apunte aire comprimido modificacion 2012

INSTALACIONES AUXILIARES-AIRE COMPRIMIDO

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL AIRE

Componentes del aireEl aire está compuesto por una mezcla de gases, vapores y en menor medida sólidos. Esta relación puede variar, sin embargo, se puede adoptar la siguiente composición del aire. Oxigeno 21%Nitrógeno 78%Otros gases y vapores 1%

¿Que es el aire comprimido?Aire atmosférico comprimido.Una mezcla de gases compresibles, vapores y sólidos.Una energía transportable, debido a que se la puede utilizar para realizar distintos trabajos.

Ventajas del uso de aire comprimidoPosibilidad de generar en cualquier lado y en cantidades ilimitadas.Gran eficiencia energética y transporte sencillo de la energía.Posibilidad de almacenarlo en depósitos.Es incombustible y no es inflamable.Mantenimiento y cuidados simples.Flexibilidad para utilizar distintos niveles de presión.El aire comprimido es la segunda instalación energética mas utilizado después de la energía eléctrica.

Utilización del aire comprimido en la industria.Uso en producción 50%Uso inadecuado 10%Demanda artificial 10%Fugas 30%

¿Como se utiliza el aire comprimido?Por definición es aire atmosférico a presión, esto significa que la energía se almacena en el aire comprimiéndolo. Cuando el aire comprimido se expande de nuevo, esta energía se convierte en trabajo.

Presión AtmosféricaLa presión atmosférica se produce por el peso de la atmósfera. Está relacionada con la densidad del aire y la altura.La presión atmosférica normal a nivel del mar es 1.013 mbar.La presión atmosférica cae aproximadamente 100 mbar por cada 1.000 mts de altura.

Volumen Es la magnitud física que expresa el espacio que ocupa un cuerpo. Como el aire atmosférico está constituido por gases compresibles, el volumen del mismo disminuye de forma inversa a la respectiva PRESIÓN ABSOLUTA.

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Ejemplo: ¿Si tengo un volumen de 7 m3 a presión atmosférica, es decir a 1 bar absoluto, y lo llevo a una presión manométrica de 6 bar, 7 bar absolutos, que volumen ocupará?

Si utilizamos la ley de Boyle-Mariotte

V1 = Po V1 = Vo x Po V1 = 7m3 x 1 bar = 1 m3Vo P1 P1 7 bar

¿Si tengo un volumen de 1 m3 a una presión manométrica de 6 bar, que volumen ocupará si lo dejo a presión atmosférica?

Si utilizamos la ley de Boyle-Mariotte

V1 = Po Vo = V1 x P1 Vo = 1m3 x 7 bar = 7 m3Vo P1 Po 1 bar

CaudalEs la cantidad de aire comprimido que fluye a través de una sección por unidad de tiempo. La unidades utilizadas normalmente para estas instalaciones son litros/seg. o m3/min.Para el pasaje de unidad tener en cuenta que 16,66 litros/seg. = 1 m3/min. . V = A x v . V = Caudal; A = sección; v = Velocidad

Unidades estándar en compresores

Entrega de aire en la unidad de compresiónsegún ISO 1217: 1996 Anexo B

- sin filtro de aire - sin pérdidas por transmisiones (correas o engranajes)- sin consumo de energía por ventilador- sin pérdidas internas en la unidad (tanque separador, post enfriamiento)

Entrega de aire (FAD) de todo el paquetea máxima presión de operación a la salida del aire según ISO 1217: 1996 Anexo C

- sin pérdidas internas en tuberías y accesorios - Entrega de aire libre (FAD) calculado con referencia a las condiciones del aire de entrada.

Medición de entrega de volumen de acuerdo a ISO 1217, anexo C

El caudal expresado en los folletos de compresores, según la norma ISO 1217, anexo C, es tomando como referencia el caudal de admisión al compresor. No tiene en cuenta el caudal de descarga ya comprimido. Se calcula mediante la siguiente ecuación:

V1 = V2 x P2 x T1T2 x P1

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Especificaciones para cálculo de volúmenes en aire comprimido

Temperatura Presión del aire Humedad relativa

Volumen de acuerdo a ISO 1217 Anexo C 20ºC 1 bar (abs) 0%

Volumen en función a las condiciones del sitio Temperatura ambiente Presión ambiente Humedad ambiente

Sm3/h, condiciones estándar métricas (Canadá, sud América y nueva Zelanda)

15ºC 1 Atm (abs)

Nm3/h , condiciones métricas normales.(Europa, argentina)

0ºC 1 Atm (abs)

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COMPRESORES

Compresores de aire a PISTON

Los compresores son máquinas que comprimen el aire ambiente (a presión atmosférica)y lo comprimen hasta lograr una presión superior.En una relación concisa, podemos resumir la gama de compresores a pistón conocidos en el mercado atendiendo al repertorio de caudales que se disponen y al rendimiento del mismo en CV necesarios para comprimir 1m³/min. a 7 bar de presión efectiva.

ClasificaciónPor el número de etapas

Compresores de una etapa. Estos compresores disponen de una simple etapa de compresión. Se componen, en esencia, de un cárter con cigüeñal, pistón y cilindro. Para su refrigeración lleva, en la parte exterior, aletas que evacuan el calor por radicación son utilizados para aplicaciones en donde el caudal sea limitado y en condiciones de servicio intermitente, pues son compresores de pequeñas potencias. En este tipo de compresores, la temperatura de salida del aire comprimido se sitúa alrededor de los 180ºC con una posible variación de ±20ºC.

Compresores de dos etapas. Son compresores que tienen como característica principal que el aire es comprimido en dos etapas, en la primera etapa (de baja presión) se comprime hasta una Pi = 2 a 3 bar, y en la segunda etapa (de alta presión), se comprime hasta una presión de 8 bar. Estos compresores son los más empleados en la industria cubriendo sus caudales una extensísima gama de necesidades. Pueden ser refrigerados por aire o por agua. Es decir, el refrigerador intermedio (entre etapas) puede actuar a base de un ventilador o en virtud de una corriente: de agua a través del mismo. En este modelo de compresores, la temperatura de salida del aire comprimido gira alrededor de los 130ºC con una posible variación de ±20ºC.

Por el modo de trabajar el pistón

Se dice que un pistón es de simple efecto cuando trabaja sobre una sola cara del mismo (ver el modelo a) y precisamente aquella dirigida hacia la cabeza del cilindro. La cantidad de aire desplazado es igual a la carrera por la sección del pistón.

El pistón es de doble efecto (ver modelo b ) cuando trabaja sobre sus dos caras y delimita dos cámaras de compresión en el cilindro. Así, el volumen engendrado es igual a dos veces el producto de la sección del pistón por la carrera. Hay que tener en cuenta el vástago, que ocupa un espacio obviamente no disponible para el aire, y, como consecuencia, los volúmenes creados por las dos caras del pistón no son iguales.

Se dice que el pistón es de etapas múltiples o tándem si tiene elemento superpuestos de diámetros diferentes, que se desplazan en cilindros concéntricos (ver modelo c ). El pistón de mayor diámetro puede trabajar en simple o doble efecto, no así los otros pistones, que lo harán en simple efecto. Esta disposición es muy utilizada por los compresores de alta presión.

Y, finalmente, al pistón se le llama diferencial (ver modelo d) si trabaja a doble efecto, pero con diámetros diferentes para conseguir la compresión en dos etapas. Tiene limitada la utilidad, y dicha posición de los pistones está cayendo en desuso.

