entrenamiento neumatico

Tecnologa Neumtica Industrial

Apostilla M1001 BR Julio 2002

Tecnologa Neumtica IndustrialCOPYRIGHT by Parker Hannifin Corporation


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Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacare, SP - Brasil


PresentacinParker Training

Para incentivar, ampliar y difundir las tecnologas de automatizacin industrial de Parker Hannifin en una amplia gama de aplicaciones, fue creada en Parker Jacare, Parker Training. Tiene ms de 26 aos entrenando profesionales en empresas, escuelas y universidades. Parker Training viene ofreciendo entrenamiento tcnico especializado y preparando material didctico diversificado y bien elaborado, con el fin de facilitar su comprensin. Con instructores calificados, este proyecto es pionero en el rea de entrenamiento de la automatizacin industrial en Brasil, y colabor en la formacin de ms de 25 mil personas, en aproximadamente 4 mil empresas, a travs de cursos y materiales reconocidos por sus contenidos tcnicos y calidad de enseanza. Para alcanzar tales nmeros y para continuar atendiendo a sus clientes cada vez mejor y con una sociedad cada vez ms fuerte, los profesionales de Parker Training se dedican a presentar nuevos conceptos en cursos y materiales didcticos. Son impartidos cursos abiertos o in company en todo el pas, a travs de los propios instructores o de una red de franquiciados, igualmente calificados y con la misma calidad de entrenamiento. Los cursos ofrecidos incluyen las reas de Automatizacin Neumtica/Electroneumtica, Mantenimiento de Equipos Neumticos/Hidrulicos, Tcnicas de Comando Neumtico, Controladores Lgicos Programables e Hidrulica/Electrohidrulica Industrial con control proporcional. Son ofrecidos tambin programas de entrenamiento especial con contenido y horario de acuerdo a las necesidades del cliente, empresa o entidad de enseanza. Forma parte de nuestros cursos una gran variedad de materiales didcticos que sirven de apoyo y que facilitan el trabajo del instructor y de los participantes como son: las transparencias, componentes en corte, smbolos magnticos, folletos y libros didcticos que tienen que ver con las tcnicas de automatizacin, plantillas para el diseo de circuitos, cintas de video, software de diseo y simulacin de circuitos neumticos e hidrulicos, adems de bancos de entrenamiento para las prcticas de estos circuitos.

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Tecnologa Neumtica Industrial ndice

1 Introduccin ....................................................................................................................... 4

2 Implantacin ....................................................................................................................... 5

3 Produccin y Distribucin ............................................................................................... 10

4 Unidades de Acondicionamiento (FRL) ......................................................................... 25

5 Vlvulas de Control Direccional ...................................................................................... 39

6 Elementos Auxiliares ....................................................................................................... 67

7 Generadores de Vacio, Ventosas ..................................................................................... 79

8 Actuadores Neumticos .................................................................................................. 85

9 Mtodo de Movimiento (Intuitivo) ................................................................................. 118

10 Ejercicios Prcticos ........................................................................................................ 122

11 Simbologa de los Componentes .................................................................................. 147

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1. Introduccin"Por las razones mencionadas, se puede llegar a la conclusin de que el hombre dominar y podr elevarse sobre el aire mediante grandes alas construdas por l, contra la resistencia de la gravedad". La frase, de Leonardo Da Vinci, demuestra apenas una de las muchas posibilidades de aprovechamiento del aire, una tcnica en la que ocurre hoy en dia en gran escala. Como medio de racionalizacin del trabajo, el aire comprimido viene encontrando, cada vez ms, campos de aplicacin en la industria, as como el agua, la energia elctrica, etc. Solamente en la segunda mitad del siglo XIX es que el aire comprimido adquiere importancia industrial. Sin embargo, Da Vinci, lo utiliz en diversos inventos. En el Viejo Testamento, fueron encontradas referencias del uso del aire comprimido: en la fundicin de plata, hierro, plomo y estao. La historia demuestra que hace ms de 2000 aos, los tcnicos construan mquinas neumticas, produciendo energia neumtica por medio de un pistn. Como instrumento de trabajo utilizaban un cilindro de madera dotado de un mbolo. Los antiguos aprovechaban an la fuerza generada por la dilatacin del aire caliente de la fuerza producida por el viento. En Alejandria (Centro Cultural poderoso del mundo helnico), fueron construdas las primeras mquinas reales, del siglo III A.C.. En este mismo perodo, Ctesibios fund la Escuela de Mecnicos, tambin en Alejandria, convirtindose, por tanto, en el precursor de la tcnica para comprimir el aire. La Escuela de Mecnicos era especializada en Alta Mecnica, y eran construdas mquinas impulsadas por el aire comprimido. En el siglo III D.C., un griego, Hero, escribe un trabajo en dos vlumenes sobre las aplicaciones del aire comprimido y de vaco. Sin embargo, la falta de recursos de materiales adecuados, y los mismos incentivos, contribuyeron para que la mayor parte de estas primeras aplicaciones no fueran prcticas o no pudiesen ser desarrolladas convenientemente. La tcnica era extremadamente depreciada, a no ser que estuviese al servicio del rey y del ejrcito, para el mejoramiento de las mquinas de guerra.Como consecuencia, la mayoria de las informaciones se perdieron por siglos. Durante un largo perodo, el desarrollo de la energia neumtica sufri una paralizacin, renaciendo apenas en los siglos XVI y XVII, con los descubrimientos de grandes pensadores y cientficos como Galileu, Otto Von Guericke, Robert Boyle, Bacon y otros, que pasaron a observar las leyes naturales sobre compresin y expansin de los gases. Leibinz, Huyghens, Papin y Newcomem son considerados los padres de la Fsica Experimental, siendo que los dos ltimos consideraban la presin atmosfrica como una fuerza enorme contra el vacio efectivo, que era objeto de las Ciencias Naturales, Filosficas y de la Especulacin Teolgica desde Aristteles hasta el final de la poca Escolstica. Comprendiendo ese perodo, se encuentra Evangelista Torricelli, el inventor del barmetro, un tubo de mercrio para medir la presin atmosfrica. Con la invencin de la mquina a vapor de Watts, tiene inicio la era de la mquina. En el transcurso de los siglos, se desarrollaron varias maneras de aplicacin del aire, con la mejora de nuevas tcnicas y nuevos descubrimientos. As, fueron surgiendo los ms extraordinarios conocimientos fsicos, tambin como algunos instrumentos. Un largo camino fue recorrido, de las mquinas impulsadas por aire comprimido en Alejandria a los ingenios neumoeletrnicos de nuestros dias. Por lo tanto, el hombre intent siempre aprisionar esta fuerza para colocarla a su servicio, con el nico objetivo: controlarla y hacerla trabajar cuando sea necesaria. Actualmente, el control del aire suplanta los mejores grados de eficiencia, ejecutando operaciones sin fatiga, economizando tiempo, herramientas y materiales, adems de fortalecer seguridad al trabajo. El trmino neumtica es derivado del griego Pneumos o Pneuma (respiracin, soplo) y es definido como la parte de la Fsica que se ocupa de la dinmica y de los fenmenos fsicos relacionados com los gases o vacios. Es tambin el estudio de la conservacin de energia neumtica en energa mecnica, a travs de los respectivos elementos de trabajo.

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2. ImplantacinVentajas:1) - Incremento de la produccin con una inversin relativamente pequea. 2) - Reduccin de los costos operacionales. La rapidez en movimientos neumticos y la liberacion del operario en efectuar ejecuciones repetitivas, potencian el aumento del ritmo de trabajo, aumentan la productividad y, por tanto, generan un menor costo operacional. 3) - Robustez de los componentes neumticos. La robustez inherente a los controles neumticos los convierte relativamente insensibles a vibraciones y golpes, permitiendo que acciones mecnicas del propio proceso sirvan de seal para las diversas secuencias de operacin. Son de fcil mantenimiento. 4) - Facilidad de implantacin. Pequeas modificaciones en las mquinas convencionales, junto a la disponibilidad de aire comprimido, son los requisitos necesarios para la implementacin de los controles neumticos. 5) - Resistencia a ambientes hostiles. Polvo, atmsfera corrosiva, oscilaciones de temperatura, humedad, submersin en lquidos, raramente perjudican los componentes neumticos, cuando estn proyectados para esa finalidad. 6) - Simplicidad de manipulacin. Los controles neumticos no necesitan de operadores super- especializados para su manipulacin. 7) - Seguridad. Como los equipos neumticos implican siempre presiones moderadas, llegan a ser seguro contra posbles accidentes: en los equipos y con, el personal, ademas de evitar problemas de explosiones. 8) - Reduccin del nmero de accidentes. La fatga del operador es uno de los principales factores en crear accidentes laborales; y con la implementacin de controles neumticos, se reduce su incidencia (menos operaciones repetitivas).

Limitaciones:1) - El aire comprimido necesita de una buena preparacin para realizar el trabajo propuesto: se debe retirar las impurezas, eliminar la humedad para evitar corrosin en los equipos, atascamientos u obstrucciones, asi como mayores desgastes en partes mviles del sistema. 2) - Los componentes neumticos son normalmente proyectados y utilizados a una presin mxima de 1723,6 kPa. Por lo tanto, las fuerzas envueltas son pequeas comparadas a otros sistemas. De esta manera, no es conveniente el uso de controles neumticos en operaciones de extrucin de metales. Probablemente, su uso es ventajoso para recoger o transportar las barras extruidas. 3) - Velocidades muy bajas son difciles de ser obtenidas con el aire comprimido, debido a sus propriedades fsicas. En este caso, se recurre a sistemas mixtos (hidrulicos y neumticos). 4) - El aire es un fluido altamente compresible, por lo tanto, es imposble conseguir paradas intermedias y velocidades uniformes. El aire comprimido es un contaminante del medio cuando se efectua las liberacion del aire (contaminacion sonora) hacia la atmsfera. Esta contaminacin puede ser evitada con el uso de silenciadores en los orificios de escape.

Propiedades Fisicas del AireA pesar de ser inspido, inodoro e incoloro, percibimos el aire a travs de vientos, aviones y pjaros que en l flotan y se mueven; sentimos tambin su impacto sobre nuestro cuerpo. Concluimos fcilmente, que el aire tiene existencia real y concreta, ocupando lugar en el espacio que nos rodea.

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Tecnologa Neumtica IndustrialCompresibilidadEl aire, as como todos los gases, tiene la propiedad de ocupar todo el volmen de cualquier recipiente, adquiriendo su forma propia. As, podemos encerrarlo en un recipiente con un volmen determinado y posteriormente provocarle una reduccin de su volumen usando una de sus propiedades - la compresibilidad. Podemos concluir que el aire permite reducir su volumen cuando est sujeto a la accin de fuerza exterior.

