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INSTALACIONESDE

AIRE COMPRIMIDO

-Alumno: Sacchi German Danilo

-Carrera:Ingeniería Mecánica

-Asignatura: Instalaciones Industriales

Año: 2014

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INSTALACIONESDE

AIRE COMPRIMIDO




Año: 2014

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INSTALACIONESDE

AIRE COMPRIMIDO




Año: 2014

Universidad Tecnológica Nacional Alumno: Sacchi Germán D.Facultad Regional de Santa Fe

-Cátedra: Inst. Industriales -Carrera: Ingeniería Mecánica -Página: 2/54

INDICE

1-AIRE COMPRIMIDO: INTRODUCCIÓN 41.1-¿Por qué el aire comprimido?

2-DISTRIBUCIÓN 62.1-REDES NEUMÁTICAS

2.1.1- CIRCUITO CERRADO2.1.2- CIRCUITO ABIERTO.2.1.3- CIRCUITO INTERCONECTADO2.1.4- CIRCUITO MIXTO.

2.2-TUBERÍAS CARACTERÍSTICAS2.3-ELECCION DE LA RED MAS ADECUADA2.4-DISEÑANDO LA RED, RECOMENDACIONES2.5-MATERIALES PARA LA RED2.6-UNIONES

3-DIMENSIONADO DE LA RED 133.1-FACTORES DE CÁLCULO3.2-CALCULO DE CAÑERIA

3.2.1-CAUDAL3.2.2-PERDIDAS DE CARGA

4-ALMACENAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO: TANQUES 20

5-COMPRESORES 245.1-TIPOS DE COMPRESORES

5.1.1-COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.5.1.1.1-COMPRESORES ALTERNATIVOS.

5.1.1.1.1-COMPRESORES DE PISTÓN5.1.1.1.2-COMPRESORES DE MEMBRANA

5.1.1.2-COMPRESORES ROTATIVOS5.1.1.2.1-COMPRESORES A PALETAS5.1.1.2.2-COMPRESORES A TORNILLOS5.1.1.2.3-COMPRESORES TIPO “ROOT”5.1.1.2.4-COMPRESORES “DE UÑA” y “SCROLL”

5.1.2-COMPRESORES INAMICOS O TURBOCOMPRESORES5.1.2.1-COMPRESORES AXIALES5.1.2.2-COMPRESORES RADIALES O CENTRIFUGO

5.2-ELECCIÓN DEL COMPRESOR

6-TRATAMIENTO DEL AIRE 346.1-FILTRADO DEL AIRE6.2-ENFRIADO DEL AIRE6.3-SECADO DEL AIRE6.4-LUBRICACION DEL AIRE

7-REGULADORES DE AIRE 40

8-CONJUNTOS “FRL” (FILTRO-REGULADOR-LUBRICADOR) 41

9-VÁLVULAS 429.1-CLASIFICACION DE VALVULAS9.2-DESCRIPTIVA Y RESEÑA DE CADA TIPO DE VÁLVULA

9.2.1-Válvulas de compuerta.9.2.2-Válvulas de macho9.2.3-Válvulas de globo9.2.4-Válvulas de bola9.2.5-Válvulas de mariposa9.2.6-Válvulas de diafragma



INDICE





















INDICE





















9.2.7-Válvulas de apriete9.2.8-Válvulas de retención (check) y de desahogo (alivio)

9.2.8.1-Válvulas de retención (check).9.2.8.1.1-Válvulas de retención del columpio.9.2.8.1.2-Válvulas de retención de elevación9.2.8.1.3-Válvula de retención de mariposa

9.2.8.2-Válvulas de desahogo (alivio)

Bibliografía 54






Bibliografía 54






Bibliografía 54



1-AIRE COMPRIMIDO: INTRODUCCIÓN

Los sistemas de aire comprimido son muy habituales en todo tipo de instalación industrial.Normalmente se emplea para obtener trabajo mecánico lineal o rotativo, asociadoaldesplazamiento de un pistón o de un motor neumático. También lo podemos encontraraplicadoen sistemas de atomización o “sprays” de barnices o pinturas, que de otra forma sondifíciles de bombear.

Fuera del ámbito industrial, en hospitales o lugares donde se necesite aire de aspiración; otambién en instrumental de odontología.

El objetivo principal que se persigue con la compresión de un gas (en este caso el aire) esaumentar su energía interna, con la intensión de usarla conveniente y oportunamente.

Por supuesto el desarrollo del presente trabajo, será exclusivamente en función de lossistemas industriales.

…

1.1-¿Por qué el aire comprimido?

La materia prima de un sistema de aire comprimido es abundante y sin costos; por lo que suobtención es muy fácil, sin limitaciones, y sobre todo económica.

La distribución neumática no presenta ningún tipo de complicaciones, y aunque el sistemaen sí es “fijo” las opciones de conexiones y mangueras le otorgan gran flexibilidad a lainstalación.

La gama de componentes que existe en el mercado es muy amplia cubriendo todo tipo denecesidad; esto se combina con precios que se pueden ajustar a todo tipo de industria(“PIMES” y grandes industrias).

Se trata de un recurso que no necesita de recuperación, y al ser un elemento nocombustible puede ser utilizado prácticamente en cualquier ámbito industrial sin problemas deseguridad. Esto último mencionado junto con la parte económica representa una de lasprincipales ventajas de este recurso.

Se pueden lograr altas velocidades de trabajo en forma segura, y la regulación de la mismase puede obtener sin escalonamientos. Ante una eventual detención forzosa, las herramientascon sistema neumático logran soportar perfectamente; aunque como contrapartida debemosmencionar que el evento mencionado puede generar algún tipo de riesgo (a veces riesgoelevado) para el operario involucrado. Esto último como cualquier tipo de maquina-herramienta.

Las fugas son difíciles de detectar y generan un consumo constante. Pero no aportan riesgoni contaminación en el ámbito de trabajo.








…















…










Al tratarse de un sistema “comprimido”, las velocidades de trabajo son variables en funcióndel consumo presente.

El almacenamiento es en tanques, lo que presenta un costo reducido en función de lo quepuede ser una inversión inicial. A veces se presenta un inconveniente económico en cuanto ala instalación y locación del sistema de almacenamiento y generación; pues normas vigentesen cada localidad exigen pautas y normas que muchas veces se tornan costosas.

Los ruidos generados por los sistemas tanto de generación como de aplicación (máquinas-herramientas), a veces logran altos niveles de decibeles, representando un una desventaja delsistema.

La humedad es el principal problema a resolver en los sistemas neumáticos de airecomprimido, muchas de las soluciones a la distribuciones resultan rebuscadas producto de estefactor.















2-DISTRIBUCIÓN

2.1-REDES NEUMÁTICAS

Para un sistema neumático de aire comprimido encontramos cuatro posibles disposicionesen cuanto al tendido de cañerías:

o Circuito Cerrado.o Circuito Abierto.o Circuito Interconectado.o Circuito Mixto.

Circuitos: cerrado; abierto.

2.1.1- CIRCUITO CERRADO.

En esta configuración la línea principal constituye un anillo tal como se muestra.

Esquemas de instalación con accesorios en configuración cerrada.

La inversión inicial de este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin embargo, con ellase facilitan las labores de mantenimiento de manera importante puesto que ciertas partes deella pueden ser aisladas sin afectar la producción.

Una desventaja importante de este sistema es la falta de dirección constante del flujo. Ladirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las demandas puntuales y por tantoel flujo de aire cambiará de dirección dependiendo del consumo. El problema de estos cambiosradica en que la mayoría de los accesorios de una red (por ejemplo filtros) son diseñados conuna entrada y una salida. Por tanto un cambio en el sentido de flujo los inutilizaría. Cabe anotarque otro defecto de la red cerrada es la dificultad de eliminar los condensados debido a laausencia de inclinaciones. Esto se puede resolver mediante la unión en las esquinas delsistema con codos y uniones T de forma tal que la unión se realice en un extremo con unapequeña pendiente y se haga a distinto nivel, de esta forma independientemente de ladirección en que mueva el fluido obligara al condensado a caer al sistema de purga. Tambiénla implementación de un sistema de secado más estricto en el circuito.

Al contrario de lo pensado, la perdida de carga en esta construcción es menor, esto debidoa que una unidad consumidora estaría abastecida desde cualquiera de las dos direccionesposibles. Por tanto la principal razón para implementar redes cerradas es por su buenmantenimiento.

2.1.2- CIRCUITO ABIERTO.

Se constituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las deservicio tal como se muestra.



2-DISTRIBUCIÓN















2-DISTRIBUCIÓN















Esquemas de instalación con accesorios en configuración abierta.

La poca inversión inicial necesaria de esta configuración constituye su principal ventaja.Además, en la red pueden implementarse inclinaciones para la evacuación de condensados(de 1 a 3%). La principal desventaja de este tipo de redes es su mantenimiento. Ante unareparación, es posible que se detenga el suministro de aire “aguas abajo” del punto de corte, loque implica una detención de la producción.

También está expuesta a mayor pérdida de carga, lo que aumenta el costo de operación.

2.1.3- CIRCUITO INTERCONECTADO.

Esta configuración es prácticamente igual a la cerrada, con ramificaciones de tipo sistemaabierto. Es muy habitual encontrar la implementación de by- pass entre las líneas principales,tal como se muestra. Este sistema presenta un excelente desempeño frente al mantenimiento,pero requiere una inversión inicial más alta. Además, la red interconectada presenta losmismos problemas que la cerrada.

…Esquemas de instalación con accesorios en configuración interconectada.

2.1.4- CIRCUITO MIXTO.

Consiste en una combinación de todas las redes antes mencionadasincorporando ventajasy desventajas ya citadas.

En industrias sectorizadas, laboratorios con lugares especializados en distintas tareas, einclusive en establecimientos, por ejemplo, educativos; este tipo de instalación presenta unasolución muy práctica, aunque su consecuente costo inicial resulta un poco más elevado.Es untipo de instalación la cual rara vez surge como producto de diseño original de una plantaindustrial pequeña. Puede encontrarse en aquellas PYMES que fueron creciendo en formaimprevista, como producto de esto último se recurre a una solución de expansión del sistemaya existente.

