2- Descripción aire comprimido

5/28/2018 2- Descripcin aire comprimido

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Descripcin del Sistema de Aire Comprimido

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2.-Descripcin del Sistema de aire comprimido

El sistema de aire comprimido es muy habitual en todo tipo de instalaciones industriales;

el caso que nos ocupa es el estudio de un sistema de aire comprimido en una planta

termosolar.

El aire comprimido dentro en este tipo de plantas suele dividirse en:

- Aire de servicios: El aire utilizado para servicios generales (tales comopequeas bombas neumticas, arrancadores de motor de compresoras de

gas, herramientas neumticas, sopletes de arena a presin, etc.. Es

comprimido y almacenado sin necesidad de ser secado.

- Aire de instrumentos: !sado en vlvulas de control y vlvulas todo"nada,as# como en pequeos motores neumticos. En este caso el aire

atmos$%rico es comprimido, almacenado en un tanque de volumen,

$iltrado y secado para utilizarlo en instrumentos.

El aire a comprimir es tomado de la atms$era e introducido en los compresores, donde

adquirir las condiciones de presin adecuadas. !na vez comprimido se hace pasar por

los pre$iltros, bi$urcndose a continuacin en dos corrientes: la $raccin de aire de

servicios se conduce directamente a su tanque de almacenamiento, mientras que la parte

del aire destinada a instrumentos es secada y $iltrada de nuevo en los post$iltros, para

posteriormente almacenarse en el tanque de instrumentos.

El aire comprimido en general es utilizado para el mane&o de equipos de planta y para

instrumentacin. El uso del aire comprimido en equipos de planta hace re$erencia a

dispositivos robustos como taladros, pulidores, elevadores, motores y otros;


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aunque tambi%n es utilizado para actuadores de precisin y pequeos motores

neumticos, as# como en equipos tales como turbina o calderas y vlvulas de control

Estos equipos tienen una $uncin de control de procesos ms que de potencia. 'ebido a

la precisin de sus componentes, el aire comprimido usado en ellos ha de tener una

calidad superior a la usada en un equipo robusto. or e&emplo, el aire ha de tener un

contenido de humedad tan ba&o que su punto de roc#o sea siempre superior a la menor

temperatura en cualquier lugar de la red con el $in de evitar la presencia de condensados.

)dems, las impurezas del aire debern ser menores que *.+g-m y hasta un tamao de

g-m.


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2.1 Elementos bsicos de una red de aire comprimido:

/os elementos principales que componen una red de aire comprimido y que

describiremos a continuacin son:

" 0ompresor

" )$tercooler o En$riadores

" re $iltros

" ost $iltros

" 1ecadoras'eshidratadoras de aire

" 2anques o depsitos.

" 3ed de tuber#as

2.1.1 Compresor:

El compresor aspira el aire de la atmos$era y lo comprime en un volumen ms

pequeo, almacenndolo despu%s en un depsito.

ara producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presin del

aire al valor de traba&o deseado. El aire comprimido viene de la estacin

compresora y llega a las instalaciones a trav%s de tuber#as.

/os compresores mviles se utilizan en la rama de la construccin o

en mquinas que se desplazan $recuentemente.

En el momento de la plani$icacin es necesario prever un tamao superior de

la red, con el $in de poder alimentar aparatos neumticos nuevos que se

adquieran en el $uturo. or ello, es necesario sobredimensionar la instalacin, al


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ob&eto de que el compresor no resulte ms tarde insu$iciente, puesto que toda

ampliacin posterior en el equipo generador supone gastos muy considerables.

Es muy importante que el aire sea puro. 1i es puro el generador de aire

comprimido tendr una larga duracin. 2ambi%n deber#a tenerse en cuenta la

aplicacin correcta de los diversos tipos de compresores.

ara instalaciones en plantas termosolares los compresores suelen ser de tipo no

lubricados, en$riados por aire, con acoplamiento directo al motor y estarn

diseados en $uncin de los requerimientos de presin y gasto de aire de

instrumentos y servicios al +**4

Tipos de compresores

5sicamente hay siete tipos de compresores de aire que se utilizan en la industria,

que se agrupan a su vez en dos grandes $amilias: compresores de desplazamiento

positivo (0'; los cuales encierran un volumen de gas o aire y despu%s

incrementan la presin reduciendo dicho volumen mediante el desplazamiento de

uno o ms miembros en movimiento; y los compresores rota"dinmicos o

turbocompresores (20; los cuales $uncionan a presin constante.

Compresor de tornillo (CDP)

Este tipo de compresores son alternativos de desplazamiento positivo y

o$recen un caudal elevado y estable en condiciones de presin variables; estas

caracter#sticas lo hacen ideal para las instalaciones de aire comprimido.


