Compresion y Distribucion Del Aire

automatizacinindustrialUD2automatismosneumticos

Universidad de OviedoArea de Ingeniera de Sistemas y Automtica

1

s mario

compresinydistribucindelaire

sumario

1 compresores1 compresores

2 rendimiento volumtrico

3 accesorios del compresor

4 deshidratacin del aire

5 secadores de aire

6 filtro de lnea principal6 filtro de lnea principal

7 distribucin del aire

8 lneas secundarias

9 purgas automticas

10 seleccin del tamao de los conductores principales de aire

11 materiales para la tubera2

11 materiales para la tubera

12 sistemas de conexin


compresores

los compresores son las mquinas encargadas de convertir la energa

compresores

los compresores son las mquinas encargadas de convertir la energa mecnica de un motor elctrico o de combustin en energa de presin, necesaria para accionar los elementos motores neumticos

3


compresores compresor principal del laboratoriocompresorescompresorprincipaldellaboratorio

4


compresores tipos de compresorescompresorestiposdecompresores

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTOCOMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO

ALTERNATIVOS ROTATIVOS

EMBOLO PALETADIAFRAGMA TORNILLO

5


compresores compresor de mbolo de na etapacompresorescompresordembolodeunaetapa

el eje desplaza a un mbolo con movimientos alternativos En la fase deel eje desplaza a un mbolo con movimientos alternativos. En la fase de aspiracin, el aire llena la cavidad del pistn. En la fase de compresin, al desplazarse el mbolo hacia arriba, reduce el volumen del gas y lo impulsa hacia la lnea de distribucin

3 - 7 bares3 7 bares

6


compresores compresor de mbolo de dos etapascompresorescompresordembolodedosetapas

el aire atmosfrico se comprime en dos etapas refrigerndose entreel aire atmosfrico se comprime en dos etapas refrigerndose entre ambas para reducir el calor excesivo que se crea y as aumentar su eficacia

Aire ~ 7 bares T final 120 CAire ~ 7 bares T final 120 C

7


compresores compresor de diafragma

su funcionamiento es similar a los de mbolo

compresorescompresordediafragma

su funcionamiento es similar a los de mbolo. Una membrana se interpone entre el aire y el pistn, de forma que se aumenta su superficie til y evita que el aceite de lubricacin entre en contacto con el aire

estos compresores proporcionan aire limpio, por lo que son adecuados para trabajar en industrias qumicas o alimentarias

aire hasta 5 baresaire hasta 5 bares

libre de aceite 3 caudales hasta 1.500 m3 / h

8


compresores compresor de paletas desli antescompresorescompresordepaletasdeslizantes

est constituido por un rotor excntrico que gira dentro de un crterest constituido por un rotor excntrico que gira dentro de un crter cilndrico. Este rotor est provisto de aletas que se adaptan a las paredes del crter, comprimiendo el aire que se introduce en la celda de mximo

Caudales 150 m3/h y 7 bares

volumen.

Varias etapas 1.400 m3/h 10 bares

9


compresores compresor de paletas desli antes l bricacincompresorescompresordepaletasdeslizanteslubricacin

en su funcionamiento precisan aceite para mejorar la estanqueidaden su funcionamiento precisan aceite para mejorar la estanqueidad, lubricar las piezas mviles y reducir el rozamiento de las paletas

T final 190 C

10


compresores compresor de tornillocompresorescompresordetornillo

dos rotores helicoidales paralelos giran en un crter en sentidos contrariosdos rotores helicoidales paralelos giran en un crter en sentidos contrarios e impulsan el aire de forma continua. El rotor macho, conectado al motor, arrastra al rotor hembra como consecuencia del contacto de sus superficies, sin ningn engranaje auxiliar. El volumen libre entre ellos disminuye comprimiendo el aire

Caudales > 24.000 m3 / h

Presin < 10 bares, 2 etapas < 30 bares

11


compresores t rbocompresor radialcompresoresturbocompresorradial

la rotacin de unos labes en algunos casos de hasta 25 000 r p mla rotacin de unos labes , en algunos casos de hasta 25.000 r.p.m., impulsa el aire, y aprovecha su energa cintica para obtener presionesde trabajo de unos 8 bar, aunque existen equipos que aportan presiones