…

2.2-TUBERÍAS CARACTERÍSTICAS












…













…




Se pueden considerar tres tipos de tuberías:Tubería principal: es aquella que sale del depósito y conduce la totalidad del

caudal del aire comprimido. La velocidad máxima recomendada es de 8 [m/s]Tubería secundaria: Son aquellas que se derivan de la principal, y se distribuyen

por el área de trabajo y de las cuales se desprenden las tuberías de servicios. La velocidadmáxima recomendada es de 10 a 15 [m/s].

Tuberías de servicios: Se desprenden de las secundarias y son las que alimentanlos equipos neumáticos. La velocidad máxima recomendada es de 15-20 [m/s].

2.3-ELECCION DE LA RED MAS ADECUADA

Para el diseño y trazado de la instalación y la adecuación a una de las disposiciones antesmencionadas, deberá tenerse en cuanta:Ubicación de los puntos de consumo: locación de aquellos artefactos que necesitarán del

servicio neumático.Configuración del edificio: las posibilidades que la edificación brinde pueden hacer que la

red deba tomar forzosamente una configuración determinada, o simplemente que no se puedaadoptar la deseada.Actividades dentro de la planta: las tareas a realizar dentro de la planta se pueden tornar

peligrosas para la instalación ya que puede estar expuesta a golpes o accidentes como puedenser incendios; debiendo, por ejemplo, optar por sistemas con mayor posibilidad demantenimiento y/o aislación de sectores.

Puntos de consumo en edificio y posibilidades edilicias

Actividades que pueden exponer a riesgo la instalación.

2.4-DISEÑANDO LA RED, RECOMENDACIONES.

A continuación se detallan una serie de puntos a tener en cuanta a la hora de proyectar untendido neumático:

Evitar que las tuberías se mesclen con conducciones eléctricas. Trazado de la tubería a modo de elegir los recorridos mas cortos y tratando de que en

general sea lo mas recta posible, evitando los cambios bruscos de dirección, lasreducciones de sección, las curvas, las piezas en “T”, etc., de manera de producir lamenor perdida de carga posible.

Las tomas y conexiones se realizan lateralmente colocando en su parte inferior un grifode purga.







































Se utilizan tubos inoxidables para la industria alimenticia y química. Estos pueden unirsepor soldaduras, con bridas o eventualmente con roscas.

Prever la utilización de filtros, reguladores y lubricadores en la toma de servicio. En lo posible tratar de que el montaje sea aéreo, esto facilita la inspección y el

mantenimiento. Las tuberías subterráneas no son practicas en ese sentido. Las tomas de servicios o bajadas nunca deben hacerse en la parte inferior de la tubería

sino por la parte superior a fin de evitar que los condensados puedan ser recogidos porestas y llevados a los equipos neumáticos conectados a las mismas.

En el montaje contemplar que pueden desarrollarse variaciones de longitud producidaspor dilataciones térmicas.

Atender a las necesidades del tratamiento del aire. Salvo indicaciones contrarias, es aconsejable elegir tubos de acero o hierro

galvanizado. Ya que una ves instalados los tubos con costura son mas difíciles delimpiar. Hay tubos hidráulicos q son de aceros fabricados en frio, totalmente limpios yde buena calidad. Son soldados o unidos con bridas o con accesorios que requierenjuntas de brida.

Dimensionar generosamente las tuberías en general para atender una futura demandasin excesiva perdida de carga.

Si la exigencia en cuanto a la pureza del aire fuera particularmente grande, escogemostubos de cobre, que son unidos por soldaduras o con uniones de anillos a presión.

Colocar llave de paso en los ramales principales y secundarios. Facilita la reparación ymantenimiento sin poner fuera de servicio toda la instalación.

Las cañerías deben ser en elevación para juntar el agua del condensado en un sololugar.

Inclinar ligeramente las tuberías (3%) en el sentido del flujo del aire y colocar en suextremo mas bajo un ramal de bajada con purga manual o automática. Esto evitaacumulación de condensado en la cañería.

2.5-MATERIALES PARA LA RED

El material de construcción de la red es tan importante como su diseño. El material a lolargo del tiempo puede degradarse y dar paso a fugas, ser propenso a que aparezcanincrustaciones, ser muy rugoso y que por esto las pérdidas de carga sean muy importantes, sinincluir la complejidad para realizar modificaciones del sistema a medida que la plantaevoluciona.

Tubos de Acero:Estos tubos podemos clasificarlos en Hierro Negro o Galvanizado.

Tubos de Hierro Negro: Estos requieren soldadura en las uniones y por lo tanto mano deobra calificada puesto que serán equipos sometidos a presión. Las uniones serán estancas y alcolocarlas en el lugar definitivo, permitirá el ajuste exacto de las piezas. Estos tubos permitiránejecutar redes de hasta 20 pulgadas y soportar presiones del orden de los 25 bar. Ladesventaja principal que presentan estos tubos es el envejecimiento por oxidación. El peso dela instalación no es despreciable.

Tubos de Hierro Cincado (comúnmente llamados de acero galvanizado): Estos tubostienen uniones roscadas y por lo tanto con el correr del tiempo son propensos a la aparición defugas con el correr del tiempo. La resistencia por fricción en su interior genera grandes pérdidasde carga (presión) a lo largo de la red. Realizar modificaciones en estas redes es complicadopor la necesidad de mano de obra calificada y el herramental requerido. E tamaño de estostubos llega a las 6 pulgadas.









































Caño de acero galvanizado reemplazado en la red de un cliente

Tubos de acero inoxidable:Los tubos construidos en acero inoxidable pueden requeriruniones soldadas (disponibles hasta 8 pulgadas) o bien el sistema de cierre por compresiónhidráulica de alta compresión hasta diámetros de hasta 60 [mm]. Estos tubos deben sermontados por personal altamente calificados. El costo de la cañería es muy alto frente a otrossistemas de montaje y la cantidad de piezas disponibles es también limitada por no ser unsistema pensado para el desarrollo de redes de aire comprimido.

Tubos de cobre:Estas cañerías actualmente presentan una desventaja fundamental que eseconómica frente a otros sistemas.

Como ventajas podemos mencionar la provisión en rollos del tubo y la posibilidad dedoblarlo y ejecutar curvas de cualquier radio así como también la baja rugosidad interna. Lacorrosión en este sistema es baja aunque puede existir por corrosión o erosión. Los diámetrosdisponibles de estas tuberías son en función del tipo de cobre usado. El montaje de redes coneste material requiere personal altamente capacitado.

Tubos de materiales sintéticos:Normalmente están disponibles hasta diámetros máximosde 63 mm. Los sistemas de unión son muy diversos y es una de las tecnologías que más haavanzado últimamente. estas pueden ser por roscado, por fusión térmica y hasta conconexiones instantáneas. Los tubos pueden proveerse en rollos o bien en tubos rígidos. Estostubos son libres de corrosión, son flexibles y exentos de mantenimiento. Como desventaja sepuede mencionar la corta distancia apoyos, el gran coeficiente de dilatación y que la presiónmáxima de estos será función de la temperatura del entorno.Por último para ciertas aplicaciones puede llegar a ser una gran desventaja la posibilidad degenerar cargas electrostáticas.

Red realizada con caños plasticos roscados para agua



















Tubos de aluminio:Resistentes s golpes y roturas, la pared interior presenta muy bajarugosidad que trae aparejado una baja perdida de carga y su peso es muy liviano.Actualmente las líneas para desarrollo de redes de aire comprimido en aluminio presentandiámetros hasta 120 mm, pueden conseguirse pintados con pintura electrostática para sucorrecta identificación. Las conexiones enchufables (como los conectores instantáneos usadosen neumática con tubos de poliuretano) permiten que su velocidad de montaje baje a 1/3 contraotros sistemas y la practicidad de montaje no requiera de personal altamente calificado.

Los accesorios disponibles permiten fácilmente al usuario modificaciones a futuro asi comotambién la conexión a redes existentes.

Estas tuberías por contar con conectores instantáneos pueden ser reutilizadas 100%

Red de aire comprimido con tubos de aluminio / Redes en material sintetico con conexiones instantaneas de lalinea John Guest















2.6-UNIONES

En el apartado anterior, se hizo referencia a cada material comentando las posibilidad deconexión. A continuación se presenta una serie de alternativas de conexión, las mas usuales,acompañadas de un breve comentario.

Todas las opciones se aplican tanto a uniones de caños entre si como a sus respectivosaccesorios.

Uniones soldadas

En cañerías de hierro, cobre, inoxidable.Método de bajo costo.

Uniones roscadas

Para todos los tipos de materiales.

Unión prensaestopa

Para Inoxidables, Cobre, Sintéticos,Aluminio.

También se presentan en formatosbridados, para grandes presiones.

Unión prensada.

En Inoxidable, cobre, rara vez enaluminio.

Unión por termofusión.

Para materiales sintéticos



2.6-UNIONES



Uniones soldadas


Uniones roscadas


Unión prensaestopa



Unión prensada.






2.6-UNIONES



Uniones soldadas


Uniones roscadas


Unión prensaestopa



Unión prensada.






3-DIMENSIONADO DE LA RED

3.1-FACTORES DE CÁLCULO

El caudal de aire previsto es factor de importancia primaria. Los fabricantes de herramientasy dispositivos neumáticos especifican el consumo por medio de tablas y/o catálogos. Esto estábien para la consideración puntual de cada centro de consumo; pero existe una serie deconsideraciones de carácter general que si bien pueden estar tabuladas y definidas a partir demanuales y catálogos de cálculo de ayuda para el profesional, dependen fundamentalmentedel criterio y experiencia del calculista.

Factor o coeficiente de simultaneidad:Un estudio de equipo y mecanismos deaccionamientos neumáticos de la planta industrial típica revela que muchos de ellosfuncionan casi continuamente y otros no. Inclusive sectores completos provistos decantidad de equipos pueden requerir constantemente el servicio, mientras que otros loutilizan en forma eventual. Una instalación que soporte todos los elementos conectadosal máximo de su capacidad de consumo seria económicamente inviable, oexageradamente grande y costosa. Por medio del factor de simultaneidad, se pretenderacionalizar el dimensionado de la red.

Factor o coeficiente de fugas:Como en toda planta fabril, por perfecta que sea lainstalación, siempre existen pérdidas o fugas de aire.La cantidad de aire que se puedeperder a través de orificios, empaques, válvulas, uniones de tubos, etc. llega muchasveces a volúmenes sorprendentes (por ejemplo una pérdida de un orificio de 1mm a 6kg/cm2 es de 0,06 m3/min, de un orificio de 10mm la perdida es de 6,30 m3/min.). Lasconsecuencias económicas de estas pérdidas de aire se aprecian más claramente alcompararlas con el consumo de una herramienta. En estas última hay ciertosporcentajes de utilización, mientras que las pérdidas por fugas son continuas.Lasinvestigaciones llevadas a cabo en la industria con tuberías, válvulas, etc., con muchotiempo de operación y poco mantenimiento dieron como resultado perdidas con fugasque alcanzan valores del 20%, debiendo ser del 5% ó10% como máximo.