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/as piezas principales del compresor de tornillo son los rotores macho y

hembra, que giran en direcciones opuestas mientras disminuye el volumen

entre ellos y la carcasa. 0ada elemento de tornillo tiene una relacin de

presiones integrada $i&a que depende de su longitud, del paso del tornillo y de

la $orma de la lumbrera de descarga. ara lograr la m6ima e$icacia la relacin

de presiones integrada debe adaptarse a la presin de traba&o requerida.

Estos compresores son $ciles de conservar, la salida de aire en estos

compresores es lisa y libre de los impulsos que se pueden hallar en otros

modelos de compresor de aire, tienen un gran volumen de aire a una gran

presin. 1on de larga duracin y de rpido $uncionamiento.

7igura 8.+ 0ompresor de tornillo

El ciclo de traba&o de este tipo de compresores se divide en cuatro etapas:

0omienzo de la compresin. El cilindro se encuentra lleno de aire

Etapa de compresin. El pistn act9a sobre la masa de aire reduciendo suvolumen original con un aumento paralelo de la presin del mismo. /as

vlvulas del cilindro permanecen cerradas.


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Etapa de e6pulsin. usto antes de completar la carrera de compresin lavlvula de descarga se abre. El aire comprimido sale del cilindro, debido a

su propia presin, a trav%s de la vlvula de descarga. )ntes de alcanzar el

$inal de carrera la vlvula de descarga se cierra de&ando el espacio libre

del cilindro lleno de aire a la presin de descarga.

Etapa de e6pansin. 'urante esta etapa tanto la vlvula de descargacomo la de entrada permanecen cerradas. El pistn comienza la carrera

de retroceso, el aire contenido dentro del cilindro su$re un aumento de

volumen con lo que la presin interior del sistema se reduce.

Etapa de admisin. El pistn durante esta etapa retrocede provocandouna depresin en la interior del cilindro que es compensada por la

entrada de aire a trav%s de la l#nea de admisin. usto antes de llegar al

punto in$erior de la carrera la vlvula de admisin se cerrar, volviendo al

estado inicial con lo que comienza un nuevo ciclo.

.

ara la aplicacin que nos requiere se utilizar compresores de este tipo pero

e6entos de aceites, ya que no se admiten concesiones cuando se trata de aire

limpio y +** 4 e6ento de aceite. 1lo compresores e6entos de aceite admiten

aire e6ento de aceite; clase * seg9n 1< =>?"+

7igura 8.8 E&emplo compresor e6ento de aceite


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En los compresores de tornillo e6entos de aceite emplean $recuentemente

engrana&es e6ternos para sincronizar la posicin de los rotores que giran en

sentido contrario. 0omo los rotores no hacen contacto entre s# ni con la

carcasa no se necesita lubricacin dentro de la cmara de compresin. or

consiguiente el aire comprimido estar libre de aceite. /os rotores y la carcasa

se $abrican con gran precisin para minimizar las $ugas desde el lado de

presin al lado de aspiracin.

Compresor de paletas deslizantes (CDP)

!tiliza unas paletas colocadas e6c%ntricamente dentro del rotor de la

mquina. )l ir girando, el espacio e6istente entre las paletas se va reduciendo,

con lo que el aire atrapado es esas cavidades se comprime. Este tipo de

compresores se suele utilizar cuando normalmente cuando las e6igencias de

caudal son ba&as

7igura 8.. 0ompresor de paletas deslizantes

Compresor de anillo liquido (CDP)

1on compresores de desplazamiento positivo que emplean un rotor de labes

$i&os dentro de una envolvente el#ptica, que est parcialmente llena de l#quido.


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)l girar el rotor, los alabes ponen el liquido en movimiento, penetran dentro

de la pel#cula de liquido y comprimen el aire que queda atrapado. 1on

compresores libres de aceite.

7igura 8.@. 0ompresor de anillo

Compresor de lbulos (CDP)

7uncionan de manera similar a una bomba de engrana&es. )l girar, el aire

atrapado entre los lbulos del rodete y la carcasa de la mquina es impulsado

hacia la salida. Estas mquinas aportan poca compresin, que est asociada

bsicamente al movimiento de los lbulos.

7igura 8.> 0ompresor de lbulos


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Compresor de husillo (CDP)

!tilizan un par de tornillos sin $in que al girar van comprimiendo el aire que

queda atrapado entre ellos. 0onsiguen alcanzar grandes presiones gracias a lo

reducido de los huelgos e6istentes entre los tornillos.

7igura 8.A 0ompresor de husillos

Compresores centrfugos (C)

1on de tipo rota"dinmico. /a velocidad del aire aumenta al paso por al rodete

mientras que a la descarga, una seccin di$usiva (la voluta decelera el aire y

aumenta la presin de descarga. -ormalmente se emplean cuando se

necesitan importantes caudales de aire a presiones relativamente moderadas.