DifusibilidadPropiedad del aire que le permite mezclarse homogneamente con cualquier medio gaseoso que no est saturado.Difusibilidad del Aire Volmen contenido aire gases; vlvula cerrada Vlvula abierta tenemos una mezcla homognea

Compresibilidad del Aire Aire sometido a un volmen inicial V0 1 Aire sometido a un volmen final Vf 2 1 2

FExpansibilidadV f < V0

Propiedad del aire que le permite ocupar totalmente el volmen de cualquier recipiente, adquiriendo su forma.

ElasticidadPropiedad que permite al aire volver a su volmen inicial una vez desaparecido el efecto (fuerza) responsable de la reduccin del volmen.Elasticidad del Aire Aire sometido a un volmen inicial V0 1 Aire sometido a un volmen final Vf 2

Expansibilidad del Aire Poseemos un recipiente con aire; la vlvula en situacin 1 est cerrada

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FVf > V0cuando la vlvula es abierta el aire se expande, asumiendo la forma del recipiente; porque no posee forma propia

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Tecnologa Neumtica IndustrialPeso del AireComo todo material concreto, el aire tiene peso. La experiencia abajo muestra la existencia del peso del aire. Tenemos dos balones idnticos, hermticamente cerrados, conteniendo el aire con la misma presin y temperatura. Colocndolos en una balanza de precisin, los platos se equilibran.

El Aire Caliente es Mas Liviano que el Aire FrioUna experiencia que muestra este hecho es el siguiente: Una balanza equilibra dos balones idnticos, abiertos. Exponindose uno de los balones al contato con una llama, el aire de su interior se calienta, escapa por la boca del balon, haciendose as, menos denso. Consecuentemente hay un desequilibrio en la balanza.El Aire Caliente es Menos Denso que el Aire Frio

De uno de los balones, se retira el aire a travs de una bomba de vacio.

AtmsferaEs una capa formada por gases, principalmente por oxgeno (O2 ) y nitrgeno (N2), que envuelve toda la superfcie terrestre, responsable de la existencia de vida en el planetaCmaras Gaseosas de la Atmsfera

Se coloca otra vez el balon en la balanza (ya sin aire) y habr un desequilbrio causado por la falta del aire. Un litro de aire, a 0C y al nivel del mar, pesa 1,293 x 10-3 Kgf.

E

D

C BA

A - Tropsfera - 12 Km B - Estratsfera - 50 Km C - Messfera - 80 km

D - Termsfera/Ionosfera - 500 Km E - Exsfera - 800 a 3000 Km

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Tecnologa Neumtica IndustrialPor el hecho que el aire tiene peso, las capas inferiores son comprimidas por las capas superiores. As mismo, las capas inferiores son ms densas que las superiores. Concluimos, por lo tanto, que un determinado volmen de aire comprimido es ms pesado que el mismo aire a presin normal o a presin atmosfrica. Cuando decimos que un litro de aire pesa 1,293 x10kgf al nivel del mar, esto significa que en altitudes diferentes, el peso tiene un valor diferente.

Variacin de la Presin Atmosfrica con Relacin a la Altitud.Altitud m 0 100 200 Presin Kgf/cm2 1,033 1,021 1,008 0,996 0,985 0,973 0,960 0,948 0,936 0,925 Altitud m 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Presin Kgf/cm2 0,915 0,810 0,715 0,629 0,552 0,481 0,419 0,363 0,313 0,270

Presin AtmosfricaSabemos que el aire tiene peso, por lo tanto, vivimos debajo de ese peso. La atmsfera ejerce sobre nosotros una fuerza equivalente a su peso, pero no la sentimos porque ella acta en todos LOS SENTIDOS Y DIRECCIONES CON LA MISMALa Presion Atmosfrica Actua en Todos los Sentidos y Direcciones

300 400 500 600 700 800 900

Medicin de la Presin AtmosfricaNosotros generalmente pensamos que el aire no tiene peso. Pero, el ocano de aire cubriendo la tierra ejerce presin sobre ella. Torricelli, el inventor del barmetro, mostr que la presin atmosfrica puede ser medida por una columna de mercurio. Llenando un tubo con mercurio e invirtindolo en una vasija grande llena de mercurio, descubri que la atmsfera podra, al nivel del mar, soportar una columna de mercurio de 760 mm de altura.

intensidad. La presin atmosfrica vara proporcionalmente a la altitud considerada. Esta variacin se puede notar en l.

76 cm 0,710 kgf/cm2

Presin Atmosfrica al Nvel del Mar

1,033 kgf/cm2

Barmetro

1,067 kgf/cm2

La presin atmosfrica medida al nivel del mar es equivalente a 760 mm de mercurio. Cualquier elevacin encima de ese nivel debe medir evidentemente menos de eso. En un sistema neumtico las presiones encima de la presin atmosfrica son medidas en Kgf/ cm2. Las presiones debajo de la presin atmosfrica son medidas en unidades de milmetro de mercurio.8Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacare, SP - Brasil

Tecnologa Neumtica IndustrialEfectos Combinados entre las 3 variables Fsicas del GasLey General de los Gases Perfectos Las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay Lussac se refieren a transformaciones de estado, en las cuales una de las variables fsicas permanece constante. Generalmente, en la transformacin de un estado para otro, involucran una inter-relacin entre todas, siendo as, la relacin generalizada se expresa por la frmula: P1V1 = P2V2 T1 T2 De acuerdo con esta relacin se conocen las tres variables del gas. Por eso, si cualquiera de las variables sufre una alteracin,el efecto en las otras podr ser pre -VISTOEfecto Combinado entre las Tres Variables Fsicas T1 V1 1 - Supongamos un recipiente lleno de un lquido, el cual es prcticamente incompresible; 2 - Si aplicamos una fuerza de 10 Kgf en un mbolo de 1 cm2 de rea; 3 - El resultado ser una presin de 10 Kgf/cm2 en las paredes del recipiente.

Principio de PascalSe puede constatar que el aire es muy compresible bajo accin de pequeas fuerzas. Cuando est contenido en un recipiente cerrado, el aire ejerce una presin igual sobre las paredes, en todos los sentidos. Segun Blas Pascal, tenemos: "una presin ejercida en un lquido confinado en forma esttica acta en todos los sentidos y direcciones, con la misma intensidad, ejerciendo fuerzas iguales en reas iguales".

Princpio de Blaise Pascal

T2

P1 Misma Temperatura: Volmen Disminuye - Presin Aumenta V2

p=P2 Mismo Volmen: Presin Aumenta - Temperatura Aumenta y Vice-Versa T3 V3

F A

No S.I.

No MKS*

P3 Misma Presin: Volmen Aumenta - Temperatura Aumenta y Vice-Versa T4 V4

Tenemos que:

F - Newton (Fuerza) P - Newton/m2 (Presin) A - m2 (Area) F - kgf (Fuerza) P - kgf/cm2 (Presin) A - cm2 (rea) 1 kgf = 9,8 N

Nota: Pascal no hizo mencin al factor de friccin existente cuando un lquido est en movimiento, pues se basa en una forma esttica y no en los lquidos en movimiento.

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3. Produccin y DistribucinNota: En nuestro libro, encontraremos, de ahora en adelante, figuras y dibujos que han sido ilustrados en colores. Esos colores no fueron establecidos aleatoriamente. Un circuito neumtico o hidrulico puede ser ms fcilmente interpretado cuando trabajamos con colores tcnicos, se colorean las lneas de flujo con la finalidad de identificar lo que est ocurriendo con la misma y cual funcin se sta dessarrollando Los colores utilizados para ese fin son normalizados, pero existe una diversificacin en funcin de la norma seguida. Presentamos abajo los colores utilizados por ANSI (American National Standart Institute), que substituye a la organizacin ASA: su uniformidad de colores es bien completa y comprende la mayora de las necesidades del circuito. Rojo: Indica la presin de alimentacin, presin normal del sistema, y la presin del proceso de trasformacin de energa; Ej.: Compresor. Violeta: Indica que la presin del sistema de trasformacin de energa fue intensificada, Ej.: multiplicador de presin. Naranja: Indica la linea de comando, pilotaje o que la presin bsica fue reducida, Ej.: pilotaje de una vlvula. Amarillo: Indica restriccin en el control del paso de flujo, Ej.: utilizacin de la vlvula de control de flujo. Azul: Indica flujo en descarga, escape o retorno, Ej.: descarga a la atmsfera. Verde: Indica succin o lnea de drenaje, Ej.: succin del compresor. Blanco: Indica fluido inactivo Ej.: almacenaje.

Elementos de Produccin de Aire Comprimido: Compresores. Definicin:Los compresores son mquinas destinadas a elevar la presin de un cierto volmen de aire, admitido en condiciones atmosfricas hasta una determinada presin exigida en la ejecucin de los trabajos realizados por el aire comprimido.

Clasificacin y Definicin Segn los Principios de Trabajo:Son dos las clasificaciones fundamentales segun los principios de trabajo:

Desplazamiento Positivo:Se basa fundamentalmente en la reduccin de volumen. El aire es admitido en una cmara aislada del medio exterior, donde su volmen es gradualmente disminudo, producindose una compresin. Cuando una cierta presin es alcanzada, provoca una apertura de las vlvulas de descarga, o simplemente el aire es empujado hacia el tubo de descarga durante una continua disminucin del volmen en la cmara de compresin,

Desplazamiento Dinmico:La elevacin de presin es obtenida por medio de conversin de energa cintica en energa de presin, durante su paso a travs del compresor. El aire admitido es colocado en contacto con los impulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidad. Este aire es acelerado, alcanzando velocidades elevadas y consecuentemente los impulsores transmiten energa cintica al aire. Posteriormente, su salida es retardada por medio de difusores, obligando a una elevacin de presin. Difusor: Es una especie de ducto que provoca disminucin en la velocidad de circulacion de un fluido, causando aumento de presin.

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Tecnologa Neumtica IndustrialTipos Fundamentales de CompresoresA continuacin algunos tipos de compresores: Cuando varias estapas estn reunidas en una carcaza nica, el aire es obligado a pasar por un difusor antes de ser conducido al centro de rotacin de la etapa siguiente, produciendo la conversin de energia cintica en energia de presin. Una relacin de compresin entre las estapas es determinada por el diseo de la hlice, su velocidad tangencial y la densidad del gas. El enfriamiento entre dos estapas, al principio, era realizado a travs de camisas de agua en las paredes internas del compresor. Actualmente, existen enfriadores intermedios separados, de gran tamao , por donde el aire es dirigido despus de dos o tres etapas, antes de ser inyectado al grupo siguiente. En compresores de baja presin no existe enfriamiento intermedio. Los compresores de flujo radial requierem altas velocidades de trabajo, como por ejemplo 334, 550, 834 hasta 1667 r.p.s.. Esto implica tambin un dezplazamiento mnimo de aire (0,1667 m3/s). Las presiones influyen en su eficiencia, razn por la cual generalmente son solo generadores de aire comprimido. Asi, comparndose su eficiencia con la de un compresor de dezplazamiento positivo, esta sera menor. Por eso, estos compresores son empleados cuando se exigen grandes vlumenes de aire comprimido.

