DISEÑAR UNA RED DE AIRE COMPRIMIDO PARA UN TALLER

Jonnathan Fabricio Rodríguez Huerta.

Hidráulica Neumática

Ing. Renato Fierro

GRUPO #2

2015 – 2015I. INTRODUCCION

El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos. El descubrimiento consciente del aire como medio que nos rodea se remonta a muchos siglos atrás.Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente su comportamiento y sus reglas. Al hablar de una verdadera aplicación industrial de la neumática es en los procesos de fabricación. A pesar de que esta técnica fue rechazada en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de formación, fueron ampliándose los diversos sectores de aplicación.En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este es el motivo de que en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos cuya alimentación continua y adecuada de aire garantizará el exitoso y eficiente desempeño de los procesos involucrados en la producción. El diseño y mantenimiento adecuado de redes de aire comprimido y sus respectivos accesorios, juega un papel decisivo en los procesos productivos involucrados cuya energía utilizada es el aire.

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar e implementar un sistema de distribución de aire comprimido para un taller mecánico.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Adquirir información de da cada uno de los elementos que voy a utilizar en el taller.

Establecer todos los requerimientos técnicos necesarios. Analizar y seleccionar la alternativa más idónea para un

comprensor, acumulador y secador.

III. DESCRIPCION DEL PROYECTO.

En el presente proyecto tiene por alcance realizar un diseño e implementación de una red de aire comprimido que satisfaga los requerimientos del taller mecánico.

Para lograr este propósito se tiene contemplado la realización de:

Justificación de máquinas. Diseño de la red de aire comprimido. Seleccionar debidamente el comprensor, acumulador y

secador.

IV. JUSTIFICACION

Con la realización del presente proyecto se pretende tecnificar y hacer más eficiente este taller mecánico. De esta manera colaborar con el desarrollo y crecimiento de la empresa.

También se debe tomar en cuenta que con la realización de este proyecto los trabajos en el taller mecanico, aumentaran hasta un 45% en lo que es el ahorro del tiempo y mayor aprovechamiento de los trabajos por parte del taller.

V. MARCO TEORICO

Generación de aire comprimido

Los comprensores son los componentes principales de la producción de aire comprimido, se trata de máquinas impulsoras de aire, gases o vapores, que ejercen influencia sobre las condiciones de presión. Se montan en salas especialmente acondicionadas, aunque el uso es cada vez más frecuente de comprensores más sofisticados y silencioso con mayor flexibilidad a la instalación.

Las características fundamentales de un comprensor son el caudal suministrado y la presión. La unidad del caudal suministrado viene indicada en el aire aspirado a presión atmosférica y a temperatura normal, concretamente 1,013 bar de presión, a 20°C de temperatura y a un 65% de humedad relativa.

La nomenclatura utilizada para expresar estas condiciones suele ser la siguiente: N l/min o m3/min. Es importante destacar que el caudal suministrado por el comprensor debe adaptarse al consumo general de los diferentes elementos de la planta.

Para determinar la capacidad del comprensor es necesaria para alimentar una herramienta o un grupo de accionamientos neumáticos, es necesario tener en cuenta los siguientes datos:

Consumo especifico Coeficiente de utilización Coeficiente de simultaneidad

Para esto se partirá del consumo total de la plata al cual habrá que añadirle un porcentaje adicional por perdidas de aire, por fugas y también por un porcentaje adicional para proveer posibles ampliaciones.

Requerimientos de una red de aire comprimido

El grado de pureza del aire comprimido puede ser decisivo para el correcto funcionamiento de los dispositivos neumáticos. Los componentes que se utilizan, ya sean válvulas, cilindros, reguladores, etc., hacen que su duración y buen funcionamiento cotidiano dependan de la calidad de dicho fluido. Para obtener un cierto grado de calidad, es preciso dotar al compresor de una serie de elementos que filtren al aire de impurezas, lo enfríen y después liberen de alguna forma el aire que contiene.

Estos elementos son:

- Depósito de aire o acumulador.

- Secadores o deshumidificadores.

- Purgadores.

- Filtros, reguladores, lubricadores.

Depósito de aire o acumulador

Son elementos de almacenaje de aire a presión, situados generalmente entre los compresores y la red de distribución (también pueden situarse acumuladores en la propia red desempeñando la función de “pulmones” ocasionales) para mantener la presión constante en la red en caso de fallar el circuito eléctrico, o bien con objeto de evitar los arranques frecuentes del motor del compresor. Sus funciones son las siguientes:

- Actuar de distanciado de los períodos de regulación.

- Hacer frente a las demandas punta de caudal sin que se provoquen caídas de presión.

- Adaptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire de la red.

Secadores

Los secadores son equipos destinados a tratar el aire o los gases comprimidos, para reducir en ellos su contenido de vapor de agua, disminuyendo el punto de rocío del aire comprimido hasta un nivel suficiente para que la humedad y el vapor de aceite queden reducidos antes de su entrada en las redes de distribución, no debiendo existir condensación de agua en los puestos de utilización.

El secador es la última etapa en el proceso de secado del aire, éste posee las siguientes ventajas:

Punto de rocío constante, independiente de la carga. Costo de la instalación de la red de aire comprimido se reduce

a un 30%VI. SINTESIS

Diseño del sistema.

