Manual Tecnologia Neumatica

TecnologaNeumtica Industrial

TECNICO EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

JULIO DE 2013 HONDURAS, C.A

Centro de Formacin Tcnica Avanzada

Instr. Csar A Castro

Tecnologa Neumtica Industrial

TecnologaNeumtica Industrial


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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 ................................................................................ 122 Simbologa de los Componentes



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"Por las razones mencionadas, se puede llegar a la conclusin de que el hombre dominar y podr elevarse sobre elaire 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 aplicacinen 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 maderadotado de un mbolo.Los antiguos aprovechaban an la fuerza generada por la dilatacin del aire caliente de la fuerza producida por elviento.En Alejandria (Centro Cultural poderoso del mundo helnico), fueron construdas las primeras mquinas reales, delsiglo 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 AltaMecnica, 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 comprimidoy de vaco.Sin embargo, la falta de recursos de materiales adecuados, y los mismos incentivos, contribuyeron para que lamayor 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 mejoramientode 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 lossiglos 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 losgases. Leibinz, Huyghens, Papin y Newcomem son considerados los padres de la Fsica Experimental, siendo quelos dos ltimos consideraban la presin atmosfrica como una fuerza enorme contra el vacio efectivo, que era objetode las Ciencias Naturales, Filosficas y de la Especulacin Teolgica desde Aristteles hasta el final de la pocaEscolstica.

Comprendiendo ese perodo, se encuentra Evangelista Torricelli, el inventor del barmetro, un tubo de mercrio paramedir la presin atmosfrica. Con la invencin de la mquina a vapor de Watts, tiene inicio la era de la mquina. Enel transcurso de los siglos, se desarrollaron varias maneras de aplicacin del aire, con la mejora de nuevas tcnicasy nuevos descubrimientos. As, fueron surgiendo los ms extraordinarios conocimientos fsicos, tambin comoalgunos instrumentos.Un largo camino fue recorrido, de las mquinas impulsadas por aire comprimido en Alejandria a los ingenios neumo-eletrnicos de nuestros dias. Por lo tanto, el hombre intent siempre aprisionar esta fuerza para colocarla a suservicio, 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 dela Fsica que se ocupa de la dinmica y de los fenmenos fsicos relacionados com los gases o vacios. Es tambinel estudio de la conservacin de energia neumtica en energa mecnica, a travs de los respectivos elementos detrabajo.

1. Introduccin



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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 libera-cion del operario en efectuar ejecuciones repetiti-vas, potencian el aumento del ritmo de trabajo,aumentan la productividad y, por tanto, generanun menor costo operacional.

3) - Robustez de los componentes neumticos.La robustez inherente a los controles neumticoslos convierte relativamente insensibles a vibracio-nes y golpes, permitiendo que acciones mecnicasdel propio proceso sirvan de seal para las diver-sas secuencias de operacin.Son de fcil mantenimiento.

4) - Facilidad de implantacin.Pequeas modificaciones en las mquinas con-vencionales, junto a la disponibilidad de aire com-primido, son los requisitos necesarios para laimplementacin de los controles neumticos.

5) - Resistencia a ambientes hostiles.Polvo, atmsfera corrosiva, oscilaciones de tem-peratura, humedad, submersin en lquidos, rara-mente perjudican los componentes neumticos,cuando estn proyectados para esa finalidad.

6) - Simplicidad de manipulacin.Los controles neumticos no necesitan de opera-dores super- especializados para su manipulacin.

7) - Seguridad.Como los equipos neumticos implican siemprepresiones moderadas, llegan a ser seguro contraposbles accidentes: en los equipos y con, elpersonal, ademas de evitar problemas deexplosiones.

8) - Reduccin del nmero de accidentes. La fatIga deloperador es uno de los principales factores encrear accidentes laborales; y con la implemen-tacin de controles neumticos, se reduce suincidencia (menos operaciones repetitivas).

Limitaciones:

1) - El aire comprimido necesita de una buena prepa-racin para realizar el trabajo propuesto: se deberetirar las impurezas, eliminar la humedad paraevitar corrosin en los equipos, atascamientos uobstrucciones, asi como mayores desgastes enpartes mviles del sistema.

2) - Los componentes neumticos son normalmenteproyectados y utilizados a una presin mximade 1723,6 kPa. Por lo tanto, las fuerzas envueltasson pequeas comparadas a otros sistemas.De esta manera, no es conveniente el uso decontroles neumticos en operaciones de extrucinde metales.Probablemente, su uso es ventajoso para recogero transportar las barras extruidas.

3) - Velocidades muy bajas son difciles de ser obteni-das con el aire comprimido, debido a sus proprie-dades fsicas. En este caso, se recurre a sistemasmixtos (hidrulicos y neumticos).

4) - El aire es un fluido altamente compresible, por lotanto, es imposble conseguir paradas intermediasy velocidades uniformes.El aire comprimido es un contaminante delmedio cuando se efectua las liberacion del aire(contaminacion sonora) hacia la atmsfera.Esta contaminacin puede ser evitada con el usode silenciadores en los orificios de escape.

Propiedades Fisicas del Aire

A pesar de ser inspido, inodoro e incoloro, percibimosel aire a travs de vientos, aviones y pjaros que enl flotan y se mueven; sentimos tambin su impactosobre nuestro cuerpo. Concluimos fcilmente, que elaire tiene existencia real y concreta, ocupando lugaren el espacio que nos rodea.



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Elasticidad

Propiedad que permite al aire volver a su volmen inicialuna vez desaparecido el efecto (fuerza) responsablede la reduccin del volmen.

Compresibilidad

El aire, as como todos los gases, tiene la propiedadde ocupar todo el volmen de cualquier recipiente, adqui-riendo su forma propia. As, podemos encerrarlo en unrecipiente con un volmen determinado y posteriormenteprovocarle una reduccin de su volumen usando unade sus propiedades - la compresibilidad.Podemos concluir que el aire permite reducir su volu-men cuando est sujeto a la accin de fuerza exterior.

Difusibilidad

Propiedad del aire que le permite mezclarse homog-neamente con cualquier medio gaseoso que no estsaturado.

Expansibilidad

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

Compresibilidad del Aire

Aire sometido a unvolmen inicial V0

Aire sometido a unvolmen final Vf

Vf < V0

Elasticidad del Aire

Aire sometido a unvolmen inicial V0

Aire sometido a unvolmen final Vf

Vf > V0

Difusibilidad del Aire

Volmen contenidoaire gases; vlvula

cerrada

Vlvula abierta tenemosuna mezcla homognea

Expansibilidad del Aire

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

cuando la vlvula es abierta el aire se expande,asumiendo la forma del recipiente;

porque no posee forma propia

F1 2

1 2

F

1 2

1

2



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Peso del Aire

Como todo material concreto, el aire tiene peso.La experiencia abajo muestra la existencia del peso delaire. Tenemos dos balones idnticos, hermticamentecerrados, conteniendo el aire con la misma presin ytemperatura. Colocndolos en una balanza de precisin,los platos se equilibran.

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

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, pesa1,293 x 10-3 Kgf.

El Aire Caliente es Mas Liviano que el Aire Frio

Una experiencia que muestra este hecho es el siguiente:Una balanza equilibra dos balones idnticos, abiertos.Exponindose uno de los balones al contato con unallama, el aire de su interior se calienta, escapa por laboca del balon, haciendose as, menos denso.Consecuentemente hay un desequilibrio en la balanza.

Atmsfera

Es una capa formada por gases, principalmente poroxgeno (O2 ) y nitrgeno (N2), que envuelve toda lasuperfcie terrestre, responsable de la existencia de vidaen el planeta

El Aire Caliente es Menos Denso que el Aire Frio

Cmaras Gaseosas de laAtmsfera

A - Tropsfera - 12 Km D - Termsfera/Ionosfera - 500 KmB - Estratsfera - 50 Km E - Exsfera - 800 a 3000 KmC - Messfera - 80 km

CD ABE



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La Presion Atmosfrica Actua en Todos losSentidos y Direcciones

Altitud Presin Altitud Presinm Kgf/cm2 m Kgf/cm2

0 1,033 1000 0,915100 1,021 2000 0,810200 1,008 3000 0,715300 0,996 4000 0,629400 0,985 5000 0,552500 0,973 6000 0,481600 0,960 7000 0,419700 0,948 8000 0,363800 0,936 9000 0,313900 0,925 10000 0,270

Variacin de la Presin Atmosfrica conRelacin a la Altitud.

Medicin de la Presin AtmosfricaNosotros generalmente pensamos que el aire no tienepeso.Pero, el ocano de aire cubriendo la tierra ejerce presinsobre ella.Torricelli, el inventor del barmetro, mostr que la presinatmosfrica puede ser medida por una columna demercurio. Llenando un tubo con mercurio e invirtindoloen una vasija grande llena de mercurio, descubri quela atmsfera podra, al nivel del mar, soportar una co-lumna de mercurio de 760 mm de altura.

La presin atmosfrica medida al nivel del mar esequivalente a 760 mm de mercurio. Cualquier elevacinencima de ese nivel debe medir evidentemente menosde eso. En un sistema neumtico las presiones encimade la presin atmosfrica son medidas en Kgf/ cm2.Las presiones debajo de la presin atmosfrica sonmedidas en unidades de milmetro de mercurio.

0,710 kgf/cm2

1,033 kgf/cm2

1,067 kgf/cm2

76 cm

Presin Atmosfrica alNvel del Mar

Barmetro

Por el hecho que el aire tiene peso, las capas inferioresson comprimidas por las capas superiores. As mismo,las capas inferiores son ms densas que las superio-res. Concluimos, por lo tanto, que un determinadovolmen de aire comprimido es ms pesado que elmismo aire a presin normal o a presin atmosfrica.Cuando decimos que un litro de aire pesa 1,293 x10-kgf al nivel del mar, esto significa que en altitudes dife-rentes, el peso tiene un valor diferente.

Presin Atmosfrica

Sabemos que el aire tiene peso, por lo tanto, vivimosdebajo de ese peso. La atmsfera ejerce sobre noso-tros una fuerza equivalente a su peso, pero no lasentimos porque ella acta en todos los sentidos ydirecciones con la misma intensidad.