1e pueden conseguir mayores presiones colocando varios compresores en

l#nea.


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7igura 8.?. 0ompresor centri$ugo

Compresores a!iales (C")

1on compresores dinmicos con $lu&o a6ial. El aire circula paralelo al e&e del

compresor a trav%s de hileras de labes giratorios y estacionarios. 'e esta

$orma, la velocidad del aire aumenta gradualmente al mismo tiempo que los

labes estacionarios convierten la energ#a cin%tica en presin. -ormalmente

para contrarrestar el empu&e a6ial el compresor lleva incorporado un tambor

de equilibrio.

/os compresores a6iales suelen ser ms pequeos y ligeros que sus

equivalentes centr#$ugos y $uncionan por lo general a velocidades mayores.

7igura 8.=. 0ompresor a6ial


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2.1.2 Aftercooler o Enfriadores:

)l comprimir el aire %ste se calienta y por tanto su capacidad para retener vapor

de agua aumenta. or el contrario, un incremento en la presin del aire, reduce

notablemente se capacidad para retener agua. or tanto mientras el aire se

comprime en el compresor, la alta temperatura evita que el agua condense, pero

una vez en las conducciones, el descenso de temperatura, mantenido a presiones

altas, s# conlleva a la condensacin de agua en las tuber#as.

or tanto, para eliminar las posibles condensaciones, se reduce la temperatura del

aire en un dispositivo que se coloca &unto a la salida del compresor (sin esperar a

que ese descenso tenga lugar en las propias l#neas de suministro del aire

comprimido. ara ello se introduce un en$riador (a$tercooler, tan pr6imo al

compresor como sea posible.

El a$tercooler no es ms que un intercambiador de calor, que puede $uncionarbien con agua o bien con aire como $luido calorpaortante.

-ormalmente al a$tercooler va acoplado a la salida un deshumidi$icador,

encargado de drenar el agua de condensacin que se e6trae de la corriente de aire

comprimido.


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2.1.3 Pre filtros y post filtros:

El aire del ambiente contiene contaminantes que se $iltran en el compresor, estos

contaminantes son concentrados durante la compresin y salen por el sistema deaire comprimido. !n sistema t#pico de compresin se contamina con part#culas

slidas abrasivas como el polvo, residuos de tuber#a y o6ido, lubricantes del

compresor, gotas de agua condensada aceite y vapor de hidrocarburos.

2odos los compresores aspiran aire h9medo y sus $iltros de aspiracin no pueden

modi$icar esto ni eliminar totalmente las part#culas slidas del aire atmos$%rico.

/a humedad es tambi%n muy daina para el sistema ayudando a la corrosin y

causando el desgaste e6cesivo de los componentes. /a humedad se acumular en

los puntos ba&os del sistema y se congelar durante el tiempo $r#o, produciendo la

detencin del sistema y la rotura de l#neas.

/a humedad llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor. /a

cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire,

que a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones

climatolgicas. /a humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m

de aire.

!n $iltro ideal remover toda la suciedad y humedad del sistema neumtico sin

causar ca#da de presin en el proceso, o causando la m#nima posible

/os sistemas de aire contaminados aumentan los costos de operacin al robar

energ#a del sistema de aire; dando como resultado reduccin en e$iciencia, daos

a equipos que operan con aire, mayor mantenimiento y costes de reparacin, as#

como una disminucin de la productividad.


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2anto los pre$iltros como los post$iltros sern de tipo seco y sern capaces de

retener cualquier impureza que pudiera venir en el aire comprimido, en el rango

de + hasta micras. /as caracter#sticas que deben cumplir los $iltros se especi$ican

mediante normas internacionales. En la siguiente tabla se describe la norma 1 "8* +

@ +> D >

> @* D? 8>

A " D+* "

7igura 8. 2abla 1< sobre calidad del aire

/os pre$iltros son comunes tanto al aire de instrumentos como al de servicio,

siendo los post$iltros 9nicamente utilizados para el aire de instrumentos.

El principio de $uncionamiento de los pre $iltros y post $iltros es el mismo. El aire

comprimido atraviesa el elemento $iltrante desde el interior hasta el e6terior. En

este proceso las part#culas slidas son retenidas por las di$erentes capas que

$orman el elemento $iltrante, mientras que las microgotas de agua que recibe el

$iltro son eliminadas mediante los dispositivos de purga ubicados en la parte

in$erior del $iltro. Fer $igura 8.+*

.