Compresores

Desplazamientos Dinmicos

Desplazamientos Positivos

Eyector Flujo Radial

Flujo Axial

Rotativos Raiz Anillo Lquido Paletas Tornillo

Alternativos

Diafragma Mecnico Hidrulico

Pistn Tipo Laberinto Simple Efecto o Entroncado Doble Efecto o Cruceta

Simbologia

Compresor Dinmico de Flujo RadialCompresor Dinmico de Flujo Radial

Compresor de TornilloEste compresor est dotado de una carcaza donde giran dos rotores helicoidales en sentidos opuestos. Uno de los dos rotores posee lbulos convexos y el otro una depresin cncava, y son denominados respectivamente, rotor macho y rotor hembra. Los rotores son sincronizados por medio de engranajes; sin embargo existen fabricantes que hacen que un rotor accione a otro por contacto directo. El proceso ms comn es accionar el rotor macho, obtenindose una velocidad menor del rotor hembra. Estos rotores giran en una carcaza cuya superficie interna consiste de dos cilindros ligados como un "ocho".

Simbologia

El aire es acelerado a partir del centro de rotacin, en direccin a la periferia, o sea, es admitido axialmente por la primera hlice (rotor dotado de lminas dispuestas radialmente),para ser acelerado y expulsado radialmente.11Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacare, SP - Brasil

Tecnologa Neumtica IndustrialEn las extremidades de la cmara existen aberturas para la admisin y descarga de aire. El ciclo de compresin puede ser seguido por las figuras a,b,c,d.Ciclo de Trabajo de un Compresor de Tornillo

Compresor de Simple Efecto o Compresor Tipo entroncadoEste tipo de compresor lleva este nombre por tener solamente una cmara de compresin, es decir, apenas el lado superior del pistn aspira y el aire se comprime; la cmara formada por el lado inferior est en conexin con el carter. El pistn est ligado directamente al cigueal por una biela (este sistema de enlace es denominado tronco), que proporciona un movimiento alternativo de arriba hacia abajo del pistn, y el empuje es totalmente transmitido al cilindro de compresin. Iniciado el movimiento descendente, el aire es aspirado por medio de vlvulas de admisin, llenando la cmara de compresin. La compresin del aire tiene inicio con el movimiento de subida. Despus de obtenerse una presin suficiente para abrir la vlvula de descarga, el aire es expulsado hacia el sistema.Ciclo de Trabajo de un Compresor de Pistn de Simple Efecto

a - El aire entra por la abertura de admisin llenando el espacio entre los tornillos. La linea tramada representa la abertura de descarga.

b - A medida que los rotores giran, el aire es aislado, teniendo inicio la compresin.

c - El movimiento de rotacin produce una compresin suave, que continua hasta ser alcanzado al comienzo de la abertura de descarga.

d - El aire comprimido es suavemente descargado del compresor, quedando la abertura de descarga sellada, hasta el paso de volumen comprimido al ciclo siguiente.

Simbologia

El aire en la presin atmosfrica ocupa espacio entre los rotores y, conforme giran, el volmen comprendido entre los mismos es aislado de la admisin. En seguida, comienza a disminuir, dando inicio a la compresin. Esta prosigue hasta una posicin tal, que la descarga es descubierta y el aire es descargado contnuamente, libre de pulsaciones. En el tubo de descarga existe una vlvula de retencin, para evitar que la presin haga al compresor trabajar como motor durante los perodos en que est parado.

Simbologia

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Tecnologa Neumtica IndustrialCompresor de Doble Efecto - Compresor Tipo CrucetaEste compresor es llamado as por tener dos cmaras, o sea, los dos lados del pistn aspiran y comprimen. El Cigueal est ligado a una cruceta por una biela; la cruceta a su vez, est ligada al pistn por un vastago. De esta manera consigue transmitir movimiento alternativo al pistn, adems de hacer que, la fuerza de empuje no sea transmitida al cilindro de compresin y si a las paredes guias de la cruzeta. El pistn efecta el movimiento descendente y el aire es admitido a la cmara superior, en cuanto que el aire contenido en la cmara inferior es comprimido y expelido. Procediendo el movimiento opuesto, la cmara que habia efectuado la admisin del aire, realiza su compresin y la que habia comprimido efecta la admision. Los movimientos prosiguen de esta manera, durante la marcha del trabajo.

Datos Complementaris sobre los Compresores Cilindros (Cabezales)Son fabriados, generalmente en hierro fundido perltico el cual tiene buena resistencia mecnica, con dureza suficiente y buenas caractersticas de lubricacin debido a la presencia de carbono en forma de grafito. Puede ser fundido con aletas para el enfriamiento por aire, o con paredes dobles, para enfriamiento con agua (se usa generalmente un bloque de hierro fundido y camisas de acero). La cantidad de cilindros con camisas determina el nmero de etapas o estados que pueden tener:

Embolo (pistn)Su formato vara de acuerdo con la articulacin existente entre el pistn y la biela. En los compresores de S.E., el pie de la biela se articula directamente sobre el pistn y ste, al subir, provoca el empuje en la pared del cilindro. En consecuencia, el pistn debe presentar una superfcie de contacto suficiente. En el caso de D.E., el empuje lateral es soportado por la cruceta y el pistn es rgidamente preso al vastago. Los pistones son hechos de hierro fundido o de ligas de aluminio.Pistn de Simple Efecto

Ciclo de Trabajo de un Compresor de Pistn de Doble Efecto

A SE

Piston de Doble Efecto

DE

B

Simbologia

Simbologia

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Tecnologa Neumtica IndustrialSistema de Enfriamiento de los Compresores (Enfriamiento Intermedio)Remover el calor generado entre los estaos de compresin, teniendo como objetivo: - Mantener baja la temperatura de las vlvulas del aceite lubricante y del aire que est siendo comprimido (con la caida de la temperatura del aire la humedad es removida). - Aproximar la compresina isotrmica, sin embargo sta difcilmente puede ser alcanzada, debido a la pequea superficie para el intercambio de calor. - Evitar deformacin del bloque y cabezales, debido a las altas temperaturas. - Aumentar la eficiencia del compresor. El sistema de enfriamiento comprende dos fases: Enfriamiento de los cilindros de compresin Enfriamiento del Enfriador Intermediario Un sistema de refrigeracin ideal es aquel en que la temperatura del aire en la salda del enfriador intermediario es igual a la temperatura de admisin de este aire. El enfriamiento puede ser realizado por medio del aire en circulacin, ventilacin forzada y agua, siendo el enfriamiento del agua lo ideal porque provoca la condensacin de humedad; los dems no provocan condensacin. Esta construccin es preferida, pus permite mayor salida y mayor intercambio de calor. El agua utilizada para este fin debe tener baja temperatura, presin suficiente, estar libre de impurezas y ser suave, es decir, contener poco contenido de sales de calcio u otras substancias. El proceso de enfriamiento se inicia, generalmente, por la circulacin de agua a travs de la cmara de baja presin, entrando posteriormente en contacto con el enfriador intermedio. Adems de provocar el enfriamiento del aire, una considerable cantidad de humedad es retenida, y en consecuencia provoca una caida de temperatura en el flujo del aire proveniente del estado de baja presin. En seguida, el agua es dirigida para la cmara de alta presin, siendo eliminada del interior del compresor, hacia las torres o piscinas de enfriamiento. Aqu, todo el calor adquirido es eliminado del agua, para que haya condiciones de reaprovechamiento. Determinados tipos de compresores necesitan de grandes cantidades de agua y, por lo tanto, no habiendo un reaprovechamiento, habr gastos. Este reaprovechamiento se hace necesario cuando el agua disponible es suministrada racionalmente para uso general. Los compresores enfriadores de agua necesitan atencin constante, para que el flujo refrigerante no sufra cualquier interrupcin, el que acarrearia un aumento sensble en la temperatura de trabajo. Determinados tipos de compresores poseen sistema de enfriamiento intermedio, con vlvulas termostticas, asegurando su funcionamiento y protegiendolos contra temperaturas excesivas, por falta de agua u otro motivo cualquiera. El enfriamiento intermedio por circulacin del agua es el mas indicado.

Enfriamiento por AguaLos bloques de cilindros son dotados de paredes dobles, entre las cuales circula agua. La superfcie que exige un mejor enfriamiento es la del cabezal, pues permanece en contacto con el gas al final de la compresin. En el enfriador intermediario se emplean, en general, tubos con aletas. El aire al ser enfriado pasa en torno de los tubos, transfiriendo el calor para el agua en circulacin.Sistema de Enfriamiento por agua en un Compresor de Dos Estaciones y Doble Efecto Enfriador Intermediario

Enfriamiento del AireCompresores pequeos y medianos pueden ser, ventajosamente, enfriados por aire, siendo un sistema muy prctico, particularmente en instalaciones al aire libre o donde el calor puede ser retirado facilmente de las dependencias. En estos casos, el enfriamiento por aire es la alternativa conveniente. Existen dos modos bsicos de enfriamiento por aire : Circulacin - los cilindros y cabezales, generalmente, son aletados a fin de proporcionar mayor intercambio de calor, logrado por medio de la circulacin de aire ambiente y con auxlio de hlices en las poleas de transmisin. Ventilacin Forzada - la refrigeracin interna de los cabezales y enfriador intermedio es conseguida a travs de ventilacin forzada, ocasionada por una ventosa, obligando al aire a circular en el interior del compresor.

Aire

Aire

Agua

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Tecnologa Neumtica IndustrialMantenimiento del CompresorEsta es una tarea importante dentro del sector industrial. Es imprescindi ble seguir las instrucciones recomendadas por el fabricante. El mejor que ninguno, conoce los puntos vitales de mantenimiento. Un plan semanal de mantenimiento debe ser previsto, y en el ser programada una verificacin del nivel de lubricacin, en los lugares apropiados y, particularmente, en los cojinetes del compresor, motor y el carter. En este mismo periodo ser prevista la limpieza del filtro de aire y la verificacin experimental de la vlvula de seguridad, para comprobar su funcionamiento real. Ser programada tambin la verificacin de la tensin en las correas. Peridicamente, ser verificada la fijacin del volante sobre el eje de las manivelas.