La presin atmosfrica vara proporcionalmente a laaltitud considerada. Esta variacin se puede notar.



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Efecto Combinado entre las Tres Variables Fsicas

Principio de Pascal

Se puede constatar que el aire es muy compresiblebajo accin de pequeas fuerzas. Cuando est contenidoen un recipiente cerrado, el aire ejerce una presin igualsobre las paredes, en todos los sentidos.Segun Blas Pascal, tenemos: "una presin ejercida enun lquido confinado en forma esttica acta en todoslos sentidos y direcciones, con la misma intensidad,ejerciendo fuerzas iguales en reas iguales".

Princpio de Blaise Pascal

1 - Supongamos un recipiente lleno de un lquido, el cual esprcticamente incompresible;

2 - Si aplicamos una fuerza de 10 Kgf en un mbolo de 1 cm2de rea;

3 - El resultado ser una presin de 10 Kgf/cm2 en lasparedes del recipiente.

p = FA

No S.I. F - Newton (Fuerza)P - Newton/m2 (Presin)A - m2 (Area)

No MKS* F - kgf (Fuerza)P - kgf/cm2 (Presin)A - cm2 (rea)

Tenemos que: 1 kgf = 9,8 N

Nota: Pascal no hizo mencin al factor de friccinexistente cuando un lquido est en movimiento, puesse basa en una forma esttica y no en los lquidos enmovimiento.

Efectos Combinados entre las 3 variablesFsicas del Gas

Ley General de los Gases Perfectos

Las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay Lussac serefieren a transformaciones de estado, en las cualesuna de las variables fsicas permanece constante.Generalmente, en la transformacin de un estado paraotro, involucran una inter-relacin entre todas, siendoas, la relacin generalizada se expresa por la frmula:

T1

V1

P1Misma Temperatura:Volmen Disminuye - PresinAumenta

T2

V2

P2Mismo Volmen:Presin Aumenta - TemperaturaAumenta y Vice-Versa

T3

V3

P3Misma Presin:Volmen Aumenta - TemperaturaAumenta y Vice-Versa

T4

V4

P4

P1V1 = P2V2T1 T2

De acuerdo con esta relacin se conocen las tres vari-ables del gas. Por eso, si cualquiera de las variablessufre una alteracin, el efecto en las otras podr serprevisto.



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3. Produccin y Distribucin

Nota:En nuestro libro, encontraremos, de ahora en adelante,figuras y dibujos que han sido ilustrados en colores.Esos colores no fueron establecidos aleatoriamente. Uncircuito neumtico o hidrulico puede ser ms fcilmenteinterpretado cuando trabajamos con colores tcnicos,se colorean las lneas de flujo con la finalidad deidentificar lo que est ocurriendo con la misma y cualfuncin se sta dessarrollandoLos colores utilizados para ese fin son normalizados,pero existe una diversificacin en funcin de la normaseguida.

Presentamos abajo los colores utilizados por ANSI(American National Standart Institute), que substituyea la organizacin ASA: su uniformidad de colores esbien completa y comprende la mayora de lasnecesidades del circuito.

Rojo: Indica la presin de alimentacin, presin normaldel sistema, y la presin del proceso de trasformacinde energa; Ej.: Compresor.

Violeta: Indica que la presin del sistema detrasformacin de energa fue intensificada, Ej.:multiplicador de presin.

Naranja: Indica la linea de comando, pilotaje o que lapresin bsica fue reducida, Ej.: pilotaje de una vlvula.

Amarillo: Indica restriccin en el control del paso deflujo, 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.: succindel compresor.

Blanco: Indica fluido inactivo Ej.: almacenaje.

Elementos de Produccin de Aire Comprimido:Compresores.

Definicin:

Los compresores son mquinas destinadas a elevar lapresin de un cierto volmen de aire, admitido encondiciones atmosfricas hasta una determinadapresin exigida en la ejecucin de los trabajos realizadospor el aire comprimido.

Clasificacin y Definicin Segn losPrincipios de Trabajo:Son dos las clasificaciones fundamentales segun losprincipios de trabajo:

Desplazamiento Positivo:

Se basa fundamentalmente en la reduccin de volumen.El aire es admitido en una cmara aislada del medioexterior, donde su volmen es gradualmente disminudo,producindose una compresin.Cuando una cierta presin es alcanzada, provoca unaapertura de las vlvulas de descarga, o simplementeel aire es empujado hacia el tubo de descarga duranteuna continua disminucin del volmen en la cmara decompresin,

Desplazamiento Dinmico:

La elevacin de presin es obtenida por medio deconversin de energa cintica en energa de presin,durante su paso a travs del compresor.El aire admitido es colocado en contacto con losimpulsores (rotor laminado) dotados de alta velocidad.Este aire es acelerado, alcanzando velocidadeselevadas y consecuentemente los impulsorestransmiten energa cintica al aire. Posteriormente, susalida es retardada por medio de difusores, obligando auna elevacin de presin.

Difusor:Es una especie de ducto que provoca disminucin enla velocidad de circulacion de un fluido, causandoaumento de presin.



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Tipos Fundamentales de Compresores

A continuacin algunos tipos de compresores:

El aire es acelerado a partir del centro de rotacin, endireccin a la periferia, o sea, es admitido axialmentepor la primera hlice (rotor dotado de lminas dispuestasradialmente),para ser acelerado y expulsadoradialmente.

Cuando varias estapas estn reunidas en una carcazanica, el aire es obligado a pasar por un difusor antesde ser conducido al centro de rotacin de la etapasiguiente, produciendo la conversin de energia cinticaen energia de presin.Una relacin de compresin entre las estapas esdeterminada por el diseo de la hlice, su velocidadtangencial y la densidad del gas.

El enfriamiento entre dos estapas, al principio, erarealizado a travs de camisas de agua en las paredesinternas del compresor. Actualmente, existen enfriadoresintermedios separados, de gran tamao , por donde elaire es dirigido despus de dos o tres etapas, antes deser inyectado al grupo siguiente. En compresores debaja presin no existe enfriamiento intermedio.Los compresores de flujo radial requierem altasvelocidades de trabajo, como por ejemplo 334, 550, 834hasta 1667 r.p.s.. Esto implica tambin undezplazamiento mnimo de aire (0,1667 m3/s).Las presiones influyen en su eficiencia, razn por lacual generalmente son solo generadores de airecomprimido. Asi, comparndose su eficiencia con la deun compresor de dezplazamiento positivo, esta seramenor. Por eso, estos compresores son empleadoscuando se exigen grandes vlumenes de airecomprimido.

Compresor de Tornillo

Este compresor est dotado de una carcaza dondegiran dos rotores helicoidales en sentidos opuestos. Unode los dos rotores posee lbulos convexos y el otrouna depresin cncava, y son denominadosrespectivamente, rotor macho y rotor hembra.Los rotores son sincronizados por medio de engrana-jes; sin embargo existen fabricantes que hacen que unrotor 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 superficieinterna consiste de dos cilindros ligados como un "ocho".

Compresor Dinmico de Flujo Radial

Compresores

Desplazamientos Dinmicos Desplazamientos Positivos

Eyector FlujoRadial

FlujoAxial

Rotativos AlternativosRaizAnillo LquidoPaletasTornillo

Diafragma PistnMecnico Tipo

LaberintoHidrulico Simple

Efecto oEntroncadoDobleEfecto oCrucetaSimbologia

Compresor Dinmico de Flujo Radial

Simbologia



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En las extremidades de la cmara existen aberturaspara la admisin y descarga de aire. El ciclo decompresin puede ser seguido por las figuras a,b,c,d.

Compresor de Simple Efecto o CompresorTipo entroncado

Este tipo de compresor lleva este nombre por tenersolamente una cmara de compresin, es decir,apenas el lado superior del pistn aspira y el aire secomprime; la cmara formada por el lado inferior esten conexin con el carter. El pistn est ligadodirectamente al cigueal por una biela (este sistemade enlace es denominado tronco), que proporcionaun movimiento alternativo de arriba hacia abajo delpistn, y el empuje es totalmente transmitido al cilindrode compresin. Iniciado el movimiento descendente,el aire es aspirado por medio de vlvulas de admisin,llenando la cmara de compresin. La compresin delaire tiene inicio con el movimiento de subida. Despusde obtenerse una presin suficiente para abrir lavlvula de descarga, el aire es expulsado hacia elsistema.

El aire en la presin atmosfrica ocupa espacio entrelos rotores y, conforme giran, el volmen comprendidoentre 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 descargaes descubierta y el aire es descargado contnuamente,libre de pulsaciones. En el tubo de descarga existeuna vlvula de retencin, para evitar que la presinhaga al compresor trabajar como motor durante losperodos en que est parado.

Ciclo de Trabajo de un Compresor de Tornillo

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

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

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

d - El aire comprimido es suavemente descargado del com-presor, quedando la abertura de descarga sellada, hastael paso de volumen comprimido al ciclo siguiente.

Simbologia

Ciclo de Trabajo de un Compresor de Pistnde Simple Efecto

Simbologia



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Compresor de Doble Efecto - CompresorTipo Cruceta

Este compresor es llamado as por tener dos cma-ras, o sea, los dos lados del pistn aspiran y com-primen. El Cigueal est ligado a una cruceta por unabiela; la cruceta a su vez, est ligada al pistn por unvastago. De esta manera consigue transmitir movimientoalternativo al pistn, adems de hacer que, la fuerzade empuje no sea transmitida al cilindro de compresiny si a las paredes guias de la cruzeta. El pistn efectael movimiento descendente y el aire es admitido a lacmara superior, en cuanto que el aire contenido en lacmara inferior es comprimido y expelido. Procediendoel movimiento opuesto, la cmara que habia efectuadola admisin del aire, realiza su compresin y la quehabia comprimido efecta la admision.Los movimientos prosiguen de esta manera, durantela marcha del trabajo.