3superiores y caudales de ms de 150.000 m3/h

C d l 220 000 3 / h Caudales > 220.000 m3 / h

Presin hasta 300 bares

12


compresores reg lacin

regulacin por escape a la atmsfera

compresoresregulacin

regulacin por escape a la atmsfera

regulacin por intermitencias

regulacin por bloqueo de aspiracin

regulacin por apertura de aspiracin

regulacin de aspiracin

13


compresores reg lacin por escape a la atmsfera

alcanzada la presin lmite una vlvula limitadora de presin expulsa a la

compresoresregulacinporescapealaatmsfera

alcanzada la presin lmite, una vlvula limitadora de presin expulsa a la atmsfera el exceso que se aporte. Slo es apto para instalaciones muy pequeas, ya que supone una prdida de aire

14


compresores reg lacin por intermitencias

el motor de accionamiento del compresor se desconecta al llegar a una

compresoresregulacinporintermitencias

el motor de accionamiento del compresor se desconecta al llegar a una determinada presin y vuelve a conectarse al bajar la presin del sistema.Esta regulacin se controla con un presostato de mxima-mnima y precisa de un caldern de almacenamiento de suficiente capacidad Es un sistema apto paracaldern de almacenamiento de suficiente capacidad. Es un sistema apto para pequeas potencias. Para potencias altas, las continuas paradas y puestas en marcha del motor pueden perjudicarlo

15


compresores reg lacin por bloq eo de aspiracin

es un sistema utilizado en compresores rotativos y de mbolo Bloqueada

compresoresregulacinporbloqueodeaspiracin

es un sistema utilizado en compresores rotativos y de mbolo. Bloqueada la aspiracin, el compresor mantiene su trabajo en rgimen de depresin y sin aporte de aire al sistema

16


compresores reg lacin por apert ra de aspiracin

se utiliza en compresores de mbolo de mayor capacidad que los anteriores

compresoresregulacinporaperturadeaspiracin

se utiliza en compresores de mbolo de mayor capacidad que los anteriores. La vlvula de aspiracin se mantiene abierta, con lo que el pistn se mueve en vaco y con consumo mnimo de energa

17


compresores reg lacin de aspiracin

la variacin de la abertura de aspiracin nos permite adaptar la produccin

compresores regulacindeaspiracin

la variacin de la abertura de aspiracin nos permite adaptar la produccin al consumo. Se utiliza en compresores rotativos y centrfugos

18


compresores capacidad normal del compresor

el caudal de salida de un compresor se indica como gasto volumtrico

compresorescapacidadnormaldelcompresor

el caudal de salida de un compresor se indica como gasto volumtrico estndar, en Nm3/s o /min, Ndm3/s o Nl/min

el caudal puede describirse tambin como volumen desplazado o "volumen terico de entrada"

Q(l/min) = rea del mbolo (dm2) x longitud de carrera (dm) x n cilindros de primera etapa x velocidad de giro (rpm)

prdidas volumtricas. es imposible descargar la totalidad del aire comprimido del cilindro al final de la carrera de compresin (volumen muerto) did t i d t l i l i li t l t tprdidas trmicas. durante la compresin el aire se calienta, por lo tanto

su volumen aumenta y disminuye cuando se enfra a temperatura ambiente

19


rendimiento global de compresores de 1 2 etapasrendimientoglobaldecompresoresde1y2etapas

el consumo especfico de energa es una medida del rendimiento global

como promedio se puede estimar que se necesita 1 KW de energa elctrica para producir 120-150 l/min a 7 bares de trabajo

20


accesorios del compresor ac m lador de aire comprimido

compensa las oscilaciones de presin en la red

accesoriosdelcompresoracumuladordeairecomprimido

compensa las oscilaciones de presin en la red permite tiempos de descanso en el compresor facilita el enfriamiento del aire retiene las impurezas

21


accesorios del compresor seleccin del tamao del calderin

el tamao de los depsitos del aire se selecciona segn la salida del

accesoriosdelcompresorseleccindeltamaodelcalderin

el tamao de los depsitos del aire se selecciona segn la salida del compresor, el tamao del sistema y el hecho de que la demanda sea relativamente constante o variable

V0 = 250Qn/ Z(P1-P2)

V0 volumen nominal del calderin con P0 = 1,013 barP1 presin mxima en el interior del tanqueP2 presin mnima en el interior del tanqueQn caudal suministrado por el compresor en m3/hZ conexiones/desconexiones por hora del compresorZ conexiones/desconexiones por hora del compresor

22


accesorios del compresor filtro de aspiracin

una condicin importante para la fiabilidad y duracin del compresor debe

accesoriosdelcompresorfiltrodeaspiracin

una condicin importante para la fiabilidad y duracin del compresor debe ser la instalacin de un filtro eficaz y adecuado para impedir el desgaste excesivo de cilindros, anillos del mbolo, etc.. que es provocado por el efecto abrasivo de estas impurezas

