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Fecha: Noviembre 2019
Idioma: Castellano
Procedencia: Centro de Cálculo Paramétrico S.L.
Autor: Jordi Renedo, Centro de Cálculo Paramétrico S.L.

Este documento forma parte del Blog sobre gases medicinales de Jordi Renedo, director técnico del Centro de Cálculo Paramétrico. En este capítulo descubriremos que tipo de ajustes se pueden llevar a cabo en una central de compresores de uso médico.

Puesta en marcha
Vamos a enfocar el texto a partir del relato de una experiencia. Inicialmente surgieron algunos inconvenientes que se fueron solucionando. Pero quedaron anomalías intermitentes y espaciadas que aparentemente no tenían una explicación plausible. En algunos momentos en la central hacía calor, más alto que el correspondiente a la época estival y con dos compresores en marcha Y no justificados por un alto consumo. Parecía una anomalía del secador, por quedar una corredera interna en mala posición provocando fugas cuantiosas

Se colocó un termómetro de máxima y mínima en el local de la central y se controló el funcionamiento. Se detectaron temperaturas cercanas a los 40 °C de una forma no justificada.

Sin dejar de buscar en otras direcciones (p.e. se instaló una telegestión de funcionamiento que no aportó datos significativos a pesar de ser revisada por el fabricante, fue útil por cuanto descarto la presencia de otras posibles causas de malfuncionamiento), nos planteamos reducir el consumo energético y los tiempos de funcionamiento.

Con la reducción del consumo energético, se buscaba reducir la aportación de calor al local. Los compresores scroll se refrigeran por aire, con lo que la temperatura del local se resiente.

El consumo energético se podía reducir ajustando el diferencial arranque-paro. Como se verá a continuación se ajustó primero el valor de arranque según norma. Aunque existen otras posibilidades de reducción, que se guardaron como última opción.

Después se evaluó el valor de paro en funcionamiento coordinado, de forma que no se superara el número máximo de arranques (establecido en 6 por hora) estuviera la central en la situación en que estuviera con solo 1 compresor disponible o los 3.

El área geográfica de la central es proclive a ceros eléctricos, que introducían otro problema. El rearme existía, pero no de forma coordinada. Cada compresor trabajaba con sus propios ajustes y se producían interferencias entre ellos. Pasamos a calcular los ajustes para que los compresores trabajaran bien cuando no estuvieran coordinados. De esta forma, el que tenía los ajustes más altos era el preferente y trabajaría el solo; había que conseguir que el número de arranques también estuviera limitado a 6 por hora.

La temperatura de salida del aire de refrigeración es al mismo tiempo (en un cierto porcentaje) la entrada al compresor del aire médico. Si el aire de refrigeración se recicla, la temperatura ambiente sube, y la temperatura de salida del compresor también sube. Con lo que el compresor pierde rendimiento (medido en Kg).

Pero los secadores de adsorción tienen una capacidad limitada y están diseñados para una cierta temperatura de entrada máxima. Cuando se supera la temperatura de entrada la capacidad se reduce drásticamente.

1. Factores de corrección de la capacidad de un secador en función de la temperatura de entrada y la presión. Modificado de una información técnica Kaeser
Si la temperatura ambiente alcanzó en determinados momentos casi los 40  °C, y la temperatura de salida del compresor es por ejemplo de 20  °C por encima de la ambiente. El aire entrara al secador de adsorción a 60 °C y de acuerdo con la figura 1 habría perdido más del 20% de su capacidad, como la tabla no alcanza puede ser un 30% o más. A partir de aquí podríamos estar trabajando fuera de los rangos de funcionamiento especificados por el fabricante.

Con el agravante de que el aire de regeneración, no pudiera cumplir su misión por no ser suficientemente seco. Una especie de enclavamiento que bloqueara el buen funcionamiento.

Un punto de rocío alto (- 46  °C) es difícil de conseguir y de mantener. Se trabajaba con solo un tratamiento en marcha, para reducir el autoconsumo de medición del punto de rocío del secador-tratamiento en reserva. Este punto de rocío alto es el que especifica la normativa.

Simultáneamente a la reducción de la potencia disipada se procedió a instalar una extracción forzada del cubículo de la central, comandada por un termostato de ambiente.