Factor o coeficiente de desgaste: Con el transcurrir del tiempo, las herramientasneumáticas se van desgastando, provocando un consumo mayor por lo tanto se debeincrementar el consumo calculado aproximadamente entre un 5 y 7 %

Factor o coeficiente “por picos”: Cuando nos encontramos ante casos en los quetenemos un gran consumo en un tiempo mínimo, es aconsejable incrementar elconsumo calculado en un 5%, a este incremento se lo denomina “pico de consumo”.

Factor o coeficiente por ampliaciones:El valor depende esencialmente de la producciónplanificada para el futuro, en caso de no contarse con éste el porcentaje apropiadooscila entre un 25 y 30% del consumo calculado.

Factor o coeficiente de utilización: Representa la relación entre el tiempo efectivo deconsumo de aire y el tiempo total de consumo continuo. Lo podemos definir a partir de:

= −Factor o coeficiente de uso:Representa el porcentaje de potencia referida a la máxima

que es capaz de entregar.

De los factores mencionados los más importantes de carácter general, es decir que seaplican a toda la planta o grandes sectores, son los de “simultaneidad” y “fugas”. Los otroscoeficientes (no menos importantes), pueden ser aplicados tanto en forma puntual a cadamáquina-herramienta como así también a sectores e inclusive planta completa.

3.2-CALCULO DE CAÑERIA

































3.2.1-CAUDAL

En primer lugar determinamos el consumo de aire libre de cada toma, para ello tenemosque saber el consumo y presión de trabajo de los diferentes equipos que posee la industria,debiendo tener en cuenta el consumo de aire en particular de cada equipo, estos afectados porfactores, algunos mencionados anteriormente, como ser, cantidad de elementos, factores deuso,utilización, simultaneidad...etc.

Detalle Pt[Kg/*cm2](“Presión de

trabajo”)

Nºequipos

Qu[m3/min]“Consumounitario”

Fu“Factorde uso”

Fut“Factor deutilización”

Fsi“Factor de

simultaneidad”

Qut[m3/min]Consumo

unitario totalcalculado

Equipo A 7 2 0.3 0.75 0.5 0.75 0.1688Equipo B 7 3 0.3 0.75 0.5 0.9 0.3034Equipo C 5 1 0.4 1 0.25 1 0.1Equipo D 6 2 0.3 1 0.5 0.8 0.24Equipo E 6 1 0.5 0.75 0.25 1 0.0948Equipo F 7 2 0.3 0.75 0.75 1 0.3375

Qt [m3/min]“Caudal Total”

1.1357

(Ejemplo de tabla con posibles elementos y dispositivos neumáticos)

Unas ves que se tiene el caudal total, este se afecta nuevamente por coeficientes, pero estavez con carácter general. Por ejemplo, ya se afectó con factores de simultaneidad cada grupode equipos por separado, pero ahora se afectará por un factor de simultaneidad que afectatodo el conjunto de equipos de la instalación. Los mas importantes a agregar junto con el últimomencionado son los de futuras ampliaciones “Fa”, y los de perdidas de carga (ó fugas) “Ff”.

Aplicando la siguiente expresión obtenemos el caudal total final “Qtf”:Qtf = Qt (Fsi ∗ Fut ∗ Fd ∗ ∗ )(A modo de ejemplo se incluyen nuevamente “Fsi” y “Fut”,

y se agrega “Fd” correspondiente a coeficiente por desgaste)

Si bien en esta expresión se propone la contemplación en el formato de coeficientes,también se podría proponer el agregado por sumatoria, por ejemplo:Qtf = Qt (Fsi ∗ Fd ∗ Fut) + +

Siendo “Qa” y “Qf” valores de “caudal por futuras ampliaciones” y “Caudal por perdidas decarga o fugas” respectivamente.

Es válido el cálculo de una forma u otra. La segunda opción es recomendada cuando setienen datos más exactos, mientras que la primera tiene carácter mayormente estimativo.

Los valores de las pérdidas de carga se suelen expresar vinculados a largos de tuberíasequivalentes. Para las futuras ampliaciones se suele contemplar al menos un 25%, y para laspérdidas de carga al menos un 10%.

Teniendo ya el caudal, se puede dimensionar la sección necesaria, recurrimos a la siguienteexpresión, la cual otorga la sección mínima necesaria:

= ∗∗En donde: “Fmin”: área mínima necesaria; “Qtf”: Caudal total final, “Pabs-norm”: presión

absoluta normal, “Pabs-tub”: presión absoluta en tubería, “V”: Velocidad. Las velocidades sepueden adoptar en función de si se trata de una cañería “principal”, “secundaria”, de “servicio”con valores ya citados anteriormente

Para un caño redondo estándar:

= ∗4



3.2.1-CAUDAL



trabajo”)

Nºequipos




Fsi“Factor de

simultaneidad”

Qut[m3/min]Consumo




1.1357













= ∗4



3.2.1-CAUDAL



trabajo”)

Nºequipos




Fsi“Factor de

simultaneidad”

Qut[m3/min]Consumo




1.1357













= ∗4



En donde: “di”: diámetro interior del caño o tubo. Con este último dato, se procede aseleccionar el caño comercial que mejor se ajuste a los requerimientos.

Adoptada la cañería, se verifica la velocidad, la cual no debe superar los valores citados en“2.2-Tuberías Características”. Se utiliza la expresión:

= ∗∗ ∗Si volcamos todo esto a nuestro ejemplo numérico, asumiendo que se trata de una red

simple, corta y de tipo abierta, tenemos:“Qt” = 1.1357 [m3/min] = 0.01893 [m3/s]“Pabs-norm” = 1 [atm]

…y adoptando:“Pabs-tub” = 8 [Kgr/cm2] = 8 [atm] (superior a máxima necesaria según componentes)“Vaire” = 8[m/s]“Fsi” = 0.75“Fut” = 0.75“Fd” = 1.025 (+2.5%)“Fa” = 1.25 (+25%)“Ff” = 1.1 (+10%)Qtf = 0.01893 ∗ (0.75 ∗ 0.75 ∗ 1.025 ∗ 1.25 ∗ 1.1) = .

= . ∗∗ ∗ 4 = 0.0173 [ ] = 17.3 [ ]Pudiéndose adoptar un caño comercial SCH40 Ø1 1/4” (Øe26.7 x e:2.77 –Øi20.96-). De

antemano podemos intuir que la velocidad en la cañería resultará inferior, pues adoptamos uncaño cuya sección resulta mayor que la mínima. Aún asi, a los fines didácticos, verificandovelocidad tenemos:

= 0.015 ∗ 1∗ . ∗ 8 = 5.43 3 ≪ 8 3Como se vemos, se verifica lo antes propuesto.

También existe un método gráfico, más práctico y rápido. A continuación se muestranejemplos de “ábacos”; todos con un mecanismo similar de funcionamiento: Se ingresa en losejes con datos conocidos y se va intersectando a los ejes correspondientes.

























Detalle importante a mencionar de estos ábacos, es que se suelen confeccionar para cadamaterial, y además se debe conocer el largo de la cañería y pérdidas estimadas del sistema,cosas que en la expresión de cálculo no se contemplan.

En el apartado que sigue, al final se contempla el uso de estos gráficos para el caso ejemploque venimos postulando.

3.2.2-PERDIDAS DE CARGA

Si bien anteriormente se propuso una estimación de las perdidas de carga, esto últimoestaba vinculado a fugas y posibles pérdidas desconocidas.

La perdida de carga es la perdida de energía que se va originando en el aire comprimidoante los diferentes obstáculos que se presenten en su recorrido hacia los puntos de utilización.

Se admite una perdida de carga en bocas de utilización no mayor al 3% de la presión deservicio del compresor.

La perdida de carga se origina de dos maneras. En tramos rectos producida por rozamientos del aire comprimido contra lapared del tubo. Perdida de carga en accesorios de la tubería.

“Tramos rectos”: se puede calcular mediante la siguiente formula:

∆P = βR. T . VD . L. pDonde:∆P= Caída de presión [bar]p= Presión de trabajo [bar]R = Constante del gas( 29,27 [J/Kg*ºK]para el aire)T = Temperatura absoluta ( (t + 273)[ºK])D = Diámetro interior de la tubería [mm]L = Longitud del tramo recto[m]V = Velocidad del aire[m/s].β = Índice de resistencia( adiemncional depende de la rugosidad del tubo y del caudal

circulante por el mismo.)

El coeficiente "β"se puede obtener de tablas a partir de “G”: “β” = f(G); Siendo “G” es unavariable vinculada a la cantidad de aire suministrado y al peso del mismo. Su cálculo es a partirde:





























G = 1.3 ∗ Q ∗ 60(Ingresando con el caudal “Q” en [m3/min])

G 10 15 25 40 65 100 150 250 400 650β 2.03 1.92 1.78 1.66 1.54 1.45 1.36 1.26 1.18 1.10

También existe un método gráfico para el cálculo y estimación de las pérdidas de carga, pormedio de ábacos, habitualmente según material, a continuación un ejemplo.




G 10 15 25 40 65 100 150 250 400 650β 2.03 1.92 1.78 1.66 1.54 1.45 1.36 1.26 1.18 1.10





G 10 15 25 40 65 100 150 250 400 650β 2.03 1.92 1.78 1.66 1.54 1.45 1.36 1.26 1.18 1.10




“Accesorios”: las evaluamos a través del concepto de longitud equivalente. Es decirigualamos la perdida en el accesorio con la perdida de carga producida por el tramo recto de lacañería de longitud igual a la longitud equivalente del accesorio.

Para cada accesorio, dependiendo de su diámetro tendremos un valor tabulado:

Los cálculos realizados anteriormente deben verificar que la perdida de carga sea comomáximo de un 3% de la presión de trabajo, siendo este el máximo permitido. Por lo tanto lasdimensiones de la cañería deben ser tales que la velocidad de su fluido y la caída de presiónde la línea este dentro de los valores aceptables.

