Aire Comprimido 02

AIRE COMPRIMIDO

GENERACION, DISTRIBUCION Y APLICACIONES

CLASES DE AIRE COMPRIMIDO

1. Uso en el proceso (Transporte neumático, quemadores, limpieza de filtros de agua y polvo, otros)

2. Uso para comando (Máquinas automáticas, herramientas neumáticas, operación de válvulas de control de procesos, etc.)

• Cuando se utiliza en el proceso se denomina aire

industrial y no se realiza ningún tratamiento especial después de su generación.

• Cuando se utiliza para comando se denomina aire instrumental y se realizan tratamientos de secado, filtrado y lubricación.

CLASES DE AIRE COMPRIMIDO

1. La diferencia entre ambos tipos tiene relación con los:

Requisitos de calidad

• Presión• Cantidad• Contenido de agua• Contenido de partículas• Contenido de aceite• Esterilidad

Obtención de los Requisitos1. Con relación a la Presión y Cantidad se entiende por la potencia alcanzable

en el sistema; Estos valores necesarios deberán ser obtenidos a la entrada del circuito en cuestión, y dependerán de:

• Suficiente capacidad de la sala de compresores• Correcto dimensionamiento de la red (diámetros, curvas,

tamaño de válvulas, etc.)

2. En lo referido al Contenido de agua, partículas o aceite, que afectan a la Vida útil y Confiabilidad de los componentes, son mejorables mediante la preparación del aire comprimido en estaciones de:

• Filtrado• Enfriado• Secado• Separación de impurezas sólidas, liquidas o vapor de

agua.

Calidades Estandarizadas

Algunos fabricantes de componentes neumáticos recomiendan clasificar por grados de calidad y por tipo de aplicación sugiriendo tablas como las siguientes:

Calidades y Aplicaciones

Según el uso del aire comprimido se define su calidad en base a los grados establecidos en la tabla anterior

Calidades y Aplicaciones

SALA DE COMPRESORES

Cantidad de compresores necesaria (1, 2, o 3 ?)Varios compresores o uno de la capacidad total?

Razones para emplear más de uno:1. Cuando la planta tiene variaciones substanciales en la demanda de aire,

con uso periódico o intermitente.• Una unidad seleccionada para la carga básica proveerá economía, tanto en el

funcionamiento como en el mantenimiento.• El mantenimiento es siempre menor para una máquina de carga básica que para una de

funcionamiento intermitente.• Las unidades dimensionadas para las variaciones de carga pueden servir para intervalos

cortos, según se necesite.

2. Cuando la interrupción del servicio es muy costosa. Dos o más unidades disminuyen el riesgo de interrupciones y la utilización alternada disminuye el trabajo y el desgaste; se cuenta así con dos unidades confiables y de mayor duración.

3. Donde se tienen puntos de consumo muy distantes entre si. un compresor cerca de una concentración de dispositivos de consumo puede ahorrar en cañerías y caída de presión.

4. Cuando no se dispone el espacio para un compresor principal5. Cuando la demanda de la corriente de arranque sobrecargaría el

sistema. Dos unidades que arrancan en distintos momentos disminuyen la carga de la línea.

6. Cuando se dispone de vapor como fuerza motriz; muchas plantas tienen tomas de vapor para accionar compresores manteniendo así el consumo más bajo de lo normal.

Sopladores (Ventiladores)

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos

Axiales (helicoidales)

COMPRESORESTIPOS


SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos

Axiales (helicoidales)Radiales (centrífugos)

COMPRESORESTIPOS

A tornillo


Compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


COMPRESORESTIPOS

A tornilloA paletas


Compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


COMPRESORESTIPOS

A tornilloA paletasCon rotores a lóbulo (tipo Root)


Compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


COMPRESORESTIPOS

Axiales (multicelulares)



Compresores

Turbo compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


COMPRESORESTIPOS

Axiales (multicelulares)Radiales (centrífugos)



Compresores

Turbo compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


COMPRESORESTIPOS




Compresores

Turbo compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


(Simple efecto/ Doble efecto)Una etapaVarias etapas (Opuestos, en “V”, en tandem)

Compresores a pistón

COMPRESORESTIPOS




Compresores

Turbo compresores

SALA DE COMPRESORES

TIPO DE COMPRESORES

Rotativos

Alternativos


(Simple efecto/ Doble efecto)Una etapaVarias etapas (Opuestos, en “V”, en tandem)

Compresores a pistón

A membranaBombas de alto vacío alternativas

COMPRESORESRango de Aplicación

1 Etapa < 0,5 m3 / min. > 2 Etapas < 2,5 m3 / min. > Rotativos

COMPRESORESCaudal y Potencia Necesaria

COMPRESORESConsideraciones Operativas

• Factor de servicio • Automatización del arranque

Los sistemas de regulación del caudal de los compresores de aire son generalmente de dos tipos:– En modulación continua mediante parcialización

progresiva de la aspiración.

– A todo o nada, alternando un funcionamiento a plena carga con un funcionamiento completamente en vacío.

• Tipos de rendimiento• Volumétrico (Cámara de compresión)• Termodinámico (Enfriamiento)• Electro mecánico (Rozamientos)

Costos del Aire Comprimido

Costo de generación (0,07 a 0,08 KW. / h x m3 a 8 bar de presión

La producción de Aire comprimido es un proceso complejo que requiere por lo general energía eléctrica, lo cual significa un costo adicional que encarece el sistema neumático notablemente.

Así, si se considera unitario el costo de energía eléctrica, para el caso de la hidráulica se debe multiplicar por 4 (cuatro) y para neumática por 10 (diez).