Preparacin del aire Comprimido HumedadEl aire atmosfrico es una mezcla de gases, principalmente de oxgeno y nitrgeno, y contiene contaminantes de tres tipos bsicos: agua, aceite y polvo. Las partculas de polvo, en general abrasivas, y el aceite quemado en el ambiente de lubricacin del compresor, son responsables de manchas en los productos. El agua es responsabe de otra serie de inconvenientes que mencionaremos ms adelante. El compresor, al admitir el aire, aspira tambin sus compuestos y, al comprimir, adiciona a esta mezcla el calor por efecto de la presin y temperatura, adems de agregar aceite lubricante a la mezcla. Los gases siempre permanecen en su estado normal de temperaturas y presiones en el empleo de la neumtica. Pero los componentes con agua sufrirn condensacin y esto ocasionar problemas. Sabemos que la cantidad de agua absorbida por el aire est relacionada a su temperatura y volmen. La mayor cantidad de vapor de agua contenida en un volmen de aire sin ocurrir condensacin depender de la temperatura de saturacin o punto de rocio al que est sometido este volmen. El aire comprimido tiene aire saturado. El aire estar saturado cuando la presin parcial de vapor de agua sea igual a la presin de saturacin de vapor de agua, y se encuentre a temperatura local. El vapor es sobrecalentado cuando la presin parcial de vapor de agua sea menor que la presin de saturacin. En cuanto tengamos una presencia de agua en forma de vapor normalmente sobrecalentado, ningn problema ocurrir. Analicemos ahora: un cierto volmen de aire, est saturado con vapor de agua, esto es, su humedad relativa es 100%; comprimimos este volmen hasta el doble de la presin absoluta, y su volmen se reducir a la mitad. Lgicamente, esto significar que su capacidad de retener vapor de agua tambin fue reducida a la mitad debido al aumento de presin y la reduccin de su volmen. Entonces el exceso de vapor ser precipitado como agua. Esto ocurre si la temperatura es mantenida constante durante la compresin, o sea, proceso isotrmico de compresin. Mientras lo anterior no ocurra; se verifica una elevacin considerable en la temperatura durante la compresin. Como fue mencionado anteriormente, la capacidad de retencin da agua por el aire est relacionada con la temperatura, siendo as, no habr precipitacin en el interior de las cmaras de compresin. La precipitacin de agua ocurrir cuando el aire sufra un enfriamiento, ya sea en el enfriador o en la linea de distribucin. Esto explica porque en el aire comprimido existe siempre

Consideraciones Sobre Irregularidades en la CompresinDurante la compresin el aire es calentado, es normal por lo tanto un calentamiento del compresor. Pero, a veces el calentamiento exagerado puede ser debido a una de las siguientes causas: a) b) c) d) e) f) g) Falta de aceite en el carter. Vlvulas trabadas. Ventilacin insuficiente. Vlvulas sucias. Aceite del carter excesivamente viscoso. Vlvulas de regulacion dadas o rotas. Filtro de aire obstruido.

En caso de "golpes" o ruidos anormales, revisar los siguientes items: a) Daos en el pi stn. b) Fuga y desgaste en los pines que sujetan las bocinas de los pistones. c) Juego en los cojinetes de las bocinas del eje de las manivelas. d) Desgaste en los cojinetes principales. e) Vlvulas mal asentadas. f) Volante suelto. Si los perodos de funcionamiento son ms largos que los normales (el compresor opera mas tiempo del estimado), esto puede ser debido a: a) b) c) d) Obstruccin del filtro de aire. Prdida de aire en las lineas. Vlvulas sucias u obstruidas. Necesidad de mayor capacidad de aire.15


Tecnologa Neumtica Industrialaire saturado con vapor de agua en suspensin, que se precipita a lo largo de las tuberias en la proporcin en que se enfria. Cuando el aire es enfriado a presin constante, la temperatura diminuye, entonces la parte de vapor ser igual a la presin de saturacin en el punto de rocio. Cualquier enfriamiento adicional provocar condensacin de la humedad. Se denomina Punto de Rocio o estado termodinmico correspondiente al inicio de la condensacin del vapor de agua, cuando el aire hmedo es enfriado y la presin parcial de vapor es constante. La presencia de esta agua condensada en las lineas de aire, causada por la diminucin de temperatura, traer como consecuencias: - Oxidar las tuberas y componentes neumticos. - Destruir la pelcula lubricante existente entre las dos superfcies que estn en contacto, causando desgaste prematuro y reduciendo la vida til de las piezas,vlvulas,cilindros,etc. - Perjudicar la produccin de piezas. - Arrastrar partculas slidas que perjudicarn el funcionamiento de los componentes neumticos. - Aumentar el ndice de mantenimiento. - Imposibilitar la aplicacin en equipos de pulverizacin. - Provocar golpes de ariete en las superficies adyacentes, etc. Por lo tanto, es de mayor importancia que gran parte del agua, as como los resduos de aceite, sean removidos del aire para evitar la reduccin en la vida util de todos los dispositivos y mquinas neumticas. causada por la alta temperatura de descarga del aire. Ms aun debido a las paradas y a la presencia de humedad, podemos tener en las lineas choques trmicos y contraciones, causando agrietamientos en las uniones soldadas, que vendrian a ser punto de fuga para el aire, Adems se debe mantener la temperatura del aire compatible con los sellos sintticos utilizados por los componentes neumticos. Un enfriador posterior est constitudo bsicamente de dos partes: un cuerpo generalmente cilndrico donde se alojan grupos de tubos confeccionados con materiales de buena conduccin de calor, formando en el interior del cuerpo una especie de colmena. La segunda parte es un separador de condensado dotado de dreno. El aire proveniente del compresor est obligado a pasar a travs de tubos, siempre en sentido opuesto al flujo de agua de refrigeracin, que es mudado constantemente de direcin por placas deflectoras, garantizando, de esta forma, una mayor disipacin del calor. La salida, est en el separador. Debido a la sinuosidad del camino que el aire debe recorrer, provoca la eliminacin de agua condensada, quedando retenida en una cmara. La parte inferior del separador est dotada de un dreno manual o automtico en la mayoria de los casos, a travs del cual el agua condensada es expulsada para la atmsfera. Se debe observar cuidadosamente la temperatura del agua provista para el enfriamiento del aire. De lo contrario, si el fluido refrigerante circula con una temperatura elevada o si el volmen necesario del agua para el enfriamiento es insuficiente, el desempeo del enfriador podr ser comprometido. La temperatura en la salida del enfriador depender de la temperatura con que el aire es descargado de la temperatura del agua de refrigeracin y del volmen del agua necesario para la refrigeracin. Ciertamente, la capacidad del compresor influye directamente en el comportamiento del enfriador. Debido al enfriamiento, el volmen del aire disponible es reducido y, por lo tanto, su energia tambin sufre una reduccin. Sin embargo, el empleo del enfriador posterior no representa prdida real de energa, ya que el aire deberia, de cualquier forma, ser enfriado en la tuberia de distribucin, causando los efectos indeseables ya mencionados. Con el enfriador estos problemas son minimizados.

Enfriador PosteriorComo vimos en el tpico anterior, la humedad presente en el aire comprimido es perjudicial. Suponiendo que la temperatura de descarga de un compresor sea de 130oC, su capacidad de retencin de agua es de 1,496 Kg/m3 y a medida que esta temperatura disminuye, el agua se precipita en el sistema de distribucin, causando serios problemas. Para resolver de manera eficaz el problema inicial del agua en las instalaciones del aire comprimido, el equipo ms completo es el enfriador posterior, localizado entre la salida del compresor y el depsito, por el hecho que el aire comprimido alcanza su mayor temperatura en la salida. El enfriador posterior es simplemente un cambiador de calor utilizado para enfriar el aire comprimido. Como consecuencia de este enfriamiento, se permite retirar cerca de 75% a 90% de vapor de agua contenido en el aire, as como los vapores de aceite; adems de evitar que la linea de distribucin sufra una dilatacin,16


Tecnologa Neumtica IndustrialEnfriador Posterior

Simbologia

Recipiente (Tanque) de aire ComprimidoUn sistema de aire comprimido esta dotado, generalmente, de uno o ms recipientes, desempeando una importante funcion junto a todo el proceso de produccin de aire.Recipiente de Aire Comprimido (Tanque)

En general, el recipiente posee las siguientes funciones: - Almacenar el aire comprimido. - Enfriar el aire ayudando a la eliminacin de condensado. - Compensar las fluctuaciones de presin en todo el sistema de distribucin. - Estabilizar el flujo de aire. - Controlar las marchas de los compresores, etc. Los tanques son construdos en Brasil conforme a la norma PNB 109 de A.B.N.T, que recomienda: Ningn recipiente debe operar con una presin por encima de la Presin Mxima de Trabajo permitida, excepto cuando la vlvula de seguridad est dando vaco; en esta condicin, la presin no debe ser excedida en ms de 6% de su valor.

1

2

5 6 3

Localizacin4 7

8 Simbologia1 - Manmetro 2 - Vlvula Registro 3 - Salida 4 - Entrada 5 - Placa de Identificacin 6 - Vlvula de Alivio 7 - Escotilla para Inspeccin 8 - Dreno

Los tanques deben ser instalados de modo que todos los drenos, conexiones y aberturas de inspeccin sean fcilmente accesibles. En ninguna condicin, el recipiente debe ser ocultado o instalado en lugares de difcil acceso. Debe ser instalado, de preferencia, fuera de la casa de los compresores, y a la sombra, para facilitar la condensacin de la humedad y del aceite contenidos en el aire comprimido; debe poseer un dreno en el punto ms bajo para hacer la remocin de los condensados acumulado cada 8 horas de trabajo; el dreno, preferiblemente, deber ser automtico. Los recipientes deben ser dotados de: manmetro, vlvulas de seguridad, y ser sometidos a una prueba de presin hidrosttica, antes de ser usados la primera vez.

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Tecnologa Neumtica IndustrialDesumidificacin del AireLa presencia de humedad en el aire comprimido es siempre perjudicial para las automatizaciones neumticas, pues causa serias consecuencias. Es necesario eliminar o reducir al mximo esta humedad. Lo ideal seria eliminarla del aire comprimido de modo absoluto, lo que es prcticamente imposible. Aire seco industrial no es aquel totalmente exento de agua; es el aire que, despus de un proceso de deshidratacin, fluye con un contenido de humedad residual de tal orden que puede ser utilizado sin inconveniente. Con las debidas preparaciones, se consigue la distribucin del aire con valor de humedad bajo y tolerables en las aplicaciones encontradas. La aquisicin de un secador de aire comprimido puede figurar en el presupuesto de una empresa como una alta inversin. En algunos casos, se verifica que un secador llega a costar 25% del valor total de la instalacin del aire. Adecuados clculos muestran tambin los prejuicios causados por el aire hmedo: sustitucin de componentes neumticos, filtros, vlvulas, cilindros daados, imposibilidad de aplicar el aire en determinadas operaciones como pintura, pulverizaciones y adems los productos defectuosos causados en la producin. Se concluye que el empleo del secador se torna altamente lucrativo, siendo pagado en poco tiempo de trabajo, si solo se consider las piezas que no seran ms desechadas durante la produccin. Los medios utilizados para secado del aire son mltiples. Nos referiremos a los tres ms importantes, tanto por los resultados finales obtenidos como por su mayor difusin.Secado por Refrigeracin Aire Hmedo Pre-Enfriador A Aire Seco Enfriador Principal Separador Compresor de Refrigeracin Bypass B

C

E

D Dreno Condensado

Simbologia

Freon

Secado por RefrigeracinEl mtodo de deshumificacin del aire comprimido por refrigeracin consiste en someter el aire a una temperatura suficientemente baja, con el fin de que la cantidad de agua existente sea retirada en gran parte y no perjudique de modo alguno el funcionamiento de los equipos, porque, como mencionamos anteriormente la capacidad del aire de retener humedad est en funcin de la temperatura. Adems de remover el agua, produce en el compartimento de enfriamiento, una emulsin con el aceite lubricante del compresor, ayudando a la remocin de cierta cantidad de aceite El mtodo de secado por refrigeracin es bastante simple.