Si continuamos con nuestro ejemplo numérico:

Para los accesorios contemplamos un accesorio tipo “T” y dos curvas a 90º para cadaartefacto: de tabla, “T”: Le1=2.4 [m] ; “Curva 90º”: Le2=0.5. Con un total de 8 artefactos(Nºa=11), tenemos una longitud equivalente total por accesorios igual a:= º ∗ ( 1 + 2 ∗ 2 ) = 11 ∗ ( 2.4 + 2 ∗ 0.5 ) = 37.4 [ ]

Para el cálculo de "β":G = 1.3 ∗ 0.9 ∗ 60 =70.2 de tabla"β"=1.53 (interpolando)

Para la parte recta de cañería, adoptando un largo total de L=40[m], temperatura de trabajode T=25 [ºC]

∆P = 1.5329.27 ∗ (25 + 273) . 4.9820.96 . (40 + 37.4). 8 = 0. 128[ ]Una perdida de carga de 3 % en nuestro ejemplo, serían unos 0.24 [bar], valor que no

alcanzamos según nuestro cálculo. Al estar dentro de los valores contemplados (0.128<0.24),concluimos que nuestra instalación es correcta.

Se verifican los cálculos por medios de algunos de los gráficos mostrados anteriormente:



























En azul se ilustra el trazado aproximado correspondiente a nuestro ejemplo numérico práctico. El resultado es unapérdida de carga de unos 0.03 [bar] en 10 [m], siendo para 40[m] una pérdida total de 0.12 [bar]. Esto verifica lo antes

calculado.

Nuevamente en azul se trazado correspondiente a nuestra instalación ejemplo. El resultado es un diámetro de 20[mm], coincidiendo perfectamente con el resultado calculado.




calculado.





calculado.




4-ALMACENAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO: TANQUES

En todo sistema de aire comprimido es habitual la colocación de un depósito deacumulación de aire que alimente a las unidades de consumo. En una instalación con uncompresor tipo todo / nada donde no exista un sistema de regulación de su velocidad quepueda acomodar la producción de aire a las necesidades de consumo, el depósito deacumulación funciona como un depósito pulmón, que permita reducir el número de arranquesdel compresor para hacer frente a la demanda de aire comprimido cada vez que se produzca.Generalmente es recomendable que un compresor tenga un régimen de arranques y paradasque se sitúe entre las 5-10 veces / hora.

El volumen de acumulación del depósito vendrá determinado por la capacidad delcompresor, el sistema de regulación que se disponga y del modelo de consumo que va a seguirla instalación, es decir, si se tiene un consumo regular o por el contrario va a ser irregular conlargos periodos de consumo moderado y periodos cortos con picos de elevado consumo. Encaso de existir varios compresores que den servicio a la misma instalación, será lascaracterísticas del compresor de mayor capacidad el que condicione las características deldepósito.

En la siguiente figura se muestra un depósito vertical dotado de las tubuladuras de entrada ysalida de aire, boca de inspección, manómetro de medida de la presión interior, válvula deseguridad y válvula de desagüe o grifo de purga en la parte inferior del depósito.

(Depósito de acumulación vertical)

La válvula de seguridad estará regulada a no más de un 10% por encima de la presión detrabajo y deberá poder descargar el total del caudal generado por el compresor. Deberá contarademás con un dispositivo de accionamiento manual para poder probar periódicamente sufuncionamiento.

Cuando el tanque se instala en el exterior y existe peligro que la temperatura ambiente sesitúe por debajo de 0º C, el manómetro y la válvula de seguridad, para evitar problemas decongelación, se deberán instalar en el interior y disponer de tuberías que los conecte con eldepósito exterior. Estas tuberías deberán tener pendiente hacia el depósito de modo que seanautodrenantes.

En los depósitos de tamaño pequeño la inspección se realizará por medio de una simpleboca bridada de 100 a 150 mm de diámetro, mientras que en los de tamaño mayores las bocasde inspección serán del tipo entrada de hombre (460 a 508 mm de diámetro).

Las tuberías para el control (regulación) deberán estar conectadas al depósito en un puntodonde el aire sea lo más seco posible.

El filtro con válvula de purga permitirá drenar el agua y aceite acumulado en el fondo deldepósito.

Para el cálculo del volumen (“Vol”) del depósito de acumulación es habitual el empleo de lasiguiente expresión que relaciona las condiciones de funcionamiento del compresor con elconsumo de aire de la instalación: = ∗ ( 1 − 2 )∗

Operando algebraicamente:































∗ ∗( 1 − 2 ) =O bien también: ∗ ∗ 60( 1 − 2 ) ∗ =Ámbas expresiones son equivalente y en ellas tenemos:“Vol”: Volumen del tanque en [m3]“t”: es el tiempo en minutos que transcurre entre arranques consecutivos del compresor, es

decir, el tiempo que transcurre entre pasar de la presión máxima en el depósito (P1) a lapresión mínima (P2) de tarado que produce el arranque del compresor. El número dearranques / hora que resulta óptimo para cada compresor es un dato que puede ser consultadoen su hoja de especificaciones.

“z”:al número de arranques del compresor por hora, entonces:

= 60“(P1 - P2)”: es la diferencia de presiones máxima y mínima alcanzada en el interior del

depósito“Q”: es el consumo de aire en condiciones normales de la instalación (m3/minuto)“Patm”: es la presión atmosférica.

Nuevamente Nos encontramos ante la posibilidad de valernos de ábacos y tablas para ladeterminación del volumen del tanque de almacenamiento:

Aplicando todo lo antes mencionado a nuestro ejemplo numárico:





















De antemano vamos a decir que adoptamos un numero de arranques por hora de z=6; queestaría dentro de los valores recomendados. Además tomamos un valor de presión mínima“P2”=7 [bar], que estaría en concordancia con la máxima presión requerida según loselementos considerados. Para la presión máxima, tomamos la de trabajo P2=8 [bar].

= 0.9 ∗ 1 [ ] ∗ 60( 8 − 7 )[ ] ∗ 6 = 9 [ ]

(Se muestran los trazados correspondientes al ejemplo, viendo que coincide con los cálculos.)

Por otro lado, el depósito de acumulación va a ser un punto donde el aire irá acumulándosea la vez que enfriándose, y por lo tanto, con la segura probabilidad que se produzcancondensaciones. De esta manera, como ya se ha dicho, habrá que disponer de un drenaje enla parte inferior del depósito que evacue el agua que se vaya condensando en su interior.

Generalmente esta agua estará contaminada de aceite procedente de la lubricación delcompresor, si es del tipo lubricado con aceite, por lo que no se podrá verter directamente a undesagüe sino que habrá que conducirla hacia un separador aceite-agua que extraiga la fracciónde aceite contenido.

En muchas ocasiones, sobretodo en instalaciones con necesidades no muy grandes o encompresores portátiles, el depósito de acumulación va incorporado como un elemento más delcompresor, como se aprecia en la figura siguiente.




= 0.9 ∗ 1 [ ] ∗ 60( 8 − 7 )[ ] ∗ 6 = 9 [ ]








= 0.9 ∗ 1 [ ] ∗ 60( 8 − 7 )[ ] ∗ 6 = 9 [ ]







(Compresor con depósito integrado)

Decir también que el depósito de acumulación cumple una misión amortiguador, dado queaísla el resto de la instalación de las pulsaciones en el caudal del aire producida a la salida delcompresor, sobretodo de los compresores alternativos o de pistón, ofreciendo un caudal regulary uniforme, sin fluctuaciones.

Por último, recordar que los depósitos de acumulación de aire comprimido es un aparato apresión, y por lo tanto deberá cumplir con la reglamentación específica de aparatos a presiónválido en cada país.













5-COMPRESORES

El compresor es el elemento encargado de tomar el aire exterior que está a presiónatmosférica (aprox. 1 bar) para elevarla según las necesidades de consumo o de uso a que sedestine este aire comprimido (ej. para el accionamiento de utillajes, mecanismos, o bien decontrol o medida, accionando válvulas y otros dispositivos).

5.1-TIPOS DE COMPRESORES

Compresores

Positivos Dinámicos o“Turbocompresores”

Alternativos Rotativos

Axia

les

Rad

iale

s ó

Cen

trífu

gos

Pist

ón

Mem

bran

a

A Pa

leta

s

A To

rnillo

Tipo

“Roo

t”

De

Uña

“Scr

oll”

Sim

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Efec

to

Dob

le E

fect

o

Pale

ta ro

tativ

a

Pale

taEs

taci

onar

ia

Simple-etapa o Multi-etapa

Según el principio de la termodinámica que se emplee, hay dos grandes familias decompresores de aire:

Compresores de desplazamiento positivo: donde el aire se confina en un volumeninterior de la máquina que posteriormente se reduce de dimensión por el desplazamiento dealguna de sus paredes, con el consiguiente aumento de la presión del aire retenido en suinterior. Este tipo de compresores ofrecen caudales de aire no demasiado altos, pero permitenobtener relaciones de presión más elevados.

Compresores dinámicos o turbocompresores: en este caso, los responsables de elevarla presión del aire son unos álabes que giran a gran velocidad, y que transmiten esta velocidadal aire que toman del exterior. Posteriormente este aire pasa a otra cámara o difusor donde elaire baja bruscamente su velocidad, transformándose toda la energía cinética adquirida enpresión estática. Este tipo de compresores son capaces de proporcionar mucho caudal de aire,aunque a presiones más moderadas que el tipo anterior.

A continuación se realiza una descripción de los distintos tipos de compresores quecomponen las dos grandes familias antes descritas.

5.1.1-COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.

5.1.1.1-COMPRESORES ALTERNATIVOS.

5.1.1.1.1-COMPRESORES DE PISTÓN

El compresor de pistón es uno de los diseños más antiguos de compresores, pero siguesiendo en la actualidad el más versátil y eficaz. Este tipo de compresor funciona mediante eldesplazamiento de un pistón por el interior de un cilindro accionado por una varilla de conexióno biela y un cigüeñal.



5-COMPRESORES



Compresores



Axia

les

Rad

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s ó

Cen

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gos

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ón

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5-COMPRESORES



Compresores



Axia

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Rad

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Pist

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Tipo

“Roo

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Pale

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Pale

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taci

onar

ia












En los compresores de aire de pistón, el aire es comprimido en una cámara definida por lapared de un cilindro y el pistón. La posición del pistón, conectado a la biela, está controlada porel cigüeñal. Cuando el cigüeñal gira, el pistón se mueve hacia abajo, aumentando el tamaño dela cámara, por lo que a través de una válvula de aspiración llena de aire el interior de lacámara. Cuando el pistón alcanza su posición más baja en el cilindro, invierte su dirección y semueve hacia arriba, reduciendo el tamaño de la cámara a la vez que aumenta la presión delaire en su interior. Cuando el pistón alcanza su posición máxima en el cilindro, el airecomprimido es descargado a través de la válvula de descarga hacia el depósito deacumulación.