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COMPRESORES ROTATIVOS

Reciben el nombre de compresores rotativos las máquinas que producen aire comprimido por un procedimiento rotatorio y continuo, es decir, que empujan el aire desde la aspiración hacia la descarga, comprimiéndolo.Los modelos de más amplia difusión industrial pueden clasificarse:

Compresores de paletaEl principio de funcionamiento de estos compresores se ilustra en la figura siguiente. El rotor cilíndrico R está colocado excéntricamente dentro del hueco tubular del estator E.El rotor lleva un número de paletas radiales metidas en unas ranuras dispuestas a tal efecto, y cuando el rotor gira accionado

por el motor, las paletas se desplazan hacia afuera per la fuerza centrífuga, ajustándose a la pared interior del estator hasta el punto de excentricidad máxima situado en la parte superior del estator. El volumen de aire atrapado en la cámara comprendida entre dos paletas consecutivas se comprime gradualmente mientras que la rotación del aire irá poco a poco disminuyendo y por lo tanto su presión aumenta por la progresiva reducción del volumen provocando la correspondiente compresión. En el momento en que llega a la lumbrera o abertura de descarga el aire será empujado a través de ella hacia la salida, habiéndose consumado el ciclo.En los compresores de paletas, su principal campo de actuación esta en presiones efectivas de 0, 5 a 4 bar; aunque hay empresas que los fabrican para una presión nominal a plena carga de 8-10 bar, oscilando su volumen entre 100 a 2.500 Nm³/hEl compresor de paletas puede ser de una o dos etapas. En este último caso, se tiene prácticamente dos máquinas en serie con un refrigerador intermedio

Compresores RootsLos compresores Roots conocidos también con el nombre de soplantes, tienen un amplio campo de aplicación a bajas presiones. Dentro de M cuerpo de bomba o estator, dos rotores de perfiles idénticos en forma de 8, giran a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. Estas rotaciones están sincronizadas por un juego de engranajes exteriores,

lubricados por baño de aceite. A diferencia de otros compresores, los rotores no rozan ni entre sí ni con el estator, existiendo una pequeña tolerancia entre estos; por consiguiente, no pueden efectuar compresión interior, ya que el volumen de las caras de trabajo no diminuye durante la rotación.Estos compresores únicamente transportan del lado de aspiración al de compresión, el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en este recorrido. El volumen que llega a la boca de salida, todavía con la presión de aspiración, se junta con el aire ya comprimido que vuelve de la tubería de descarga y se introduce en la cámara cuyo contenido llega en ese momento a la presión máxima, siendo

descargado seguidamente.Disponen de la ventaja de que la ausencia de fricción entre los rotores hace innecesaria la lubricación en la cámara de compresión, lo cual permite la entrada de un aire totalmente exento de aceite que pudiera contaminarlo.Son muy aceptados en la impulsión neumática de materiales a granel, en los camiones-silo, fábricas de cemento y un largo etcétera de posibilidades industriales, ya que sus formas constructivas presentan aspectos muy variados.

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Compresor a tornilloEstos compresores son asimismo de tipo volumétrico. Pueden satisfacer las necesidades de una amplia gama de caudales que van desde 2,5 a 70 Nm³/min en compresores de tornillo de dos etapas, para presiones máximas de trabajo de 8 a 10 bar.Están dispuestos de tal manera que el rotor macho se encuentra dotado de lóbulos con un perfil de estudiado diseño, y el rotor hembra de acanaladuras en las cuales se introducen los lóbulos en el curso de la rotación. El accionamiento del conjunto tiene lugar por el extremo del eje que lleva el rotor macho, quien arrastra por contacto a la hembra, o lo hace mediante engranajes sincronizados que posicionan relativamente los elementos con enorme exactitud consiguiendo en ambos casos la intercepción mutua entre los cuatro lóbulos del macho y los seis canales de la hembra.El rotor macho es el que absorbe la potencia suministrada por el motor, estableciéndose alrededor del 85 al 90% de la potencia total para él, dejando un 10 al 15 % para el rotor hembra. La interposición de una película de aceite, sirve para sellar el espacio de compresión y eliminar el calor que se origina durante la compresión.Lo que esencialmente distingue el compresor de tornillo es que el aire se comprime entre sus 1óbulos de una forma continua y progresiva. Los rotores van montados en un cárter provisto de una admisión para aire en un extremo y una salida en el otro. El rotor macho ha girado 1/4, y el hembra 1/6 de revolución, en cada una de las figuras siguientes. Conforme giran los rotores, los espacios que hay entre los 1óbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisión y el incremento del volumen experimentado provoca un descenso de presión, con lo que dichos espacios empiezan a llenarse de aire (A). Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presión neumática en el aire entrante; no hay bombas de aceite.Cuando los espacios interlobulares están completamente cargados de aire, la rotación, que prosigue, cierra el orificio de admisión y comienza la compresión (B). El volumen de aire que hay entre los rotores de engrane continuo sufre aún una mayor reducción (C). En el momento en que se alcanza la presión final a que se somete el aire, el espacio interlobular queda conectado con el orificio de salida.

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Esquema compresor a tornillos lubricado

Función del lubricante

- Lubricar rodamientos (aumenta la vida útil de la unidad compresora)- Refrigeración unidad compresora- Sellar rotor- Remover contaminantes del aire (sólidos, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, etc.)

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Compresores secos o no lubricados

Cuando el agente comprimido que ha de producir un compresor tiene que quedar exento de aceite, hay que recurrir a compresores de pistón o de tornillo en los que ningún aceite de lubricación o sucedáneo entre en contacto con el gas a comprimir, resolviendo la mencionada necesidad mediante cámaras de compresión sin lubricante. Son los vulgarmente llamados "compresores secos", cuyo adjetivo no concuerda con la realidad, pues el aire sigue estando húmedo, denominándose mejor "compresores exentos de aceite o sin lubricación".Desde luego que es imposible conseguir un aire real y absolutamente exento de aceite, si bien los compresores secos, teóricamente, producen aire libre de aceite, puesto que trabajan con cámaras de compresión sin lubricación. No obstante, aspiran el aire del medio ambiente y, aunque están equipados con filtros de admisión de alto rendimiento, concentran las impurezas que le encuentran en el mismo por pocas que sean. Independientemente del use que se le dé al equipo, en absoluto se puede garantizar que no dejarán de pasar partículas. Así que la definición de aire exento de aceite deberá ser: aire al que, por medios prácticos, se ha eximido de aceite hasta tal punto que no se pueden detectar trazas de aceite en las líneas de aire comprimido.Por lo tanto, es evidente que el tener un compresor exento de aceite no excusa el colocar filtros de aire cerca del punto de consume, ya que el aire es portador, en una dosis más o menos grande, de contaminantes a veces imperceptibles.Son utilizados normalmente en la industria farmacéutica, medicina, industria alimenticia, etc.Estos compresores son más costosos, debido a que tienen un nivel tecnológico mayor a los lubricados.

Comparación entre compresores lubricados y no lubricados

Lubricados No lubricadosRangos de presión hasta 15 bar.Baja velocidad rotacional.Acople directo.Tracción mecánica simple.Piezas fundidas simples.Amplia tolerancia de unidad compresora.Buena eficiencia en caudal.Un único radiador de aceite y post-enfriador.Mínimas tuberías.Intercambiador de calor con válvula termostática.Adaptable para sistema de recuperación de calor.

Presiones hasta 11 bar.Alta velocidad rotacional.Sistemas de engranajes sincronizados.Sistemas de sellos laberintos.Fundición con ductos para enfriamiento y circulación de aceite.Estrechas tolerancias de unidad compresora.Pérdida de eficiencia en caudal.Dos etapas con enfriadores.Requiere bomba de aceite.Revestimientos especiales sobre rotores.Servicio especializado.Varios intercambiadores, 1º etapa de aire, 2º etapa de aire, aceite.Complejo sistema de tuberías de aceite y aire.Altas temperaturas de operación.Requerimientos de tuberías de inoxidable.Motor de ventilador de mayor potencia.