El aire comprimido (A.C.) entra, inicialmente, en un preenfria-dor (cambiador de calor) (A), sufriendo una caida de temperatura causado por el aire que sale del enfriador principal (B). En el enfriador principal el aire es enfriado an ms, pus est en contacto con un circuito de refrigeracin. Durante esta fase, la humedad presente en A.C. forma pequeas gotas de agua corriente llamadas condensadas y que son eliminadas por el separador (C), donde el agua depositada es evacuada a travs de un dreno (D) para la atmsfera. La temperatura de A.C. es mantenida entre 0,65 y 3,2oC en el enfriador principal, por medio de un termostato que acta sobre el compresor de refrigeracin (E). El A.C. seco se retorna nuevamente al intercambiador de calor inicial (A), causando el pre-enfriamento en el aire hmedo de entrada, recogiendo parte del calor de este aire. El calor adquirido sirve para recuperar su energia y evitar el enfriamiento por expansin, que ocasionaria la formacin de hielo, en caso que fuese lanzado a una baja temperatura en la red de distribucin, debido a la alta velocidad.

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Tecnologa Neumtica IndustrialSecado por AbsorcinEs el mtodo en el cual se utiliza en un circuito una sustancia slida o lquida, con capacidad de absorber otra sustancia lquida o gaseosa. Este proceso es tambin llamado Proceso Qumico de Secado, pues el aire es conducido en el interior de un volmen a trves de una masa higroscpica, insoluble y delicuescente que absorbe la humedad del aire, ocurriendo una reaccin qumica. Las sustancias higroscpicas son clasificadas como insolubles cuando reaccionan quimicamente con el vapor de agua, sin licuarse. Son delicuescentes cuando, al absorber el vapor del agua, reaccionan y se convierten en lquidas.

Secado por AdsorcinEs la fijacin de las molculas de una sustancia en la superficie de un adsorbente generalmente poroso y granulado, o sea, es el proceso de depositar molculas de una sustancia (ej. agua) en la superficie de otra sustancia, generalmente slida (ej.SiO2). Este mtodo tambin es conocido como Proceso Fsico de Secado, pero sus detalles son desconocidos. Es admitido como teoria, que en la superficie de los cuerpos slidos existen fuerzas desbalanceadas, influenciando molculas lquidas y gaseosas a travs de su fueza de atraccin; se admite, por lo tanto, que estas molculas son adsorbidas en las cmaras mono o multimoleculares de los cuerpos slidos, para efectuar un balance semejante a la Ley de los Octetos de los tomos. El proceso de adsorcin es regenerativo; la sustancia adsorbente, despus de estar saturada de humedad, permite la liberacin de agua cuando es sometida a un calentemiento regenerativo.Secado por Adsorcin Aire Seco

Secado por Absorcin

Aire Seco Aire Hmdo Pastillas Dessecantes

Adsorbente

Secando Aire Hmedo Condensado Drenaje Simbologia

Regenerando

Esquematizacin del Secado por Adsorcin Aire Seco

Las principales sustancias utilizadas son:Regenerando

Cloruro de Calcio, Cloruro de Litio, Dry-o-Lite. Con la consecuente dilsolusin de las sustancias, es necesaria una reposicin regular; en caso contrario, el proceso seria deficiente. La humedad retirada y las sustancias diludas son depositadas en la parte inferior del tanque,en el punto de dreno, de donde son eliminadas hacia la atmsfera.19

Secando

Aire Hmdo

Simbologia


Tecnologa Neumtica IndustrialPara secar el aire por asdsorcin existen dos tipos bsicos de secadores: Torres Dobles: es el tipo mas comn. Las torres son rellenadas con xido de Silicio SiO2(Silicagel), Alumina Activa Al2O3, ,y otros materiales. A travs de una vlvula direccional, el aire hmedo es orientado hacia una torre donde se realizar el secado del aire. En la otra torre ocurrir la regeneracin de la substancia absorbente que podr ser hecha por la inyeccin de aire caliente; en la mayora de los casos, por resistencia y circulacin de aire seco. Habiendo un calentamiento de la substancia, provocaremos la evaporacin de la humedad. Por medio de un flujo de aire seco y agua en forma de vapor se arrastrar hacia la atmsfera. Terminado un perodo de trabajo preestablecido, se invierte la funcin de las torres, por control manual o automtico en la mayora de los casos; la torre que seca el aire pasa a ser regenerada y la otra inicia el secado. Al realizarse el secado del aire con las diferentes substancias, es importante estar atento a la mxima temperatura del aire seco, como tambin a la temperatura de regeneracin de la substancia. stos importantes factores deben tenerse en cuenta para un buen desempeo del secado. En la salida del aire, debe tomarse en cuenta la colocacin de un filtro para eliminar el polvo de las substancias y que es perjudicial para los componentes neumticos, as como debe ser montado un filtro de Carbn Activo antes del secado, para eliminar los residuos de aceite que, en contacto con las substancias de secado, causan su impregnacin reduciendo considerablemente su poder de retencin de humedad. Como nos damos cuenta, es de gran importancia la calidad del aire que ser utilizado. Esta calidad podr obtenerse instalando los acondicionamientos bsicos del aire comprimido en forma adecuada, representando menores ndices de mantenimiento y mayor durabilidad de los componentes neumticos, en pocas palabras: se obtendr mayor lucro en relacin a lo invertido en automatizacin.

Esquematizacin de la Produccin, Almacenamiento y Condicionamiento del Aire Comprimido

1 5

6 8 3

7

2 4 1 2 3 4 - Filtro de Admisin - Motor Elctrico - Separador de Condensado - Compresor 5 - Recipiente 6 - Enfriador Intermediario 7 - Secador 8 - Enfriador Posterior

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Tecnologia Neumtica IndustrialRed de DistribucinSe instala, para cada mquina o dispositivo automatizado, un compresor propio, solamente en casos espordicos y aislados. Donde existen varios puntos de uso, el proceso ms conveniente y racional es efectuar la distribucin del aire comprimido situando las tomas en las proximidades de los puntos de uso. Una red de distribucin de A.C. comprende todos los conductos que salen del depsito (reservorio, tanque), pasando por el secador y todos juntos dirigen el aire comprimido hasta los puntos individuales de utilizacin o uso. La red posee dos funciones bsicas: 1. Comunicar la fuente productora con los equipos donde se hace el consumo de aire. 2. Funcionar como un reservorio para atender las exigencias del sistema. Un sistema de distribucin perfectamente ejecutado debe presentar los siguientes requisitos: Que exista pequea caida de presin entre el compresor y las puntos de consumo, a fin de mantener la presin dentro de los lmites tolerables en conformidad con las exigencias de las aplicaciones. No presentar escape de aire; porque habra prdida de potencia. Presentar gran capacidad para realizar la separacin de condensado. Al ser efectuado el proyecto y la instalacin de una planta cualquiera de distribucin, es necesario tomar en consideracin ciertas reglas. El no cumplimiento de ciertas reglas basicas sera desfavorable y aumentara sensiblemente la necesidad de mantenimiento. l

Formato

En relacin al tipo de red a ser instalada: anillo cerrado (circuito cerrado) o circuito abierto, deben analizarse las condiciones favorables y desfavorables de cada una. Generalmente, la red de distribucin es en circuito cerrado, alrededor del rea donde hay necesidad del aire comprimido. De este anillo parten las ramificaciones para los diferentes puntos de consumo.Red de Distribucin del Anillo Cerrado

Consumidores

Depsito SecundarioA - Red de distribucin con tuberas derivadas del anillo.

Diseo de la red (Layout)Para desarrollar mejor la ejecucin de una distribucin de aire, la definicin del diseo es importante. Este debe ser construdo en forma isomtrica y con apropiada escala, permitiendo la adecuada obtencin de longitud de los conductos en los diversos trechos. El layout representa la red principal de distribucin, sus ramificaciones, todos los puntos de consumo, incluyendo futuras aplicaciones; presin de estos puntos, la posicin de las vlvulas de cerramiento, moduladoras, conexiones, curvaturas, separadores de condesado, ect. A travs de un correcto diseo de la red podemos definir un mejor trazado (menos tuberia) obteniendo menores perdidas de carga, proporcionandoB - Red de distribucin con tuberas derivadas de la transversales.

El Anillo cerrado favorece el mantenimiento de una presin constante, adems de proporcionar una distribucin ms uniforme del aire comprimido para los consumos intermitentes. Dificulta sin embargo la separacin de la humedad, porque el flujo no posee una sola direccin; sino que dependiendo del sitio de consumo, circula en dos direcciones. Existen casos en que se requiere el circuito abierto , por ej.: reas donde el transporte de materiales y piezas es areo, puntos aislados, puntos distantes, etc, en este caso, las lineas principales son extendidas para llegar al punto.

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Tecnologia Neumtica IndustrialVlvulas de Cierre en la Linea de DistribucinEllas son de gran importancia en la red de distribucin porque permiten la divisin de esta en secciones, especialmente en casos de grandes redes, haciendo que las secciones puedan ser aisladas para inspeccin, modificaciones y mantenimiento. As, evitamos que otras secciones sean simultneamente interrumpidas no habiendo por tanto interrupcin del trabajo y de laAislamiento de la Red de Distribucin con Vlvulas de Cierre. AC

CurvaturaLas curvas deben ser hechas con el mayor radio posible, a fin de evitar las prdidas excesivas por las turbulencias. Evitar siempre que se pueda la colocacin de codos de 90. Las curvatura debe poseer un radio interior mnimo de dos veces el dimetro externo del tubo.Curvatura en una red de distribucin

R.

n M

.2

produccin. Las vlvulas ms utilizadas son las de 2" tipo esfera y diafragma. Por encima de 2" son utilizadas las vlvulas tipo compuerta.