El resultado ha sido el correcto, después de varios meses. Aunque no podemos afirmar si el buen funcionamiento es debido sólo al ajuste de la potencia consumida, solo a la ventilación forzada o a ambas. Probablemente a ambas modificaciones que se solapan y complementan.

El método de cálculo al permitir no sólo bajar la potencia disipada sino además conseguir en el común de los casos unos tiempos sin comprimir mayores (en funcionamiento coordinado). Esto consigue una mejor renovación del aire ambiente y bajada de temperaturas consiguientes.

Como los usos son exclusivamente de aerosol terapia y nada más (no hay quirófanos ni Ucis), en este centro se podría haber bajado la presión de arranque en 1,5 bar. Ya que todos los caudalímetros de aire del centro pueden trabajar a 2,8 bar sin problemas gracias a los microreguladores de presión que llevan incorporados.

¿Existen más soluciones? ROTUNDAMENTE SÍ
Una de ellas es instalar un secador frigorífico antes del secador de adsorción. El coste/beneficio del secador frigorífico es mucho mejor que en el secador de adsorción, pero no consigue alcanzar el nivel de sequedad que pide la norma. Pero sí realizar una parte importante del trabajo de deshumidificación a muy bajo coste.

Otro inconveniente de los secadores frigoríficos es que no sirve cualquiera. Los secadores frigoríficos “industriales”, no son los más aconsejables ya que en caso de fugas del equipo frigorífico pueden enviar freón a los pacientes. Es aconsejable usar secadores denominados de “masa térmica”, en los cuales la transferencia de frío se realiza con una masa puente entre ambas tuberías. En el peor de los casos una fuga iría primero al ambiente, con lo que se obtendría una importante dilución.

El inconveniente anterior puede solventarse instalando los secadores frigoríficos en una sala independiente, de forma que una posible fuga del freón tenga dificultad de llegar al compresor.

Un problema añadido es que los secadores frigoríficos de masa térmica son más complejos, algo más costosos y suelen empezar con caudales mayores.

Desconocemos hasta qué punto los complejos tratamientos de adsorción serían capaces de eliminar una posible contaminación por freón.

Otro tema de interés es el uso de compresores tipo scroll. 

Los compresores tipo scroll son:

  • Compresores secos (secos = sin aceite), es decir no ensucian, no añaden aceite al aire. No hay que limpiar el aire que previamente se ha ensuciado. No es una ventaja pequeña.
  • Tienen una capacidad de presión hasta 8 o 10 bar.
  • Se construyen en torres con varios compresores e incluso con secador frigorífico “normal” incorporado. Este último caso para aire de calidad para instrumentación.
  • Los caudales son más pequeños que otras familias de compresores.
  • Tienen una vida más limitada que sus hermanos mayores.
  • No hay muchas marcas de este tipo de compresor.

A pesar de ello en centros pequeños y medianos son una excelente solución.

Tenemos tendencia a pensar que muchos equipos son como pilares, que se construyen una vez y nunca más se tocan.

El aceite de los compresores al llegar a los secadores se retiene, pero a diferencia del vapor de agua no se devuelve al ambiente, la columna no se regenera. A este fenómeno algunos lo llaman envenenamiento del elemento secante, porque las torres van perdiendo capacidad de retención de adsorción. Por lo que al final no secan y las redes llegan a inundarse para extrañeza de todos que no consiguen encontrar de donde proviene esta agua. Se llega incluso a oír como borbotea en las tuberías (fases iniciales en los cambios de nivel). Un purgador capacitivo no es la solución, pero serviría para evitar la inundación como tal (y además de sistema de detección, si no hay un medidor de punto de rocío) y que el agua llegue a los pacientes.

La extrema sequedad que pide la normativa (puntos de rocío iguales o mejores de -46  °C) busca solo dificultar la proliferación microbiana. Donde no hay agua no hay vida.