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7igura8.+*. 7iltros

E6isten varios modelos de $iltros usados en instalaciones de aire comprimido

seg9n el tipo de malla o membrana:

7iltros de $ibra: 1on muy e$icaces para la eliminacin de aceite, aunque esdi$#cil controlar con precisin la cantidad de aceite que queda en el aire ya

que la temperatura entre otros $actores tiene un e$ecto importante. 1lo

pueden eliminar aceite en $orma de gotas o aerosoles

7iltros de carbn activo: 0ubre una gran super$icie interna. ude absorberdel +*"8*4 de su propio peso en aceite. El ideal para la eliminacin de

aceite en $orma vapor. 'eben contener la cantidad apropiada de carbn

para no provocar grandes p%rdidas de presin.

7iltros est%riles: Este tipo de $iltros no o$recen buenos resultados si e6isteagua libre en el aire. 2ienen alta resistencia t%rmica y mecnica. uede ser

esterilizado mediante vapor directo en autoclave.


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2.1.4 Secadoras/ desidratadoras de aire:

/a humedad en las l#neas de aire puede crear problemas tales como la $ormacin

de hielo en las vlvulas y controles. Esto puede ocurrir, por e&emplo, si aire a muy

alta presin es estrangulado a muy ba&a presin a un r%gimen de $lu&o elevado. El

e$ecto de venturi del aire estrangulado produce ba&as temperaturas, que harn

que cualquier humedad en el aire se congele y $orme hielo. Esto hace que la

vlvula (especialmente una vlvula automtica sea muy di$#cil o imposible de

operar.

or otro lado, las gotas de agua pueden producir un golpe de ariete de agua en un

sistema de aire que tenga alta presin y un $lu&o elevado, y pueden causar

corrosin, 6ido, y la dilucin de los lubricantes dentro del sistema. or estas

razones, los secadores de aire son usados para secar el aire comprimido.

2odos los secadores, aunque de distintas marcas y modelos traba&an seg9n el

mismo principio, el aire comprimido que entra al secador se pre en$r#a en el

intercambiador aireaire y seguidamente se introduce en el evaporador donde se

en$r#a hasta alcanzar la temperatura del punto de roc#o deseado.

) continuacin penetra en el evaporador donde el agua condensada es separada y

evacuada por la purga automtica. )ntes de salir del secador el aire comprimido

vuelve a entrar al intercambiador aireaire donde es recalentado por el aire

comprimido caliente de entrada

/a temperatura del aire es controlada por un termostato que detiene el

compresor cuando alcanza la temperatura pre$i&ada. Este es el 9nico sistema

donde todo el $r#o producido es utilizado por el aire comprimido. El resultado es

un ahorro de energ#a y de horas de traba&o del compresor variable entre un * y

un =*4.


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Secadoras por refri!eraci"n

En los deshidratadores tipo re$rigerado, el aire comprimido es pasado sobre un

&uego de bobinas re$rigeradas. /os vapores de aceite y humedad del aire se

condensan y pueden ser recolectados y removidos a trav%s de un punto ba&o de

drena&e.

- Fenta&as: )mplio rango de caudales: *,8* mmin a @?+,> mmin 'iseo de alta temperatura: hasta B0 2G aire de ingreso 5a&o coste )lta e$iciencia 5a&a ca#da de presin 7cil mantenimiento

-'esventa&as: unto de roc#o: B0 o ?B0 (-o vlido para

aplicaciones de aire de instrumentos

osibilidad de condensacin a distanciaspequeas" medias

7igura 8.++. 1ecadora por

re$rigeracin

Secadoras por Absorci"n.

!n desecante es una sustancia qu#mica con una alta capacidad de absorber agua o

humedad. El mismo tiene adems la capacidad de desprenderse de esa humedad,

de manera que el desecante puede ser reutilizado.


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)lgunos deshidratadores para sistema de aire comprimido son un par de torres de

secado (3ecipientes llenos de desecante. !no es mantenido en servicio

deshidratando el aire comprimido, mientras que la otra est siendo reactivada.

!na torre desecante es normalmente reactivada pasando aire seco caliente a

trav%s de la misma en la direccin opuesta al $lu&o normal de deshidratacin.


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7igura 8.+8 .1ecadora por adsorcin sin aporte de calor

)lgunas de las venta&as de las secadoras sin aporte decalor ser#an:

o unto de roc#o: "@*B0 o "?*B0o )mplio rango de caudales: +A*mhr a .** mhro 7cil mantenimientoo 7cil operacin, per$il ba&oo /arga vida 9til

Con aporte de calor:

En este caso la parte de secado es igual a la del caso anterior, la di$erencia

entre ambos radica en la zona de regeneracin, ya que en el secador con

aporte de calor el aire entrar#a caliente en la zona de regeneracin debido a

que el aire ambiente entra por la entrada del ventilador, elevndose as# la

temperatura del aire cuando se mueve por el calentador e6terno


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7igura 8.+ 1ecadora por adsorcin con aporte de calor


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2.1.# $an%ues " dep"sitos:

2anto el tanque de aire de instrumentos como el de aire de servicios sern

recipientes cil#ndrico" verticales, diseados con$orme los requerimientos de )1CE,seccin F.