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FACTORES DE SELECCIÓN COMPRESORES DE TORNILLO LUBRICADO

1. Salto termino post enfriador de aire.Tiene en cuenta la eficiencia del enfriador de aire del compresor. El aire al ser comprimido eleva su temperatura, con estos equipos se busca bajar la temperatura del aire y eliminar parte de la humedad del mismo. El salto térmico es la diferencia entre la temperatura del aire de enfriamiento y la temperatura de salida del aire comprimido enfriado. Cuanto menor sea esta diferencia mayor es la eficiencia de enfriamiento del compresor. Un eficiente enfriamiento mejorará la calidad del aire a utilizar.Otra característica a tener en cuenta es verificar que la limpieza del enfriador sea facial y rápida.

2. Eficiencia de separación Aire-aceite.El tanque de separación de aire-aceite debe ser los mas eficiente posible. Por lo general están constituidas de 3 etapas de separación. La primera etapa es centrífuga donde se separa entre el 95-98% de aceite. Las siguientes etapas de separación están formadas por elementos separadores de aceite, una capa de filtro gruesa y otra capa de filtro fino.

3. Potencia especifica del compresor.Llamamos potencia específica del compresor a la relación entre la potencia del equipo y el caudal de entrega de aire (FAD).

Potencia Especifica = Potencia en [kW]Caudal efectivo en [m3/min]

Este parámetro es muy importante para determinar el costo por m3 de aire comprimido generado por el equipo. Teniendo en cuenta un periodo de 5 años, el consumo de energía eléctrica del compresor en este periodo corresponde el mayor costo de la instalación. Los componentes del costo son:

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4. Transmisión motor-bloque compresor.Normalmente las empresas fabricantes de compresores tienen un número limitado de unidades compresoras. Para cubrir un amplio rango de caudales y presiones, modifican el número de revoluciones de los tornillos. De esta forma se obtiene que pequeñas unidades compresoras entreguen grandes caudales. Esto se logra aumentado el número de revoluciones de las unidades colocando multiplicadores de velocidad. Esto produce una caída en la vida útil del compresor y un aumento de la potencia especifica. En la elección de los compresores se debe tener en cuenta que las unidades trabajen a un bajo régimen de vueltas, para aumentar su vida útil. En cuanto a la potencia especifica de la unidad varia con el número de revoluciones como se puede ver en el gráfico adjunto. Para obtener el mejor rendimiento del equipo es necesario hacerlo trabajar en el punto óptimo.

5. Controles de regulación de la potencia del compresor.Es muy importante conocer el tipo de regulación de potencia que tiene el compresor, por que de esta forma vamos a saber como se comporta el compresor con la variación de la demanda. Se debe saber como opera el compresor trabajando en vacío, ya que al estar funcionando el motor se produce un consumo de energía. Cuanto más se controle este consumo de energía cuando no se está generando aire comprimido, más eficiente será el consumo de energía del compresor. Dependiendo de la variación de la demanda y de la potencia del compresor se pueden utilizar distintos sistemas. Los más conocidos son:

ON-OFFComo su nombre lo indica, este tipo de regulación trabaja con entrada de aire abierta al 100% o con entrada de aire cerrada al 0%, compresor trabajando al vacío, sin generar aire comprimido. Esta función entra en el periodo ON, funcionamiento a plena carga, cuando la presión está por debajo de una presión de control. Cuando la presión llega a un nivel máximo prefijado, el sistema entra en OFF, marcha en vacío. Algunas marcas de compresores agregan una variable mas, el tiempo de funcionamiento en vacío. Este parámetro se puede regular y de esta forma si el equipo funciona un tiempo en vacío, el mismo puede apagarse pasado este periodo. Otros introducen la mediación de temperatura del bobinado del motor. El compresor se apaga y se prende continuamente según las necesidades de la demanda. Cuando la temperatura del bobinado es muy alta debido a los arranques, el compresor trabaja en vacío hasta que la temperatura baje y luego se apaga.

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Esquemas de distintos sistemas tipo ON-OFF

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Modulante En este sistema, a diferencia del anterior, se regula la entrada de aire a la unidad compresora en función de la demanda. Es decir, el compresor funciona al 100% hasta llegar a una presión de control. Una vez allí, la entrada de aire se abre o se cierra en función de las necesidades de la instalación. Una vez llegada a la presión máxima, algunos equipos tienen un tiempo de espera, si en este tiempo no se llega a la presión mínima, entonces el compresor se para.

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Variación de la velocidad de rotación con convertidor de frecuencia En este sistema regula la velocidad de giro del motor en función de la demanda, con la ayuda de un convertidor de frecuencia. Este sistema reduce el consumo de energía de los equipo, si y solo si, el rango de variación se encuentre cerca del punto optimo. Para bajas velocidades se obtendrán potencias específicas muy altas. Este sistema es recomendado solo para ciertas instalaciones, debido a su elevado costo inicial.

6. Nivel de ruido.Este parámetro es importante no solo en lo referente a la seguridad del personal, también nos indica una exigencia excesiva de la unidad compresora.

7. Peso del equipo y volumen de aceite.El peso del equipo nos da una idea de la robustez del equipo. Esto sería un buen indicativo para poder predeterminar la vida útil del equipo en trabajo pesado. El volumen de aceite nos puede indicar, además del tamaño de la unidad compresora, una mejor eliminación de impurezas y refrigeración del equipo. 8. Costo del equipoEste es un indicativo ya conocido por todos, pero como se demostró anteriormente no es el único ni el más importante.

ELEMENTOS EN UN SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

SALA DE COMPRESORES

Consideraciones y disposición

Temperatura ambiente del lugar entre 3º y 45ºC. Piso nivelado y firme Suficiente espacio para transporte e instalación de equipos. Suficiente espacio para mantenimiento y reparación. Como mínimo 800 mm de cada lado de servicio. La sala debe estar provista de una apertura de aire natural que provea la cantidad de aire necesaria por el sistema. Si es necesario instalar extractores o ductos de evacuación de aire caliente desprendido por los equipos. Debe existir una línea de evacuación de condensados que facilite el tratamiento y evacuación de los mismos. En caso de utilizar mas de un equipo, no colocar la admisión de un equipo cerca de la zona de desprendimiento de

aire caliente de otros equipos. En caso de utilizar ductos, utilizar una correcta dimensión de los mismos y tratar de evitar cambios bruscos de

dirección. En caso de utilizar el aire caliente de los equipo como calefacción en invierno, realizar un buen dimensionamiento

de los ductos. Para las fuerzas axiales generadas por este fluido, colocar soportes y uniones flexibles entre los compresores y las

tuberías.

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DEPÓSITO DE AIRE

Toda instalación de aire comprimido dispone de un depósito de aire a presión entre el compresor y la red de distribución, procurando evitar las distancias largas entre el compresor y el depósito.

La función de los depósitos de aire es: Reduce los ciclos de carga en vacío del compresor. Permite a los compresores a pistón enfriar el aire. Compensa el aire en periodos de alta demanda Facilita la separación aire/líquido. Reduce la cantidad de aceite y agua, aguas abajo. Amortiguar las pulsaciones del caudal de aire salido de los compresores alternativos. Ubicación: Después del compresor y antes del secador (depósito húmedo)Después del secador (depósito seco)

CapacidadLa forma más rápida de dimensionar la capacidad del depósito de aire comprimido es mediante el gráfico siguiente:NOTA: En la práctica, los depósitos están normalizados y cada fabricante aconseja cuales irán correctamente a la capacidad del compresor propuesto.

Dimensionando el tanque de aire como un compensador

VR = Q x t .(Pi – Pf)

VR = Volumen del tanque en m3Q x t= Volumen a almacenar, siendo Q = Caudal requerido en m3/mint = Ciclo de tiempo necesario (Pi – Pf) = pérdida de presión en el receptor, siendoPi = Presión inicial del tanque en barPf = Presión final del tanque en bar

Ejemplo:

Q = 4 m3/min t = 5 min. Pi = 10 barPf = 8 bar

Tamaño del tanque será:

VR = 4 x 5 . = 10 m3(10 – 8)

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TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDA DEL COMPRESOR

El aire sin tratar tiene los siguientes contaminantes: POLVO - AEROSOLES DE ACEITE – HUMEDAD - GASES

Problemas Línea de aire: CORROSIÓN – PÉRDIDA DE PRESIÓN – CONTAMINACIÓN – CONGELAMIENTO - MANTENIMIENTO

Equipos: CONTAMINACIÓN – DESGASTE DE LA HERRAMIENTA – DAÑO DEL EQUIPO – TIEMPO INACTIVO

CONDENSADOS Causa baja calidad en boca de consumo. Causa óxido o excesivo desgaste en herramientas. Causa óxido en las tuberías. Puede ocasionar congelamientos de tuberías o herramientas.