Si sólo se usa un lado del pistón para la compresión, entonces se trata de un compresor desimple efecto,

(Compresor de pistón de simple efecto)

Por otro lado, si se utilizan ambos lados del pistón, las partes superior e inferior, entoncesse trata de un compresor de doble efecto,

(Compresor de pistón de doble efecto)

La versatilidad de los compresores de pistón es muy extensa. Permite comprimir tanto airecomo gases, con muy pocas modificaciones. El compresor de pistón es el único diseño capazde comprimir aire y gas a altas presiones.

Los compresores de pistón pueden ir lubricados con aceite, o también existen diseños quepermiten su funcionamiento libre de aceite. En estos casos, los pistones disponen desegmentos o aros de PTFE o carbón, y además las paredes del pistón y cilindro pueden irdentadas, similar a los compresores de laberinto.

Otra opción en los compresores de pistón es la de emplear más de un pistón (por ejemplo,dos pistones) por lo que la compresión se realiza en varias etapas alcanzando mayores nivelesde compresión. Después de cada etapa de compresión el aire se enfría antes de pasar a lasiguiente etapa de alta, con lo que se mejora la eficiencia del proceso.

En el caso de compresores de dos pistones, la configuración en "V" es la más habitual parael caso de compresores de pequeño tamaño, mientras que la configuración en "L" (un pistón enposición vertical y el otro en horizontal) es también un diseño muy utilizado. En este caso elpistón vertical es el de baja presión y el horizontal el de alta.

(Compresores de doble pistón)



























Por su diseño, los compresores de aire de pistón logran producir altas presiones envolúmenes relativamente pequeños, por lo que tienen mucha aplicación en actividadesdomésticas e industriales ligeras.

Generalmente, como rodamientos principales del cigüeñal, se utilizan los rodamientosrígidos de bolas, mientras que para la biela, se utilizan rodamientos o cojinetes de fricción. Enambos casos, los rodamientos utilizados deben ser capaces de soportar temperaturas muyelevadas que se originan en los compresores de pistón por las elevadas relaciones decompresión que se alcanzan.

5.1.1.1.2-COMPRESORES DE MEMBRANA

Los compresores de diafragma mecánico se emplean para aplicaciones de pequeñoscaudales y bajas presiones o también como bombas de vacío. En este caso, un cigüeñalcomunica el movimiento alternativo a través de una biela al diafragma, tal como se indica en lasiguiente figura.

(Compresor de diafragma)

5.1.1.2-COMPRESORES ROTATIVOS

5.1.1.2.1-COMPRESORES A PALETAS

-Compresores a paletas rotativa

El compresor de paletas rotativas o de “multipaleta”, está basado en una tecnologíatradicional y experimentada, se mueve a una velocidad muy baja (1450 rpm), lo que le otorgauna gran fiabilidad. Son también muy silenciosos y proporcionan un caudal prácticamenteconstante.

Hay dos grupos de compresores de paletas rotativas, el primero lo forman los compresoresde paleta en seco, los cuales van exentos de aceite pero sólo pueden operar con presionesbajas de hasta 1,5 bar. El otro grupo, el mayoritario, lo forman los compresores rotativos depaletas lubricadas, y estos ya sí pueden alcanzan presiones finales mayores, de hasta 11 bar.

Los compresores rotativos de paleta tienen generalmente un rendimiento superior a loscompresores de tornillo, generalmente con una diferencia en cuanto a eficiencia de un 25% enfavor del compresor de paletas.

El principio de funcionamiento es muy simple. El rotor, la única pieza en movimientoconstante, dispone de una serie de ranuras con paletas deslizantes que se desplazan por suinterior. Las paletas se realizan de una aleación especial de fundición, y van lubricadas enaceite como el resto de componentes, cuando son compresores lubricados.

El rotor, que está montado con cierta excentricidad dentro de la carcasa cilíndrica o estator,al girar genera una fuerza centrífuga que desplaza a las paletas de las ranuras contra lasparedes de la carcasa formándose células individuales de compresión. La rotación reduce elvolumen de la célula, por lo que se consigue aumentar la presión del aire contenido.

































(Compresor de paletas rotativas)

El calor que genera la compresión se controla mediante la inyección de aceite a presión,necesario para la lubricación del rotor y las paletas.

El aire a alta presión se descarga cuando las paletas en su rotación pasan por el puerto desalida. Junto al aire se arrastran restos de aceite procedentes de la lubricación que deben sereliminados por el separador de aceite a situar aguas abajo.

Si bien el sistema se puede aplicar y existe en formato de paleta única, lo habitual esencontrarlo en múltiples paletas.

-Compresores a paletas estáticas

En este tipo de compresores el eje del árbol motor no coincide con el eje de un cilindro fijo,siendo excéntrico respecto al rotor. De esta forma se consigue que el motor al girar establezcacontacto con el cilindro en el punto de mínimo diámetro. El movimiento del rotor consiste enuna rotación sobre la cara interna del cilindro acompañada de un deslizamiento tanto menorcuando más pequeña es la excentricidad.

La paleta insertada, en una ranura de la pared del cilindro, es accionada por un resorte, elcual la mantiene en contacto constante con el rotor. La paleta desliza en la ranura siguiendo alrotor en su movimiento alrededor del cilindro. De esta forma se separan las cámaras deadmisión/escape.

También pueden encontrarse con múltiples paletas, aprovechándose para los casos de masde una etapa.























5.1.1.2.2-COMPRESORES A TORNILLOS

El compresor de tornillo es un compresor de desplazamiento que se constituye de dosrotores en forma de tornillo paralelos y que giran en sentido contrario uno del otro, quedandotodo el conjunto encerrado dentro de una carcasa.

Vista interior de un compresor de tornillo

El incremento de presión en el aire se consigue gracias al movimiento rotatorio acontrasentido de los dos rotores que hace disminuir gradualmente el espacio encerrado quequeda entre las hélice.

Rotores de un compresor de tornillo

La relación de presión dependerá de la longitud y paso del vástago del tornillo, así como laforma dada al difusor donde se descarga el aire. Asimismo, la relación de presión máximaestará limitada por el incremento de temperatura que se origina con la compresión de tal formaque no afecte a la alineación de los rotores. Por ello, cuando se necesite de grandes relacionesde compresión se deberá utilizar varias etapas de compresión (en cada etapa, un compresor detornillo), intercalando equipos de refrigeración del aire a la salida de cada etapa.

El compresor de tornillo no está equipado con válvulas y no existen fuerzas mecánicas quepuedan crear algún desequilibrio, por lo que los rotores pueden girar a grandes velocidades ygenerar grandes caudales para unas dimensiones relativamente pequeñas del compresor.

La única fuerza que se produce en este tipo de compresores es una fuerza axial a lo largodel eje de los rotores producida por la diferencia de presiones del aire entre la entrada y lasalida, que debe ser absorbida por los rodamientos de los propios rotores.

Por otro lado, estos rodamientos van situados fuera de la carcasa, y como tampoco existecontacto de la carcasa con los rotores, ni entre los rotores entre sí, no se necesita sistema delubricación en este tipo de compresores, y por lo tanto, el aire comprimido producido es libre deaceite.

























No obstante, también se fabrican compresores de tornillos lubricados mediante la inyeccióndel líquido lubricante (generalmente aceite, aunque también se puede emplear agua opolímeros) a través de las paredes de la cámara de compresión o carcasa. Con ello seconsigue reducir el incremento de temperatura que se produce con la compresión, y conseguirgrandes relaciones de compresión (de hasta 14 y 17 bares) en una sola etapa, aunque a costade perder eficiencia.

Los compresores de tornillo están ganando popularidad con respecto a los compresores depistón alternativos, debido a su funcionamiento silencioso y a su suministro continuo, que seune a sus otras muchas ventajas, como puedan ser una mayor fiabilidad y eficacia.

5.1.1.2.3-COMPRESORES TIPO “ROOT”

Conocidos también con el nombre de soplantes, tiene un amplio campo de aplicación parabajas presiones. Dentro de un cuerpo de bomba o estator, dos rotores de perfiles idénticos enforma de ocho, giran a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. Estasrotaciones están sincronizadas por un juego de engranajes exteriores, lubricados por baño deaceite. A diferencia de otros compresores los rotores no rozan ni entre sí ni con el estator,existiendo una pequeña tolerancia entre estos; por consiguiente no pueden efectuarcompresión interior, ya que el volumen de las cámaras de trabajo no disminuye durante larotación.

Su principio de funcionamiento se basa en aspirar aire e introducirlo en una cámara quedisminuye su volumen. Está compuesto por dos rotores, cada uno de los álabes, con una formade sección parecida a la de un ocho. Los rotores están conectados por dos ruedas dentadas ygiran a la misma velocidad en sentido contrario, produciendo un efecto de bombeo ycompresión del aire de forma conjunta.

La ventaja de la ausencia de fricción entre los rotores hace innecesaria la lubricación en lacámara de compresión, lo cual permite la entrega de un aire totalmente exento de aceite quepudiera contaminarlo.

Otra característica es el hecho de que pueden proporcionar un gran caudal lo que lo haceespacial para empresas que requieren mover gran cantidad de aire, su uso es muy limitado.

Con un principio de funcionamiento igual a los antes descriptos, las variantes que acontinuación se ilustran a continuación, también son variantes de los compresores tipo root. Noson muy habituales debido a sus posibilidades tecnológicas, y como se observa, en ves de























contar con dos engranajes u lóbulos de ejes laterales, cuanta con dos engranajes de tipointerior.

Compresor de lobulares tipo engranaje

5.1.1.2.4-COMPRESORES “DE UÑA” y “SCROLL”

De estos no se hará gran desarrollo. Los mismos son poco habituales, aunque son los masmodernos y recientes. Presentan la desventaja fundamentalmente constructiva, y al ser suspartes tan específicas, también son de inconveniente a la hora del mantenimiento.