Datos Complementaris sobre losCompresores

Cilindros (Cabezales)Son fabriados, generalmente en hierro fundido perlticoel cual tiene buena resistencia mecnica, con durezasuficiente y buenas caractersticas de lubricacin debidoa la presencia de carbono en forma de grafito.Puede ser fundido con aletas para el enfriamiento poraire, o con paredes dobles, para enfriamiento con agua(se usa generalmente un bloque de hierro fundido ycamisas de acero).La cantidad de cilindros con camisas determina elnmero de etapas o estados que pueden tener:

Ciclo de Trabajo de un Compresor de Pistnde Doble Efecto

Simbologia

Embolo (pistn)Su formato vara de acuerdo con la articulacinexistente entre el pistn y la biela.En los compresores de S.E., el pie de la biela se articuladirectamente sobre el pistn y ste, al subir, provoca elempuje en la pared del cilindro. En consecuencia, elpistn debe presentar una superfcie de contactosuficiente. En el caso de D.E., el empuje lateral essoportado por la cruceta y el pistn es rgidamente presoal vastago. Los pistones son hechos de hierro fundidoo de ligas de aluminio.

Simbologia

Pistn de Simple Efecto

Piston de Doble Efecto

ASE

DE

B



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Sistema de Enfriamiento de losCompresores (Enfriamiento Intermedio)Remover el calor generado entre los estaos decompresin, teniendo como objetivo:- Mantener baja la temperatura de las vlvulas del aceite

lubricante y del aire que est siendo comprimido (conla caida de la temperatura del aire la humedad es remo-vida).

- Aproximar la compresina isotrmica, sin embargosta difcilmente puede ser alcanzada, debido a lapequea superficie para el intercambio de calor.

- Evitar deformacin del bloque y cabezales, debido alas altas temperaturas.

- Aumentar la eficiencia del compresor.El sistema de enfriamiento comprende dos fases:Enfriamiento de los cilindros de compresinEnfriamiento del Enfriador IntermediarioUn sistema de refrigeracin ideal es aquel en que latemperatura del aire en la salda del enfriadorintermediario es igual a la temperatura de admisin deeste aire. El enfriamiento puede ser realizado por mediodel aire en circulacin, ventilacin forzada y agua, siendoel enfriamiento del agua lo ideal porque provoca lacondensacin de humedad; los dems no provocancondensacin.

Enfriamiento por AguaLos bloques de cilindros son dotados de paredes dobles,entre las cuales circula agua. La superfcie que exigeun mejor enfriamiento es la del cabezal, puespermanece en contacto con el gas al final de lacompresin. En el enfriador intermediario se emplean,en general, tubos con aletas. El aire al ser enfriado pasaen torno de los tubos, transfiriendo el calor para el aguaen circulacin.

Esta construccin es preferida, pus permite mayorsalida y mayor intercambio de calor.El agua utilizada para este fin debe tener bajatemperatura, presin suficiente, estar libre de impure-zas y ser suave, es decir, contener poco contenido desales de calcio u otras substancias.El proceso de enfriamiento se inicia, generalmente, porla circulacin de agua a travs de la cmara de bajapresin, entrando posteriormente en contacto con elenfriador intermedio. Adems de provocar el enfria-miento del aire, una considerable cantidad de humedades retenida, y en consecuencia provoca una caida detemperatura en el flujo del aire proveniente del estadode baja presin.En seguida, el agua es dirigida para la cmara de altapresin, siendo eliminada del interior del compresor,hacia las torres o piscinas de enfriamiento. Aqu, todoel calor adquirido es eliminado del agua, para que hayacondiciones de reaprovechamiento. Determinados tiposde compresores necesitan de grandes cantidades deagua y, por lo tanto, no habiendo un reaprovechamiento,habr gastos. Este reaprovechamiento se hace necesariocuando el agua disponible es suministrada racionalmentepara uso general.Los compresores enfriadores de agua necesitan atencinconstante, para que el flujo refrigerante no sufra cualquierinterrupcin, el que acarrearia un aumento sensble enla temperatura de trabajo.Determinados tipos de compresores poseen sistemade enfriamiento intermedio, con vlvulas termostticas,asegurando su funcionamiento y protegiendolos contratemperaturas excesivas, por falta de agua u otro motivocualquiera. El enfriamiento intermedio por circulacindel agua es el mas indicado.

Enfriamiento del Aire

Compresores pequeos y medianos pueden ser, venta-josamente, enfriados por aire, siendo un sistema muyprctico, particularmente en instalaciones al aire libre odonde el calor puede ser retirado facilmente de lasdependencias. En estos casos, el enfriamiento por airees la alternativa conveniente. Existen dos modosbsicos de enfriamiento por aire :

Circulacin - los cilindros y cabezales, generalmente,son aletados a fin de proporcionar mayor intercambio decalor, logrado por medio de la circulacin de aire ambientey con auxlio de hlices en las poleas de transmisin.

Ventilacin Forzada - la refrigeracin interna de loscabezales y enfriador intermedio es conseguida a travsde ventilacin forzada, ocasionada por una ventosa,obligando al aire a circular en el interior del compresor.

Sistema de Enfriamiento por agua en unCompresor de Dos Estaciones y Doble Efecto

Enfriador Intermediario

Aire

Aire Agua



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Mantenimiento del Compresor

Esta es una tarea importante dentro del sector indus-trial. Es imprescindi ble seguir las instruccionesrecomendadas 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 delubricacin, en los lugares apropiados y, particular-mente, en los cojinetes del compresor, motor y elcarter.En este mismo periodo ser prevista la limpieza delfiltro de aire y la verificacin experimental de la vlvulade seguridad, para comprobar su funcionamiento real.Ser programada tambin la verificacin de la tensinen las correas.Peridicamente, ser verificada la fijacin del volantesobre el eje de las manivelas.

Consideraciones Sobre Irregularidadesen la Compresin

Durante la compresin el aire es calentado, es normalpor lo tanto un calentamiento del compresor. Pero, aveces el calentamiento exagerado puede ser debido auna de las siguientes causas:

a) Falta de aceite en el carter.b) Vlvulas trabadas.c) Ventilacin insuficiente.d) Vlvulas sucias.e) Aceite del carter excesivamente viscoso.f) Vlvulas de regulacion dadas o rotas.g) Filtro de aire obstruido.

En caso de "golpes" o ruidos anormales, revisar lossiguientes 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 quelos normales (el compresor opera mas tiempo delestimado), esto puede ser debido a:a) Obstruccin del filtro de aire.b) Prdida de aire en las lineas.c) Vlvulas sucias u obstruidas.d) Necesidad de mayor capacidad de aire.

Preparacin del aire Comprimido

HumedadEl aire atmosfrico es una mezcla de gases, principal-mente de oxgeno y nitrgeno, y contiene contaminan-tes de tres tipos bsicos: agua, aceite y polvo.Las partculas de polvo, en general abrasivas, y elaceite quemado en el ambiente de lubricacin delcompresor, son responsables de manchas en losproductos. El agua es responsabe de otra serie deinconvenientes que mencionaremos ms adelante.El compresor, al admitir el aire, aspira tambin suscompuestos y, al comprimir, adiciona a esta mezcla elcalor por efecto de la presin y temperatura, ademsde agregar aceite lubricante a la mezcla. Los gasessiempre permanecen en su estado normal detemperaturas y presiones en el empleo de laneumtica. Pero los componentes con agua sufrirncondensacin y esto ocasionar problemas.Sabemos que la cantidad de agua absorbida por elaire est relacionada a su temperatura y volmen.La mayor cantidad de vapor de agua contenida en unvolmen de aire sin ocurrir condensacin dependerde la temperatura de saturacin o punto de rocio alque est sometido este volmen.El aire comprimido tiene aire saturado. El aire estarsaturado cuando la presin parcial de vapor de aguasea igual a la presin de saturacin de vapor de agua,y se encuentre a temperatura local. El vapor essobrecalentado cuando la presin parcial de vapor deagua sea menor que la presin de saturacin. Encuanto tengamos una presencia de agua en forma devapor normalmente sobrecalentado, ningn problemaocurrir.Analicemos ahora: un cierto volmen de aire, estsaturado con vapor de agua, esto es, su humedadrelativa es 100%; comprimimos este volmen hasta eldoble de la presin absoluta, y su volmen se reducira la mitad. Lgicamente, esto significar que sucapacidad de retener vapor de agua tambin fuereducida a la mitad debido al aumento de presin y lareduccin de su volmen. Entonces el exceso de vaporser precipitado como agua. Esto ocurre si latemperatura es mantenida constante durante lacompresin, o sea, proceso isotrmico de compresin.Mientras lo anterior no ocurra; se verifica una elevacinconsiderable en la temperatura durante la compresin.Como fue mencionado anteriormente, la capacidad deretencin da agua por el aire est relacionada con latemperatura, siendo as, no habr precipitacin en elinterior de las cmaras de compresin. La precipitacinde 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 existesiempre aire saturado con vapor de agua ensuspensin, que se precipita a lo largo de las tuberiasen la proporcin en que se enfria.



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Cuando el aire es enfriado a presin constante, la tem-peratura diminuye, entonces la parte de vapor serigual a la presin de saturacin en el punto de rocio.Cualquier enfriamiento adicional provocar condensa-cin de la humedad.Se denomina Punto de Rocio o estado termodinmicocorrespondiente al inicio de la condensacin del vaporde agua, cuando el aire hmedo es enfriado y la presinparcial de vapor es constante.

La presencia de esta agua condensada en las lineasde aire, causada por la diminucin de temperatura, traercomo consecuencias:

- Oxidar las tuberas y componentes neumticos.- Destruir la pelcula lubricante existente entre las dos

superfcies que estn en contacto, causando des-gaste prematuro y reduciendo la vida til de laspiezas,vlvulas,cilindros,etc.

- Perjudicar la produccin de piezas.- Arrastrar partculas slidas que perjudicarn el funcio-

namiento de los componentes neumticos.- Aumentar el ndice de mantenimiento.- Imposibilitar la aplicacin en equipos de pulverizacin.- Provocar golpes de ariete en las superficies adyacen-

tes, etc.

