Este artículo está dirigido a directores de planta, responsables de producción, responsables de mantenimiento y responsables de mejora continua o de energía que pagan la electricidad de sus compresores sin saber qué parte del aire sirve realmente para producir. Probablemente conoce el consumo mensual de sus compresores. La pregunta que tratamos aquí es más precisa: ¿cuánto aire consumen sus líneas mientras están paradas, en microparadas o en cambio de serie, y cómo medirlo sin lanzar un proyecto pesado?
- Una línea parada suele seguir consumiendo aire comprimido.
- El contador general muestra noches y fines de semana, no las paradas de día.
- Cruzar el estado de las máquinas con el caudal revela el aire consumido sin producir.
- Se actúa primero sobre el estado más costoso y luego se vuelve a medir.
El aire comprimido no se detiene cuando se detiene la línea
Maxime Laffers, experto en eficiencia energética industrial en OXA Groupe, consultora francesa especializada en el rendimiento energético de medianas y pequeñas empresas industriales, publicó Air comprimé industrie : 7 leviers pour -20 % d’énergie (en francés). En él repasa las palancas del lado de la producción y de la red: la búsqueda de fugas, la reducción de la presión de consigna, la velocidad variable, la secuenciación de los compresores, la parada de los compresores fuera de producción, un tratamiento del aire ajustado a la necesidad real y la recuperación de calor. También presenta el indicador de desempeño energético del aire comprimido, expresado en kWh por Nm³, y los certificados de ahorro energético franceses (CEE) que financian estas acciones. Sobre las fugas, que los compresores absorben sin activar ninguna alarma, lo resume así: «Pendant ce temps, les kilowattheures s’accumulent.» (es decir, mientras tanto, los kilovatios hora se acumulan).
Esa frase también vale para las máquinas. El artículo de OXA Groupe trata la producción y la distribución del aire. Este mira el otro extremo de la red: la demanda de las máquinas según su estado. Un contador general indica cuánto aire consume la planta. No indica si ese aire sirvió para producir o si se sopló mientras una línea esperaba material.
Lo que consume una línea que no produce
Cuando una máquina se detiene, no todos sus consumidores de aire se detienen con ella. Según los equipos, es habitual encontrar:
- Pistolas y boquillas de soplado abiertas o accionadas de forma continua para limpieza, secado o expulsión.
- Fugas propias de la máquina: racores, latiguillos, distribuidores y cilindros desgastados, que fugan tanto si la máquina produce como si no.
- Generadores de vacío tipo venturi, que consumen aire mientras estén alimentados.
- Purgas, refrigeración por aire y cortinas de aire, a menudo activas por defecto.
- La represurización de un ramal en cada rearranque, cuando se cerró la válvula de aislamiento.
Por la noche y el fin de semana, estos consumos se ven en el contador general, porque nada más produce. Durante el día, se diluyen en el consumo de producción. Sin embargo, ahí es donde se esconden las paradas no planificadas, las esperas, las microparadas y los cambios de serie.
Estado de máquina y consumo de aire: la tabla de lectura
Cada estado de la máquina deja una huella distinta en el consumo de aire. Esta tabla sirve de guía de lectura cuando se ponen las dos series de datos lado a lado.
| Estado de máquina | Qué sigue consumiendo | Qué muestran los datos | Palanca típica |
|---|---|---|---|
| Parada larga (noche, fin de semana, fin de campaña) | Fugas de red y de máquina, soplado que sigue activo | Un caudal de fondo estable mientras ninguna máquina funciona | Aislar el ramal con una válvula enclavada, parar los compresores fuera de producción |
| Parada no planificada de día (avería, espera de material o de operario) | Soplado, venturis y refrigeración activos | Un caudal del ramal casi igual al de marcha | Cortar automáticamente los consumidores innecesarios tras una temporización |
| Microparada | Todo lo que sigue alimentado entre dos ciclos | Un consumo repartido en muchos eventos cortos, invisible en la media horaria | Reducir la frecuencia de microparadas, vincular el soplado al ciclo |
| Cambio de serie | Soplado de limpieza, purgas, pruebas de ajuste | Un pico de caudal durante el cambio, de duración variable según el turno | Estandarizar la limpieza, acortar el cambio (SMED) |
| Marcha normal | Aire útil para el proceso | Un caudal de referencia por cadencia | Base de comparación para los demás estados |
Método paso a paso para detectar el aire consumido sin producir
Pruebe el siguiente método en una línea o una célula antes de extenderlo al resto del taller.