)mbos tanques contarn con las boquillas necesarias para la entrada y salida de

aire, cone6iones de instrumentos, vlvulas de seguridad, drena&e, etc.

/as dimensiones y presiones de ambos tanques se calcularan en una seccin

posterior en $uncin del diseo y necesidades de presin y caudal de la red de aire

comprimido de la planta.

or norma general el tanque debe amortiguar las $luctuaciones de caudal de los

compresores, que suelen $uncionar de $orma discontinua, y evitar que se

transmitan a los puntos de consumo. or lo tanto los compresores se regulan para

que arranquen paren y almacenen aire a presin en el depsito, tratando de

espaciar al m6imo sus ciclos de traba&o y siempre manteniendo la presin m#nima

requerida en los puntos de consumo de aire.


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2.1.& 'ed de tuber(as:

uesto que el compresor, el depsito y los en$riadores suelen colocarse en una

zona cercana entre ellos, es preciso disear la distribucin en planta de las l#neasde suministro desde el compresor a los puntos de consumo.

1e ha de procurar que la distribucin minimice en la medida de lo posible las

longitudes de las tuber#as desde el compresor al punto ms ale&ado. En aquellas

redes que sean muy e6tensas, es pre$erible situar el compresor en una zona

central, minimizando as# la distancia al punto ms ale&ado.

)lgunos detalles importantes que es recomendable respetar a la hora de disear

la instalacin del aire comprimido:

rocurar que la tuber#a sea lo ms recta posible con el $in de disminuir lalongitud de tuber#a, n9mero de codos, tHs, y cambios de seccin que

aumentan la p%rdida de presin en el sistema.

/os puntos de drena&es se colocan con la ayuda de 2Hs, ya que el cambiobrusco en la direccin del $lu&o $acilita la separacin de las gotas de agua de

la corriente de aire.

/a tuber#a no debe entrar en contacto con los cables el%ctricos para as#evitar accidentes.

En la instalacin de la red deber tenerse en cuenta cierta libertad paraque la tuber#a se e6panda o contraiga ante variaciones de la temperatura.

1i esto no se garantiza es posible que se presentes IcombasI con su

respectiva acumulacin de agua.

/as tuber#as deben ir descendiendo levemente en la direccin del $lu&o. /apendiente puede $i&arse apro6imadamente en un +4.

/as cone6iones de las rami$icaciones se hacen desde arriba (paraobstaculizar al m6imo posibles entradas de agua.


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En todos los puntos ba&os es recomendable colocar puntos de drena&e. )s#mismo, en la l#nea principal de distribucin se pueden colocar cada *"@*

metros; saliendo siempre desde el punto in$erior de la tuber#a.

El n9mero de &untas y codos debe reducirse al m6imo posible, de esta$orma las p%rdidas de la red sern menores.

/as cone6iones de tuber#as de servicio o ba&antes deben hacerse desde laparte superior de la tuber#a secundaria para evitar el descenso de agua por

gravedad hasta los equipos neumticos y su deterioro asociado.

!n buen dimetro de la tuber#a principal evita problemas ante unaampliacin de la red.

)ntes de implementar e6tensiones o nuevas demandas de aire en la reddebe veri$icarse que los dimetros de la tuber#a si soportan el nuevo

caudal.

/a red de tuber#as estar $ormada por:

ubera principal, es la l#nea que sale del con&unto de compresores yconduce todo el aire que consume la planta. 'ebe tener la mayor seccin

posible para evitar p%rdidas de presin y prever $uturas ampliaciones de la

red con su consecuente aumento de caudal.

uberas secundarias, se derivan de la tuber#a principal para conectarse conlas tuber#as de servicio. El caudal que por all# circula es el asociado a los

elementos alimentados e6clusivamente por esta tuber#a. 2ambi%n en su

diseo se debe prever posibles ampliaciones en el $uturo.

uberas de servicio e instrumentacin, son las que surten en s# los equiposneumticos. En sus e6tremos tienen conectores rpidos y sobre ellas se

ubican las unidades de mantenimiento. 0on el $in de evitar obstrucciones

se recomiendan dimetros entorno a JI en la tuber#a. uesto que


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generalmente son segmentos cortos las p%rdidas son ba&as y por tanto la

velocidad del aire en las tuber#as de servicio puede llegar hasta > ms.