En cuanto al compresor “de uña”, su principio de funcionamiento es idéntico al “root”. Sudiferencia fundamental radica en la forma de sus lóbulos giratorios, lo cual le confiere el nombrecaracterístico al compresor

Por su lado el compresor tipo “scroll”, consiste en dos cámaras en forma de espiral(circular o elípticos), una estática y otra con movimiento. La variación geométrica evolutiva seconsigue por medio de un movimiento orbital entre las cámaras.

Compresor de uña









Compresor de uña









Compresor de uña



Compresor Scroll

5.1.2-COMPRESORES DINAMICOS O TURBOCOMPRESORES

La otra gran familia de compresores la constituyen los compresores dinámicos oturbocompresores. Los compresores dinámicos a su vez se dividen en dos grandes grupos,según la dirección de salida del flujo de aire: radiales (centrífugos) o de flujo axial. Loscompresores dinámicos permiten ofrecer un flujo continuo y suelen ser compresores muyeficientes si trabajan dentro de sus condiciones de diseño, dado que al tener pocas piezas enmovimiento, se reduce mucho las posibles pérdidas debido a la fricción y al calentamiento delas mismas. No obstante su rendimiento depende mucho de las condiciones exteriores, así uncambio en la temperatura de entrada del aire respecto a sus condiciones de diseño que indiquela hoja de especificaciones del compresor hacen variar significativamente su eficiencia final.

5.1.2.1-COMPRESORES AXIALES

Compresor axial, esquema múltiple y simple.

Los turbo compresores funcionan bajo el principio de la dinámica de los fluidos, en donde elaumento de la presión no se obtiene a través del desplazamiento y reducción de volumen, sinopor efecto dinámico del aire

Los compresores axiales se basan el principio de la compresión axial y consiste en unaserie de rodetes consecutivos con alabes que comprimen el aire. Se construyen de hasta 20etapas de compresión



Compresor Scroll









Compresor Scroll









5.1.2.2-COMPRESORES RADIALES O CENTRIFUGO

Compresor radial

Son compresores dinámicos donde la descarga final del aire se realiza en sentido radial. Encada etapa de compresión en este tipo de compresores el flujo de aire entra por el centro de unrodete dotado de álabes. El rodete va montado sobre un eje que gira a gran velocidad, y debidoa la fuerza centrífuga impulsa al aire hacia la periferia del rodete. Posteriormente, este aire quesale radial y a gran velocidad va a parar a la carcasa o difusor en forma de espiral donde todala energía cinética del aire se transforma en energía potencial en forma de presión.

Generalmente, los compresores centrífugos constan de 2 ó 3 etapas de compresión, conrefrigeración intermedia. En este tipo de máquina el régimen de giro que alcanza el eje es muyelevado (entre 15.000-100.000 rpm), por lo que los cojinetes empleados serán de altasprestaciones, generalmente cojinetes de fricción lisos y lámina de aceite para lubricación.

No obstante, estos compresores trabajan exentos de aceite, dado que la lubricación selimita a los cojinetes que se sitúan en los extremos del eje fuera del contacto con el flujo deaire.

Compresor radial de etapas m


Para la selección del tipo de compresor más idóneo a la instalación que se proyecte esnecesario de disponer de dos datos básicos como punto de partida a la hora de iniciar suselección:

• Consumo o caudal de aire• Presión máxima de trabajoCon estos primeros datos, que ya se explicó cómo calcularlos en apartados anteriores, se

suele emplear ábacos o tablas que recomiendan la tipología de compresor más idónea segúnel rango de trabajo donde se encuentre la instalación a proyectar.

En la siguiente figura se muestra un ejemplo de gráfica que se puede utilizar paraseleccionar el tipo de compresor más conveniente según los valores de caudal y presiónnecesarios:




Compresor radial













Compresor radial












Límites de uso de compresores( Nuestro ejemplo numérico: con 6 [ba]r y 131 [m3/h], dá en el área de “Compresor a piston” )

No obstante, el resultado anterior debe suponer el punto de partida, dado que no sólo elconsumo o el rango de presiones que debe dar el compresor va a condicionar su elección, sinoque hay otros factores que dependiendo del lugar donde se instale (zona residencial, zonaindustrial...) o el tipo de aplicación (automoción, instalación fija...) decantará la elección en unou otro tipo que por su construcción mejor se adapte al entorno.

Así, a la hora de seleccionar el tipo de compresor habrá que tener en cuenta los siguientescondicionantes y comprobar que están incluidos en la hoja de especificaciones técnicas delcompresor que se seleccione:

• Factores medioambientales, tales como si es aplicable alguna limitación de emisiónsonora.

• Altitud, dado que algunos tipos de compresores los cambios de altura o de temperatura delaire de aspiración afectan significativamente a su rendimiento. En la siguiente tabla se muestracómo varían los valores estándar de presión y temperatura con respecto a la altitud.

Valores de Presión y Temperatura estándar con la altitud

• Determinar el rango de funcionamiento, frecuencia de arranques/paradas o modalidad detrabajo en continuo





















6-TRATAMIENTO DEL AIRE

6.1-FILTRADO DEL AIRE

Aire de ingreso a sistema

Filtros de aire de ingreso a compresor

El sistema suele ser muy simple pero no poco importante.En su formato mas simple consiste en material filtrante en forma de rollos, los cuales

detienen las partículas nocivas para el sistema de compresión.Si las condiciones de la instalación son muy extremas, con un ambiente con gran cantidad

de polvo, puede llegar a justificarse algún sistema de filtrado para el compresor del tipohúmedo. Consiste en hacer pasar al aire por algún tipo de fluido, embebiéndose y luegopasando por un materia filtrante. Las partículas mas pesadas quedan en el líquido, y el filtradoposterior es mas fino. Son muy efectivos, mas caros y de mantenimiento regular. Incrementanla perdida de carga. Pero son los de mayor efectividad.

Esquema de principio de funcionamiento

Aire de salida del pulmón (previo a artefactos)

Como ya se ha dicho, el aire es una mezcla incolora, inodora e insípida de muchos gases,principalmente nitrógeno y oxígeno. Pero además, el aire se contamina de forma natural conpartículas sólidas, como polvo, arena, hollín y cristales de sal, dependiendo del entorno y laaltitud donde se encuentre la instalación. El vapor de agua es otro ingrediente natural que sepuede encontrar en cantidades variables en el aire, además de restos de aceites queprovengan de la lubricación del compresor.

Cuando se comprime el aire, aumenta la concentración de la humedad y de todos estoscontaminantes, que si no se eliminan y permanecen en el sistema, producirán un efectonegativo sobre los equipos neumáticos, causando paradas de producción, productosdefectuosos y reducción de la vida útil de los equipos, además de problemas higiénicos que





























pueden causar la proliferación de microorganismos por la presencia de humedad y otroscontaminantes como aceites en los conductos del sistema de aire comprimido.

Filtro de aire

Resulta muy conveniente situar los filtros previos a los puntos de consumo, de manera queadecuen perfectamente su sistema de filtrado a los valores admisibles en cuanto contenido deaceite y de partículas, así como de vapor de agua antes de que el aire alcance el punto final deconsumo.

Los sistema suelen ser compactos (como los ilustrados), y consisten en el principio defiltrado centrífugo y a partir de material filtrante.

El secado centrífugo, fuerza el aire contras las paredes del cartucho, las partículas maspesadas cayendo y decantando en el recipiente y el resto del aire limpio continua por el orificiode salida. Habitualmente se puede poner luego de del efecto centrífugo, un material filtrante, elcual hace al sistema mas efectivo con un costo mínimo.

El secado por material filtrante, simplemente el airte pasa por un cartucho filtrante, laspartículas mas grandes y pesadas caen en el recipiente, las mas finas quedan pegadas al filtro.

6.2-ENFRIADO DEL AIRE

El flujo de aire, una vez sale del compresor, además de salir a mayor presión, también salea mayor temperatura (oscila según el grado de compresión entre 70 ºC y los 200 ºC). El aire amayor temperatura también aumenta su capacidad de contener agua, pero conforme se vayaenfriando todo esta agua irá condensando y si no se ha extraído previamente terminará en elinterior de la instalación y llegará hasta los puntos de consumo, con el riesgo que ello conlleva,no sólo en cuanto a durabilidad de la instalación y sus equipos (riesgo de oxidación), sino por lapeligro de formación de plagas de microorganismos y el consiguiente riesgo de enfermedades.

Por ello, para evitar posibles condensaciones se coloca, nada más a la salida delcompresor, un enfriador (aftercooler). El aftercooler no es más que un intercambiador de calor,que puede funcionar bien con agua o bien con aire como fluido caloportador. En la figurasiguiente se muestra un esquema del dispositivo.

Aftercooler con deshumidificador incorporado




Filtro de aire












Filtro de aire











Justo detrás del enfriador, se coloca un deshumidificador que recoja lo antes posible elcondensado producido. Este sistema ofrece una eficiencia entre el 80-90%, por lo que habráque tener en cuenta la presencia todavía de agua en la instalación. Así, en el siguiente equipo,que suele ser el depósito de acumulación, habrá que dotarle de una válvula en su fondo paraque siga drenando el agua que no se ha eliminado con el deshumidificador.

6.3-SECADO DEL AIRE

Para que los elementos de mando y los elementos funcionales neumáticos no setransformen en “elementos hidráulicos”, es recomendable secar el aire comprimido. El secadoes el proceso más importante de la operación de preparación del aire. Secando bien el aire seevita la corrosión de los tubos y de los elementos neumáticos. El criterio que se aplica paramedir el secado del aire es la temperatura del punto de condensación. Cuanto más alta es latemperatura del aire comprimido, más agua puede contener el aire (cantidad de saturación).

Existen varias posibilidades de secado:

La técnica de secado mediante refrigeración: incluye la separación posterior delcondensado obtenido o también llamado secador frigorífico, consta de un doble intercambiadorque mejora la eficiencia del sistema para alcanzar la calidad de aire necesaria.

Secador frigorífico

Un intercambiador de calor tipo aire-aire (1) se utiliza para pre-refrigerar el aire caliente quesale del compresor con el flujo de aire frío que sale del secador.

Otro intercambiador tipo aire-refrigerante (2) refrigera el aire hasta la temperatura de puntode rocío a presión necesaria.

Un separador de humedad (3) recoge el agua que se vaya condensando a la vez quedispone de una válvula de drenaje (4) que evacue el condensado.

La presión o temperatura del refrigerante que condiciona la intensidad del refrigerador (2) escontrolada por una válvula de expansión (5) que se gobierna automáticamente según la calidadde aire requerida.

