Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Turbomaquinarias

Elaborado por:

Miranda, Jorge 4-761-163

Sánchez, Guillermo 4-764-1854

Villavicencio, Abdiel 4-757-708

Facilitador:

Ing. Orlando Aguilar Ph.D

Introducción

Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la

humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente

su comportamiento y sus reglas. Aproximadamente desde 1950 se puede hablar de una verdadera

aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación. A pesar de que esta técnica

fue rechazada en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de

formación, fueron ampliándose los diversos sectores de aplicación.

En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este

es el motivo de que en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos cuya

alimentación continua y adecuada de aire garantizará el exitoso y eficiente desempeño de los

procesos involucrados en la producción. El diseño y mantenimiento adecuado de redes de aire

comprimido y sus respectivos accesorios, juega un papel decisivo en los procesos productivos

involucrados cuya energía utilizada es el aire.

Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de

trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central.

Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de

los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a

través de tuberías.

Diseño de Sistemas de Aire Comprimido

Los sistemas de aire comprimido se pueden encontrar en la mayoría de las instalaciones

industriales ya que éste es utilizado en muchas aplicaciones. Al ser un elemento vital para

la para la operación de máquinas, herramientas y para otros efectos, el sistema de

distribución del mismo debe tomar en cuenta todas las consideraciones de operación y lo

que el cliente necesite.

Una buena instalación del sistema de aire comprimido representará un ahorro de energía

considerable para el cliente y asegurará un funcionamiento óptimo y duradero del mismo.

Algunos de los puntos más importantes que se deben considerar para la instalación de un

sistema de aire comprimido son:

Presión del aire comprimido: la presión a la cual se desea trabajar debe ser calculada

para diseñar el sistema en base a esta. Generalmente los sistemas funcionan con 6 o 7

bares de presión.

Caudal de aire comprimido: la demanda de aire necesaria para las operaciones a realizar

será un factor importante para el diseño del sistema.

Pérdidas de presión: Los elementos de una red de aire comprimido como codos,

válvulas, Ts, cambios de sección, equipos de mantenimiento, y otras se oponen al flujo

generando pérdidas de presión de aire. Garantizar que las pérdidas estén en lo

permisible es una labor esencial a la hora de desarrollar el diseño.

Velocidad de circulación de aire: La velocidad debe controlarse puesto que el aumento

produce mayores pérdidas de presión.

Configuraciones para sistemas de aire comprimido

- Red de aire comprimido Cerrada

En este tipo de configuración la línea principal constituye un anillo. La inversión inicial de

este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin embargo, con ella se facilitan las tareas

de mantenimiento de manera importante, puesto que ciertas partes pueden ser aisladas

sin afectar a la producción.

La falta de dirección constante del flujo es una desventaja importante de este sistema, ya

que la dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las demandas puntuales y

por tanto, el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo del consumo.

El problema de estos cambios radica en que la mayoría de los accesorios de una red

(Filtros, Enfriadores etc.) son diseñados con una entrada y una salida. Por tanto un cambio

en el sentido de flujo los inutilizaría.

Red de aire comprimido Abierta:

Se constituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las de

servicio. La poca inversión inicial necesaria de esta configuración constituye su principal

ventaja.

Selección del Compresor: La selección del tipo de compresor y de su capacidad son

parámetros críticos en el diseño de una instalación de aire comprimido. Una acertada

elección supone un gran ahorro energético durante el funcionamiento normal de la

instalación.

Existen cinco pasos básicos para fijar correctamente la capacidad del compresor:

- Estimar el total de consumos de los dispositivos que emplean aire.

- Determinar la presión más elevada que requieren estos.

- Estimar un valor típico de fugas.

- Fijar las máximas caídas de presión admitidas tanto para los diversos elementos como

para las conducciones.

- Otras consideraciones que afecten al diseño: condiciones medioambientales, del

entorno, altitud, etc.

Tanques de instrumentación y servicio

Los tanques de aire de instrumentación y servicios tienen como finalidad proteger los

compresores en los ciclos de arranque y paradas de estos, además de tener la capacidad

suficiente para en caso de fallo poder llevar a los equipos de la planta a situación de paro

seguro para evitar así posibles daños de las instalaciones y equipos neumáticos.

Recomendaciones

- La red de aire comprimido hay que diseñarla con base a la arquitectura y las actividades

que se desarrollan dentro del edificio industrial y de los requerimientos de aire.

- Procurar que las instalaciones de tuberías de aire sean lo más recta posible. Disminuir la

longitud de tubería al máximo posible, evitar codos, Ts, y cambios de secciones que

aumenten la pérdida de presión en el sistema.

- La instalación de tubería siempre debe ir aérea. Pueden ir sujetas a paredes o techos.

Esto le facilitara las tareas de instalación de accesorios, purgas de condensado o futuras

ampliaciones.