InclinacinLos conductos deben poseer una cierta inclinacin, en la direccion del flujo que los circula, pus si la temperatura del conducto es mayor que la temperatura de salida del aire despues de los secadores, ste saldr prcticamente seco. Pero si la temperatura del conducto disminuyera, habr, posibilidad de precipitacin de agua en la tubera. La inclinacin favorece el retiro de esta condensacin eventual de las impurezas debido a la formacin del xido, llevndolas para un punto ms bajo donde sean eliminadas hacia la atmsfera, a travs del dreno ( desague, purgado). El valor de esta inclinacin es de 0,5 a 2% en funcin de la longitud verdadera del conducto donde sea ejecutada. Los desages, colocados en los puntos ms bajos, preferiblemente deben ser automticos. Si la red es relativamente extensa, se recomienda observar la colocacin de ms de un dreno, distanciados aproximadamente 20 a 30m uno del otro.

Conexiones entre los TubosExisten diversos tipos: roscadas, soldadas, con flange, de acoplamiento rpido, debiendo en todos los casos presentar la ms perfecta estanqueidad. Las conexiones de roscas son comunes, debido al bajo costo y facilidad del ensamble y desmontaje. Para evitar goteras en las roscas es importante la utilizacin de la cinta de Tefln, debido a las imperfecciones existentes en la fabricacin de las roscas. La unin realizada por la soldadura ofrece menor posibilidad de gotera, si se compara con las unines roscadas, a pesar de un costo mayor. Las uniones soldadas deben tener ciertos cuidados, las escamas del xido tienen que ser retiradas del interior del tubo, el cordn de la soldadura debe ser lo ms uniforme posible. De manera general, el uso de conexiones de roscas se hace hasta dimetros de 3".Valores por encima, se recomiendan las conexiones soldadas, que pueden ser con tope para los tubos, tipo enchufe para curvas, flanges y vlvulas.Para las instalaciones que deben presentar un mayor grado de confiabilidad, se recomienda el uso de conexiones con flanges y soldadas. Para las instalaciones temporales lo ideal es el acoplamiento rpido, con diseo estanco (sin fugas). En los desmontajes de estas instalaciones, no hay prdidas de tuberias y no hay necesidad de hacer cortes durante el desmantelamiento de la red de tuberas.22

El drenaje de la HumedadAun con los cuidados vistos anteriormente en la eliminacin del condensado, sigue habiendo humedad remanente, la cual debe ser removida o eliminada, en caso de condensacin de la misma. Para que el drenaje eventual sea hecho, deben ser instalados drenos (purgadores), que pueden ser manuales o automticos; preferiblemente el ltimo tipo. Los puntos de


Tecnologia Neumtica Industrialdrenaje deben situarse en todos los lugares bajos del conducto, al final de la linea, donde haya elevacin de la lnea, etc. En estos puntos, para ayudar en la eficiencia del drenaje, pueden construirse trampas, que retengan el condensado y lo dirijan hacia el purgador. Estas , no deben ser construidas con dimetros menores que el del conducto. Lo ideal es que sean del mismo tamao.

Tomas de AireDeben siempre hacerse por la parte superior del conducto principal, para evitar los problemas de condensado ya expuestos. Se recomienda que no se realice el uso directo de aire en el punto terminal del tubo al cual se esta conectado. En la parte terminal se debe colocar una pequea vlvula de drenaje y la toma para uso del aire debe estar un poco ms arriba, donde el aire, antes de ir hacia la mquina, pase a travs de la unidad de acondicionamiento (filtro,regulador y lubricador).Inclinacin 0,5 a 2% de longitud

Retencin y Drenaje del Condensado Separador

Aire Comprimido

Almacenaje de Condensados

Longitud

Drenaje Automtico

Unidad de Condicionamiento (Utilizacin)

Purgadores

Como mencionamos, permanecer en el aire comprimido una cantidad pequea de vapor de agua en suspensin, y los puntos de drenaje comn no lograrn provocar su eliminacin. Con esta intencin, pueden instalarse los separadores de condensado cuyo principio de funcionamiento es simple: obligar al flujo de aire comprimido a hacer cambios de direccin. El aire cambia fcilmente de direccion ylas gotas de humedad al chocar contra los deflectores se adhieren, formando gotas ms grandes que escurren hacia el dreno.

GoterasLas cantidades de aire perdidas a travs de los pequeos agujeros, acoplamientos sueltos com fugas, sellos defectuosos, etc., cuando se suman todas, alcanzan valores muy altos. La importancia econmica de esta continua prdida de aire se pone ms evidente cuando se compara con el consumo de un equipo y la potencia necesaria para realizar la compresion.

Gotera y Prdida de Potencia en los AgujerosPotencia Escape del Aire Necesaria para Dimetro del Agujero 588,36 85 la Compresin kPa psi Tamao m m pulg m3/s c.f.m Cv kW Real 1 3 5 10 3/64 1/8 3/16 3/18 0,001 0,01 0,027 0,105 2 21 57 220 0,4 4,2 11,2 44 0,3 3,1 8,3 33

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Tecnologia Neumtica IndustrialDe esta manera, una gotera en la red representa un consumo considerablemente mayor de energia, que puede ser verificado a travs de la tabla. Es imposible eliminar por completo todas las goteras, pero stas deben ser reducidas al mximo con un mantenimiento preventivo del sistema, de 3 a 5 veces por ao, verificndose, por ejemplo: la substitucin de juntas de sellado defectuosas, , mangueras, tubos, vlvulas, apriete de las conexiones, la restauracin de los selladores en las uniones de las roscas, eliminacin de los ramales de distribucin fuera de uso y otras que pueden aparecer, dependiendo de la red construida. estan daarlos. Las conexiones para el conducto secundario pueden ser mltiples: tipo espiga, conexin con anillo de compresion, empalme rpido, etc. Dependiendo del tipo de conexin utilizado, el tiempo de montaje puede ser bien elevado, debido a las diversas operaciones que una sola conexin representa: ser roscada en el cuerpo del equipo, enroscar los elementos de fijacin del tubo, y posicionar correctamente las OLIVAS. Debe haber un espacio razonable entre las conexiones, para permitir su rotacin. En algunos casos, eso no es posible. stos metodos de conexin, adems de lentos, daan el tubo, apretandolo, dilatandolo o cortandolo. Su restauracin es difcil, siendo necesario, muchas veces, cortar el tubo, cambiar las OLIVAS y las piezas de fijacin del tubo; todo eso siempre cuando una conexin no est totalmente perdida. Una nueva concepcin en las conexiones, para atender a todas las necesidades de instalacin de circuitos neumticos, control e instrumentacin y otros, son las conexiones instantneas, semejantes a las conexiones de enganche rpido.Conexiones Instantneas

Conductos SecundariosLa seleccin de los tubos que formaran la instalacin secundaria y los materiales con que estn elaborados son factores importantes, as como el tipo de accesorio o conexin a ser usado. Deben tenerse materiales de alta resistencia , durabilidad, etc. El proceso de eligir un conducto secundario ha sufrido una transformacin bastante rpida. El tubo de cobre, hasta hace poco tiempo, era uno de los ms usados. Actualmente, este tubo es utilizado en instalaciones ms especficas, montajes rgidos y lugares en que la temperatura y la presin son elevadas. Hoy son utilizados los tubos sintticos, los cuales proporcionan buena resistencia mecnica, presentando una elevada fuerza de ruptura y gran flexibilidad. Se usan tubos de polietileno y tubos de nylon cuyas caractersticas son: Polietileno - Aplicacin de vaco hasta presiones de 700 KPa y temperaturas de trabajo de -37C a 40C. Nylon - Es ms resistente que el polietileno, siendo ms recomendado para aplicaciones de vaco hasta 1700 kPa y temperatura de 0C a 70C.

Conexiones para losConductos SecundariosLa escogencia de las conexiones que sern utilizadas en un circuito ,es muy importante. Deben ofrecerse alternativas de ensamblaje para reducir el tiempo, tener dimensiones compactas y no presentar caidas de presin, en otros trminos, poseer mxima rea para que pase el fluido. Deben tener tambin estanqueidad perfecta, compatibilidad con diferentes fluidos industriales, durabilidad y permitir una rapida remocin de los tubos en caso de mantenimiento, si

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Tecnologia Neumtica Industrial

4. Unidad de Acondicionamiento (FRL)Despus de pasar por todo el proceso de la produccin, tratamiento y distribucin, el aire comprimido debe sufrir un ltimo acondicionamiento, antes de ser colocado para trabajar, a fin de producir mejores desempeos. En este caso, el beneficio del aire comprimido consiste en lo siguiente: filtracin, regulacion de presin, e introduccin de una cierta cantidad de aceite para la lubricacin de todas las partes mecnicas de los componentes neumticos. El uso de esta unidad de servicio es indispensable en cualquier tipo de sistema neumtico, desde el ms simple al ms complejo. Al mismo tiempo que permiteUnidad de Acondicionamiento FRL

a los componentes trabajar en condiciones favorables, y prolonga su vida til. Una vida util prolongada y un funcionamiento regular de cualquier componente en un circuito dependen, antes que nada, del grado de filtracin, de la eliminacion de la humedad, de una presin estable de alimentacin al equipo y una adecuada lubricacin a las partes movibles. Todo eso es exactamente obtenido cuando se aplican en las instalaciones, dispositivos, mquinas, etc., los componentes de tratamiento preliminar del aire comprimido en los puntos de toma del aire: el filtro, la vlvula reguladora de presin (Regulador) y el Lubrificador, que reunidos forman la Unidad de Acondicionamiento o FRL (Filtro,Regulador,Lubricador).

Simbologia

Filtracin de AireLos sistemas neumticos son sistemas abiertos;donde el aire, despus de ser utilizado, es evacuado hacia la atmsfera, en cuanto que en la alimentacin se aspire aire libre constantemente. Este aire, a su vez,est sujeto a la contaminacin, humedad y a las impurezas procedentes de la red de distribucin. La mayoria de estas impurezas son retenidas, como ya observamos en los procesos de preparacin, sin embargo partculas pequeas, todava quedan suspendidas y arrastradas por el flujo del aire comprimido, actuando como abrasivos en las partes movibles de los elementos neumticos cuando se requieren ser utilizadas. La filtracin del aire consiste en la aplicacin de25

dispositivos capaces de retener las impurezas suspendidas en el flujo de aire, y en suprimir an ms la humedad presente. Por consiguiente, es necesario eliminar estos dos problemas al mismo tiempo. El equipo normalmente utilizado para este fin es el Filtro de Aire, que acta de dos formas distintas: Por la accin de la fuerza centrfuga. Por el paso del aire a travs de un elemento filtrante, de bronce sinterizado o malla de nylon.


Tecnologia Neumtica IndustrialFuncionamiento del Filtro de Aire

DescripcinEsta diseado para una alta eficiencia en la remocin de humedad. Debido al sistema de deflectores, el agua y las partculas slidas contenidas en el aire comprimido son totalmente separadas. Una gran superficie del elemento filtrante garantiza la baja caida de presin y el aumento de su vida til.