Por lo tanto, es de mayor importancia que gran partedel agua, as como los resduos de aceite, sean removi-dos del aire para evitar la reduccin en la vida util detodos los dispositivos y mquinas neumticas.

Enfriador PosteriorComo vimos en el tpico anterior, la humedad presenteen el aire comprimido es perjudicial. Suponiendo que latemperatura de descarga de un compresor sea de130C, su capacidad de retencin de agua es de 1,496Kg/m3 y a medida que esta temperatura disminuye, elagua se precipita en el sistema de distribucin,causando serios problemas.Para resolver de manera eficaz el problema inicial delagua en las instalaciones del aire comprimido, el equipoms completo es el enfriador posterior, localizado en-tre la salida del compresor y el depsito, por el hechoque el aire comprimido alcanza su mayor temperaturaen la salida.El enfriador posterior es simplemente un cambiador decalor utilizado para enfriar el aire comprimido. Comoconsecuencia de este enfriamiento, se permite retirarcerca de 75% a 90% de vapor de agua contenido en elaire, as como los vapores de aceite; adems de evitarque la linea de distribucin sufra una dilatacin, causa-da por la alta temperatura de descarga del aire.Ms aun debido a las paradas y a la presencia dehumedad, podemos tener en las lineas choques

trmicos y contraciones, causando agrietamientos enlas uniones soldadas, que vendrian a ser punto de fugapara el aire, Adems se debe mantener la temperaturadel aire compatible con los sellos sintticos utilizadospor los componentes neumticos.Un enfriador posterior est constitudo bsicamentede dos partes: un cuerpo generalmente cilndrico dondese alojan grupos de tubos confeccionados conmateriales de buena conduccin de calor, formandoen el interior del cuerpo una especie de colmena. Lasegunda parte es un separador de condensado dotadode dreno.El aire proveniente del compresor est obligado a pasara travs de tubos, siempre en sentido opuesto al flujode agua de refrigeracin, que es mudado constante-mente de direcin por placas deflectoras, garantizando,de esta forma, una mayor disipacin del calor.La salida, est en el separador. Debido a la sinuosidaddel camino que el aire debe recorrer, provoca laeliminacin de agua condensada, quedando retenidaen una cmara.La parte inferior del separador est dotada de un drenomanual o automtico en la mayoria de los casos, atravs del cual el agua condensada es expulsada parala atmsfera.Se debe observar cuidadosamente la temperatura delagua provista para el enfriamiento del aire. De locontrario, si el fluido refrigerante circula con una tem-peratura elevada o si el volmen necesario del aguapara el enfriamiento es insuficiente, el desempeo delenfriador podr ser comprometido.La temperatura en la salida del enfriador dependerde la temperatura con que el aire es descargado de latemperatura del agua de refrigeracin y del volmendel agua necesario para la refrigeracin.Ciertamente, la capacidad del compresor influyedirectamente en el comportamiento del enfriador.Debido al enfriamiento, el volmen del aire disponiblees reducido y, por lo tanto, su energia tambin sufreuna reduccin.Sin embargo, el empleo del enfriador posterior norepresenta prdida real de energa, ya que el airedeberia, de cualquier forma, ser enfriado en la tuberiade distribucin, causando los efectos indeseables yamencionados. Con el enfriador estos problemas sonminimizados.



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Enfriador Posterior

Simbologia

Recipiente (Tanque) de aire ComprimidoUn sistema de aire comprimido esta dotado, general-mente, de uno o ms recipientes, desempeando unaimportante funcion junto a todo el proceso de pro-duccin de aire.

Recipiente de Aire Comprimido (Tanque)

Simbologia

En general, el recipiente posee las siguientesfunciones:- 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 lanorma PNB 109 de A.B.N.T, que recomienda:Ningn recipiente debe operar con una presin porencima de la Presin Mxima de Trabajo permitida,excepto cuando la vlvula de seguridad est dandovaco; en esta condicin, la presin no debe serexcedida en ms de 6% de su valor.

LocalizacinLos tanques deben ser instalados de modo que todoslos drenos, conexiones y aberturas de inspeccin seanfcilmente accesibles. En ninguna condicin, elrecipiente debe ser ocultado o instalado en lugares dedifcil acceso. Debe ser instalado, de preferencia, fuerade la casa de los compresores, y a la sombra, parafacilitar la condensacin de la humedad y del aceitecontenidos en el aire comprimido; debe poseer un drenoen el punto ms bajo para hacer la remocin de loscondensados acumulado cada 8 horas de trabajo; eldreno, preferiblemente, deber ser automtico. Losrecipientes deben ser dotados de: manmetro, vlvulasde seguridad, y ser sometidos a una prueba de presinhidrosttica, antes de ser usados la primera vez.

1 - Manmetro 5 - Placa de Identificacin2 - Vlvula Registro 6 - Vlvula de Alivio3 - Salida 7 - Escotilla para Inspeccin4 - Entrada 8 - Dreno

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3

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Desumidificacin del Aire

La presencia de humedad en el aire comprimido essiempre perjudicial para las automatizacionesneumticas, pues causa serias consecuencias.Es necesario eliminar o reducir al mximo estahumedad. Lo ideal seria eliminarla del aire comprimidode modo absoluto, lo que es prcticamente imposible.Aire seco industrial no es aquel totalmente exento deagua; es el aire que, despus de un proceso dedeshidratacin, fluye con un contenido de humedadresidual de tal orden que puede ser utilizado sininconveniente. Con las debidas preparaciones, seconsigue la distribucin del aire con valor de humedadbajo y tolerables en las aplicaciones encontradas.

La aquisicin de un secador de aire comprimido puedefigurar en el presupuesto de una empresa como unaalta inversin. En algunos casos, se verifica que unsecador llega a costar 25% del valor total de lainstalacin del aire. Adecuados clculos muestrantambin los prejuicios causados por el aire hmedo:sustitucin de componentes neumticos, filtros,vlvulas, cilindros daados, imposibilidad de aplicarel aire en determinadas operaciones como pintura,pulverizaciones y adems los productos defectuososcausados en la producin. Se concluye que elempleo del secador se torna altamente lucrativo,siendo pagado en poco tiempo de trabajo, si solo seconsider las piezas que no seran ms desechadasdurante la produccin.Los medios utilizados para secado del aire sonmltiples. Nos referiremos a los tres ms importantes,tanto por los resultados finales obtenidos como por sumayor difusin.

Secado por Refrigeracin

El mtodo de deshumificacin del aire comprimidopor refrigeracin consiste en someter el aire a unatemperatura suficientemente baja, con el fin de que lacantidad de agua existente sea retirada en gran partey no perjudique de modo alguno el funcionamientode los equipos, porque, como mencionamos anterior-mente la capacidad del aire de retener humedad esten funcin de la temperatura.Adems de remover el agua, produce en el compar-timento de enfriamiento, una emulsin con el aceitelubricante del compresor, ayudando a la remocin decierta cantidad de aceiteEl mtodo de secado por refrigeracin es bastantesimple.

El aire comprimido (A.C.) entra, inicialmente, en un pre-enfria-dor (cambiador de calor) (A), sufriendo una caidade temperatura causado por el aire que sale del enfriadorprincipal (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. formapequeas gotas de agua corriente llamadas conden-sadas y que son eliminadas por el separador (C), dondeel agua depositada es evacuada a travs de un dreno(D) para la atmsfera.La temperatura de A.C. es mantenida entre 0,65 y 3,2oCen el enfriador principal, por medio de un termostatoque acta sobre el compresor de refrigeracin (E).El A.C. seco se retorna nuevamente al intercambiadorde calor inicial (A), causando el pre-enfriamento en elaire hmedo de entrada, recogiendo parte del calor deeste aire.El calor adquirido sirve para recuperar su energia yevitar el enfriamiento por expansin, que ocasionariala formacin de hielo, en caso que fuese lanzado auna baja temperatura en la red de distribucin, debidoa la alta velocidad.

Secado por Refrigeracin

Simbologia

Pre-Enfriador

Aire Seco

Enfriador Principal

Separador

C

D

Dreno

Condensado

Freon

Bypass

Compresorde RefrigeracinE

A

B

Aire Hmedo



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Secado por Absorcin

Es el mtodo en el cual se utiliza en un circuito unasustancia slida o lquida, con capacidad de absorberotra sustancia lquida o gaseosa.Este proceso es tambin llamado Proceso Qumicode Secado, pues el aire es conducido en el interior deun volmen a trves de una masa higroscpica, in-soluble y delicuescente que absorbe la humedad delaire, ocurriendo una reaccin qumica.Las sustancias higroscpicas son clasificadas comoinsolubles cuando reaccionan quimicamente con el va-por de agua, sin licuarse.Son delicuescentes cuando, al absorber el vapor delagua, reaccionan y se convierten en lquidas.

Secado por Absorcin

Simbologia

Las principales sustancias utilizadas son:

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

Secado por Adsorcin

Es la fijacin de las molculas de una sustancia en lasuperficie de un adsorbente generalmente poroso ygranulado, o sea, es el proceso de depositar molculasde una sustancia (ej. agua) en la superficie de otrasustancia, generalmente slida (ej.SiO2). Este mtodotambin es conocido como Proceso Fsico de Secado,pero sus detalles son desconocidos. Es admitido comoteoria, que en la superficie de los cuerpos slidosexisten fuerzas desbalanceadas, influenciandomolculas lquidas y gaseosas a travs de su fuezade atraccin; se admite, por lo tanto, que estasmolculas son adsorbidas en las cmaras mono omultimoleculares de los cuerpos slidos, para efectuarun balance semejante a la Ley de los Octetos de lostomos. El proceso de adsorcin es regenerativo; lasustancia adsorbente, despus de estar saturada dehumedad, permite la liberacin de agua cuando essometida a un calentemiento regenerativo.

