoja de cálculo es mejor que nada.
- Establece esta semana los cinco primeros puestos a los que se puede aspirar. A continuación, vuelve a medir. Da a conocer la mejora.
- Fíjate en los dos aspectos que suelen predominar: los desagües de condensado y el sistema de conexión rápida estándar en toda la planta.
- Reserva una auditoría de seguimiento antes de terminar con esta. Ese es el paso que la mayoría de las plantas se saltan.
- Compáralas con tus datos de consumo energético. Si además estás analizando el panorama general, nuestras guías sobre métodos de ahorro energético y técnicas de eficiencia energética colocarse junto a este.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto cuesta no hacer nada ante una pequeña fuga de aire?
Según el cálculo anterior, un solo orificio de 1 mm a 7 bar que funcione 6.000 horas al año, con una tarifa eléctrica de aproximadamente $0,12/kWh, supone unos pocos cientos de dólares al año. Es poco. El problema es que las plantas rara vez tienen uno solo: tienen docenas, y los que realmente importan suelen ser de más de 1 mm.
¿Qué porcentaje de fugas se considera aceptable?
Por debajo de 5%, el estado es bueno. Alrededor de 10%, conviene realizar una revisión. Cualquier valor superior a 20% suele indicar un problema concreto que se ha descuidado, más que un desgaste general. Empieza por los desagües y los acoplamientos.
¿Necesito un equipo caro para detectar fugas?
No hay que ponerse a ello. Con una solución jabonosa y una prueba de decaimiento de cierre se detectarán muchas, sobre todo las grandes. Los detectores ultrasónicos marcan una gran diferencia en el caso de las fugas pequeñas y a la hora de trabajar en una planta ruidosa, y se amortizan rápidamente si tu equipo de compresores es grande. Normalmente puedes alquilar uno antes de decidirte.
¿Reparar las fugas reducirá realmente mi factura energética de forma apreciable?
Normalmente sí, y a menudo más de lo esperado, porque la mayoría de las plantas descubren al mismo tiempo que pueden volver a reducir el punto de consigna de la presión. Es uno de los pocos proyectos de eficiencia en los que los datos de medición respaldan realmente la viabilidad económica.
¿Ayuda a solucionar las fugas cambiar el compresor?
Solo de forma indirecta. Las máquinas nuevas no solucionan el problema de la distribución; sin embargo, si de todos modos vas a sustituirlas, una unidad de velocidad variable se adapta mejor a la disminución de la demanda a medida que se controlan las fugas. Compara las opciones en nuestro artículo sobre tecnología de frecuencia variable y el compresor de tornillo VSD de 30 HP.
Si tu planta supera unos cientos de miles de kilovatios-hora al año, merece la pena que hablemos. Envíanos los datos sobre la potencia de tu compresor, las horas de funcionamiento y la tarifa a través del página de contacto y daremos unas cifras aproximadas. Mientras tanto, nuestro Guía de mantenimiento de compresores de tornillo se encarga de garantizar la honestidad de la otra parte del sistema.