23


accesorios del compresor refrigeracin del compresor

en compresores pequeos las aletas de refrigeracin se encargan de

accesoriosdelcompresorrefrigeracindelcompresor

en compresores pequeos, las aletas de refrigeracin se encargan de irradiar el calor

los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que p y , qevacua el calor

en compresores de ms de 30 KW de potencia, se emplea refrigeracin por aceite

24


deshidratacin del aire

una instalacin de aire comprimido debe suministrar aire en los puntos de

deshidratacindelaire

una instalacin de aire comprimido debe suministrar aire en los puntos de consumo, limpio, seco y con la mnima prdida de presin

si esto no se cumple el resultado ser: mayor desgaste en las mquinassi esto no se cumple, el resultado ser: mayor desgaste en las mquinas, bajo rendimiento y ms coste de produccin

25


deshidratacin del aire post enfriador refrigerado por airedeshidratacindelairepostenfriadorrefrigeradoporaire

consiste en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimidoconsiste en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimido y sobre los cuales se hace pasar una corriente de aire fro por medio de un ventilador

la temperatura del aire comprimido de salida est 15 C por encima de l d l i d f i i

26la del aire de refrigeracin


deshidratacin del aire post enfriador refrigerado por ag adeshidratacindelairepostenfriadorrefrigeradoporagua

se trata esencialmente de un revestimiento de acero que aloja unosse trata esencialmente de un revestimiento de acero que aloja unos conductos en los que el agua circula por un lado y el aire por otro, normalmente de forma que el flujo de ambos sea en sentido contrario a travs del refrigerador

la temperatura del aire comprimido de salida estcomprimido de salida est 10 C por encima de la del agua de refrigeracin

27

g g


secadores de aire por absorcin

el aire comprimido es forzado a travs de un

secadoresdeaireporabsorcin

el aire comprimido es forzado a travs de un agente secante que reacciona con la humedad, drenndose posteriormente

agente secanteyeso deshidratado o cloruro de magnesio que

ti f lid l d liticontiene en forma slida cloruro de litio o cloruro de calciosu consumo depende de T, HR, velocidad desu consumo depende de T , HR, velocidad de paso del aire

a presiones de 7 bar son posibles PR de 5 Ca presiones de 7 bar son posibles PR de 5 C

apto para pequeas instalaciones

28


secadores de aire por adsorcin

en una cmara vertical est contenido

secadoresdeaireporadsorcin

en una cmara vertical est contenido un producto qumico(slicagel o almina activada en forma granular), que por

t d f i d b l h d d d lmtodos fsicos adsorbe la humedad del aire comprimido. Cuando se satura, se regenera mediante secado porregenera mediante secado por calentamiento

entre un 10% y un 20% del aire secoentre un 10% y un 20% del aire seco pasa por la otra columna

son posibles PR de 30 Cson posibles PR de 30 C

accionada por un temporizador

29


secadores de aire por refrigeracin

es una unidad mecnica

secadoresdeaireporrefrigeracin

es una unidad mecnica que incorpora un circuito de refrigeracin con dos intercambiadores de calor

es posible una temperatura de salida de 2 C

30


secadores de aire separador de condensados

P = 1 bar (abs.)3

1 ETAPA 2 ETAPA 3 ETAPA 4 ETAPAP = 10 bar (abs.)P = 10 bar (abs.)

3P = 10 bar (abs.)

3P = 1 bar (abs)V 10 3

P = 10 bar (abs)V 1 18 3

P = 10 bar (abs)V 0 96 3

P = 10 bar (abs)V 0 96 3

secadoresdeaireseparadordecondensados

V = 10 mT = 25CMD = 70%H O= 166 gr ( Sin condensado)

2

3 V = 0.96 mT = 15CMD = 100%H O= 12 gr. ( Condensado)H O= 154 gr

2

3V = 1.18 mT = 80CMD = 26.2%H O= 166 gr ( Sin condensado)

2

3 V = 0.96 mT < 15CMD= 100%

3V = 10 m3T = 25CMD = 70%H2O = 166 g

(Sin Condensado)

V = 1.18 m3T = 80CMD = 26.2%H2O = 166 g

(Sin Condensado)

V = 0.96 m3T = 15CMD = 100%H2O = 12 g

(Condensado)

V = 0.96 m3T < 15CMD = 100%

H O= 154 gr. ( No condensada)

2Condensado) Condensado) (Condensado)

H2O = 154 g(No

condensado)