Ejemplo1: A una temperatura ambiente de 25ºC con 75% de HR, un compresor de 10 HP genera 27 litros de agua por díaEjemplo2: Temperatura ambiente de 20ºC con 70% de HR, un compresor de 5m3/min genera 90 litros de agua por díaEntre el 60 a 66% de este condensado es eliminado en el enfriador de aire del compresor

PUNTO DE ROCÍOEl punto de rocío determina una temperatura, t, a la cual el aire llega al punto de saturación; esto es, el aire se convierte en aire saturado. No se producirán condensaciones si la temperatura del aire se mantiene por encima de la temperatura de rocío. Aclaración sobre el concepto del valor del punto de rocío atmosférico y el punto de rocío a presión de trabajo.Los fabricantes de aire comprimido, para especificar la eficacia de un secador, usan la terminología del PR alcanzando con él para describir la sequedad del aire comprimido. Pueden dar el punto de rocío a presión atmosférica (PR), o el referido a la presión de trabajo, denominado punto de rocío a presión (PRP). Este último es más alto y es el que realmente debe tenerse en cuenta, pues el aire comprimido se emplea a presión de trabajo.El gráfico indica la relación entre el punto de rocío a presión atmosférica (PR) y el punto de rocío a presión (PRP).

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SECADORES

Los secadores son equipos que se utilizan para reducir el contenido de vapor de agua; así, si sufre un posterior enfriamiento, hasta alcanzar una determinada temperatura límite (punto de rocío) no presentan condensación alguna.Para su correcto funcionamiento deben ir acompañados de los elementos siguientes:a) Un elemento corrector de la temperatura del fluido comprimido para que este, normalmente, no supere los 25 a 30ºC a su

admisión del equipo secador. Cuando no se disponga del mismo, o su temperatura se mantenga elevada, deberá corregirse tal deficiencia.

b) En los secadores frigoríficos se recomienda un separador previo como elemento protector de la suciedad y post filtros que reduzcan las partículas sólidas y el contenido de aceite. En los secadores de absorción, sin embargo es indispensable disponer de prefiltros consistentes en un filtro cerámico y un filtro desoleador, para eliminar el agua y el aceite arrastrados en fase liquida, y post filtros para quitar los aerosoles y vapores de aceite vehiculados por el flujo del fluido comprimido junto con contaminantes sólidos.

Secadores frigoríficosEste secador actúa a base de medios frigoríficos y tiene como meta reducir la humedad del aire comprimido, por enfriamiento del mismo, hasta la mínima temperatura funcional del mismo, que oscila alrededor de +2ºC y +3ºC, a la presión de servicio (punto de rocío a presión, PRP).No se aconseja cuando el ambiente por donde discurra la red de conductos tiene una temperatura igual o inferior a los OºC, ya que aparecerían condensados e incluso se formaría escarcha en el interior de aquellos.

Esquema de funcionamiento

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SelecciónUn secador frigorífico tendrá que seleccionarse conforme al caudal nominal de aire en Nm³/h o en Nm³/min y la presión de trabajo y, por supuesto, en función del punto de rocío deseado.No obstante, cuando vayamos a emplear el secador frigorífico para unas condiciones nominales de servicio distintas a las referidas por el fabricante, habrá que hacer las oportunas correlaciones a fin de encontrar los datos de su nuevo uso y buscar el secador que mejor encaje.

La formula seráG = Go . CC = Ct . Cp

G =Caudal de aire comprimido en condiciones de servicio. Go= Caudal nominal del secador (dato de folleto)C = Coeficiente total de correlación.Ct = Coeficientes de corrección por temperatura ( de tabla)Cp= Coeficientes de corrección por presión ( de tabla)

Ct Temperatura de entrada del aire (ºC)Temperatura ambiente o del

agua de refrigeración25 36 38 43 48

Punto de rocío3 5 8 3 5 8 3 5 8 3 5 8 3 5 8

25 1,46 1,53 1,66 1,00 1,06 1,15 0,90 0,95 1,03 0,76 0,80 0,87 0,84 0,67 0,73

32 1,31 1,39 1,51 0,91 0,98 1,04 0,81 0,88 0,94 0,68 0,73 0,79 0,58 0,61 0,66

38 1,21 1,29 1,40 0,84 0,89 0,98 0,75 0,80 0,88 0,63 0,67 0,73 0,53 0,58 0,81

Presión efectivabar

3,5 5 7 8 10 12 15

Cp 0,74 0,88 1,00 1,04 1,11 1,16 1,21

EjemploTenemos que buscar el secador frigorífico apropiado para un caudal de aire comprimido de 1250 Nm³/h cuya temperatura es de 43ºC y lleva una presión de trabajo de 7 bar. La temperatura ambiente en verano es de 32ºC y el punto de rocío deseado a presión (PRP) es 5ºC.

Calculamos C de la tabla Por temperatura 0,73: Por presión 1,0

C = 0,73 x 1,0 = 0,73

Si de un catálogo cualquiera, tomamos un modelo de secador frigorífico cuyo caudal nominal Go sea 1500 Nm³/h, tendremos:

G = 1.500 x 0,73 = 1.095 Nm³/h, Como el caudal es inferior de 1.250 Nm³/h, tenemos que buscar un modelo superior.

Adopto ahora secador frigorífico cuyo caudal nominal Go sea 1.800 Nm³/h, tendremos:

G = 1.800 x 0,73 = 1.314 Nm³/h

Como el caudal es superior a 1.250 Nm³/h, entonces dicho secador verifica para mi instalación. Una forma más rápida es dividir el caudal del compresor por el coeficiente C,

1.250 m3/min / 0,73 = 1.712 Nm3/min (es el caudal mínimo que debe entregar el secador, para que verifique e mi sistema)

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Secadores por absorción

Estos aparatos consiguen una deshumidificación segura del aire comprimido alcanzando temperaturas de (PRP) que oscilan entre –20ºC y -80ºC, dando por supuesto que por debajo de la mencionada temperatura en aire no tiene un uso industrial corriente.Responden a la denominación de secadores de absorción a aquellos secadores que realizan el secado por medio de un absorbente sólido de naturaleza regenerable, que retiene, en un ciclo de absorción, el vapor de agua contenido en un fluido comprimido, eliminando este vapor en un segundo ciclo de desadsorción, al ser sometido dicho absorbente a un adecuado proceso de reactivaci6n.Los sistemas de secado por absorción, pueden considerarse, en orden al método de regeneración empleado clasificándose en los grupos siguientes: Secadores regenerados térmicamente (por calor) Secadores regenerados por transferencia de tensiones de vapor (sin

calor)Entre los secadores regenerados térmicamente (por calor) cabe distinguir las dos modalidades citadas a continuación. Regenerados con aporte de energía externa. Regenerados sin aporte de energía externa.

Agente desecador

Los gases pueden deshidratarse por absorción sobre el cloruro de cálcio, dietileno-glicol. glicerina, ácidos sulfúricos y fosfóricos; o bien, por absorci6n sobre el gel de sílice (o derivados), alúmina activada o tamiz molecular.En la absorción el agua penetra en el agente deshidratante provocando un cambio de fase, por ejemplo. el cloruro de calcio pierde su aspecto cristalino por hidratación y se disuelve en el agua absorbida.En La adsorción, por el contrario. el agua queda en La superficie del absorbente y puede eliminarse fácilmente sin modificación de la estructura o del estado de La superficie de La superficie del deshidratante. El termino superficie designa aquí a la totalidad de la misma, tanto externa como interna.