- Para evitar posibles accidentes y riesgos eléctricos la instalación de tubería de aire

comprimido no debe ir cerca del cableado.

- Hay que tener cierta libertad a la hora de instalación de la red de aire comprimido para

que la tubería permita variación de longitud debido a la dilatación de los materiales por la

diferencia de temperaturas.

- Coloque una manguera flexible entre el compresor y la red de un diámetro acorde a la

salida del equipo (nunca inferior) para evitar transmitir vibraciones.

- Lo ideal es tener entre el compresor y la primera bajada al menos 7 metros de distancia

para que el aire se enfríe.

USO DEL AIRE COMPRIMIDO

Un sistema de suministro de aire comprende la generación de aire comprimido mediante compresores, así como la preparación de aire. El resultado es la provisión de aire comprimido en cantidad y calidad definidas. El aire comprimido es el portador de energía para las funciones elementales de un tren. Además del accionamiento de los frenos, se emplea también para abrir las puertas, activar la suspensión neumática, el equipo de enarenado, así como para elevar el pantógrafo (tomacorriente) o para accionar el limpiaparabrisas. La tendencia al uso de vehículos más compactos y ligeros con un nivel de seguridad y rendimiento cada vez más elevado es un desafío adicional para cada fabricante. Por eso, existe una demanda de conceptos innovadores de un suministro fiable de aire comprimido.

APLICACIONES DE USO DEL AIRE COMPRIMIDO

1. Elevadores neumáticos

Es un ascensor que funciona creando un vacío relativo.

Está compuesto por un conducto vertical, y por una cabina

coaxial a dicho conducto, que se desplaza en su interior.

En su funcionamiento, se genera un vacío relativo en la parte

superior del conducto cilíndrico; debido a la diferencia de

presiones que existentes entre la parte inferior y superior del

conducto, se logra el movimiento de ascenso del elevador

neumático. Permitiendo la entrada de aires a la parte superior

del conducto, y colocando la válvula en una posición tal que

permita el escape del aire contenido en la parte inferior del

conducto a la atmosfera, se consigue un movimiento controlado

de descenso del elevador neumático.

Algunas ventajas son:

No requiere obra civil, ni sal de máquinas.

No es una instalación fija, puede ser desmontando y trasladando fácilmente. No requiere lubricantes y su funcionamiento es mínimo. No consume energía durante el descenso, ya que utiliza la fuerza de la gravedad.

Entre sus inconvenientes esta que:

Su espacio de carga es reducido, máximo pueden ir dos personas en el interior de la cabina.

La carga máxima permitida es reducida, del orden de 180 kg. La altura máxima de funcionamiento es de 4 plantas.

2. Armas de Aire Comprimido.

Algunos clasifican como armas de aire

comprimido las réplicas de airsoft, ya que,

aunque la impulsión del proyectil

normalmente es electromecánica, este

tipo de armas disponen de un mecanismo

que comprime, mediante engranajes, el

aire de una recámara que es la que

impulsa el proyectil. Existen, sin embargo,

algunos modelos que funcionan a gas o

aire comprimido

3. Motores de aires comprimidos.

Un motor neumático o motor de aire comprimido es un

tipo de motor que realiza un trabajo mecánico por

expansión de aire comprimido. Los motores neumáticos

generalmente convierten el aire comprimido en trabajo

mecánico a través de un movimiento lineal o

principalmente rotativo. En este último caso el gas entra

en una cámara del motor sellada y al expandirse ejerce

presión contra las palas de un rotor.

Este tipo de motores son una alternativa a los motores

eléctricos cuando estos no son recomendados o posibles, como por ejemplo, en algunos

entornos de la minería, industriales, etc.

4. Vehículos de Aire Comprimido

Un vehículo de aire comprimido es un tipo

de transporte que utiliza como propulsión

un motor neumático. En el 2007 dichos

vehículos seguían en la etapa de diseño y

de prototipos.

Podrían llegar a ser parte del transporte y

ocio urbano; además, su mercado y sus

aplicaciones podrían incluir ciclo-taxis,

servicios postales y transporte en parajes

turísticos.

También entre otras aplicaciones está el uso de aire comprimido en Tornos de dentistas,

Equipos de minería (taladros, roto percutores, martillos picadores, ventiladores y muchos

otros), Arranque de motores de avión.

Conclusión

El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su utilización tiene la ventaja

sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el

posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.

Está presente en un gran número de empresas ya que mejora la productividad,

automatizando y acelerando la producción. Una buena distribución del aire comprimido

en las instalaciones neumáticas, puede lograr ahorrar muchos costos.

Dado que su accionamiento es debido a un fluido a presión, su empleo da lugar a la

aparición de unos riesgos específicos, que se van a ver magnificados si se hace un mal uso

del mismo.