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2.1.) *tros elementos:

E6isten otra serie de elementos que pueden ser necesarios para el correcto

$uncionamiento de una instalacin de aire comprimido. 'ependiendo de los

requerimientos de la instalacin estos pueden ser incluidos o no en el diseo $inal.

)lgunos de estos elementos adicionales son:

7iltros anticontaminantes: ara la eliminacin de part#culas, inclusiones slidos,aceites o grasas de suspensin. 1e realizan mediante separacin mecnica,

coalescencia o adsorcin.

7iltros para la admisin de aire del compresor, especialmente en ambientes detraba&o sucio

1ilenciadores. 0on ob&eto de controlar el ruido en caso de presencia humanacontinuada cerca del compresor o de los puntos de consumo.


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2.2 +ise,o de redes de aire comprimido:

2.2.1 +istribuci"n redes aire comprimido:

E6isten varias posibles con$iguraciones de una red de aire comprimido.

$ed abierta con lnea muerta:1e constituye por una sola l#nea principal de la cual se desprenden las secundarias

y las de servicio tal como se muestra en la $igura 8.+@. /a poca inversin inicial

necesaria de esta con$iguracin constituye su principal venta&a, adems de que

este tipo de distribucin $avorece el drena&e. /a principal desventa&a de este tipo

de redes es su mantenimiento. )nte una reparacin es posible que se detenga el

suministro de aire Iaguas aba&oI del punto de corte lo que implica una detencin

de la produccin.


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$ed Cerrada:En esta con$iguracin la l#nea principal constituye un anillo o varios tal como se

muestra en la $igura 8.+>. /a inversin inicial de este tipo de red es mayor que si

$uera abierta. 1in embargo con ella se $acilitan las labores de mantenimiento de

manera importante puesto que ciertas partes de ella pueden ser aisladas sin

a$ectar la produccin. E&emplo instalacin cerrada

!na desventa&a importante de este sistema es la $alta de direccin constante $lu&o.

/a direccin del $lu&o en alg9n punto de la red depender de las demandas

puntuales y por tanto el $lu&o de aire cambiar de direccin dependiendo del

consumo. El problema de estos cambios radica en que la mayor#a de accesorios de

una red (p. e&. 7iltros son diseados con una entrada y una salida. or tanto un

cambio en el sentido de $lu&o los inutilizar#a.

0abe anotar que otro de$ecto de la red cerrada es la di$icultad de eliminar los

condensados debido a la ausencia de inclinaciones. Esto hace necesario

implementar un sistema de secado ms estricto en el sistema.


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$ed interconectada: Esta con$iguracin es igual a la cerrada pero con laimplementacin de bypass entre las l#neas principales. Este sistema presenta un

e6celente desempeo $rente al mantenimiento pero requiere la inversin inicial

ms alta. )dems, la red interconectada presenta los mismos problemas que la

cerrada.

En la red interconectada hay un circuito cerrado que permite traba&ar en

cualquier sistema de la planta con aire, mediante las cone6iones longitudinales y

transversales de la instalacin de aire comprimido.

0iertas tuber#as de aire comprimido pueden ser bloqueadas mediante vlvulas de

cierre (correderas si hay que separarlas para e$ectuar reparaciones y traba&os de

mantenimiento. 2ambi%n e6iste la posibilidad de comprobar $altas de

estanqueidad. Fer $igura 8.+A

7igura 8.+A E&emplo red interconectada


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1e va a analizar a continuacin otro $actor a tener en cuenta a la hora de disear

nuestra red; la centralizacin o descentralizacinde las redes de aire comprimido.

/a cuestin de montar una sola estacin de aire comprimido o varias estaciones

sat%lites surge cuando hemos de llevar a alg9n punto de la planta una presin muy

elevada, o cuando e6isten grandes distancias de unos puntos de consumos a

otros, en cuyo casos ser#a muy recomendable usar estaciones sat%lites para estas

zonas debido a sus elevadas demandas de aire o grandes distancias.

1i por lo contrario toda nuestra planta posee puntos de consumos con presiones

equiparables o estn todos estos puntos cercanas entre s#, ser#a ms

recomendable montar solamente una estacin y centralizar as# el suministro de

aire comprimido de la planta.