Secado por sobrepresión: es otro de los métodos aplicados para secar el flujo de aire. Esun método sencillo pero incurre en un alto costo energético, por lo que sólo es aplicable cuandose mueven caudales pequeños.

Básicamente consiste en comprimir el aire a mayor presión de la necesaria, con lo que seconsigue aumentar la concentración de agua. Posteriormente se enfría la masa de aire,condensando el agua contenida. Ahora sólo queda expandir el aire hasta la presión requerida,con lo que se consigue una calidad de aire excelente con un punto de rocío a presión más bajo.




6.3-SECADO DEL AIRE














6.3-SECADO DEL AIRE













Esquema simple de sistema por sobrepresión, el secador no es mas que una trampa de agua.

Secadores por adsorción: Responden a esta denominaciónaquellos secadoresqueefectúan el secado mediante unadsorbente sólido de elevadaporosidad tal como:silicagel,alúmina, o carbón activado, etc.Estas sustancias se saturan y deben ser regeneradasperiódicamente a través de un adecuado proceso de reactivación.Para ampliar su función estossecadores están constituidos por dos torresde secado gemelas con la respectiva carga deadsorbente, funcionando cíclicamente una, mientras la otra está siendo regenerada. Con estetipo de secadores se obtiene aire extremadamente seco, equivalente a un punto derocío apresión atmosférica de -20 a -40°C.

Esquema simple de sistema por adsorción.

Secadores por absorción: Normalmente este tipo de secador utiliza pastillas desecantesde composición química y granulado sólido altamente absorbente, que se funden y licuan al irreteniendo el vapor de agua contenidoen el flujo a secar. Son de costo inferior a lossecadoresfrigoríficos y de adsorción, pero lacalidad del aire obtenido es inferior a aquellos.Debereponerse periódicamente la carga delproducto químico empleado. Normalmentereducen lahumedad al 60-80% respecto al flujosaturado 100% proveniente de un post-enfriadoraire-aire oaire-agua. Tienen el inconveniente dela contaminación con aceite de lassustanciasabsorbentes o adsorbentes (caso anterior) disminuyendo su capacidad desecado.Tal inconveniente no existe en el secado por refrigeración o frigorífico.















Esquema simple de sistema por absorción.

Separadores centrífugos:se emplean cuando se persigue una separación de condensadosa bajo costo. Funcionan haciendo pasar el aire comprimido a través de un deflector direccionalcentrífugo, que estableceen el aire un sentido de rotación dentro del equipo, demodo de crearuna fuerza centrífuga que obliga a laspartículas líquidas e impurezas a adherirse a la pareddelseparador, decantando en la parte inferior delmismo. Estas impurezas son luego eliminadaspormedio de una purga. Tienen el inconveniente que abajos consumos la velocidad dentro delseparador esmuy baja, siendo también baja la fuerza centrífuga sobre las partículas, lo quedisminuye su eficiencia a caudales reducidos.

Esquema simple de sistema centrífugo.

6.4-LUBRICACION DEL AIRE

La adecuada lubricación de las herramientas, cilindros, válvulas y demásequiposaccionados por aire comprimido, evita el deterioro de los mismosprovocado por la fricción ylacorrosión, aumentandonotablemente su vida útil,reduciendo los costos demantenimiento,tiempos dereparaciones y repuestos.Para lubricar herramientasy mecanismos neumáticos,elmétodo más lógico,eficiente y económico esdosificar lubricante en elaire que acciona alsistema,atomizándolo y formando una microniebla que es arrastrada por elflujo de aire cubriendo lassuperficies internas de los componentes con unafina capa de lubricante. Esta función es

















cubierta por los lubricadores,existiendo diversidad de formas constructivas, pero siemprebasados en elmismo principio. En la figura se muestra el corte de un lubricador:El aire queingresa al lubricador es obligado por una pantalla deflectora a pasar en parte a través del tuboVenturi situado en el centro del canal, de modo que aquel aumenta su velocidad produciendopor efecto Venturi unadisminución de presión en la sección estrecha, donde está conectado eltubode bolilla que impide su retorno, desembocando luego en una válvula deaguja que regulaelgoteo en el canal dedosificación. La gota alcaer en este canal, esllevada al Venturi, dondeporefecto de lavelocidad del aire seatomiza en forma deniebla y es arrastrada por la corrientehacia los componentes.Es importante que la atomización del aceite se produzca de tal formaque lasgotitas transportadas por el aire no se depositen por gravedad en lastuberías antes dellegar a los equipos a lubricar. Es necesario regular elgoteo contando las gotas por unidad detiempo a través del visor, a fin deacondicionarlo con las necesidades del sistema. Unalubricación razonabledeberá situarse entre 1 y 4 gotas por cada Nm3de aire consumido.

(Cometario: la N,se refiere en condiciones normales:temperatura = 0 ºC / 273 K y presión = 1atmósfera; aunque aveces también se refierea condiciones de 25 ºC, que puede asimilarsea la temperatura ambiente)

Lubricadores.





Lubricadores.





Lubricadores.



7-REGULADORES DE AIRE

Para poder usar el aire comprimido de la manera más eficiente y eficaz, es necesarioreducir la presión al nivel requerido precisamente para su aplicación. Todo el equipo neumáticotiene una presión de operación optima; el usar una presión mayor provoca un uso excesivo, sinel aumento significativo en el rendimiento pero si el gasto de aire comprimido y enconsecuencia el costo de generación de ese aire comprimido.

Si el aire comprimido se guarda y solo se usa exactamente el requerido al nivel mas bajo depresión que la aplicación requiere, entonces el tanque almacenador solo será llenadonuevamente en la proporción de lo que se consumió, permitiendo con ello un uso optimo delcompresor, el cual opera entre dos niveles de presión (el interruptor de presión corta elfuncionamiento del compresor a la presión mas alta que permite el grado de filtración maseficiente y un nivel mínimo para cuando el volumen contenido en el tanque baja un 20%).Esterango puede ajustarse de manera óptima, para lograr que el compresor no este trabajandocontinuamente y en consecuencia, se produzca un gasto excesivo de energía.

Una válvula de reducción de presión (regulador), por consiguiente, genera mayores ahorrosde costos. También es importante y obligatoria que en aplicaciones tales como pistolas desopleteo y boquillas, ya que el uso de altas presiones en esos aditamentos son potencialmentearriesgadas.Los reguladores deben cumplir dos características importantes para su selección:

La habilidad de mantener la presión de entrada y la de salida, totalmente independiente(característica de regulación).

Mantener una independencia en el flujo de aire.Aunque existe una inmensa gama de reguladores para aire comprimido, generalmente se

pueden clasificar en 3 grupos:Para su Uso GeneralReguladores para vaporReguladores para gas carbónicoEs importante mencionar que los reguladores de uso general, deben operarse a un tercio de

su rango total, pues en valores cercanos al rango mínimo, pierden sensibilidad; y en valorescercanos al rango máximo pueden sufrir daño.

Unidades reguladoreas de presión

Corte regulador de presión / Regulador de presión integrado con lubricador.



























8-CONJUNTOS FRL (FILTRO, REGULADOR, LUBRICADOR)

Están compuestos básicamente por un Filtro, un Regulador de presión y unLubricador, yconstituyenuna unidad indispensablepara el correcto funcionamiento de un sistema neumático.Se instalan en la línea de alimentación del circuito suministrando aireseco, limpio, lubricadoyregulado a la presiónrequerida, es decir en las óptimas condiciones de utilización. LosconjuntosFRL poseen en suma todas las características funcionales y constructivas deloselementos que los constituyen.











9-VÁLVULAS

9.1-CLASIFICACION DE VALVULAS

Las válvulas pueden clasificarse según diferentes características:

Por la operatividad del obturador de la válvula

La forma como se desplaza el obturador define la geometría y modo defuncionamiento de la válvula.

• Lineales (válvulas de movimiento lineal):El vástago de la válvula empuja el obturador mediante un movimiento linealdirecto.La mayoría de estas válvulas están actuadas por un actuador lineal o multigiro(también de movimiento lineal).Generalmente las válvulas lineales pasan a ser de tipo multigiro cuando en vezde ser operadas por un actuador, lo son de forma manual.

• Multigiro (válvulas de movimiento lineal):El obturador se desplaza siguiendo un movimiento lineal provocado por elempuje que hace su eje al girar sobre una rosca.La operación es lenta, pero permite posicionar de forma precisa y estable elobturador, requisito en algunas válvulas de control.Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo multigiro.

• Cuarto de giro (válvula rotativa):El obturador y eje tienen un giro de 0º a 90º desde la posición totalmenteabierta a cerrada. Son válvulas de rápida obertura.Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo cuarto-de-giro.

Por la funcionalidad de la válvula

• Control: Regular la presión / caudal.• Cierre por sobre-velocidad del fluido.(como por ejemplo cierre de la válvula en caso de rotura de la tubería aguas abajo).• Protección a sobrepresiones.• Prevenir el retorno del fluido (válvula de retención o anti-retorno).• Servicio de abrir/cerrar.

Por la naturaleza y condiciones físicas del fluido

• Bajas/Altas temperaturas.• Presiones altas.• Riesgo de cavitación.• Características corrosivas del fluido.• Fluidez/viscosidad: Gas, líquido, sólidos.• Requerimientos higiénicos (industria alimentaria, farmacéutica,...).• Riesgo de explosión o inflamabilidad (industria química, petroquímica,...).

Otras formas de clasifican de las válvulas

• Nivel de fugas admisible.• Conexión a la tubería.• Una única dirección del fluido o bidireccional• Número de puertos/entradas: la mayoría de las válvulas tienen dos puertos, uno deentrada y otro de salida. Algunas aplicaciones pueden tener una configuración multipuerto,pueden ser entonces válvulas de tres o de cuatro vias.



9-VÁLVULAS
















9-VÁLVULAS
















• Angulo que forma el puerto de entrada y salida de la válvula.• Proceso de fabricación: mecano-soldada o fundición, recubrimientos.

9.2-DESCRIPTIVA Y RESEÑA DE CADA TIPO DE VÁLVULA

9.2.1-Válvulas de compuerta.

La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un discovertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.

Válvula de compuerta.Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación. Para uso poco frecuente. Para resistencia mínima a la circulación. Para mínimas cantidades de fluido atrapado en la tubería.

