Calculadora de costo de fugas de aire comprimido
Estima cuánto aire y dinero desperdician las fugas de aire comprimido: caudal por cada orificio según la presión y el diámetro, potencia del compresor, energía y costo anual con el método del DOE.
Cómo funciona
Caudal de aire libre por fuga Q = Cd × A × P₀ × √(k ÷ (R·T₀)) × (2 ÷ (k + 1))^((k+1)/(2(k−1))) ÷ ρ_estándar (flujo estrangulado, k = 1.4, P₀ absoluta) · potencia = caudal total (m³/min) × potencia específica (kW por m³/min) · costo = potencia × horas × precio
El aire que escapa por un orificio a las presiones habituales de planta (más de 1 bar manométrico) alcanza la velocidad del sonido, así que el caudal solo depende del área del orificio y de la presión absoluta aguas arriba. Es la misma relación de orificio con flujo estrangulado que usa la tabla de fugas del Departamento de Energía de EE. UU. (la tabla del DOE indica 6.3 cfm por un orificio redondeado de 1/16″ a 100 psig; este cálculo da 6.5 cfm), multiplicada por un coeficiente de descarga según la forma real de la fuga. Cada metro cúbico de aire cuesta electricidad del compresor —unos 6.4 kW por cada m³/min en un compresor de tornillo típico— y las fugas suelen desperdiciar entre el 20% y el 30% del aire comprimido de una planta.
Ejemplo resuelto
Diez fugas de borde vivo de 3 mm en un sistema a 7 bar pierden cada una 6.8 L/s de aire libre, 67.7 L/s en total (4.06 m³/min). Con 6.4 kW por m³/min se desperdician 26.0 kW; en 6,000 horas son 156,071 kWh, que a 0.12 por kWh cuestan $18,728.57 al año, es decir, $1,872.86 por fuga.
Fuentes: US DOE — Compressed Air Tip Sheet #3: Minimize compressed air leaks · Wikipedia — Choked flow
Preguntas frecuentes
¿Cuánto cuesta una fuga de aire comprimido?
Una sola fuga de 3 mm (1/8″) a 7 bar (100 psig) pierde aproximadamente 7–11 L/s (15–25 cfm), lo que exige 2.5–4 kW de compresor: normalmente entre 1,500 y 2,500 al año a 0.12 por kWh si el sistema trabaja casi todo el año.
¿Cómo encuentro las fugas de aire comprimido?
Escucha y usa agua jabonosa en horas tranquilas, o un detector ultrasónico durante la producción. Etiqueta cada fuga, estima su tamaño y repara primero las más grandes; los acoples rápidos, mangueras, filtros, reguladores y purgas son los sospechosos habituales.
¿Cómo mido la fuga total de mi sistema?
Sin producción, cronometra cuánto tiempo trabaja el compresor en carga y en vacío: fuga % = tiempo en carga ÷ (tiempo en carga + en vacío) × 100. O mide la caída de presión de un tanque de volumen conocido.
¿Por qué importa tanto la presión del sistema?
El caudal estrangulado por un orificio es proporcional a la presión absoluta, así que una fuga a 8 bar pierde un 12% más de aire que a 7 bar. Bajar la presión de la red a lo que realmente necesitan los equipos reduce tanto las fugas como la potencia del compresor.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.