Finalmente el funcionamiento individual por medio de decalajes no era 100% necesario, aunque finalmente se realizaron los ajustes. Ya que existía lo que en otros equipos se denomina arranque en caliente. Consistente en que el equipo recuerda si estaba en marcha o parado al desaparecer la tensión. Al volver la tensión pasa directamente a la misma situación anterior al corte. Inicialmente esta memoria se conservaba solo segundos, y se amplió bastante (hasta 1 hora). Los cortes de tensión si bien son frecuentes no suelen durar demasiado, por lo que se tiene una mayor garantía de buen funcionamiento. Finalmente se tienen 3 sistemas de garantizar un número máximo de arranques:

  • Sistema coordinado.
  • Una variante del sistema coordinado mediante el arranque en caliente hasta 1 hora más tarde del corte.
  • Decalajes de los ajustes arranque paro distintos en cada compresor. Que no es energéticamente lo óptimo, pero permitiría trabajar con seguridad sin interferencias entre compresores.
  • Bajar la presión de arranque, casi 1,5 bar, gracias al hecho de que el hospital dispone de caudalímetros de aire con micro regulador incorporado, que les permite trabajar correctamente hasta valores tan bajos como 2,8 bar. Aunque posible, se prefirió mantener las presiones sobre las tomas acorde con la norma ISO 7396.

Con la solución de bajar los valores de paro, el compresor rinde más. En la próxima actuación de mantenimiento programado, se corregirá el error de considerar el caudal del compresor como menor al real por trabajar con valores de paro más bajos.

Notas:
Los ejemplos que describimos, difícilmente son de aplicación directa a otro centro hospitalario. Pero sí permiten ver que existen varias soluciones a un mismo problema, varios caminos que pueden ser concurrentes.

Algunos caminos no se siguen hasta el final. Por ejemplo el incremento entrada/salida del aire del compresor (estimación), o la reducción de capacidad al aumentar la temperatura de entrada al secador de adsorción. En este último caso también hacemos una estimación ya que ni siquiera el secador es de la misma marca al instalado. Pero en la generación anterior de secadores de adsorción existía una cierta uniformidad en cuanto a estos coeficientes de corrección.

Insistimos en estos conceptos por cuanto muchos matices pueden requerir horas en la redacción y comprobación de datos. En un blog no disponemos de tanto tiempo, quedamos abiertos, eso sí a un posible diálogo posterior. Con la circunstancia de que deberá aceptarse en algunos puntos que no vayamos más allá.

Este blog tiene el inconveniente de que es o pretende ser transversal. Pero conseguir que se sea consciente de que la máxima frecuencia se produce cuando el caudal de consumo es igual 50% del caudal generado lo consideraremos un éxito. No tanto porque sea un tema muy complejo, sino porque en el día a día del trabajo debemos tocar muchas teclas. Saber que existe una solución y dónde encontrarla es mucho.

Después viene que por motivos comerciales tenemos un calderin excesivamente pequeño…. etc. Pero una vez conocido y acotado un problema, la solución suele emerger por si misma y se puede evaluar con más precisión.

El objetivo final es/era múltiple:

  1. Mostrar que existía un problema sin causa conocida, de forma intermitente especialmente en verano.
  2. Se buscaron varios caminos para solucionarlo (nuevos ajustes con ahorro energético, limitación del número de arranques, televigilancia…). Con el objetivo de reducir la aportación de calor al local y conseguir en circunstancias normales una bajada de temperatura.
  3. Finalmente, el problema se centra en una ventilación del local insuficiente. Se añade una extracción forzada con termostato y se soluciona.
  4. Dar a conocer que:
    1. Existen varias soluciones alternativas y complementarias.
    1. Existe un método simplificado para limitar el número máximo de arranques.
    1. Un método para calcular el valor de arranque determinando el escalado de presiones necesario y un valor de paro por tanteo.
    1. Método para calcular los ajustes arranque-paro de cada compresor para funcionamiento no coordinado, decalando los valores y respetando el máximo número de arranques. No es la mejor solución, pero sería el último recurso en caso de avería.
    1. El circulo vicioso que representa:
      1. El aire caliente proveniente de la refrigeración Aire/Aire entra en el compresor subiendo la temperatura de salida hacia el secador.
      1. Este aire de salida más caliente puede sacar al secador de su zona de trabajo correcto.
      1. El círculo vicioso se impide introduciendo una extracción forzada (con termostato ambiente)

Todo ello con sus limitaciones por escrito, de forma que si persistiera algún problema se puede repasar el proceso de toma de decisiones y mejorarlo. Además de poder consultar el proceso. Al ser temas de poco uso tienden a perderse en la memoria.

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