/as venta&as de una con$iguracin de la red centralizada ser#an:

!nidades compresin de mayor potencia, lo que supone menor coste deelectricidad y me&or potencia espec#$ica

Cenor gasto inicial que unidades ms pequeas de caudal proporcionalCenor tiempo de mantenimientoCenor inversin en comunicacionesCenor espacio necesario al centralizar los equipos.

ero la centralizacin tambi%n conlleva inconvenientes:

!n solo nivel de presin m6imo, es decir si dimensionamos la red parauna presin m6ima de +* bar no podremos suministrar ms de esto en


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ning9n consumidor y puede darse el caso de que sea necesario en

alguna ocasin.

ne$iciencia por requerimientos de ba&a presin, es decir si necesitamos bar en alg9n consumidor y la red est dimensionada a +* bar, estamos

desperdiciando mucha potencia

0omo consecuencia directa de los inconvenientes que supone la centralizacin de

la produccin del aire comprimido surge la necesidad de crear estaciones sat%lites

o descentralizar el sistema; cuyas venta&as pueden enumerarse en:

Cenor inversin en la red de distribucinCenores p%rdidas de carga en las tuber#as, ahorro de potencia en los

compresores

ndependencia de sistemas


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2.2.2 Confi!uraciones comunes:

E6isten varias $rmulas a la hora de disear nuestra instalacin de aire comprimido

que no slo se re$ieren a la distribucin de las tuber#as o red de aire como se

contempl en el apartado anterior. En esta seccin se ver un par de soluciones a las

posibles con$iguraciones de los compresores.

) continuacin se va a analizar las dos soluciones ms comunes a la hora de

determinar las con$iguraciones de los compresores; estas son:

0on$iguracin tres compresores :

Esta con$iguracin consiste en la utilizacin de compresores para satis$acer

nuestra demanda de aire comprimido, dos de ellos traba&aran al >*4 y el

tercero estar en reserva. Fer $igura 8.+?

Este tipo de con$iguracin tiene como venta&as:

)horro energ%tico: Esta con$iguracin es t#pica de plantas en lasque el consumo de aire es variable seg9n la %poca del ao o

produccin de la misma.

Cenor probabilidad de que la planta se quede completamente sinaire, ya que tenemos mquinas para cubrir las necesidades de la

planta.

Entre los inconvenientes cabe destacar:

nversin inicial: /a inversin inicial en la adquisicin decompresores ser entre un +4 y un +>4.


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Descripcin del Sistem

m

0ompresor + al >*4

0ompresor 8 al >*4

0ompresor reserva

7igura 8.

0on$igur

0onsiste

la plantmientra

de Aire Comprimido

0oste de mantenimiento: El coste de manteni

ayor ya que hay tres mquinas sobre la que inte

? 0on$iguracin compresores con 8 al >*4

acin dos compresores :

en la utilizacin de dos compresores para cubr

. En este caso los dos compresores traba&aun compresor traba&a al +**4 el otro est de r

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miento tambi%n ser

venir

ir las necesidades de

al +**4, es decir,serva y viceversa.


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0ompresor + al +**4

0ompresor 8 reserva al +**4

7igura 8.+= 0on$iguracin 8 compresores.

Entre las venta&as de esta con$iguracin encontramos:

nversin inicial: /a inversin inicial en la adquisicin decompresores es menor

Cantenimiento: menor costes de las mquinas ya que slo sondos sobre las que hay que intervenir

Espacio: Cenor necesidad de espacio en la instalacin

Cayor e$iciencia energ%tica: 0ompresores de mayor tamao alestar ambos dimensionados para los +**4, motores ms e$icientes.

!n compresor para dar el

+** 4 del caudal

!n compresor del +** 4 del

caudal en reserva


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El principal inconveniente en este tipo de con$iguracin 86+**4 es que si

e6istiera un $allo en uno de los compresores el otro estar#a traba&ando

continuamente al +**4, y en caso de doble $allo o aver#a no podr#amos

suministrar aire comprimido a la planta, lo que conllevar#a un paro total de

esta ya que el aire de instrumentos es vital para el $uncionamiento de

n9meros equipos entre los que cabe destacar las turbinas o calderas.


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2.2.3 -ateriales para el aire comprimido:

/os materiales ms comunes en una instalacin de aire comprimido son:

- )cero- )cero ino6idable- )cero galvanizado- 0obre- lstico- )luminio

En una instalacin de aire comprimido las tuber#as se han de poderse desmontar

$cilmente, ser resistentes a la corrosin y de precio mdico. /as tuber#as que se

instalen de modo permanente se han de acoplar pre$erentemente con uniones

soldadas.

/a eleccin del material de las tuber#as depender: del ambiente, polvo,

temperatura, vapores corrosivos, es$uerzos mecnicos, $recuencia de maniobre

del aire comprimido, etc.

Acero:

0uando no e6ista ning9n requerimiento especial, las tuber#as de acero

son las ms utilizadas. 0uando utilizamos este tipo de material o cualquier

otro las tuber#as deben ser cuidadosamente limpiadas antes de instalarse.


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1iempre que se pueda o que sea adecuado, deber utilizarse soldadura, lo

que originar menos p%rdidas por las $ugas en cone6iones, y adems

provoca una menor p%rdida de presin. Estas tuber#as as# unidas son

estancas y, adems de precio econmico. El inconveniente de estas

uniones consiste en que al soldar se producen cascarillas que deben

retirarse de las tuber#as. 'e la costura de soldadura se desprenden

tambi%n $ragmentos de o6idacin; por eso, conviene y es necesario

incorporar personal de mantenimiento.