Secado por Adsorcin

Simbologia

Esquematizacin del Secado por Adsorcin

AireSeco

PastillasDessecantes

Condensado

Drenaje

Aire Seco

AireHmdo

RegenerandoSecando

Adsorbente

Regenerando

Secando

Aire Hmdo

Aire Seco

Aire Hmedo



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Para secar el aire por asdsorcin existen dos tiposbsicos de secadores:Torres Dobles: es el tipo mas comn. Las torres sonrellenadas con xido de Silicio SiO2(Silicagel), AluminaActiva Al2O3, ,y otros materiales.A travs de una vlvula direccional, el aire hmedo esorientado hacia una torre donde se realizar el secadodel aire. En la otra torre ocurrir la regeneracin de lasubstancia absorbente que podr ser hecha por lainyeccin de aire caliente; en la mayora de los casos,por resistencia y circulacin de aire seco.Habiendo un calentamiento de la substancia, provoca-remos la evaporacin de la humedad.Por medio de un flujo de aire seco y agua en forma devapor se arrastrar hacia la atmsfera.Terminado un perodo de trabajo preestablecido, seinvierte la funcin de las torres, por control manual oautomtico en la mayora de los casos; la torre queseca el aire pasa a ser regenerada y la otra inicia elsecado.

Al realizarse el secado del aire con las diferentessubstancias, es importante estar atento a la mximatemperatura del aire seco, como tambin a latemperatura de regeneracin de la substancia. stosimportantes factores deben tenerse en cuenta para unbuen desempeo del secado. En la salida del aire, debetomarse en cuenta la colocacin de un filtro para eliminarel polvo de las substancias y que es perjudicial para loscomponentes neumticos, as como debe ser montadoun filtro de Carbn Activo antes del secado, para eliminarlos residuos de aceite que, en contacto con las substan-cias de secado, causan su impregnacin reduciendoconsiderablemente su poder de retencin de humedad.Como nos damos cuenta, es de gran importancia lacalidad del aire que ser utilizado. Esta calidad podrobtenerse instalando los acondicionamientos bsicosdel aire comprimido en forma adecuada, representandomenores ndices de mantenimiento y mayor durabilidadde los componentes neumticos, en pocas palabras:se obtendr mayor lucro en relacin a lo invertido enautomatizacin.

Esquematizacin de la Produccin, Almacenamiento y Condicionamiento del Aire Comprimido

1 - Filtro de Admisin2 - Motor Elctrico3 - Separador de Condensado4 - Compresor

5 - Recipiente6 - Enfriador Intermediario7 - Secador8 - Enfriador Posterior

1

2

3

4

8

6

5

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Tecnologia Neumtica Industrial

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Formato

En relacin al tipo de red a ser instalada: anillo cerrado(circuito cerrado) o circuito abierto, deben analizarselas condiciones favorables y desfavorables de cadauna.Generalmente, la red de distribucin es en circuitocerrado, alrededor del rea donde hay necesidad delaire comprimido.De este anillo parten las ramificaciones para losdiferentes puntos de consumo.

El Anillo cerrado favorece el mantenimiento de unapresin constante, adems de proporcionar unadistribucin ms uniforme del aire comprimido para losconsumos intermitentes.Dificulta sin embargo la separacin de la humedad,porque el flujo no posee una sola direccin; sino quedependiendo del sitio de consumo, circula en dosdirecciones.Existen casos en que se requiere el circuito abierto ,por ej.: reas donde el transporte de materiales ypiezas es areo, puntos aislados, puntos distantes,etc, en este caso, las lineas principales son extendidaspara llegar al punto.

Red de Distribucin del Anillo Cerrado

A - Red de distribucin con tuberas derivadas del anillo.

B - Red de distribucin con tuberas derivadas de la transversales.

Consumidores

Depsito Secundario

Red de Distribucin

Se instala, para cada mquina o dispositivo automati-zado, un compresor propio, solamente en casosespordicos y aislados. Donde existen varios puntosde uso, el proceso ms conveniente y racional esefectuar la distribucin del aire comprimido situandolas tomas en las proximidades de los puntos de uso.Una red de distribucin de A.C. comprende todos losconductos que salen del depsito (reservorio, tanque),pasando por el secador y todos juntos dirigen el airecomprimido hasta los puntos individuales de utilizacino 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 ejecutadodebe presentar los siguientes requisitos:Que exista pequea caida de presin entre elcompresor y las puntos de consumo, a fin de mantenerla presin dentro de los lmites tolerables en confor-midad con las exigencias de las aplicaciones.No presentar escape de aire; porque habra prdidade potencia.Presentar gran capacidad para realizar la separacinde condensado.Al ser efectuado el proyecto y la instalacin de unaplanta cualquiera de distribucin, es necesario tomaren consideracin ciertas reglas. El no cumplimientode ciertas reglas basicas sera desfavorable y aumen-tara sensiblemente la necesidad de mantenimiento.

Diseo de la red (Layout)Para desarrollar mejor la ejecucin de una distribucinde aire, la definicin del diseo es importante.Este debe ser construdo en forma isomtrica y conapropiada escala, permitiendo la adecuada obtencinde 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 estospuntos, la posicin de las vlvulas de cerramiento,moduladoras, conexiones, curvaturas, separadores decondesado, ect.A travs de un correcto diseo de la red podemosdefinir un mejor trazado (menos tuberia) obteniendomenores perdidas de carga, proporcionando economaen el uso del aire comprimido.



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Inclinacin

Los conductos deben poseer una cierta inclinacin,en la direccion del flujo que los circula, pus si latemperatura del conducto es mayor que la temperaturade salida del aire despues de los secadores, stesaldr prcticamente seco.Pero si la temperatura del conducto disminuyera,habr, posibilidad de precipitacin de agua en latubera.La inclinacin favorece el retiro de esta condensacineventual de las impurezas debido a la formacin delxido, llevndolas para un punto ms bajo donde seaneliminadas hacia la atmsfera, a travs del dreno(desague, purgado).El valor de esta inclinacin es de 0,5 a 2% en funcinde la longitud verdadera del conducto donde seaejecutada.Los desages, colocados en los puntos ms bajos,preferiblemente deben ser automticos. Si la red esrelativamente extensa, se recomienda observar lacolocacin de ms de un dreno, distanciados aproxi-madamente 20 a 30m uno del otro.

El drenaje de la HumedadAun con los cuidados vistos anteriormente en laeliminacin del condensado, sigue habiendo humedadremanente, la cual debe ser removida o eliminada, encaso de condensacin de la misma.

Conexiones entre los Tubos

Existen diversos tipos: roscadas, soldadas, con flange,de acoplamiento rpido, debiendo en todos los casospresentar la ms perfecta estanqueidad.Las conexiones de roscas son comunes, debido al bajocosto y facilidad del ensamble y desmontaje.Para evitar goteras en las roscas es importante lautilizacin de la cinta de Tefln, debido a las imper-fecciones existentes en la fabricacin de las roscas.La unin realizada por la soldadura ofrece menorposibilidad de gotera, si se compara con las uninesroscadas, a pesar de un costo mayor.Las uniones soldadas deben tener ciertos cuidados,las escamas del xido tienen que ser retiradas del in-terior del tubo, el cordn de la soldadura debe ser loms uniforme posible. De manera general, el uso deconexiones de roscas se hace hasta dimetros de 3".Valores por encima, se recomiendan las conexionessoldadas, que pueden ser con tope para los tubos,tipo enchufe para curvas, flanges y vlvulas.Para las instalaciones que deben presentar un mayorgrado de confiabilidad, se recomienda el uso deconexiones con flanges y soldadas. Para las instala-ciones temporales lo ideal es el acoplamiento rpido,con diseo estanco (sin fugas). En los desmontajesde estas instalaciones, no hay prdidas de tuberias yno hay necesidad de hacer cortes durante el desman-telamiento de la red de tuberas.

Aislamiento de la Red de Distribucin con Vlvulasde Cierre.

Curvatura en una red de distribucin

AC

R. Mn

. 2

Vlvulas de Cierre en la Linea deDistribucin

Ellas son de gran importancia en la red de distribucinporque permiten la divisin de esta en secciones,especialmente en casos de grandes redes, haciendoque las secciones puedan ser aisladas para inspeccin,modificaciones y mantenimiento. As, evitamos queotras secciones sean simultneamente interrumpidasno habiendo por tanto interrupcin del trabajo y de laproduccin. Las vlvulas ms utilizadas son las de 2"tipo esfera y diafragma. Por encima de 2" son utilizadaslas vlvulas tipo compuerta.

Curvatura

Las curvas deben ser hechas con el mayor radioposible, a fin de evitar las prdidas excesivas por lasturbulencias. Evitar siempre que se pueda la colocacinde codos de 90. Las curvatura debe poseer un radiointerior mnimo de dos veces el dimetro externo deltubo.



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Para que el drenaje eventual sea hecho, deben serinstalados drenos (purgadores), que pueden sermanuales o automticos; preferiblemente el ltimo tipo.Los puntos de drenaje deben situarse en todos los lu-gares bajos del conducto, al final de la linea, dondehaya elevacin de la lnea, etc.En estos puntos, para ayudar en la eficiencia deldrenaje, pueden construirse trampas, que retengan elcondensado y lo dirijan hacia el purgador.Estas, no deben ser construidas con dimetrosmenores que el del conducto.Lo ideal es que sean del mismo tamao.

Retencin y Drenaje del Condensado

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

Gotera y Prdida de Potenciaen los Agujeros

AireComprimido

Separador

Almacenajede Condensados

DrenajeAutomtico

Inclinacin 0,5 a 2% de longitud

Como mencionamos, permanecer en el aire compri-mido una cantidad pequea de vapor de agua ensuspensin, y los puntos de drenaje comn no lograrnprovocar su eliminacin.Con esta intencin, pueden instalarse los separadoresde condensado cuyo principio de funcionamiento essimple: obligar al flujo de aire comprimido a hacercambios de direccin.El aire cambia fcilmente de direccion ylas gotas dehumedad al chocar contra los deflectores se adhieren,formando gotas ms grandes que escurren hacia eldreno.