Gráficamente:

10

4

1

ENEHEE

Costo Comparativo deproducción de distintas

formas de Energía


• Filtrado del aire de aspiración La aspiración del aire debe hacerse, en lo posible, desde el exterior de la sala de compresores, y con preferencia desde el lado mas fresco con el objeto de lograr el mejor aprovechamiento de las instalaciones de compresión.Los filtros pueden clasificarse en secos, viscosos o automáticos según el medio filtrante empleado.

• LubricantesLa lubricación es fundamental para el buen funcionamiento. Se debe seguir con cuidado las recomendaciones de los fabricantes.En general se emplean lubricantes a base de petróleo de la mejor calidad. Actualmente algunos fabricantes recomiendan y proveen lubricantes sintéticos para los cuales garantizan hasta cuatro veces mayor tiempo de recambio.

• MantenimientoEl programa de mantenimiento puede salir directamente del PLC del propio compresor (programando las alarmas) o de programas de mantenimientos manuales o por programas de mantenimiento dedicados.En estos se debe contemplar inspecciones periódicas de: el sistema de enfriamiento, el filtro de aspiración, el control del nivel de lubricante, el funcionamiento de las purgas de agua automáticas, las temperaturas de funcionamiento, la vibraciones, etc.


• SecadoresEl aire que producen los compresores generalmente contiene elevados porcentajes de agua en forma de vapor a temperaturas de aproximadamente 160 ºC lo cual hace que a temperaturas de uso (25 ºC o menos) condense formando agua liquida la cual es muy perjudicial para toda la instalación, por lo cual es necesario el empleo de secadores que eliminen el agua hasta valores tolerables según el tipo de instalación.

• Tipo de secadoresEl secado del aire comprimido consiste en la separación del agua, y puede hacerse por:

– Filtros de aire (Separador de agua)– Separación del vapor de agua

• Por enfriamiento• Por adsorción (capilaridad) Principio Físico • Por absorción Principio químico


• Tamaño de los pulmonesEl deposito o tanque de aire es generalmente el ultimo paso de este antes de entrar al sistema de distribución y actúa como una reserva para amortiguar demandas bruscas del sistema.De esta forma se evita que el compresor se cargue y descargue con frecuencia. Además cumple otras funciones con relación al acondicionamiento del aire, por ejemplo la precipitación de la humedad que pueda quedar después de salir del post enfriador.Deberá por lo tanto tener un sistema de purga automática y manual del condensado y siendo un recipiente sometido a presión, válvula de seguridad y será construido respetando las normas internacionales y nacionales que correspondan.El tamaño dependerá de las características del sistema y del funcionamiento deseado del compresor (Continuo o intermitente).Para un funcionamiento económico del compresor (con regulación a todo o nada) la capacidad del pulmón debería ser de al menos de un volumen igual al caudal por minuto del compresor,

Ej.: para 6 m3/min igual a 6 m3.

Red de DistribuciónConsideraciones Generales

El trazado de la red de aire comprimido debe ser compatible con la ubicación de los puntos de consumo dentro de la configuración de la planta.

Pueden encontrarse dos disposiciones:

• En circuito cerrado (Figura 1)

• En circuito abierto (Figura 2)


Dentro de la red de distribución pueden distinguirse tres tipos de tuberías:

• Tubería Principal: Es aquella que viene del depósito y conduce la totalidad del caudal de aire comprimido. Velocidad máxima admisible 8 m/seg.

• Tuberías Secundarias: Son todas las que derivan de la principal y se distribuyen sobre las áreas de trabajo. Velocidad máxima admisible 10 a 12 m/seg.

• Tuberías de Servicio: Se desprenden de las secundarias y son las que alimentan a los equipos neumáticos. Velocidad máxima admisible 15 a 20 m/seg.

Calculo y DiseñoConsideraciones Generales

En el tendido de una red no se deben descuidar los conceptos siguientes:

• En el trazado elegir los recorridos más cortos, tratando de lograr en general tramos rectos; evitar cambios bruscos de dirección, reducciones de sección, piezas en T, etc., que sean innecesarios, a fin de producir la menor pérdida de carga.

• En los posible tratar que el montaje de la misma sea aéreo; esto facilita tareas de inspección y mantenimiento. Evitar tuberías subterráneas, pues la imposibilidad de evacuar los condensados hace que la corrosión actúe sobre los caños.

• En el montaje contemplar que puedan desarrollarse variaciones de longitud producidas por la dilatación térmica, sin tensiones ni deformaciones.

• Evitar que las tuberías se entremezclen con las conducciones eléctricas


• Dimensionar ampliamente las tuberías de modo que sean capaces de absorber futuros aumentos de demanda sin una excesiva perdida de carga.El costo adicional de una tubería algo sobre dimensionada puede resultar insignificante frente al gasto originado si la red ha de renovarse antes de amortizarla completamente.

• Inclinar las tuberías ligeramente (dar pendiente) (2 al 3 %) en el sentido del flujo de aire y colocar en el extremo más bajo un ramal de bajada con purga. Esto evita el condensado en las cañerías (Ver figuras)

• Colocar llaves de paso en los ramales principales y secundarios a fin de facilitar la reparación y mantenimiento sin poner fuera de servicio toda la instalación.

• Las tomas de aire de servicio o bajantes deben hacerse, siempre por la parte superior de la red, para evitar que los condensados puedan fluir hacia los equipos neumáticos (Ver figuras).


• Realizar las tomas y las conexiones en las bajantes lateralmente, colocando en la parte inferior un grifo de purga (Ver figuras)

• Atender a las necesidades de tratamiento del aire, viendo si es necesario un secado total o solo parcial.

• Prever la utilización de filtros, reguladores y lubricadores (FRL) en las zonas de servicio.

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