- Elegir un perímetro medible. Idealmente un ramal de la red con caudalímetro que alimente una línea o célula identificada. Si no, parta de la medición existente de los compresores y de una línea con mucho peso en la demanda.
- Registrar automáticamente los estados de las máquinas con fecha y hora. Marcha, parada, microparada, cambio de serie, con inicio, fin y motivo. La anotación manual al final del turno olvida precisamente las paradas cortas.
- Alinear las dos series de datos. Mismo reloj, mismo paso de tiempo. Sin esta alineación, es imposible vincular una microparada con una variación de caudal.
- Repartir el consumo de aire por estado. Para cada periodo, asigne el volumen consumido al estado de la máquina en ese momento. Obtendrá un volumen en marcha, en parada, en microparada y en cambio de serie.
- Calcular dos indicadores sencillos. La parte del aire consumida sin producir (volumen fuera de marcha dividido entre volumen total) y el caudal medio en parada comparado con el caudal medio en marcha. Por ejemplo, una línea cuyo caudal en parada se mantiene cerca del caudal en marcha indica consumidores que no siguen el estado de la máquina. Es un ejemplo de lectura: cada línea tiene su propia referencia.
- Actuar sobre el estado más costoso y volver a medir. Válvula de aislamiento enclavada con la señal de parada, corte temporizado del soplado, reparación de las fugas detectadas en la máquina, reducción de las microparadas. Vuelva a medir en un periodo y con un mix de producto comparables para juzgar el efecto en igualdad de condiciones.
Microparadas y cambios de serie: la parte más difícil de ver
Las paradas largas se detectan en cuanto se mira una curva de caudal nocturna. Las microparadas, en cambio, apenas dejan rastro en una media horaria. Una a una, parecen insignificantes. Sumadas a lo largo de un turno, pueden representar un tiempo importante durante el cual la máquina sigue alimentada sin producir. Por ejemplo, una línea que se detiene decenas de veces por turno por atascos cortos mantiene sus boquillas de soplado y sus venturis en funcionamiento cada vez. Es un mecanismo que debe comprobar con sus propias mediciones, no una media.
Los cambios de serie plantean otra cuestión. Su duración suele variar de un turno a otro, y el aire de limpieza sigue esa duración. Acortar los cambios de serie con SMED reduce a la vez el tiempo perdido y el aire soplado durante ese tiempo.
Este trabajo complementa el enfoque por indicador descrito en nuestro artículo EnPI en planta: medir el kWh por pieza y la energía consumida en parada. El kWh por pieza indica si la energía por pieza buena se degrada. El reparto del aire por estado indica en qué estado se pierde el aire sin producir. Ambos se leen junto con el OEE: si el OEE baja mientras aumenta la parte de aire consumida en parada, el problema es ante todo un problema de paradas.
El papel de TEEPTRAK: el estado de la máquina, captado automáticamente
TEEPTRAK mide en tiempo real el OEE, las paradas y las microparadas. Un módulo cableado en el armario eléctrico y un sensor a pie de línea se instalan en alrededor de una hora por máquina, sin conexión al autómata, y el OEE está disponible en 48 horas. Cada estado (marcha, parada, microparada, cambio de serie) se registra automáticamente con fecha, hora y motivo. Estos datos de estado pueden cruzarse después con sus lecturas de caudal de aire comprimido o de medición energética para repartir el consumo por estado. TEEPTRAK no es una herramienta de medición energética: aporta la parte de producción de la ecuación. Lo utilizan más de 700 plantas en más de 30 países, con una ganancia media de 10 a 15 puntos de OEE.
Para saber más
- Air comprimé industrie : 7 leviers pour -20 % d’énergie (Maxime Laffers, OXA Groupe, en francés)
- EnPI en planta: medir el kWh por pieza y la energía consumida en parada
- Estabilidad del proceso antes de digitalizar: lo que cambia la medición de paradas
FAQ
¿Por qué medir el consumo de aire comprimido en parada y no solo el consumo total? Porque el consumo total mezcla el aire útil y el aire perdido. Repartido por estado de máquina, muestra cuánto aire se va durante las paradas, las microparadas y los cambios de serie, y por tanto qué palanca abordar primero.
¿Hace falta un caudalímetro en cada máquina? No. Lo habitual es empezar por un ramal o una célula que ya se miden, cruzados con el estado de las máquinas que alimentan. Una medición más fina se justifica después donde la parte de aire consumida sin producir es mayor.
¿Qué relación tiene con el OEE? El OEE mide el tiempo perdido; el reparto del aire por estado mide la energía perdida durante ese tiempo. Reducir paradas y microparadas mejora ambos, siempre que se midan en el mismo perímetro.
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