OperacinEl aire comprimido entra por el orificio en el cuerpo del filtro y fluye a travs del deflector superior (A) causando una accin de turbulencia en el aire comprimido. La humedad y las partculas slidas contenidas en el aire son lanzadas contra la pared del vaso (C) debido a la accin centrfuga del aire comprimido en estado turbulento por efecto del deflector. Hay bastante humedad enlas partculas slidas que escurren por la pared del cuerpo, debido a la fuerza de gravedad. La pantalla (B) asegura que la accin de

turbulencia ocurre siempre que el aire pasa directamente a travs del elemento filtrante. El deflector inferior (E) separa la humedad y las partculas slidas depositadas en el fondo del vaso, evitando as la entrada de las mismas en el sistema de aire comprimido. Despus que la humedad y las partculas slidas ms grandes sean removidas por el proceso de turbulencia, el aire comprimido fluir a travs del elemento filtrante (D) donde las partculas ms pequeas sern retenidas. El aire vuelve entonces hacia el sistema, dejando la humedad y las partculas slidas contenidas en el fondo del vaso, que debe ser drenado antes que el nivel alcance la altura donde puedan retornar hacia el flujo de aire. Este drenaje puede ser ejecutado por un Dreno Manual (F), cuando seaccionado un obturador (G) girandolo en sentido contrario a las agujas del reloj, o por un Dreno Automtico, que libera el lquido, cuando este alcanza un nivel predeterminado.

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Tecnologia Neumtica IndustrialCorte de un Filtro de Aire Comprimido

A

B C DA - Deflector Superior B - Pantalla C - Vaso D - Elemento Filtrante E - Deflector Inferior F - Agujero Manual G -Drenaje

E

F G

Drenaje Manual

Drenaje Automtico Simbologia

Caractersticas TcnicasModelos Rosca Temperatura deTrabajo Presin deTrabajo Presin deTrabajo para Dreno Automtico Presin deTrabajo para Dreno Manual Vaco Capacidad del Vaso Micronaje del Elemento Filtrante Peso 1/4", 3/8", 1/2" e 3/4" NPT ou G 0 a +52C (Vaso de Policarbonato) 0 a +80C (Vaso Metlico) 0 a 10 bar (Vaso de Policarbonato) 0 a 17 bar (Vaso Metlico) 2 a 12 bar *

MaterialesCuerpo Vaso Protector delVaso Anillo de Fijacin delVaso Elemento Filtrante Zamac Policarbonato Transparente Zamac (Contenido Metlico) Acero Plstico(Vaso dePolicarbonato Serie06/07Vas o MetlicoSrie06) Aluminio(VasoMetlicoSrie07) Plstico Goma Nitrlica (Buna-N)

0 a 17 bar Ver Tabla 0,12 l (Serie 06) 0,19 l (Serie 07) 5 ou 40 micra 0,7 kg (Serie 06) 1,2 kg (Serie 07)

Sellos

VisordelVaso Metlico Poliamida b * 17 bar con uso de vlvula de bloqueo con partida suave.

Vaco (Presin Primaria 7 bar de salida libre hacia la atmsfera)SCFM Modelos 1/4" 3/8" 1/2" 3/4" 06 100 195 250 ND 07 ND 220 300 445 06 2.832 5.522 7.079 ND l/min 07 ND 6.230 8.495 12.600 06 1,78 3,48 4,46 ND Cv 07 ND 3,93 5,36 7,95

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Tecnologia Neumtica IndustrialDrenos en los FiltrosLos drenos son dispositivos fijados en la parte inferior del cuerpo del vasoy sirven para eliminar el condensado y las impurezas, retenidos por la accin de filtracin. Pueden ser manuales o automticos.

Drenos ManualesEl acumulado del condensado permanece inactivo, dentro del vaso. Para eliminar el condensado acumulado es necesaria la intervencin humana, que permite manualmente la abertura del obturador, creando el paso para que el agua y las impurezas sean escurridas por la fuerza de la presin del aire que acta dentro del vaso Extradas las impurezas, el aire se escapa y el obturador debe ser reacomodado a su posicin cerrada inicial.

Simbologia

Advertencia - Vasos de PolicarbonatoLos vasos de policarbonato transparente son de altsima resistencia mecnica e ideales para la aplicacin en filtros y lubricadores. Son apropiados para uso en ambientes industriales, pero no deben ser instalados en locales donde estn en contacto directo con los rayos solares, sujetos a impactos y temperaturas fuera de los lmites especificados. Algunos productos qumicos pueden causar daos a los vasos de policarbonato, los cuales no deben entrar en contacto con los hidrocarbonados aromticos y halogenados, alcoholes, compuestos orgnicos con cloro, productos de carcter bsico orgnicos e inorgnicos, aminas y acetonas ( ver tabla de elementos no compatibles). El filtro y el lubricador no deben ser instalados en lugares donde el vaso puede estar expuesto a la accin directa de aceites de corte industrial, pus algunos aditivos usados en los aceites pueden agredir el policarbonato. Los vasos metlicos que son recomendados donde el ambiente y/o las condiciones de trabajo no son compatibles con los vasos de policarbonato. Los vasos metlicos son resistentes a la accin de gran parte de los solventes, pero ellos no pueden ser utilizados donde hay presencia de cidos o bases fuertes o en atmsferas salinas acumuladas. Los protectores metlicos para los vasos del policarbonato son recomendados para mejorar la seguridad, si ocasionalmente ocurre una agresin qumica. El filtro debe ser instalado verticalmente con el vaso en la posicin inferior. Debe drenar constantemente el condensado para que el mismo no alcance la base del elemento filtrante/coalescente.

Drenos AutomticosUtilizado para eliminar el condensado acumuladoen el interior del vaso, sin necesidad de la interferencia humana. El volmen de agua condensada, a medida que es removido por el filtro, se acumula en la zona neutra del interior del vaso, hasta provocar la elevacin de una boya. Cuando la boya se mueve, permite el paso de aire comprimido a travs de un pequeo orificio. El aire que fluye sobrecarga un compartimiento donde existe una membrana; la presin ejercida en la superficie de la membrana crea una fuerza que provoca el desplazamiento de un elemento obturador, que bloquea el agujero de comunicacin con el ambiente. Siendo liberada esta comunicacin, el agua condensada dentro del vaso es expulsada por la presin del aire comprimido. Con la salida del agua, la boya vuelve a su posicin inicial, cerrandodo el orificio que haba liberado, e impidiendo la continuidad de sobrecarga en la cmara donde est la membrana. El aire que forz el desplazamiento de la membrana a travs de un elemento poroso fluye hacia la atmsfera, permitiendo que un resor te vuelva a colocar el obturador en la sede, impidiendo la fuga del aire y reiniciando la acumulacin de condensado. Es ideal para el uso en lugares de dificil acceso, donde el condensado se acumula con facilidad, etc.

ImportanteAl notar cualquier alteracin en el vaso de policarbonato, tales como microfisuras o fisuras, sustituya y verifique inmediatamente si hay algun agente no compatible en contacto con el mismo. Le recordamos que la mayora de los solventes y algunos tipos de aceite atacan el policarbonato.

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Tecnologia Neumtica IndustrialLimpiezaPara limpiar los vasos de policarbonato se usa solamente agua y jabn neutro. No use agentes de limpieza, como: acetona, benzeno, gasolina, tolueno, etc, porque ellos mismos agreden quimicamente el plstico (ver tabla abajo).

Aire ComprimidoEl aire comprimido limpio es esencial en las industrias de procesamiento de alimentos, electrnica, equipos hospitalarios y odontolgicos, industria fotogrfica, fbricas de plsticos y en la instrumentacin. El aire limpio en esas y en otras aplicaciones significa nicamente aire exento de contaminacin de partculas slidas. El aire utilizado en esas industrias debe tambin estar exento de aerosoles, de agua y de aceites contaminantes, que escapan al radio de accin de los sistemas de filtracin convencionales.

Elementos que no son compatibles con PolicarbonatoAcetona cido Actico cido Frmico cido Hidroclrico cido Ntrico cido Sulfrico cido Etlico cido Isoproplico cido Metlico Aldedo Amoniaco Anidrido Anilina Benzeno Carbonato de Amnio Ciclo Hexanol Clorobenzeno Cloroetileno Clorofrmo Cresol Diamina ter Etlico Freon Fenol Gasolina Hidrxido de Amnia Hidrxido de Sdio Metiletilcetona Aceite para Freno Hidrulico Actico Aznio Percloroetileno Tetracloreto de Carbono Thinner Tolueno Trementina Xileno

Agua, Aceite y Partculas Slidas son Fuentes de ContaminacinLos contaminantes que causan mayores problemas en los circuitos de aire comprimido son: el agua, aceite y las partculas slidas. El vapor de agua est presente en todo el aire comprimido y se vuelve ms concentrado debido al proceso de compresin. Un compresor de 25 HP que produce 170 Nm3/h (100 SCFM) a una presin de 7 bar (102 psig) puede producir 68 litros (18 galones) de agua por da. Las partculas de agua en suspensin en el aire comprimido varian de 0,05 a 10 m. Sin embargo, sistemas de secado de aire pueden usarse eficientemente para remover el agua del aire comprimido, tales sistemas no remueven el contaminante liquido del aire::el aceite. El aceite est presente en los circuitos de aire comprimido y es introducido en grandes escalas en el flujo de aire a travs del compresor. La cantidad de aceite introducida de esta manera varia con el tipo de compresor utilizado. Los estimados de compuestos con base de hidrocarbonos encontradas ala salida de aire de los compresores mas comunes, estn indicadas en partes por milln (ppm):Compresor deTornillo Compresor de Piston Compresor Centrfugo 25 a 75 ppm a 93C (200F) 5 a 50 ppm a 177C (350F) 5 a 15 ppm a 145C (300F)

Obs.: Esta relacin es parcial, siendo apenas orientativa.