Tomas de Aire

Deben siempre hacerse por la parte superior delconducto principal, para evitar los problemas decondensado ya expuestos. Se recomienda que no serealice el uso directo de aire en el punto terminal deltubo al cual se esta conectado.En la parte terminal se debe colocar una pequeavlvula de drenaje y la toma para uso del aire debeestar un poco ms arriba, donde el aire, antes de irhacia la mquina, pase a travs de la unidad de acon-dicionamiento (filtro,regulador y lubricador).

Longitud

Purgadores

Unidad deCondicionamiento(Utilizacin)

mm pulg m3/s c.f.m Cv kW

PotenciaNecesaria parala Compresin

Dimetro del AgujeroEscape del Aire588,36

kPaTamao

Real

85psi

De esta manera, una gotera en la red representa unconsumo considerablemente mayor de energia, quepuede ser verificado a travs de la tabla. Es imposibleeliminar por completo todas las goteras, pero stasdeben ser reducidas al mximo con un mantenimientopreventivo del sistema, de 3 a 5 veces por ao,verificndose, por ejemplo: la substitucin de juntas desellado defectuosas, mangueras, tubos, vlvulas,apriete de las conexiones, la restauracin de losselladores en las uniones de las roscas, eliminacin delos ramales de distribucin fuera de uso y otras quepueden aparecer, dependiendo de la red construida.

3 1/8 0,01 21 4,2 3,1

5 3/16 0,027 57 11,2 8,3

10 3/18 0,105 220 44 33

1 3/64 0,001 2 0,4 0,3



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Conductos Secundarios

La seleccin de los tubos que formaran la instalacinsecundaria y los materiales con que estn elaboradosson factores importantes, as como el tipo de accesorioo conexin a ser usado.Deben tenerse materiales de alta resistencia, durabili-dad, etc.El proceso de eligir un conducto secundario ha sufridouna transformacin bastante rpida. El tubo de cobre,hasta hace poco tiempo, era uno de los ms usados.Actualmente, este tubo es utilizado en instalacionesms especficas, montajes rgidos y lugares en que latemperatura y la presin son elevadas.Hoy son utilizados los tubos sintticos, los cualesproporcionan buena resistencia mecnica, presen-tando una elevada fuerza de ruptura y gran flexibilidad.

Se usan tubos de polietileno y tubos de nylon cuyascaractersticas son:

Polietileno - Aplicacin de vaco hasta presionesde 700 KPa y temperaturas de trabajode -37C a 40C.

Nylon - Es ms resistente que el polietileno,siendo ms recomendado para aplica-ciones de vaco hasta 1700 kPa y tem-peratura de 0C a 70C.

Conexiones para losConductosSecundarios

La escogencia de las conexiones que sern utilizadasen un circuito ,es muy importante. Deben ofrecersealternativas de ensamblaje para reducir el tiempo, tenerdimensiones compactas y no presentar caidas depresin, en otros trminos, poseer mxima rea paraque pase el fluido. Deben tener tambin estanqueidadperfecta, compatibilidad con diferentes fluidosindustriales, durabilidad y permitir una rapida remocinde los tubos en caso de mantenimiento, si estandaarlos.Las conexiones para el conducto secundario puedenser mltiples: tipo espiga, conexin con anillo de com-pre-sion, empalme rpido, etc.Dependiendo del tipo de conexin utilizado, el tiempode montaje puede ser bien elevado, debido a las di-versas operaciones que una sola conexin represen-ta: ser roscada en el cuerpo del equipo, enroscar loselementos de fijacin del tubo, y posicionar correcta-mente las OLIVAS.Debe haber un espacio razonable entre las conexio-nes, para permitir su rotacin. En algunos casos, esono es posible.

stos metodos de conexin, adems de lentos, daanel tubo, apretandolo, dilatandolo o cortandolo.Su restauracin es difcil, siendo necesario, muchasveces, cortar el tubo, cambiar las OLIVAS y las piezasde fijacin del tubo; todo eso siempre cuando unaconexin no est totalmente perdida.Una nueva concepcin en las conexiones, para aten-der a todas las necesidades de instalacin de circui-tosneumticos, control e instrumentacin y otros, son lasconexiones instantneas, semejantes a las conexionesde enganche rpido.

Conexiones Instantneas



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4. Unidad de Acondicionamiento (FRL)

Filtracin de AireLos sistemas neumticos son sistemas abiertos;donde el aire, despus de ser utilizado, es evacuadohacia la atmsfera, en cuanto que en la alimentacinse aspire aire libre constantemente. Este aire, a suvez,est sujeto a la contaminacin, humedad y a lasimpurezas procedentes de la red de distribucin.La mayoria de estas impurezas son retenidas, comoya observamos en los procesos de preparacin, sinembargo partculas pequeas, todava quedansuspendidas y arrastradas por el flujo del airecomprimido, actuando como abrasivos en las partesmovibles de los elementos neumticos cuando serequieren ser utilizadas.

Despus de pasar por todo el proceso de la pro-duccin, tratamiento y distribucin, el aire comprimidodebe sufrir un ltimo acondicionamiento, antes de sercolocado para trabajar, a fin de producir mejoresdesempeos.En este caso, el beneficio del aire comprimido consisteen lo siguiente: filtracin, regulacion de presin, eintroduccin de una cierta cantidad de aceite para lalubricacin de todas las partes mecnicas de loscomponentes neumticos. El uso de esta unidad deservicio es indispensable en cualquier tipo de sistemaneumtico, desde el ms simple al ms complejo. Almismo tiempo que permite a los componentes trabajaren condiciones favorables, y prolonga su vida til.

Una vida util prolongada y un funcionamiento regularde cualquier componente en un circuito dependen,antes que nada, del grado de filtracin, de la eliminacionde la humedad, de una presin estable de alimentacinal equipo y una adecuada lubricacin a las partesmovibles.Todo eso es exactamente obtenido cuando se aplicanen las instalaciones, dispositivos, mquinas, etc., loscomponentes de tratamiento preliminar del airecomprimido en los puntos de toma del aire: el filtro, lavlvula reguladora de presin (Regulador) y el Lubrifi-cador, que reunidos forman la Unidad de Acondiciona-miento o FRL (Filtro, Regulador, Lubricador).

La filtracin del aire consiste en la aplicacin dedispositivos capaces de retener las impurezassuspendidas en el flujo de aire, y en suprimir an msla humedad presente.Por consiguiente, es necesario eliminar estos dosproblemas al mismo tiempo.El equipo normalmente utilizado para este fin es el Filtrode 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.

Unidad de Acondicionamiento FRL

Simbologia



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Descripcin

Esta diseado para una alta eficiencia en la remocinde humedad. Debido al sistema de deflectores, el aguay las partculas slidas contenidas en el aire compri-mido son totalmente separadas. Una gran superficiedel elemento filtrante garantiza la baja caida de presiny el aumento de su vida til.

Operacin

El aire comprimido entra por el orificio en el cuerpo delfiltro y fluye a travs del deflector superior (A) causandouna accin de turbulencia en el aire comprimido.La humedad y las partculas slidas contenidas en elaire son lanzadas contra la pared del vaso (C) debidoa la accin centrfuga del aire comprimido en estadoturbulento por efecto del deflector. Hay bastantehumedad enlas partculas slidas que escurren por lapared del cuerpo, debido a la fuerza de gravedad. Lapantalla (B) asegura que la accin de turbulenciaocurre siempre que el aire pasa directamente a travsdel elemento filtrante.

Funcionamiento del Filtro de Aire

El deflector inferior (E) separa la humedad y laspartculas slidas depositadas en el fondo del vaso,evitando as la entrada de las mismas en el sistemade aire comprimido.Despus que la humedad y las partculas slidas msgrandes sean removidas por el proceso de turbulencia,el aire comprimido fluir a travs del elemento filtrante(D) donde las partculas ms pequeas sernretenidas.El aire vuelve entonces hacia el sistema, dejando lahumedad y las partculas slidas contenidas en elfondo del vaso, que debe ser drenado antes que elnivel alcance la altura donde puedan retornar hacia elflujo de aire.Este drenaje puede ser ejecutado por un Dreno Manual(F), cuando seaccionado un obturador (G) girandoloen sentido contrario a las agujas del reloj, o por unDreno Automtico, que libera el lquido, cuando estealcanza un nivel predeterminado.



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Corte de un Filtro de Aire Comprimido

Drenaje Manual Drenaje AutomticoSimbologia

Vaco (Presin Primaria 7 bar de salida libre hacia la atmsfera) SCFM l/min Cv

Modelos 06 07 06 07 06 07

1/4" 100 ND 2.832 ND 1,78 ND3/8" 195 220 5.522 6.230 3,48 3,931/2" 250 300 7.079 8.495 4,46 5,363/4" ND 445 ND 12.600 ND 7,95

A - Deflector SuperiorB - PantallaC - VasoD - Elemento FiltranteE - Deflector InferiorF - Agujero ManualG -Drenaje

A

B

C

GF

ED

MaterialesCuerpo ZamacVaso Policarbonato Transparente

Zamac (Contenido Metlico)Protector del Vaso Acero

Anillo de Fijacin Plstico (Vaso de Policarbonatodel Vaso Serie 06/07 Vas o Metlico Srie 06)

Aluminio (Vaso Metlico Srie 07)Elemento Filtrante Plstico

Sellos Goma Nitrlica (Buna-N)

* 17 bar con uso de vlvula de bloqueo con partida suave.Visor del Vaso Metlico Poliamida

Modelos 1/4", 3/8", 1/2" e 3/4"

Rosca NPT ou G

Temperatura 0 a +52C (Vaso de Policarbonato)de Trabajo 0 a +80C (Vaso Metlico)Presin de Trabajo 0 a 10 bar (Vaso de Policarbonato)

0 a 17 bar (Vaso Metlico)Presin de Trabajo 2 a 12 bar *para Dreno AutomticoPresin de Trabajo 0 a 17 barpara Dreno Manual

Vaco Ver TablaCapacidad del Vaso 0,12 l (Serie 06)

0,19 l (Serie 07)Micronaje del 5 ou 40 micraElemento Filtrante

Peso 0,7 kg (Serie 06)1,2 kg (Serie 07)

Caractersticas Tcnicas



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Drenos en los Filtros

Los drenos son dispositivos fijados en la parte inferiordel cuerpo del vasoy sirven para eliminar elcondensado y las impurezas, retenidos por la accinde filtracin. Pueden ser manuales o automticos.