CANTIDAD TOTAL DE AGUAEN EL AIRE COMPRIMIDO

EN MQUINA

CANTIDAD TOTAL DE AGUA EN EL AIRE COMPRIMIDO EN MQUINA

166 - 152.4 = 13.6 gr.166 - 152.4 = 13.6 g

ENTRADA DE AIRE COMPRESOR POST-ENFRIADOR SEPARADOR DE CONDENSADO

P = PRESION (bar abs.) CONDENSACION EN EL SEPARADORCONDENSACIN EN EL

3P PRESION (bar abs.)V = VOLUMEN (m )T = TEMPERATURA ( C)MD = HUMEDAD RELATIVA ( %)

0.99 x 154 = 152.4 gr.eficienciaP = PRESIN (bar abs.)V = VOLUMEN (m)T = TEMPERATURA (C)MD = HUMEDAD RELATIVA (%)

SEPARADOR

(eficiencia 0.99) x 154 = 152.4 g

31su eficacia en la eliminacin de condensados es del 99%, su tamao es compacto y no necesita sustitucin del elemento interno


filtro de lneafiltrodelnea

el filtro debe tener una mnima el filtro debe tener una mnima cada de presin y capacidad para eliminar la contaminacin, los vapores de aceite y el agua procedente del compresor

no tiene deflector

cartucho de cambio rpido

32


distrib cin del aire tendido de la red de airedistribucindelairetendidodelareddeaire

33


distrib cin del aire lnea principal con final en lnea m ertadistribucindelairelneaprincipalconfinalenlneamuerta

consiste en una nica tubera de trabajo con una pendiente del 1% de laconsiste en una nica tubera de trabajo, con una pendiente del 1%, de la que se van tomando derivaciones

34


distrib cin del aire lnea principal en anillodistribucindelairelneaprincipalenanillo

se obtiene una alimentacin uniforme cuando el consumo de aire es alto alse obtiene una alimentacin uniforme cuando el consumo de aire es alto al pasar el aire en dos direcciones

35


lneas sec ndariaslneassecundarias

el conducto de distribucin de aire comprimido acta como una superficieel conducto de distribucin de aire comprimido acta como una superficie refrigerante, y el agua y el aceite se acumulan a lo largo de toda su longitud, por ello las derivaciones de la lnea se toman de la parte superior del conducto, para impedir que el agua del conducto principal entre en ellas

36


p rgas a tomticas

una purga de drenaje automtico nos asegura la descarga regular del

purgasautomticas

una purga de drenaje automtico nos asegura la descarga regular del agua acumulada. Son ms caras de instalar que la purga manuales, pero compensan si se consideran las horas de mantenimiento

con la purga manual, la negligencia conlleva problemas debido a lacon la purga manual, la negligencia conlleva problemas debido a la contaminacin del conducto principal

37


p rgas a tomtica de flotador

el agua de condensacin se acumula en el

purgasautomticadeflotador

el agua de condensacin se acumula en el fondo de la cavidad y, cuando sube lo suficiente para levantar el flotador de su asiento, la presin se transmite al mbolo que se mueve a la derecha para abrir el asiento de la vlvula de alivio y expulsar elasiento de la vlvula de alivio y expulsar el agua. El flotador baja entonces, para cerrar el suministro de aire al mbolo

38


seleccin del tamao de las t beras

el dimetro de las tuberas debe elegirse de manera que si el

seleccindeltamaodelastuberas

el dimetro de las tuberas debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la prdida de presin entre l depsito y el consumidor no sobrepase 0,3 bar

se dimensionarn generosamente las tuberas

39


seleccin del tamao de las t beras dimensionado de las t beras SMCseleccindeltamaodelastuberasdimensionadodelastuberasSMC

determinar el tamao de una tubera en la que pasarn 16 800 l/mindeterminar el tamao de una tubera en la que pasarn 16.800 l/min de aire libre con una cada de presin de no ms de 0,3 bares en un tubo de 125 m. El compresor, de dos etapas, se conecta a 8 bares y se detiene a 10 bares

la presin media es de 9 bares

la cada de presin para 100m es de 0 3/125= 0 24 baresla cada de presin para 100m es de 0,3/125 0,24 bares

16.800 l/min = 0,28 Nm3/s

40


seleccin del tamao de las t beras dimensionado de las t beras SMCseleccindeltamaodelastuberasdimensionadodelastuberasSMC

41D= f(P, P, Q)


seleccin del tamao de las t berias prdidas por accesorios

DIMETRO NOMINAL DE TUBERA

seleccindeltamaodelastuberiasprdidasporaccesorios

Accesorio 15 20 25 30 40 50 65 80 100 125DIMETRO NOMINAL DE TUBERA

Codo Elbow 0,3 0,4 0,5 0,7 0,8 1,1 1,4 1,8 2,4 3,2

Curva a 90 0,1 0,2 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5

Codo a 90 1,0 1,2 1,6 1,8 2,2 2,6 3,0 3,9 5,4 7,1

C 180 0 5 0 6 0 8 1 1 1 2 1 7 2 0 2 6 3 7 4 1Curva a 180 0,5 0,6 0,8 1,1 1,2 1,7 2,0 2,6 3,7 4,1