Calculo de la necesidad de aire.

En el taller mecanico mi hora laboral es de 8am hasta las 18pm, por lo cual los diferentes equipos no se utilizaran todo el tiempo ya que sería un gasto innecesario. Por lo cual cada uno tendrá sus horas de ejecución, la cual esta detallada en la siguiente tabla.

Cu=Tiempode funcionamientoTiempo totalde trabajo

El consumo unitario se saca por el número de instrumentos que tenga y multiplico por el consume que se especifica en tabla.Sacando el consumo parcial esto se da por la multiplicación de:

CP=CONSUMOUNITARIO∗COEFICIENTEDEUTILIZACION

Los cálculos se realizan de una manera directa en la tabla que se muestra a continuación.

Para esto se partirá del consumo total de la plata al cual habrá que añadirle un porcentaje adicional por perdidas de aire, por fugas y también por un porcentaje adicional para proveer posibles ampliaciones.

Se colocó el 20% de ampliación, ya que tenemos en la parte posterior del taller un patio muy grande ahí podremos hacer futuras ampliaciones. Ya que el taller va a crecer de una manera muy directa.

El 10% de pérdidas se coloca ya que sabe que los sistemas y tuberías no son el 100% de eficacia. Ya que por agentes externos puede variar el funcionamiento.

Consumo real de aire 0,818Perdidas por fuga (10%) 0,0818

Ampliación futura de la planta (20%)

0,1636

Total 1,0634

Comprensor

Las características fundamentales de un comprensor son el caudal suministrado y la presión. La unidad del caudal suministrado viene indicada en el aire aspirado a presión atmosférica y a temperatura normal, concretamente 1,013 bar de presión, a 20°C de temperatura y a un 65% de humedad relativa.

Este valor se transforma a lit/min para poder elegir el tipo de comprensor.

= 1063,4 l/min

Con este valor tengo que ir a un catalogo

El que debo elegir se debe sobredimensionar un poco para que el comprensor no trabaje al 100% si se le compra con el mismo caudal.

Acumulador

Para el secador debo utilizar una formula, donde el caudal que saca mi comprensor a una presión de 8 bar y eso debo transformar a litros sobre segundo (l/sg).

Q=1036,4 l/min

Q=17,273 l/sg

Consideraciones ambientales.Altitud del Azuay: 2500 mHumedad relativa: 86%Presión atmosférica: 1013(hPa)Temperatura máxima: 18°CTemperatura mínima: 15°CPromedio: 14°C

Las temperaturas mostradas deben ser pasadas a kelvin

CONDICIONES ESTANDAR EN BASE A LA NORMA ISO 1217Po= 14,7 psi(presión atmosférica a nivel del mar) (1 bar )Vo= volumen requeridoTo= 20°C (Temperatura promedio =14°C)

V=¿¿

V = 2553,56 lit

V=2,55m 3

Entonces debo mandar a construir un acumulador de 2,55 m 3 donde que pa en un lugar de mi planta por lo cual con una cantidad tan pequeña acumulada no es necesario comprar un secador por la cual en mi taller mecanico no es necesario comprar un secador.

Tamaño delas cañerías

Total de consumo en la sección 1

0,5 N m3/min y eso debo transformar a m3/seg me da un equivalente de 0,008 m3/seg. Esto me da a conocer que mi tubería debe de ser de 45 mm de diámetro según la tabla especificada.

Total de consumo en la sección 2

0,26 N m3/min y eso debo transformar a m3/seg me da un equivalente de 0,004 m3/seg. Esto me da a conocer que mi tubería debe de ser de 35 mm de diámetro según la tabla especificada.

Total de consumo en la sección 3

0,60 N m3/min y eso debo transformar a m3/seg me da un equivalente de 0,01 m3/seg. Esto me da a conocer que mi tubería debe de ser de 45 mm de diámetro según la tabla especificada.

-------------------------------------------15m-----------------------.--------------

VII. CONCLUSIONESAprendimos la importancia de conocer saber emplear una red de aire en la neumática. Explica un proceso importantes etapas de generación, preparación y distribución de aire comprimido, en donde este debe seguir una secuencia lógica, que nos lleve a la eficiencia de nuestro sistema, cada etapa, se fueron

7,2

desmenuzando conceptos y se mostraron esquemas que nos ayuda a entender el proceso aunque es complejo, podemos decir que es sencillo.Si no conocemos las etapas, la cuales se aprendieron durante la sesión, tendríamos muchos problemas técnicos, ya sea que la tubería se pierda, o las sustancias se desperdicien, por eso como ingenieros industriales, tener que tener estos conceptos bien definidos para aplicarlos en la práctica, en la aplicaciones se pueden ver que en muchas máquinas, ciclos, etc., Se aplican estas etapas, con el fin de lograr los objetivos deseados.

VIII. BIBLIOGRAFIA

DEL RAZO, Hernández Adolfo, "Sistemas Neumáticos e Hidráulicos"

DEPPERT W. / K. Stoll. "Aplicaciones de Neumática" Ed. Marcombo"

GUILLÉN SALVADOR, Antonio. "Introducción a la Neumática" Editorial: Marcombo, Boixerau