Secador por delicuescenciaNormalmente, este tipo de secador utiliza pastillas desecantes y delicuescentes, de composición química y de granulado sólido altamente higroscópico. que funden y licúan al ir reteniendo el vapor de agua contenido en el flujo a secar. La calidad del aire resultante es limitada.Tienen el inconveniente de que es necesario reponer periódicamente la carga del producto químico que se emplee, en proporción directa al caudal de aire tratado y según indicación de un nivel visual de control.

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Filtros separadores cerámicosLa misión de los filtros separadores cerámicos consiste en eliminar los condensados que salen del aire comprimido a partir del refrigerador posterior. Estos filtros están diseñados para eliminar un 70-80% de agua y aceite contenidos en el aire, así que un nuevo enfriamiento del aire en las tuberías suscitan nuevas condensaciones con aspecto de gotas de diferentes tamaños. El filtro ha de instalarse a continuación del depósito de aire y alejado del compresor para que el aire se refrigere antes de entrar en él y se facilite, de este modo, la condensación del aceite y del vapor de agua. La separación de los condensados se realiza en tres etapas1. Un separador por gravedad, elimina las partículas liquidas y sólidas de tamaño mayor que se

recogen en el fondo del separador.2. Una malla filtrante se dedica a eliminar las partículas liquidas y sólidas de tamaño intermedio,

las cuales, debido a la diferencia de densidad respecto al aire, se depositan por gravedad en el fondo del separador.

3. El aire depurado en las dos etapas anteriores atraviesa un conjunto de bujías cerámicas, especialmente tratadas, destinas a suprimir las más finas partículas de tamaño superior a las 10µm. Debido a tratamiento superficial de las bujías. estas no se impregnan, por lo que la perdida de carga es baja notablemente constante en el transcurso del tiempo.Dicho tratamiento superficial consiste en aplicar en la parte externa de las bujías un producto especial que las convierte en repelentes al agua y aceite por un mecanismo de tensión superficial.No deben elegirse según el diámetro de la tubería, sino según el caudal de aire que van a tratar y la presión de trabajo.

Separadores centrífugosTambién para las redes de distribución. y con la finalidad similar a los cerámicos, se emplean los separadores centrífugos, los cuales se colocan cuando se persigue una separación de condensados a un costo económico.El aire entra al separador por la parte inferior y a través del deflector de dirección, estableciéndose una fuerza centrífuga que obliga a las partículas liquidas e impurezas a adherirse a la pared del separador, al chocar con el envolvente. Estas condensaciones liquidas. con partículas sólidas en suspensión se decantan en la parte inferior del separador y son sacadas al exterior por medio de la purga. El aire libre de contaminantes, es devuelto al circuito a través del conducto superior de salida.

DesoleadoresSe encuentra dentro del grupo de los separadores, su objetivo principal es la retención de los vapores de aceite que saturan al fluido.El aceite quemado proveniente del compresor hace que los aceites especiales dedicados a engrasar las maquinas neumáticas pierdan sus propiedades causando un desgaste prematuro en sus órganos internos.Son imprescindibles en la protección de los secadores de absorción, y para preservar los aerosoles de aceite a los equipos de pintura u otras aplicaciones en donde el aceite represente un riesgo.La temperatura del aire comprimido que reciban no debe superar los 40ºC. En case contrario, es necesario preenfriar el fluido a desolear.La eficacia de separación llega hasta un 96% del aceite transportado per este fluido.La separación de los condensados hidro-oleosos se efectúa en dos fases.

1. Decantación de los arrastres líquidos de agua y aceites contenidos en el aire comprimido mediante la acción de un separador ciclónico.

2. Retención de los vapores de aceite, obligando al aire a pasar a lo largo de una carga absorbente selectiva que aparta el aceite del fluido gaseoso.

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TRATAMIENTO DEL AIRE EN LOS PUNTOS DE UTTLIZACION

FiltrosLos filtros estándar están indicados para aplicaciones ordinarias en plantas industriales y eliminan los residuos de humedad y polvo que circulan a lo largo de las tuberías.Normalmente el elemento filtrante es de 50µm, adecuado para la materia de las tareas fabriles. Para proteger instrumentos y equipos similares, hay que elegir cuerpos filtrantes más finos, advirtiendo que un filtro fino se obtura rápidamente.

Reguladores de presiónTienen como misión principal mantener estables las condiciones de funcionamiento requeridas, a pesar de las fluctuaciones de la presión primaria y en el caudal.Los reguladores de presión se identifican por dos funciones conocidas como "características de regulación" y "características de caudal”."Características de caudal" establece una relación entre la presión regulada y el caudal o cantidad de fluido que circula a través del regulador, siendo la presión secundaria independiente del caudal."Características de regulación" establece una relación entre la presión regulada y la presión primaria o de suministro. Idealmente la presión secundaria no debería sufrir alteración alguna aunque la presión primaria fluctúe sensiblemente.

LubricadoresEs un error creer que el aceite del compresor sirve para lubricar los equipos neumáticos. Este es un aceite que esta emulsionado con el agua y difícilmente mantiene su capacidad de lubricante después de pasar per la ultima etapa de compresión a elevada temperatura. En este caso, lo que ocurre es que el aire esta contaminado con una emulsión gomosa y deposito carbonoso.Una lubricación adecuada es indispensable para conservar productiva una máquina accionada con aire comprimido, evitando el desgaste ocasionado per el rozamiento y la corrosión, así como los "tiempos muertos”.La lubricación de las herramientas, cilindros, válvulas, máquinas, etcétera, se hace utilizando el aire comprimido para transportar, distribuir y depositar el aceite sobre todas las superficies que estén en contacto con el aire, esto se hace de una forma automática, regulando el paso de aceite desde una gota por minuto hasta la circulación continua, con lo que siempre habría aire lubricado mientras exista circulación de aire, considerando que todo el aceite que se ve pasar por la cúpula visible entra en el conducto de aire como niebla de aceite.

Filtro para instalaciones estériles

Son utilizados en las industrias farmacéuticas, químicas, alimentaria, destilerías, tratamientos médicos, etc. En la mayoría de los países, el valor limite del umbral higiénico (TLV) para la mezcla de aceite de lubricación con la atmósfera, estará en 5 miligramos por metro cúbico (5 ppm).El aire empleado en mascaras de respiración para buceo o para respiración en túneles u otras actividades similares, se cifra en 0,3 miligramos por metro cúbico de aire, La solución para resolver este dilema pasa por escoger compresores no lubricados.Es de señalar que en la industria farmacéutica, alimenticia o bebidas, así como en los hospitales, se requiere que el aire sea estéril, lo que se consigue utilizando vapor de agua saturado a temperaturas comprendidas entre 130ºC y los 160ºC y filtros que retienen los microorganismos.

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Purgadores de boyaEste tipo de purgadores cubre la demanda de condensados procedentes de una instalación de aire comprimido. Hay que tener un cuidado especial en no colocarlo cuando se sospeche que exista una cantidad excesiva de mezcla (agua-aceite) espesa en la instalación. ya que esto podría ocasionar dificultades en el movimiento de la boya. Por este motivo, son eficaces para el drenaje de condensados en donde la composición aire-aceite esta en su fase líquida.

Central de purgaLas centrales de purga tienen por función operar desde un mando (3) con un programador regulable, sobre un numero concrete de purgas (1) y evacuar metódicamente y sin intervención manual.La central incorpora un circuito eléctrico con temporizador regulable que manda la apertura de las purgas en función del volumen de condensados a eliminar. La regulación permite establecer el intervalo entre purgas y la duración de las mismas.La regulación entre purgas de condensados es de O a 25 segundos. La presión máxima de trabajo de la electroválvulas es para 10 bar.