Acero ino!idable:

El acero ino6idable suele utilizarse en las industrias mecnicas o el%ctricas

cuando se tiene altas e6igencias en cuanto a la pureza y con$iabilidad del

sistema de aire.

Acero galvanizado:

En las tuber#as de acero galvanizado los empalmes son roscados, estas

uniones no son siempre totalmente herm%ticas. /a resistencia a la

corrosin de estas tuber#as de acero no es mucho me&or que las de acero.

/os lugares desnudos (roscas tambi%n se o6idan, por lo que tambi%n en

este caso es importante emplear unidades de mantenimiento. ara casos

especiales se montan tuber#as de cobre o plstico

Cobre:

Es utilizado como alternativa al acero ino6idable. !tilizando cobre se

$acilita el traba&o de instalacin comparado con acero ino6idable.


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)unque las cone6iones entre los tubos de cobre son menos propensas a

las $ugas, los componentes de cobre son ms caros y la instalacin

tambi%n requiere una gran intensidad de mano de obra, sobre todo en el

caso de dimetros grandes.

Pl%stico:

'ebido a sus inconvenientes, se han desarrollado alternativas a los tubos

y canalizaciones metlicos tradicionales para instalaciones de aire

comprimido. 'urante los 9ltimos diez aos, se han desarrollado plsticos

industriales que presentan una alternativa atractiva a las canalizaciones

metlicas. or e&emplo, las canalizaciones de F0 son relativamente

econmicas, $ciles de instalar, ligeras y resistentes a la corrosin. 1in

embargo, el F0 tiene un inconveniente importante: es $rgil.

or ello, el uso de tuber#as de plstico en l#neas de distribucin de aire

debe hacerse con ciertas precauciones.

- ara una presin m6ima de +8.> bar da temperaturas entre"8*B0 y D 8*B0 u = bar hasta D>*B0

- El material no debe ser sobrecalentado- 2uber#a de metal deber utilizarse entre el compresor y el

tanque aunque la red de distribucin sea de material plstico

- -o debe ser sometida a vibraciones- 1eguir cuidadosamente las indicaciones de instalacin del

$abricante.


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Aluminio:

El tubo de aluminio garantiza una total usencia de corrosin, la calidad de

super$icie del aluminio asegura la distribucin de un aire limpio y

duradero.

El aluminio elimina toda la posibilidad de $ormacin del 6ido que se

$orma en las redes de acero. 'e esta $orma se incrementa la longevidad

de los equipos y se evita un cambio $recuente de los elementos de

$iltracin.

Famos a mostrar un pequeo resumen de estos materiales y de algunas de sus

caracter#sticas en instalaciones de aire comprimido.

2ubos de

acero sincosturas

2ubos acerogalvanizado 2ubos aceroino6idable 2uboscobre 2ubosaluminio

2ubos

materialsint%tico

E&ecucin-egro o

cincado

1emipesado"

pesado.

-egro o

cincado

1in costura o

soldado

1uave en

tuber#as

circulares.

'uro en

tramos

rectos

3ecubierto

o pintados

Caterial

$le6ible

resiones+8.> hasta 8>

bar

+* hasta =*

barhasta =* bar

1eg9n

e&ecucin de

+A hasta +@*

bar

+@ bar ("*

B0 a * B0

+@ bar ("8> B0

a * B0

E6tremos

del tubo/iso

0nico, liso o

roscado/iso /iso /iso /iso

!niones 1oldadura0one6iones,

soldadura

1oldadura (

con gas

protector

3oscas,

soldaduras,

cone6iones

0one6iones

enchu$ables

0one6iones

enchu$ables

7igura 8.+ 2abla de caracter#stica de materiales aire comprimido.


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En la siguiente se tabla se muestran las venta&as e inconvenientes de los

materiales ms utilizados en las instalaciones de aire comprimido.

Fenta&as nconvenientes

2ubos de

acero sin

costuras

!niones estancas mediante soldaduras,

posibilidad de doblar

0orrosin, monta&es por operarios

e6perimentados y cuali$icados en soldaduras.

Kran masa en comparacin con )/ o plstico

2ubos acero

galvanizado

'isponibilidad de accesorios, posibilidad

de doblar

7ugas en las roscas despu%s de uso prolongado.

Conta&e por operarios e6perimentados

2ubos aceroino6idable

!niones estancas mediante soldadura,ausencia de corrosin

Conta&e 9nicamente por operarios cuali$icados ye6perimentados,

2- Descripción aire comprimido

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