Ventajas Alta capacidad. Cierre hermético. Bajo costo. Diseño y funcionamiento sencillos. Poca resistencia a la circulación.

Desventajas Control deficiente de la circulación. Se requiere mucha fuerza para accionarla. Produce cavitación con baja caída de presión. Debe estar cubierta o cerrada por completo. La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.

Variaciones Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble. Materiales:

Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acerofundido, acero inoxidable, plástico de PVC.

Compuerta: componentes diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Lubricar a intervalos periódicos. Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para fluidos calientes y al

comprobar que las válvulas estén cerradas. No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca. Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque en la tubería. Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y

mugre atrapados.
















mugre atrapados.
















mugre atrapados.



Especificaciones para el pedido Tipo de conexiones de extremo. Tipo de cuña. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de bonete. Tipo de empaquetadura del vástago. Capacidad nominal de presión para operación y diseño. Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño.

9.2.2-Válvulas de macho

La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un machocilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abiertaa la cerrada mediante un giro de 90°.

Válvula de macho.Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total. Para accionamiento frecuente. Para baja caída de presión a través de la válvula. Para resistencia mínima a la circulación. Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.

Ventajas Alta capacidad. Bajo costo. Cierre hermético. Funcionamiento rápido.

Desventajas Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión.

Variaciones Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples. Materiales Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel,

níquel, Hastelloy, camisa de plástico.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Dejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con una

llave. En las válvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio. En las válvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos.

Especificaciones para pedido































Material del cuerpo. Material del macho. Capacidad nominal de temperatura. Disposición de los orificios, si es de orificios múltiples. Lubricante, si es válvula lubricada.

9.2.3-Válvulas de globo

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de undisco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con lacirculación en la tubería.

Válvula de globo.Recomendada para

Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

Ventajas Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o

asiento. Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el

tiempo y desgaste en el vástago y el bonete. Control preciso de la circulación. Disponible con orificios múltiples.

Desventajas Gran caída de presión. Costo relativo elevado.

VariacionesNormal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.

MaterialesCuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos.Prensaestopas: componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoInstalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a alta

temperatura.

Registro en lubricación.Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento.Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la

empaquetadura.

Especificaciones para el pedido















temperatura.


empaquetadura.
















temperatura.


empaquetadura.




Tipo de conexiones de extremo. Tipo de disco. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de empaquetadura o sello del vástago. Tipo de bonete. Capacidad nominal para presión. Capacidad nominal para temperatura.

9.2.4-Válvulas de bola

Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entreasientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el pasocuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.

Válvula de bola.Recomendada para

Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando se requiere apertura rápida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

AplicacionesServicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

Ventajas Bajo costo. Alta capacidad. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético con baja torsión (par).

Desventajas Características deficientes para estrangulación. Alta torsión para accionarla. Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. Propensa a la cavitación.

VariacionesEntrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías,

Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.

Materiales













Materiales













Materiales



Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, acerosinoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.

Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoDejar suficiente espacio para accionar una manija larga.

Especificaciones para el pedido Temperatura de operación. Tipo de orificio en la bola. Material para el asiento. Material para el cuerpo. Presión de funcionamiento. Orificio completo o reducido. Entrada superior o entrada lateral.

9.2.5-Válvulas de mariposa

La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un discocircular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.

Válvula de mariposa.Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total. Servicio con estrangulación. Para accionamiento frecuente. Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. Para baja ciada de presión a través de la válvula.

Ventajas Ligera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento. Número mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Alta capacidad. Circulación en línea recta. Se limpia por si sola.

Desventajas Alta torsión (par) para accionarla. Capacidad limitada para caída de presión. Propensa a la cavitación.

VariacionesDisco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.

Materiales














Materiales














Materiales



Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación20, bronce, Monel.

Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N,neopreno, Hypalon.

Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoSe puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena.Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca.Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación.

Especificaciones para el pedido Tipo de cuerpo. Tipo de asiento. Material del cuerpo. Material del disco. Material del asiento. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento.

9.2.6-Válvulas de diafragmaLas válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un

diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender elcompresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación.

Válvula de diafragma.

Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulación. Para servicio con bajas presiones de operación.

Aplicaciones

Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos,alimentos, productos farmacéuticos.

Ventajas Bajo costo. No tienen empaquetaduras. No hay posibilidad de fugas por el vástago. Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los

productos que circulan.

Desventajas Diafragma susceptible de desgaste. Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.












Aplicaciones
















Aplicaciones







Variaciones Tipo con vertedero y tipo en línea recta. Materiales Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoLubricar a intervalos periódicos.No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla.

Especificaciones para el pedido Material del cuerpo. Material del diafragma. Conexiones de extremo. Tipo del vástago. Tipo del bonete. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento.

9.2.7-Válvulas de apriete

O también llamadas de estrangulación. La válvula de apriete es de vueltas múltiples yefectúa el cierre por medio de uno o mas elementos flexibles, como diafragmas o tubos decaucho que se pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulación.

Válvula de apriete.

Recomendada para Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulación. Para temperaturas moderadas. Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento.

Aplicaciones










Aplicaciones










Aplicaciones



Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidosen suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.

Ventajas Bajo costo. Poco mantenimiento. No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan. Diseño sencillo. No corrosiva y resistente a la abrasión.

Desventajas Aplicación limitada para vació. Difícil de determinar el tamaño.

VariacionesCamisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados.MaterialesCaucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S,

Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoLos tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los

soportes para el tubo son inadecuados.

Especificaciones para el pedido Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento. Materiales de la camisa. Camisa descubierta o alojada.

9.2.8-Válvulas de retención (check) y de desahogo (alivio)

Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para serviciogeneral: válvulas de retención (check) y válvulas de desahogo (alivio). Al contrario de los otrostipos descritos, son válvulas de accionamiento automático, funcionan sin controles externos ydependen para su funcionamiento de sentido de circulación o de las presiones en el sistema detubería. Como ambos tipos se utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, laselección de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones paraseleccionar la válvula de control de circulación.

Los sistemas que a continuación se especifican e ilustran, son de carácter general. Parainstalaciones neumáticas específicamente se ven afectadas por sistemas de resortes ycomponentes que garantizan el cierre en forma mas efectiva.

9.2.8.1-Válvulas de retención (check).

La válvula de retención está destinada a impedir una inversión de la circulación. Lacirculación del fluido en el sentido deseado abre la válvula; al invertirse la circulación, se cierra.Hay tres tipos básicos de válvulas de retención:

1) válvulas de retención de columpio2) de elevación3) de mariposa.

9.2.8.1.1-Válvulas de retención del columpio.





































Esta válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por completo con lapresión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la circulacióninversa. Hay dos diseños: uno en "Y" que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para elesmerilado fácil del disco sin desmontar la válvula de la tubería y un tipo de circulación en línearecta que tiene anillos de asiento reemplazables.

Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería. Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta. Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.

AplicacionesPara servicio con fluidos a baja velocidad.

Ventajas Puede estar por completo a la vista. La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas. El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.

VariacionesVálvulas de retención con disco inclinable.

MaterialesCuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero

al carbono.Asiento: cmponentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento. Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento. Si el asiento está dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar. Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.

9.2.8.1.2-Válvulas de retención de elevación

Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el discose eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa.

Válvula de retención (tipo de elevación).

Recomendada para














Recomendada para














Recomendada para



Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería. Para uso con válvulas de globo y angulares. Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.

Ventajas Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total. Acción rápida.

VariacionesTres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

MaterialesCuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton,

grafito impenetrable, camisa de TFE.Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento La presión de la tubería debe estar debajo del asiento. La válvula horizontal se instala en tuberías horizontales. La válvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulación ascendente,

desde debajo del asiento. Si hay fugas de la circulación inversa, examinar disco y asiento.

9.2.8.1.3-Válvula de retención de mariposa

Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en un eje en elcentro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de laválvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia cortadesde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo.

Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería. Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación. Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.

Ventajas El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas

de asiento. Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión. Funcionamiento rápido. La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes. Se puede instalar virtualmente en cualquier posición.

VariacionesCon camisa completa.Con asiento blando.

































MaterialesCuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno,

hierro fundido, Monel, bronce.Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel,

Tygon, caucho de siliconas.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoEn las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el manejo.Comprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación normal.


Una válvula de desahogo es de acción automática para tener regulación automática de lapresión. El uso principal de esta válvula es para servicio comprimible y se abre con lentitudconforme aumenta la presión, para regularla.

La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un"salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o fluídos comprimibles.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediantefórmulasespecíficas.

Válvula de desahogo (alivio).

Recomendada paraSistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

Ventajas Bajo costo. No se requiere potencia auxiliar para la operación.

Variaciones Seguridad, desahogo de seguridad. Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.

MaterialesCuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero

inoxidable, Hastelloy, Monel.Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimientoSe debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para recipientes de

presión sin fuego.Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento.







































Bibliografía

Apuntes de Cátedra “Instalaciones Industriales”; Año 2012

Monografía Instalaciones Industriales - Añ2012 – Sergio Freijo

Manual de mantenimiento industrial. - Robert C. Rosaler./ James O. Rice. - Tomo III -Editorial McGraw-Hill

Instrumentación para medición y control. - W. G. Holzbock. - Publicaciones C.E.C. s.a

Internet: (páginasmás importantes):

“LAF - Laboratorio de Automatización y Fluídica - Fluidica Nivel 1 - Manual 1”http://es.scribd.com/doc/70692930/65/Secadores-por-absorcion

“Marcelo Cassani's Blog - Aire Comprimido, Neumática y Eficiencia energética - Redesde Aire Comprimido – Materiales”

http://marcelocassani.wordpress.com/2013/02/28/redes-materiales/

“Ingemecánica - Tutorial Nº 201 -Diseño de Sistemas de Aire Comprimido ”http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn201.html#seccion31

“Eléctricos Online - Neumática - Distribución de aire comprimido”http://www.electricosonline.com/Privado/Fluidos/Neumatica/distribucion03.htm

“TLV - Tipos de Válvulas y Sus Aplicaciones”http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-valves.html

“CHIARRELLA - Tipos de Válvulas”http://www.valvias.com/tipos-de-valvulas.php

“Herramientas neumáticas – Catalogo de Productos”http://www.angelfire.com/retro/chapa/Herramientas%20neumaticas.htm

“KAESER - Tanques de almacenamiento de aire comprimido - Datos técnicos ”

http://cl.kaeser.com/Images/P-775-CL-tcm54-7411.pdf



Bibliografía


















Bibliografía
















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