Filtros Coalescentes

Para una concentracin de 25 ppm, un compresor que proporciona 170 Nm3/h (100 SCFM) durante 35 horas introducir 224 gramos de aceite en el circuito neumtico. Aun cuando se emplee un compresor de funcionamiento al seco (sin aceite), la contaminacin por aceite encontrada en el flujo de aire contina siendo un problema porque, el aire del ambiente puede contener de 20-30 ppm de hidrocarbonos en suspensin originados de fuentes industriales y en la quema de combustibles (autos,camiones,etc). Los compresores al seco pueden expedir aproximadamente 100 ppm del hidrocarbonnos durante el ciclo de compresin.29Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacare, SP - Brasil

Tecnologia Neumtica IndustrialEsta cantidad es suficiente para contaminar los componentes de la lnea de aire e impregnar los equipos de secado. La mayora de las partculas de aceite en suspensin generadas por todos los tipos de compresores son igual o inferior a 2 m. El tercer contaminante mayor encontrado en el aire comprimido son las partculas slidas, incluyendo el xido y los fragmentos del conducto. Las partculas slidas combinadas con las partculas de agua y aceite en suspensin pueden obstruir y reducir la vida de los componentes de los circuitos neumticos, as como los sistemas de filtracin. La mayora de las partculas de xido y fragmentos encontrados en los circuitos de aire comprimido presentan tamaos variando de 0,5 a 5 m. El proceso de coalescncia puede ser comparado con las condiciones atmosfricas en la actividad durante la formacin de lluvia - pequeas molculas de vapor de agua en el aire turbulento y cargado de humedad se condensan, formando aerosoles en suspensin que, por colisin, comienzan a formar gotas de masas ms grandes, hasta que hayan adquirido peso suficiente para reaccionar a la accin de gravedad hacia la Tierra en forma de lluvia. Los filtros coalescentes eliminan la contaminacin submicrnica a travs de tres procesos de accin simultnea, dependiendo del tamao del aerosol en suspensin: Difusin: Partculas y Aerosoles de 0,001 a 0,2 m Las partculas slidas y aerosoles en suspensin, no pasan del tamao de 0,001 a 0,2 m, estn sujetos al movimiento browniano rpido y aleatorio, por sus movimientos son totalmente independientes de la masa de aire, de la misma forma que las molculas gaseosas se mueven en un flujo de aire. Este movimiento provoca la migracin de esas partculas hacia afuera del flujo de aire y que choquen con la superficies filtrantes expuesta en su camino. Los contaminantes slidos se adhieren permanentemente a esas superficies debido a las fuerzas intermoleculares (Ley de Van der Waals). Las gotas lquidas, sin embargo, migran por la accin de la gravedad a travs de las fibras hasta unirse con otras gotas y forman masas lquidas mayores que pueden ser drenadas del sistema. Una tasa de actividad de difusin aumenta con la elevacin de la temperatura y presin.Difusin: 0,001 a 0,2 m

Los Filtros Coalescentes Atienden las Necesidades de Aire Comprimido LimpioLos filtros convencionales de filtracin nominal de 5 micras no logran remover las partculas contaminantes submicrnicas, requisito en las aplicaciones especiales. El lmite mnimo de remocin de esos filtros de uso convencional es generalmente hasta 2m. Ochenta por ciento de contaminantes en suspensin son inferiores a 2 m en tamao. Sin embargo, los filtros coalescentes son especialmente proyectados para remover las partculas submicrnicas slidas, de aceite y agua del aire comprimido. Los filtros coalescentes de porosidad estndar GRADO 6 son capaces de remover por encima de 99,9% todas las partculas en suspensin en el rango de 0,3 a 0,6 m. Adems, esos filtros presentan una eficiencia de 99,98% en la remocin de partculas suspendidas y en la eliminacin de partculas slidas mayores que 0,3 m. De esta manera, un nivel de contaminacin de 20 ppm de aceite es reducido a una concentracin de solo 0,004 ppm. (Nivel aceptable para prcticamente todas las aplicaciones neumticas).

Intercepcin: Partculas y Aerosoles de 0,2 a 2 m Para los contaminantes de tamaos entre 0,2 y 2 m, la intercepcin es el mecanismo coalescente predominante. Esos contaminantes se armonizan con el curso del flujo de aire y se vuelven ms difciles de ser removidos, pus son capaces de delinear las fibras y escapar del filtro. En general, la eficiencia del mecanismo aumenta en la medida que el tamao de los poros (o la densidad de la fibra) disminuya. Las fibras con un dimetro medio de 0,5 m son utilizadas para optimizar el desempeo de los filtros en esa faja de contaminante. Cuando las partculas y aerosoles en suspensin se aproximan a una fibra que30Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacare, SP - Brasil

Actuacin de los Filtros CoalescentesLa separacin de contaminantes slidos y aerosoles en suspensin en el aire es efectuada principalmente por la accin de gravedad. Las partculas contaminantes de tamao mayor que 10 m tienden a salir ms rpidamente cuando el aire est en movimiento. La mayora de los filtros coalescentes fueron proyectados para provocar la unin de aerosoles extremadamente pequeos en suspensin en gotas mayores. As mismo, esas gotas sern suceptibles a la accin de gravedad. Este proceso de la unin se denomina "Coalescncia".

Tecnologia Neumtica Industrialmide la mitad de sus dimetros, sus fuerzas inerciales son superadas y las partculas son capturadas. especficas. Los elementos filtrantes coalescentes tpicos presentan una porosidad de 8 a 10 m en la superficie interna, con una reduccin enlos poros de 0,5 m dentro del elemento, y aumentando los poros de 40 a 80 m en la superficie externa. La tabla de poro muestra un poro tpico de un filtro coalescente en corte transversal. La superficie interna del elemento acta como un prefiltro, removiendo las partculas contaminantes mayores, al paso que los poros internos son suficientemente pequeos para remover las partculas tipo submicrnicas slidas y gaseosas en suspensin encontradas en el flujo de aire. La densidad reducida de la superficie externa promueve la aglutinacin de las par tculas en suspensin, a travs de la unin de las gotas, transformndolas en gotas mayores, por lo tanto susceptibles a las fuerzas gravitacionales. Los poros externos mayores tambin permiten el paso libre del flujo de aire, minimizando la cada de presin. Una capa de drenaje conduce al contaminante de la superficie externa del elemento filtrante hacia un depsito localizado en el fondo de la carcaza de donde es drenado peridicamente. Los poros externos mayores del elemento reducen la turbulencia del aire y evitan que vuelvan a entrar contaminantes al flujo de aire. Otro factor importante del proyecto de los filtros coalescentes es la relacin entre el dimetro externo del elemento filtrante y el dimetro interno de la carcaza. El espacio entre esas dos superficies debe ser dimensionado de forma que la velocidad del aire sea minimizada, reduciendo el arrastre de las partculas en suspensin del agua o aceite.

Intercepcin: 0,2 a 2 m

Impacto Directo: Partculas y Aerosoles por encima de 2 m Los contaminantes de tamao igual o superior a 2 m son removidos por el mtodo de impacto directo, pus ellos presentan masa y movimiento de inercia suficientes para salir del curso del flujo de aire. Esos contaminantes chocan con el medio filtrante y completan el proceso denominado inercial o de impacto directo.

Impacto Directo: 2 m y mayores

Proyecto y Eficiencia de los Filtros CoalescentesLos filtros coalescentes de remocin de partculas en suspensin estn compuestos de un conjunto de obstculos proyectados para maximixar el efecto de los tres procesos de coalescencia. Al contrario de los filtros convencionales de lnea, los filtros coalescentes el flujo de aire se dirije de adentro hacia afuera. Los contaminantes son capturados en la malla del filtro y reunidos en gotas mayores a travs de los choques con las microfibras del borosilicato. Finalmente, esas gotas pasan hacia el lado externo del tubo del elemento filtrante, donde son agrupadas y drenadas por la accin de gravedad. Los filtros coalescentes modernos utilizan medios filtrantes de porosidad graduada, con fibras de borosilicato ms densas en el interior y las menos densas en la superficie externa. Variando la distribucin de la densidad de las fibras en el proceso de fabricacin de los filtros, se hace posible atender las aplicaciones31


Tecnologia Neumtica IndustrialPoro Tpico de un Filtro CoalescenteCamara de DrenajeCurva Estadstica del Tamao de los Poros Entrada del Poro (Tamao Aproximado de 8 - 10 m) Salida del Poro (Tamao Aproximado de 40 - 80 m) Secado de Filtro Coalescente Secado Divergente

Retenedor

Poros de Control 0,5 m Graduacin 6

Eficiencia del FiltroLa eficiencia del filtro es medida por el porcentaje de contaminantes de un tamao especfico de partculas retenidos por el filtro. La eficiencia del filtro es importante, porque no slo afecta la accin de retencin del contaminante sino tambin la vida til del filtro (mayor eficiencia requiere mayor capacidad de retencin de contaminantes). Los valores nominales de eficiencia de remocin de contaminantes varan de 90% a ms de 99,99%, ofreciendo una gama de capacidades apropiadas para las diversas necesidades. Ya que los medios filtrantes ms eficientes presentan menos vida til, en algunos casos se hace ms conveniente sacrificar un poco la eficiencia en favor de la economa. En aplicaciones donde la alta eficiencia y larga vida til es fundamental, se usa un pre-filtro para remover la mayor cantidad de partculas slidas, antes que ellas tapen el filtro coalescente. Este procedimiento puede aumentar hasta seis veces la vida til del filtro coalescente. Para un mayor desempeo, seleccione un pre-filtro con valor nominal absoluto de 3 m. La tabla de seleccin del grado de aplicacin muestra, a travs de la graduacin de la fibra, la eficiencia de remocin de contaminantes y caractersticas de funcionamiento de varios filtros coalescentes. Los grados de eficiencia son vlidos para caudales entre 20% y 120% del valor nominal del catlogo a 7 bar. En caudales debajo de 20% o en circuitos de caudal constante, las partculas de aerosol en suspensin no se aglomeran eficientemente en gotas mayores, sino que permiten que ms partculas pasen libremente (sin ser coalescidas) por el filtro. En flujos por encima de 120% del valor nominal de catlogo, la velocidad del aire es tan alta que algunos contaminantes pueden devolverse al circuito neumtico.

Construccin de Elemento

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Fibras de Borosilicato Gruesas Envoltura de Proteccin de Nylon Red de Manejo


Tecnologia Neumtica IndustrialRegulacin de PresinNormalmente, un sistema de produccin de aire comprimido atiende a la demanda de aire para varios equipos neumticos. En todos estos equipos est actuando la misma presin. Esto, no siempre es posible, porque, si nosotros estuviramos actuando un elemento neumtico con presin mayor de lo que realmente necesita,estaremos consumiendo ms energa de la necesaria. Por otro lado, un gran nmero de equipos operando simultneamente en un determinado intervalo de tiempo hace que la presin caiga, debido al pico de consumo ocurrido. Estos inconvenientes se evitan usando la Vlvula Reguladora de Presin, o simplemente el Regulador de Presin, el cual debe: - Compensar automticamente el volumen de aire requerido por los equipos neumticos. - Mantener constante la presin de trabajo (presin secundaria), independiente de las fluctuaciones de presin en la entrada (presin primaria) cuando esta est encima del valor regulado. La presin primaria debe ser siempre su perior a la presin secundaria, independiente de los picos. - Funcionar como vlvula de seguridad. (B) y la vlvula de asiento (C) se desplacen hacia abajo, permitiendo el paso del flujo de aire comprimido para su utilizacin (H). La presin sobre el diafragma (B) est balanceada a travs del orificio de equilibrio (G) cuando el regulador est en funcionamiento. La presin secundaria, al exceder una presin r

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