Drenos Manuales

El acumulado del condensado permanece inactivo,dentro del vaso. Para eliminar el condensadoacumulado es necesaria la intervencin humana, quepermite manualmente la abertura del obturador,creando el paso para que el agua y las impurezas seanescurridas por la fuerza de la presin del aire que actadentro del vasoExtradas las impurezas, el aire se escapa y elobturador debe ser reacomodado a su posicin cerradainicial.

Drenos Automticos

Utilizado para eliminar el condensado acumuladoenel interior del vaso, sin necesidad de la interferenciahumana. El volmen de agua condensada, a medidaque es removido por el filtro, se acumula en la zonaneutra del interior del vaso, hasta provocar la elevacinde una boya.Cuando la boya se mueve, permite el paso de airecomprimido a travs de un pequeo orificio.El aire que fluye sobrecarga un compartimiento dondeexiste una membrana; la presin ejercida en lasuperficie de la membrana crea una fuerza que provocael desplazamiento de un elemento obturador, quebloquea el agujero de comunicacin con el ambiente.Siendo liberada esta comunicacin, el aguacondensada dentro del vaso es expulsada por lapresin del aire comprimido.Con la salida del agua, la boya vuelve a su posicininicial, cerrandodo el orificio que haba liberado, eimpidiendo la continuidad de sobrecarga en la cmaradonde est la membrana.El aire que forz el desplazamiento de la membrana atravs de un elemento poroso fluye hacia la atmsfera,permitiendo que un resorte vuelva a colocar elobturador en la sede, impidiendo la fuga del aire yreiniciando la acumulacin de condensado. Es idealpara el uso en lugares de dificil acceso, donde elcondensado se acumula con facilidad, etc.

Simbologia

Advertencia - Vasos de PolicarbonatoLos vasos de policarbonato transparente son dealtsima resistencia mecnica e ideales para laaplicacin en filtros y lubricadores. Son apropiadospara uso en ambientes industriales, pero no deben serinstalados en locales donde estn en contacto directocon los rayos solares, sujetos a impactos y tempera-turas fuera de los lmites especificados. Algunosproductos qumicos pueden causar daos a los vasosde policarbonato, los cuales no deben entrar encontacto con los hidrocarbonados aromticos yhalogenados, alcoholes, compuestos orgnicos concloro, productos de carcter bsico orgnicos einorgnicos, aminas y acetonas ( ver tabla de elemen-tos no compatibles). El filtro y el lubricador no debenser instalados en lugares donde el vaso puede estarexpuesto a la accin directa de aceites de corte in-dustrial, pus algunos aditivos usados en los aceitespueden agredir el policarbonato. Los vasos metlicosque son recomendados donde el ambiente y/o lascondiciones de trabajo no son compatibles con losvasos de policarbonato. Los vasos metlicos son re-sistentes a la accin de gran parte de los solventes,pero ellos no pueden ser utilizados donde hay pre-sencia de cidos o bases fuertes o en atmsferassalinas acumuladas. Los protectores metlicos paralos vasos del policarbonato son recomendados paramejorar la seguridad, si ocasionalmente ocurre unaagresin qumica. El filtro debe ser instalado vertical-mente con el vaso en la posicin inferior. Debe drenarconstantemente el condensado para que el mismo noalcance la base del elemento filtrante/coalescente.

ImportanteAl notar cualquier alteracin en el vaso de policar-bonato, tales como microfisuras o fisuras, sustituya yverifique inmediatamente si hay algun agente nocompatible en contacto con el mismo. Le recordamosque la mayora de los solventes y algunos tipos deaceite atacan el policarbonato.



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Limpieza

Para limpiar los vasos de policarbonato se usasolamente agua y jabn neutro. No use agentes delimpieza, como: acetona, benzeno, gasolina, tolueno,etc, porque ellos mismos agreden quimicamente elplstico (ver tabla abajo).

Elementos que no son compatibles conPolicarbonato

Acetona Clorofrmocido Actico Cresolcido Frmico Diaminacido Hidroclrico ter Etlicocido Ntrico Freoncido Sulfrico Fenolcido Etlico Gasolinacido Isoproplico Hidrxido de Amniacido Metlico Hidrxido de SdioAldedo MetiletilcetonaAmoniaco Aceite para Freno HidrulicoAnidrido Actico AznioAnilina PercloroetilenoBenzeno Tetracloreto de CarbonoCarbonato de Amnio ThinnerCiclo Hexanol ToluenoClorobenzeno TrementinaCloroetileno Xileno

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

Filtros Coalescentes

Aire Comprimido

El aire comprimido limpio es esencial en las industriasde procesamiento de alimentos, electrnica, equiposhospitalarios y odontolgicos, industria fotogrfica,fbricas de plsticos y en la instrumentacin.El aire limpio en esas y en otras aplicaciones significanicamente aire exento de contaminacin de partculasslidas. El aire utilizado en esas industrias debetambin estar exento de aerosoles, de agua y deaceites contaminantes, que escapan al radio de accinde los sistemas de filtracin convencionales.

Agua, Aceite y Partculas Slidasson Fuentes de Contaminacin

Los contaminantes que causan mayores problemasen los circuitos de aire comprimido son: el agua, aceitey las partculas slidas.El vapor de agua est presente en todo el airecomprimido y se vuelve ms concentrado debido alproceso de compresin. Un compresor de 25 HP queproduce 170 Nm3/h (100 SCFM) a una presin de 7bar (102 psig) puede producir 68 litros (18 galones)de agua por da. Las partculas de agua en suspensinen el aire comprimido varian de 0,05 a 10 m.Sin embargo, sistemas de secado de aire puedenusarse eficientemente para remover el agua del airecomprimido, tales sistemas no remueven el contami-nante liquido del aire: el aceite. El aceite est presenteen los circuitos de aire comprimido y es introducido engrandes escalas en el flujo de aire a travs del compre-sor. La cantidad de aceite introducida de esta maneravaria con el tipo de compresor utilizado. Los estimadosde compuestos con base de hidrocarbonos encontra-das ala salida de aire de los compresores mas comu-nes, estn indicadas en partes por milln (ppm):

Compresor de Tornillo 25 a 75 ppm a 93C (200F)Compresor de Piston 5 a 50 ppm a 177C (350F)Compresor Centrfugo 5 a 15 ppm a 145C (300F)

Para una concentracin de 25 ppm, un compresor queproporciona 170 Nm3/h (100 SCFM) durante 35 horasintroducir 224 gramos de aceite en el circuitoneumtico. Aun cuando se emplee un compresor defuncionamiento al seco (sin aceite), la contaminacinpor aceite encontrada en el flujo de aire contina siendoun problema porque, el aire del ambiente puede conte-ner de 20-30 ppm de hidrocarbonos en suspensinoriginados de fuentes industriales y en la quema decombustibles (autos,camiones,etc). Los compresoresal seco pueden expedir aproximadamente 100 ppmdel hidrocarbonnos durante el ciclo de compresin.



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Difusin: 0,001 a 0,2 m

El proceso de coalescncia puede ser comparado conlas condiciones atmosfricas en la actividad durantela formacin de lluvia - pequeas molculas de vaporde agua en el aire turbulento y cargado de humedadse condensan, formando aerosoles en suspensin que,por colisin, comienzan a formar gotas de masas msgrandes, hasta que hayan adquirido peso suficientepara reaccionar a la accin de gravedad hacia la Tierraen forma de lluvia.Los filtros coalescentes eliminan la contaminacinsubmicrnica a travs de tres procesos de accinsimultnea, dependiendo del tamao del aerosol ensuspensin:

Difusin: Partculas y Aerosoles de 0,001 a 0,2 m

Las partculas slidas y aerosoles en suspensin, nopasan del tamao de 0,001 a 0,2 m, estn sujetos almovimiento browniano rpido y aleatorio, por susmovimientos son totalmente independientes de lamasa de aire, de la misma forma que las molculasgaseosas se mueven en un flujo de aire.Este movimiento provoca la migracin de esas partcu-las hacia afuera del flujo de aire y que choquen con lasuperficies filtrantes expuesta en su camino.Los contaminantes slidos se adhieren permanente-mente a esas superficies debido a las fuerzas inter-moleculares (Ley de Van der Waals).Las gotas lquidas, sin embargo, migran por la accinde la gravedad a travs de las fibras hasta unirse conotras gotas y forman masas lquidas mayores quepueden ser drenadas del sistema. Una tasa deactividad de difusin aumenta con la elevacin de latemperatura y presin.

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 predomi-nante. Esos contaminantes se armonizan con el cursodel flujo de aire y se vuelven ms difciles de serremovidos, pus son capaces de delinear las fibras yescapar del filtro.En general, la eficiencia del mecanismo aumenta enla medida que el tamao de los poros (o la densidadde la fibra) disminuya.

Esta cantidad es suficiente para contaminar loscomponentes de la lnea de aire e impregnar losequipos de secado.La mayora de las partculas de aceite en suspensingeneradas por todos los tipos de compresores sonigual o inferior a 2 m.El tercer contaminante mayor encontrado en el airecomprimido son las partculas slidas, incluyendo elxido y los fragmentos del conducto.Las partculas slidas combinadas con las partculasde agua y aceite en suspensin pueden obstruir yreducir la vida de los componentes de los circuitosneumticos, as como los sistemas de filtracin.La mayora de las partculas de xido y fragmentosencontrados en los circuitos de aire comprimidopresentan tamaos variando de 0,5 a 5 m.