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FACTORES DE DISEÑO DE SISTEMAS DE AIRE

PRESIÓNDeterminación de la presión máxima de un sistema de aire comprimido.La presión necesaria entregada por el compresor será:

Presión necesaria = Presión mínima requerida + Δ presión en tuberías + Δ presión controlada (Secadores, filtros, etc.)

Pérdida de presión = pérdida de potenciaNunca olvidemos que no es igual presión de aire en el compresor que presión de aire en el puesto de aplicación. Existen entre el compresor y el puesto de aplicación diversos elementos como por ejemplo refrigeradores, depósitos, filtros, enfriadores, acoples, mangueras, tuberías, etcétera, que impiden el logro de conseguir que toda la energía (presión) se transmita íntegramente a la máquina cuyo fin es utilizarla. Se recomienda que la caída de presión del total de la instalación se establezca en un máximo de 0, 6 bar. A continuación se incluyen algunas pérdidas referidas a una presión de 7 bar.

Refrigerador posterior de agua.................................... 0,09 bar Refrigerador posterior de aire....................................... 0,09 bar Secadores frigoríficos................................................... 0,20 bar Secadores de absorción..................................................0,30 bar Red de tuberías...............................................................0,14 bar Filtros en general............................................................0,15 bar

Ejemplo de caída de presión.1. Tubería (max. 2%)2. Secador frigorifico3. Filtros varios y manguera.

0,14 bar0,20 bar0,45 bar

max. 0,80 barCaída de presión máxima: 0,8 bar

Máxima presión del compresorCaída de presión Presión en punto de aplicación

7,0 bar-0,8 bar6,2 bar

Usando la menor presión posible obtenemos: Reducción de fugas Reducción de consumo de energía y carga del motor Cada 1 bar de incremento de presión resulta un 6% de mayor consumo de energía.

CAUDALConsumo específicoSe llama consumo específico de una herramienta o equipo al consume de aire requerido para servicio continuo a la presión de trabajo dada per el fabricante. Se expresa en aire libre (litros por minuto o Nm³/min)

Número de compresoresAunque los compresores son máquinas simples y robustas, requieren conservaci6n y pueden ser necesario retiradas del servicio para repararlas. Si solo se considera el costo por metro cubico de aire comprimido, basta con elegir un compresor grande, pero si este se retira de servicio, el tener una unidad de servicio de la misma capacidad para hacer frente a todas las necesidades será una inversión excesiva.Una solución puede ser instalar tres máquinas de igual capacidad y que cada una de ellas pueda ser capaz de suministrar la mitad de las necesidades totales de aire. Dos compresores están normalmente en funcionamiento, mientras que el otro permanecerá en reserva, teniendo un conjunto que podemos razonar come "2+1".

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Coeficiente de utilizaciónEn la determinación de la capacidad del compresor, intervienen además del consumo especifico del aparato, el tiempo que el componente neumático esta parado por la índole de su trabajo. Este margen de operación intermitente, o factor de servicio, se denomina coeficiente de utilización.Bastará sumar los consumes de todas las herramientas que se deseen emplear y hacer la reducción del tanto por ciento indicado, por trabajo no simultaneo, para obtener la capacidad del compresor.

Coeficiente de utilización = Periodo de trabajo totalPeriodo de referencia

Equipo Coeficiente de utilización

AgujereadoraArenadoraMartillo neumáticoEstampadoraMoldeadoraPistola de aire

30%40%30%15%20%10%

Coeficiente de simultaneidadCuando hay en funcionamiento diversas herramientas o, en general, todos los equipos que integran una industria el promedio de los coeficientes de utilizaci6n de cada una de ellas nos da una cifra denominada coeficiente de simultaneidad.Los valores empíricos para la utilización de consumos similares en una estación de trabajo.

Número de máquinas Coeficiente de simultaneidad

1246

8 o mas

1,000,960,900,850,80

Capacidad de los compresoresPara evaluar la capacidad del compresor o compresores a colocar, es necesario conocer el consume medio del conjunto de utilizaciones del aire comprimido en la planta.La capacidad del compresor o compresores puede averiguarse estableciendo los sucesivos procedimientos.1. Se estudian detenidamente todas las aplicaciones que en la planta industrial puede tener el aire comprimido. De este

estudio aparecen los tipos y el número de herramientas y equipos neumáticos que se necesitan en la protección.2. Se anota en una lista cada modelo de herramienta o de equipo, y su número, cifrando un consumo específico.3. Se perfila el consume general promedio del aire libre de todas las unidades neumáticas. 4. Establecer el coeficiente de utilizaci6n individual o el coeficiente de simultaneidad global por características de la

industria.5. Se multiplica el consume total promedio de aire libre por el coeficiente de simultaneidad para obtener la cantidad de aire

libre que debe suministrar el compresor.6. Se agrega un tanto por ciento de consume de aire, que suele oscilar entre 5 y un 10 % sobre el computo, para integrar la

parte de pérdida de aire en el sistema.7. Se agrega un tanto por ciento de consume de aire por posibilidades de ampliación.8. La suma de todos los valores será el consume de aire total correspondiente al estudio planificado.

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Estudio de una planta de aire comprimidoSupongamos que hemos de calcular la central de compresores de un taller mecánico que tiene distintas secciones. Estableceremos la relación de máquinas neumáticas con especificación de sus consumos individuales de aire (consume específico) De la tabla se puede determinar el consuno total de la planta. Para la capacidad de los compresores, hay que partir del consume total de la planta, al cual habrá que añadir un 10 % por pérdidas de aire admisible por fugas, así como sumarle un 20 a 25 % para prever posibles ampliaciones.

Sección Tipo de máquina ConsumoTotal

Coeficientede utilización

Suma Nm³/min

Calderería

Forja

Chorro de arena

Taller mecánico

T. térmicos

-Amoladoras-Taladros-Cinceladoras-Remachadoras-Esmeriladoras-Desincrustadoras-Pistolas de pintar

-Mecheros horno (Fuel-oil)-Martillo de 1000 kg

-Boquillas

-(Global)

-(Global)

22.528.019.653.27.25.20.15

60.021.6

14.00

1.3

16.9

0.800.250.250.500.800.300.50

0.800.80

0.85

0.50

0.70

18.007.004.9026.605.761.560.0763.89

48.0017.2865.28

11.90

0.65

11.83

Resumen-Calderería..........................................................-Forja..................................................................-Chorro de arena................................................-Taller mecánico................................................-Tratamiento térmico.........................................

63.89 65.28 11.90 0.65 11.83

Total consumo de aire ~155 Nm³/min10% pérdiddas ~ 16 Nm³/min

20% ampliaciones 31 Nm³/min

TOTAL 202 Nm³/min .

Pérdidas de aire admisibles por fugasEn la práctica, es imposible suprimir las fugas de aire comprimido. Las pérdidas de aire admisibles por fugas, es un porcentaje de la capacidad de los compresores instalados, dependen de varios factores, por ejemplo, en un amplio sector de industrias que utilizan herramientas neumáticas comunes, talleres mecánicos en general, las pérdidas de aire por fugas no tendrían que pasar del 5% al 10% del consume palpable de aire.En instalaciones que coexiste gran cantidad de maquinas movidas por aire con escapes innatos en ellas (fundiciones), o cuando la red de aire presenta notables longitudes (astilleros, minas, obras públicas) las pérdidas llegar entre el 10 y el 15%. Como pauta, un margen entre el 10 y 15% de la capacidad de compresor, habría que destinarse para el escape por fugas.

Diámetro de fuga Consumo de airea 6bar (m3/min)

CostokW u$s

1 mm2mm4 mm6 mm

0,0650,2400,9802,120

0,31,76,512

2401.3605.2009.600

Precio electricidad: 0,10 u$s/kWh Horas de servicio: 8.000 hs/año

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Medición de las fugasPara poder determinar las fugas de la instalación es necesario encender el compresor con la planta parada. Y por medio del número de arranques del compresor sin haber consumo alguno, se puede determinar las fugas de la siguiente manera:

QL = QC x tT

QL = Caudal en Nm3/min de fuga.QC = Caudal del compresor Nm3/min t = Suma de tiempos que el compresor está en carga. T = Tiempo total de la medición

Ejemplo: Caudal del compresor = 3 Nm3/minTiempos del compresor en carga = t=t1+t2+t3+t4+t5+t6= 120 seg.Tiempo total de la medición = 600 seg.