Vlvula esfer. 0,8 1,1 1,4 2,0 2,4 3,4 4,0 5,2 7,3 9,4

Vlvula comp. 0,1 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,9 1,2

T estndar 0,1 0,2 0,2 0,4 0,4 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5

T lateral 0 5 0 7 0 9 1 4 1 6 2 1 2 7 3 7 4 1 6 442

T lateral 0,5 0,7 0,9 1,4 1,6 2,1 2,7 3,7 4,1 6,4


material de las t beras

Rgidos Semirrgidos Flexibles

materialdelastuberas

Rgidos Semirrgidos FlexiblesCobre Nylon NylonLatn Poliamida CauchoAcero TeflnPU duro Poliuretano PU maleable

43


material de las t beras

Rgidos Semirrgidos Flexibles

materialdelastuberas

Rgidos Semirrgidos FlexiblesCobre Nylon NylonLatn Poliamida CauchoAcero TeflnPU duro Poliuretano PU maleable

tubera de gas estndar (SGP) conducto de aire en tubo de acero o de hierro maleable poco sujeto a corrosinhierro maleable, poco sujeto a corrosin

tubera de acero inoxidable se usan sobre todo cuando se requieren grandes dimetros en lneas de conductos largos y rectos

tubos de cobre se emplean cuando se requiere resistencia a la corrosintubos de cobre se emplean cuando se requiere resistencia a la corrosin, al calor y a una rigidez elevada

44


material de las t beras deri aciones hacia los receptoresmaterialdelastuberas derivacioneshacialosreceptores

los tubos de goma (manguera de aire) es la ms adecuada paralos tubos de goma (manguera de aire) es la ms adecuada para herramientas neumticas por su flexibilidad en la libertad de movimientos

Ctubos de PVC o de nylon se usan en la interconexin de elementos neumticos, dentro de sus lmites de temperatura y presin admisible de trabajo Si se requiere mayor flexibilidad se emplean tubos de nylon detrabajo. Si se requiere mayor flexibilidad se emplean tubos de nylon de grado ms suave o poliuretano

las tuberas de polietileno y poliamida se utilizan cada vez ms en la actualidad para unir equipos de maquinaria. Con racores rpidos se pueden tender de forma rpida sencilla y econmicapueden tender de forma rpida, sencilla y econmica

las tuberas deben poderse desarmar fcilmente, ser resistentes a la p ,corrosin y de precio mdico

45 las tuberas que se instalen de modo permanente se montan preferentemente con uniones soldadas


sistemas de cone in cone in por insercin

anillo exteriorsistemasdeconexin conexinporinsercin

tubo

reduccin del dimetro anterior

proporciona una fuerza de retencin fiable tanto por dentro como por fuera del tubo. Este, est presionado por el anillo exterior cuando se atornilla la conexin El tubo insertado al entrar dentro del alojamiento reduce su

46conexin. El tubo insertado al entrar dentro del alojamiento, reduce su dimetro anterior y representa as una resistencia extra


sistemas de cone in cone in por introd ccin (instantnea)

no hay resistencia adicional al flujo puesto que la conexin tiene la

sistemasdeconexin conexinporintroduccin(instantnea)

no hay resistencia adicional al flujo, puesto que la conexin tiene la misma seccin de paso interior que el dimetro interior del tubo que se conecta

tubo

la conexin por INTRODUCCINpresenta una gran fuerza de retencin del tubo y la utilizacin de una junta de perfiltubo y la utilizacin de una junta de perfil especial asegura la estanqueidad para presin y vaco

47


sistemas de cone in cone in a toestancasistemasdeconexin conexinautoestanca

la conexin AUTOESTANCA tiene un mecanismo, de antirretorno incorporado de forma que el aire node antirretorno, incorporado de forma que el aire no se escapa tras retirar el tubo y, adems, se puede utilizar tambin en aplicaciones de tubo de cobre

si no se introduce ningn tubo, la conexin queda cerrada por una vlvula de retencinqueda cerrada por una vlvula de retencin

cuando se introduce un tubo, se abre el caudal 48de aire, empujando la vlvula de retencin fuera

de su asiento.

Compresion y Distribucion Del Aire

Documents

Transcript of Compresion y Distribucion Del Aire