Los Filtros Coalescentes Atienden lasNecesidades de Aire Comprimido Limpio

Los filtros convencionales de filtracin nominal de 5micras no logran remover las partculas contaminantessubmicrnicas, requisito en las aplicacionesespeciales. El lmite mnimo de remocin de esos filtrosde uso convencional es generalmente hasta 2m.Ochenta por ciento de contaminantes ensuspensin son inferiores a 2 m en tamao.Sin embargo, los filtros coalescentes son especial-mente proyectados para remover las partculassubmicrnicas slidas, de aceite y agua del airecomprimido.Los filtros coalescentes de porosidad estndar GRADO6 son capaces de remover por encima de 99,9% todaslas partculas en suspensin en el rango de 0,3 a0,6 m.Adems, esos filtros presentan una eficiencia de99,98% en la remocin de partculas suspendidas yen la eliminacin de partculas slidas mayores que0,3 m.De esta manera, un nivel de contaminacin de 20 ppmde aceite es reducido a una concentracin de solo0,004 ppm. (Nivel aceptable para prctica-mente todaslas aplicaciones neumticas).

Actuacin de los Filtros Coalescentes

La separacin de contaminantes slidos y aerosolesen suspensin en el aire es efectuada principalmentepor la accin de gravedad. Las partculas contaminan-tes de tamao mayor que 10 m tienden a salir msrpidamente cuando el aire est en movimiento.La mayora de los filtros coalescentes fueron proyecta-dos para provocar la unin de aerosoles extremada-mente pequeos en suspensin en gotas mayores.As mismo, esas gotas sern suceptibles a la accinde gravedad.Este proceso de la unin se denomina "Coalescncia".



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Impacto Directo: Partculas y Aerosoles por encimade 2 m

Los contaminantes de tamao igual o superior a 2 mson removidos por el mtodo de impacto directo, pusellos presentan masa y movimiento de inerciasuficientes para salir del curso del flujo de aire.Esos contaminantes chocan con el medio filtrante ycompletan el proceso denominado inercial o deimpacto directo.

Intercepcin: 0,2 a 2 m

Impacto Directo: 2 m y mayores

Proyecto y Eficiencia de los FiltrosCoalescentes

Los filtros coalescentes de remocin de partculas ensuspensin estn compuestos de un conjunto de obs-tculos proyectados para maximixar el efecto de lostres procesos de coalescencia.Al contrario de los filtros convencionales de lnea, losfiltros coalescentes el flujo de aire se dirije de adentrohacia afuera.Los contaminantes son capturados en la malla del filtroy reunidos en gotas mayores a travs de los choquescon las microfibras del borosilicato.Finalmente, esas gotas pasan hacia el lado externodel tubo del elemento filtrante, donde son agrupadasy drenadas por la accin de gravedad.Los filtros coalescentes modernos utilizan mediosfiltrantes de porosidad graduada, con fibras de

borosilicato ms densas en el interior y las menosdensas en la superficie externa. Variando la distribucinde la densidad de las fibras en el proceso de fabricacinde los filtros, se hace posible atender las aplicacionesespecficas.Los elementos filtrantes coalescentes tpicos presentanuna porosidad de 8 a 10 m en la superficie interna,con una reduccin enlos poros de 0,5 m dentro delelemento, y aumentando los poros de 40 a 80 m enla superficie externa.La tabla de poro muestra un poro tpico de un filtrocoalescente en corte transversal.La superficie interna del elemento acta como un pre-filtro, removiendo las partculas contaminantesmayores, al paso que los poros internos sonsuficientemente pequeos para remover las partculastipo submicrnicas slidas y gaseosas en suspensinencontradas en el flujo de aire.La densidad reducida de la superficie externapromueve la aglutinacin de las partculas ensuspensin, a travs de la unin de las gotas,transformndolas en gotas mayores, por lo tantosusceptibles a las fuerzas gravitacionales.Los poros externos mayores tambin permiten el pasolibre del flujo de aire, minimizando la cada de presin.Una capa de drenaje conduce al contaminante de lasuperficie externa del elemento filtrante hacia undepsito localizado en el fondo de la carcaza de dondees drenado peridicamente.Los poros externos mayores del elemento reducen laturbulencia del aire y evitan que vuelvan a entrarcontaminantes al flujo de aire.Otro factor importante del proyecto de los filtroscoalescentes es la relacin entre el dimetro externodel elemento filtrante y el dimetro interno de lacarcaza.El espacio entre esas dos superficies debe serdimensionado de forma que la velocidad del aire seaminimizada, reduciendo el arrastre de las partculasen suspensin del agua o aceite.

Las fibras con un dimetro medio de 0,5 m sonutilizadas para optimizar el desempeo de los filtrosen esa faja de contaminante. Cuando las partculas yaerosoles en suspensin se aproximan a una fibra quemide la mitad de sus dimetros, sus fuerzas inercialesson superadas y las partculas son capturadas.



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Poro Tpico de un Filtro Coalescente

Curva Estadstica del Tamao de los Poros

Entrada del Poro (Tamao Aproximado de 8 - 10 m)

Salida del Poro (Tamao Aproximado de 40 - 80 m)

SecadoDivergente

Secado de FiltroCoalescente

Poros de Control 0,5 mGraduacin 6

Rete

nedo

r

Cama

ra de

Dre

naje Fibras de Borosilicato Gruesas

Envoltura de Proteccin de Nylon

Red de Manejo

Eficiencia del Filtro

La eficiencia del filtro es medida por el porcentaje decontaminantes de un tamao especfico de partculasretenidos por el filtro. La eficiencia del filtro es importan-te, porque no slo afecta la accin de retencin delcontaminante sino tambin la vida til del filtro (mayoreficiencia requiere mayor capacidad de retencin decontaminantes).Los valores nominales de eficiencia de remocin decontaminantes varan de 90% a ms de 99,99%,ofreciendo una gama de capacidades apropiadas paralas diversas necesidades. Ya que los medios filtrantesms eficientes presentan menos vida til, en algunoscasos se hace ms conveniente sacrificar un poco laeficiencia en favor de la economa.En aplicaciones donde la alta eficiencia y larga vidatil es fundamental, se usa un pre-filtro para removerla mayor cantidad de partculas slidas, antes que ellastapen el filtro coalescente. Este procedimiento puede

Construccin deElemento

aumentar hasta seis veces la vida til del filtrocoalescente. Para un mayor desempeo, seleccioneun pre-filtro con valor nominal absoluto de 3 m. Latabla de seleccin del grado de aplicacin muestra, atravs de la graduacin de la fibra, la eficiencia deremocin de contaminantes y caractersticas defuncionamiento de varios filtros coalescentes. Losgrados de eficiencia son vlidos para caudales entre20% y 120% del valor nominal del catlogo a 7 bar. Encaudales debajo de 20% o en circuitos de caudalconstante, las partculas de aerosol en suspensin nose aglomeran eficientemente en gotas mayores, sinoque permiten que ms partculas pasen libremente (sinser coalescidas) por el filtro.En flujos por encima de 120% del valor nominal decatlogo, la velocidad del aire es tan alta que algunoscontaminantes pueden devolverse al circuitoneumtico.



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Regulacin de PresinNormalmente, un sistema de produccin de airecomprimido atiende a la demanda de aire para variosequipos neumticos. En todos estos equipos estactuando la misma presin. Esto, no siempre esposible, porque, si nosotros estuviramos actuandoun elemento neumtico con presin mayor de lo querealmente necesita,estaremos consumiendo msenerga de la necesaria. Por otro lado, un gran nmerode equipos operando simultneamente en undeterminado intervalo de tiempo hace que la presincaiga, debido al pico de consumo ocurrido. Estosinconvenientes se evitan usando la Vlvula Reguladorade 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 secun-

daria), independiente de las fluctuaciones de presin enla entrada (presin primaria) cuando esta est encima delvalor regulado. La presin primaria debe ser siempre su-perior a la presin secundaria, independiente de los picos.

- Funcionar como vlvula de seguridad.

Funcionamiento del Regulador de PresinDescripcinLos reguladores fueron diseados para proporcionaruna respuesta rpida y una regulacin de presinperfeccionada para un mayor nmero de aplicacionesindustriales. El uso del diafragma esta especialmenteproyectado para lograr un aumento significativo de lavida til del regulador, proporcionando bajos costosde mantenimiento. Sus caractersticas principales son:- Respuesta rpida y regulacin precisa, debido a una aspi-

racin secundaria y una vlvula de asiento incorporada.- Gran capacidad de reversin de flujo.- Diafragma proyectado para proporcionar un aumento de

vida til del producto.- Dos orificios destinados al manmetro que puedan ser

usados como orificios de salida.- Mantenimiento fcil.

OperacinEl aire comprimido entra por (P) y puede salir por (P')slo si la vlvula de asiento estuviera abierta. Lalseccion de paso regulble est situado debajo de lavlvula de asiento (C). Girando totalmente la mano-pla (D) en el sentido contrario de las agujas del reloj(resorte sin compresin), el conjunto de vlvula deasiento (C) estar cerrado. Girando la manopla en elsentido de las agujas del reloj, se aplica la carga deun resorte calibrado con regulacin (A) haciendo queel diafragma (B) y la vlvula de asiento (C) se despla-

cen hacia abajo, permitiendo el paso del flujo de airecomprimido para su utilizacin (H). La presin sobreel diafragma (B) est balanceada a travs del orificiode equilibrio (G) cuando el regulador est en funciona-miento. La presin secundaria, al exceder una presinregulada, causar, por medio del orificio (G), en eldiafragma (B), un movimiento ascendente contra elresorte de regulacin (A), abriendo el orificio de sangria(F) contenido en el diafragma. El exceso de aire esfugado hacia la atmsfera a travs de el orificio (E) enla tapa del regulador (solamente para reguladores consangra). Para una salida de presin pre-regulada yun proceso de apertura - cierre de la vlvula de asiento(C), se ocasiona cierta vibracin. Eso puede serevitado, con ciertos reguladores que estn equipadoscor un amortiguador (I) de resorte o aire comprimido.El dispositivo autocompensador (C-J) permite montarel regulador en cualquier posicin, y confiere al equipoun tiempo de respuesta corto. La presin de salida esalterada por la actuacin sobre la manopla deregulacin, no importa si es para disminuir - cuandola presin secundaria regulada es mayor, el resto delaire de esta regulacin es expulsado automticamenteal exterior a travs del orificio (F) hasta que la presinrequerida

Manual Tecnologia Neumatica

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