QL = QC x t = = 3 x 120 = 0,6 Nm3/min 20%T 600

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REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO

ParámetrosLos parámetros claves que deciden en una instalación de aire comprimido son:

a) PRESION: Mientras no se indique lo contrario, al hablar de presiones son siempre presiones efectivas, que se encuentran después de la presión atmosférica. Los manómetros industriales miden la presi6n efectiva.

b) CAUDAL: Su magnitud depende del planeamiento a que pueda ser sometido cada proyecto. El caudal de aire comprimido viene expresado en Nm³/min o en Nl/min referidas al aire libre.

c) PERDIDA DE PRESIÓN: Se refiere a la perdida de energía que se va originando en el aire comprimido ante los diferentes obstáculos que va encontrando en su desplazamiento hacia los puntos de utilización. El conseguir que la pérdida de la presión esté entre los límites permisibles, es una de las tareas fundamentales en el memento de concebir una instalación.

d) VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN: En el aire comprimido las velocidades oscilan entre 3 y 10 m/s para las tuberías.

Disposición de las redes de aire comprimido

Circuitos cerrados y abiertos.Por otro lado, aceptaremos una recomendación 1ógica aprendida de los textos de dinámica de los fluidos: frecuentemente, es conveniente sustituir un sistema de tuberías complejo por una sola tubería equivalente, para una misma perdida de carga y para igual caudal.Otro requisito a presentarle particular atención, al diseñar la red de tuberías, se refiere a que el factor principal a tener en cuenta es la humedad del aire.Por lo tanto, el circuito cerrado reúne los siguientes inconvenientes:

a) Impide que un separador centrifugo, cerámico o filtro, se monte dentro del circuito en razón a su uní direccionalidad b) Anula la intencionalidad de tener el circuito con pendientes para evacuar el agua mediante purgas manuales o

automáticas.c) Es incorrecto afirmar que en un circuito cerrado se equilibran las presiones. d) Otro alegato infundado sobre la ventaja del circuito cerrado es el hecho de que si tenemos un punto de consume en el

extreme de una red, el aire le llega antes.Sin embargo es aconsejable inclinarse per el tendido de tuberías en circuito abierto motivado por firmes conclusiones corroboradas por una exhaustiva investigación empírica. En toda ocasión es posible aplicar acertadamente la técnica del aire comprimido sin mengua de su rendimiento y buen hacer.

TUBERIAS

Tubería principalSe denomina tubería principal a la línea de aire que sale del deposito y canaliza la totalidad del caudal del aire. Debe tener la mayor secci6n posible y prever un margen de seguridad en cuanto a posteriores crecimientos de fabrica, y, come resultado, a un aumento de la central de compresores.La velocidad máxima del aire es de 8 m/seg.

Tubería secundariaSon las que toman el aire de la tubería principal, ramificándose por las zonas de trabajo, y de los cuales salen las tuberías de servicios. El caudal de aire que transporta será el correspondiente a la suma de los caudales parciales que de ella se deriven. Al mismo tiempo, es conveniente pensar en alguna posible ampliación al calcular el diámetro.La velocidad máxima del aire es de 8 m/seg.

Tuberías de servicioSon las que alimentan a las herramientas o equipos neumáticos en el punto de aplicación.Llevan los acoplamientos de cierre rápido e incluso las mangueras de aire, así como los grupos filtro-regulador-lubricador.No colocar más de dos o tres acoplamientos rápidos en cada una de ellas. Evitar poner tuberías de servicio inferiores a ½” de diámetro, ya que si el aire está sucio puede segarlas.La velocidad máxima del aire es de 15 m/seg.

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Cálculo de tuberías

Cuando se transporta un fluido a través de una tubería, se origina inevitablemente una perdida de presión.La disminución de presión viene motivada per el rozamiento en los tubos rectos y en las variaciones de dirección en los conductos, añadiendo las resistencias individuales de los accesorios.El coste adicional como consecuencia de cierto agrandamiento de la dimensión es insignificante comparado con los gastos que pueden generarse si la red de tuberías debe renovarse al cabo de algún tiempo.Hemos de traer a la memoria la prohibici6n de pasar una perdida de presión en la red de tuberías de un 2% de la presión de trabajo, o sea, si trabajamos con una presión de 7 bar, la caída de presión máxima que podemos consentir oscilará sobre los 0, 14 bar.La caída de presión de un tubo recto se calcula per la siguiente formula

P = . V² . LpRT . D

P = Caída de presión en atm. o bar. P =Presión en atm. o bar R = Constante del gas, equivalente a 29,27 para el aire. T = Temperatura absoluta (t+273) D = Diámetro interior de la tubería en mm.L = Longitud de la tubería en m V = Velocidad del aire en m/seg, = Indice de resistencia, grado medio de rugosidad, variable con la cantidad suministrada G (ver tabla adjunto)G = Cantidad de aire suministrado en kg/hora = 1,3 Nm³/min x 60

Nota : Se supone que la temperatura del aire, t, es aproximadamente igual a la temperatura ambiente, si se desconoce este dato.

Indices de resistencia para G kg de peso del aire comprimido que circula a la horaG G G G 1015254065100

2.031.921.781.661.541.45

1001502504006501000

1.451.361.261.181.101.03

1000150025004000650010000

1.030.970.900.840.780.73

1000015000250004000065000100000

0.730.690.640.5950.5550.520

La aplicación practica de nomogramas facilita la determinación de los dates buscados con rapidez y exactitud, evitando el anterior proceso de calculo. Es cómodo encontrar cualquiera de los cuatro factores que integran el cálculo de tuberías, a saber: presión, caudal, diámetro de tubería y pérdida de presión, con tal de que tres de ellos sean conocidos.El nomograma para el cálculo de tuberías de aire comprimido

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DISEÑO DE UNA INSTALACION DE AIRE COMPRIMIDO

Una vez estudiada los puntos de consumo, para completar el diseño de la instalación basta tener en cuenta los siguientes requisitos:

a) Trazado de la red según la configuración del edificio y las actividades que se desarrollan en la planta, escogiendo el mejor itinerario para la tubería principal.

b) Tendido de tubería de modo que se elijan las distancias más cortas y procurando que las conducciones sean lo mas rectas posibles, siempre que se pueda, evitar cambios de dirección y reducciones innecesarias.

c) Montaje siempre aéreo de la red de tuberías, pues así se obtiene una mejor inspección y un buen mantenimiento. Esta disposición facilita la disposición de las bajadas y los puntos de drenaje. La tubería subterránea es poco práctica ya que dificulta las tareas de mantenimiento y la posibilidad de hacer conexiones para ampliaciones.

d) Al montar las conducciones se intentará sujetarlas de tal manera que cuando se produzcan variaciones de temperatura la sujeción permita la dilatación natural de las tuberías, para evitar tensiones internas adicionales.

e) No debe hacerse tomas de aire adicionales en tuberías existentes sin verificar que sus diámetros sean suficientes como para una cantidad adicional de aire comprimido.

f) Las tuberías principales deben ser ampliamente dimensionadas para poder atender la demandas de aire sin que se produzca una pérdida de presión excesiva y estar ligeramente inclinadas (de 1/200 a 1/400) en el sentido del flujo del aire, a fin de que el agua comprimida drene en la dirección del flujo de aire comprimido, colocando en el extremo de la tubería, un ramal de bajada provisto de una purga manual o automática para evacuar el agua acumulada.

g) Colóquese siempre llaves de paso en los ramales principales y secundarios.h) Cuando se forma un cambio de pendiente o dirección, debe preverse una toma para colocar una purga puesto que el agua

condensada se quedará en é1.i) Las tomas de aire para bajantes nunca deben hacerse de la parte inferior de la tubería, por el contrario, deben hacerse de

la parte superior, a fin, de altar que el agua circule por efecto de la gravedad.

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CONSUMOS DE AIRE COMPRIMIDO DE DIVERSAS MAQUINAS

Designación Consumo enNm³/min

Martillos, servicio ligeroMartillos de cincelar y calafatear ligeroMartillos de cincelar y calafatear medio/pesadoMartillo remachador ligeroMartillo remachador ½” diám. RemacheMartillo remachador 1” diám. RemacheMartillo remachador 1 ¼” diám. RemachePrensa-remachesMartillo cinceladorMartillo para sacar machos de fundiciónPisón, moldeo a mano, tipo bancoPisón, moldeo a mano, ligero 5/7 kg.Pisón, moldeo a mano, mediano 9 kg.Pisón, moldeo a mano, pesado 10/16 kg.Desincrustador (vibrado de machos)Taladros hasta ¼” diám en aceroTaladros hasta ¼” mayor potenciaTaladros hasta 3/8” diám en aceroTaladros hasta ½” diám en acero Taladros hasta 7/8” diám en aceroTaladros hasta 1¼” diám en aceroTaladros hasta 1½” diám en aceroTaladros hasta 2” diám en aceroAtornilladores, no reversibles, hasta ¼” diám.Atornilladores, reversibles, hasta ¼” diám.Atornilladores de 8 mmRoscadoras hasta 3/8” diám.Amoladoras de 2 ½”x 3/8” diám muelaAmoladoras de 4”x 1” diám muela Amoladoras de 6”x 1” diám muelaAmoladoras de 8”x 1” diám muelaEsmeriladora muelas/disco (130/127 mm)Esmeriladora muelas/disco (178/178 mm)Esmeriladora muelas/disco (235/235 mm)Pulidoras, disco pulir 125 mmPulidoras, disco pulir 80,127,152 mmMáquina para fresar ranuras 178/235 muelaLlaves de impacto con árbol cuadrado 3/8”Llaves de impacto con árbol cuadrado ½”Llaves de impacto con árbol cuadrado ½”- ¾” Llaves de impacto con árbol cuadrado 1 ½”- 2 ½”Fresadoras radiales, fresa 10/12 mmFresadoras de ángulo, fresa 12/15 mmLlaves de carraca, cabezal cerrado, M 7- M 12 Llaves de carraca, cabezal cerrado, M 10- M 16Sierras para aluminio, plasticos, hasta 15/40 mmCizallas, espesor de chapa mm 3.5 hº, 4 alum.Cizallas, espesor de chapa mm 6 hº, 6 alum.Motores neumáticos 0,45 CVMotores neumáticos 1,00 CVMotores neumáticos 1,40 CVBomba neumáticaElevador neumático, carga en kg 55/45Pistoleta soplante

0.160.28/0.450.65/0.730.22/0.330.56/0.67

0.840.890.3

0.16/0.220.65/0.97

0.330.40/0.60

0.620.78/0.84

0.20.1950.2750.4500.560

1.13/1.271.41/1.691.41/1.691.41/1.69

0.1950.3000.3500.3500.42

0.70/0.840.99/1.13

1.271.252.403.200.300.65

2.4/3.20.300.50

0.90/1.501.80

0.30/0.400.30/0.40

0.400.40

0.90/2.700.902.700.500.8751.20

2.26/2.400.06/0.36

0.15

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Pistoleta de pintar 0.15

Gasto en Nm³/min de sopladores

del

orificiomm

Presión efectiva en bar

2 3 4 5 6 7 8 10 12 15 20 30

0.10.20.30.51.01.52.03.04.05.06.08.010.012.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.0

0.000270.001090.002450.006810.02720.06130.1090.2450.4360.6810.9811.752.723.926.1310.917.024533.443.655.268.182.498.1

0.000360.001450.003260.009050.03620.08150.1450.3260.5790.9051.3042.323.625.228.1514.522.632.644.457.973.390.5109.5130.4

0.000450.001810.004060.01130.04520.1020.1810.4060.7231.131.632.894.526.5010.218.128.240.655.372.391.3113136

0.000540.002170.004870.01350.05410.1220.21710.48710.8651.351.953.465.417.7812.221.733.848.766.386.5110135

0.000630.002520.005680.01580.06310.1420.2520.5681.011.582.274.046.319.0614.225.239.556.877.3101128

0.000720.002880.006490.01800.07210.1620.2880.6491.151.802.604.627.2110.416.228.845.064.988.3115146

0.000810.003240.007300.02030.08110.1830.3240.7301.302.032.925.198.1111.6818.2532.450.773.099.3130

0.000990.003960.008910.02480.09900.2230.3960.8911.5852.483.576.349.914.322.339.661.989.1121159

0.001170.004680.01050.02920.1170.2630.4681.051.872.934.227.511.716.926.346.873.1105144

0.001440.005750.01300.03600.1440.3230.5751.302.303.605.189.2014.420.732.357.590.0130

0.001880.007550.01700.04720.1880.4250.7551.703.024.726.8012.118.827.242.575.5118

0.002790.01110.02510.06960.2790.6271.112.514.456.9610.017.827.940.162.7111

CONSUMO DE AIRE EN CILINDROS NEUMÁTICOS

Q(Nm3/min) = ΠxØ² x L x n x N x P(abs)

4

Medidas = mtsn = ciclos por min. (i/min.)N=1 simple efectoN=2 doble efecto; P= presión absoluta.

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PERDIDA DE PRESIÓN EN MANGUERASDiámetro de la manguera en mm y longitud en metros

Caudal de aire libre en

Nm³/min

7

3

8

2,5

10

3

13

4

13

8

13

15

19

4

19

8

19

15

15 de 13

+3 de 7

15 de 13

+3 de 10

15 de 13

+2,5 de 8

15 de 13

+4 de 13

15 de 19

+8 de 13

15 de 19

+4 de 19

Pérdida de presión en bar (Presión inicial de 7 bar)

200 a 315315 a 340340 a 370370 a 400400 a 425425 a 455455 a 510510 a 565565 a 710710 a 850850 a 995995 a 11351135 a 14151415 a 17001700 a 19851985 a 22652265 a 25502550 a 28352835 a 34003400 a 39653965 a 45354535 a 51005100 a 56655665 a 6230

0,3500,4200,4800,5600,6500,7800,9081,380

0,0640,0700,0840,0980,1120,1330,1680,2100,3000,4620,6650,8951,350

0,0280,0350,0420,0490,0560,0700,0980,1470,2170,2940,4410,6650,9451,3001,750

0,0490,0700,0910,1190,1680,2600,3710,4970,6300,777

0,0700,1050,1470,2680,2870,4110,6300,8681,127

0,0910,1510,2520,3650,5600,8551,318 0,063

0,7770,0980,1190,1610,2250,3010,3920,5050,630

0,0980,1190,1540,1900,2540,3360,4620,6100,777

0,1540,1750,2250,2800,3920,5600,7771,065

0,3710,4340,5050,5880,6650,8121,0501,498

0,0490,0560,0630,0770,0910,1050,1330,1680,2350,3650,5110,6720,9801,526

0,0980,1120,1330,1540,1750,2030,2450,3150,4880,6860,9591,358

0,1190,1400,1820,2660,3710,4970,7281,1201,596

0,0910,1330,1680,2450,3650,5460,7771,0501,386

0,1260,1680,2100,2590,3220,4060,4730,7841,0851,410

p/p1

5 5= d1 / d La pérdida de presión es inversamente proporcional a la quinta potencia del diámetro, para un caudal

de aire prefijado.p/p1 = L/L1 La pérdida de presión es directamente proporcional a la longitud de manguera.p/p1 = Q²/Q²1 La pérdida de presión es directamente proporcional al cuadrado del caudal de aire libre.

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apunte aire comprimido modificacion 2012

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