diseño de red de aire comprimido para taller

8/19/2019 diseño de red de aire comprimido para taller

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA

SEDE VIÑA DEL MAR – JOSE MIGUEL CARRERA

DISEÑO RED AIRE COMPRIMIDO PARA TALLER DE MECANICA AUTOMOTRIZ

UTFSM-J.M.S.

Trabajo de Titulación para optar al Titulo

Profesional de Técnico Universitario en

MECÁNICA AUTOMOTRIZ

Alumno:

Álvaro Sebastián Donoso Morales

Profesor guía:

Guido Almagia Flores

2009


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RESUMEN

Keywords: Red – Aire comprimido

El objetivo del proyecto toma en consideración el diseñar una red de aire

comprimido para el taller de mecánica automotriz, En el diseño de la red se

consideran criterios de diseño, acompañados de ecuaciones que relacionan dichos

criterios, a su vez la red se encuentra calculada con un grado de expansión del

30%, lo que significa que en un futuro próximo se podrá implementar un

laboratorios de neumática y/o conexiones anexas al taller que pudieran ser

generadas por el departamento de mecánica, cabe señalar que el valor económico

total considera que el proyecto se entregará llave en mano, es decir la red

funcionando.

Dicho diseño además considera el estudio de uso del recurso (red

implementada) que se puede visualizar en el grafico utilización del recurso, que a

su vez el inverso (red no implementada) es la relación que hoy existe en el taller,

es decir un 88 % no se utiliza, un 6% en términos medios y 6% no sería

necesario implementar el proyecto, todo lo anterior en términos de uso.

Fuente: Confección propia tomando como listado malla académica de la carrera Mecánica Automotriz,

Sede Viña del Mar en base a Departamento de Mecánica.


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ÍNDICE

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS Y ALCANCE

CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DEL AIRE COMPRIMIDO

1.1. GENERALIDAD DEL AIRE

1.1.1. Componentes fundamentales

1.1.2. Componentes secundarios

1.1.3. Contaminantes

1.1.4. Componentes universales

1.1.5. Constantes físicas del aire

1.1.6. Presión Absoluta y relativa

1.1.7. Sistema de unidades

1.2. AIRE COMPRIMIDO

1.2.1. Características del aire comprimido

1.3. HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE

1.3.1. La humedad atmosférica

1.3.2. La humedad de saturación (Hs) 1.3.3. La humedad absoluta (Ha)

1.3.4. La humedad específica (He)

1.3.5. Punto de Rocío o temperatura de rocío

1.3.6. Presencia del agua en el aire comprimido

CAPÍTULO 2: ASPECTOS FUNDAMENTALES RED DE AIRE COMPRIMIDO

2.1. COMPRESORES

2.1.1. Clasificación de los compresores

2.2. FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UN COMPRESOR

2.2.1. Presión

2.2.2. Caudal

2.2.3. Coeficiente de uso (CU) [ ]%

2.2.4. Coeficiente de simultaneidad (CS). [ ]%

2.2.5. Coeficiente de mayoración para futuras ampliaciones (CMA) [ ] %

2.2.6. Coeficiente de mayoración por fugas (CMF) [ ]%

2.2.7. Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor (Ccc) [ ] %

2.2.8. Accionamiento

2.2.9. Refrigeración

2.3. TUBERÍAS

2.3.1. Redes de aire comprimido


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2.3.2. Configuración de la Red

2.3.3. Selección de la red de tuberías

2.4. ALMACENAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO

2.4.1. Instalación

2.5. TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO;

2.5.1. Generalidades de las impurezas

2.5.2. Proceso de secado

2.6. FILTRACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

2.6.1. Clasificación de los filtros

2.6.2. Selección de filtros

2.7. CONTENIDO DE ACEITE EN EL AIRE COMPRIMIDO

2.7.1. Aire comprimido con baja calidad

2.7.2. Aire comprimido técnicamente sin contenido de aceite

2.7.3. Aire comprimido absolutamente exento de aceite

2.8. UNIDAD DE MANTENIMIENTO

2.8.1. Regulador de presión

2.8.2. Lubricador de aire comprimido

2.8.3. Trampas de condensado

2.8.4. Caudal en las unidades de mantenimiento

CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN GENERAL RED DE AIRE COMPRIMIDO 3.1. DESCRIPCIÓN PLANOS DE LA RED

3.2. DESCRIPCIÓN UNIDADES CONSUMIDORAS

3.2.1. Llave de Impacto 1” (8 Unidades)

3.2.2. Llave de Impacto 1/2” (7 unidades)

3.2.3. Esmeril angular (4 unidades)

3.2.4. Pistola para Pintar (1 unidades)

3.3. CRITERIOS DE DISEÑO

CAPÍTULO 4: DISEÑO RED DE AIRE COMPRIMIDO

4.1. RED DE DISTRIBUCIÓN

4.1.1. Presión máxima del régimen

4.1.2. Caudal máximo a utilizar

4.1.3. Pérdidas de carga

4.1.4. Diámetro de la tubería

4.2. CÁLCULO

4.2.1. Cálculo consumo de aire unidades consumidoras

4.2.2. Cálculo consumo de caudal compresor

4.2.3. Calculo del diámetro

4.2.4. Calculo de las pérdidas de cargas

4.3. SELECCIÓN DE MATERIAL Y UNIONES PARA LAS TUBERÍAS. MATERIAL

4.3.1. Uniones para las tuberías

4.4. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL COMPRESOR.


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4.4.1. Selección del compresor

4.4.2. Algunas consideraciones para la puesta en marcha

4.5. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

CAPÍTULO 5: PROYECTO INFRAESTRUCTURA U.S.M.

5.1. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

5.2. FIRMA DE ACEPTACIÓN DE BASES Y POSTULACIÓN DEL PROYECTO

5.3. RESUMEN DE RECURSOS

5.3.1. Cuadro Resumen de Financiamiento

5.4. RESUMEN DEL PROYECTO

5.5. OBJETIVOS

5.6. JUSTIFICACION

5.7. ALINEACION CON LA ACREDITACION INSTITUCIONAL Y DE CARRERAS

5.8. DESCRIPCIÓN DE ETAPAS O MACROCTIVIDADES DEL PROYECTO

5.9. GANTT DE ACTIVIDADES

5.10. EVALUACIÓN ECONÓMICA

5.11. INDICADORES DE RESULTADOS O IMPACTO

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXO 1: PLANO ISOMÉTRICO RED AIRE COMPRIMIDO

ÍNDICE DE ESQUEMAS

Esquema 2-1. Esquema clasificación de los compresores

Esquema 2-2. A, B y C) Redes típicas de distribución de aire comprimido

ÍNDICE DE DIAGRAMAS

Diagrama 1-1. Presión desde 0 absoluto

Diagrama 1-2. Diagrama humedad relativa del aire

Diagrama 2-1. Selección de compresores


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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2-1. Tanques depósitos

Figura 2-2. Unidad de mantenimiento

Figura 2-3. Trampas de condensado

Figura 3-1. Llave de Impacto 1” (8 Unidades)

Figura 3-2. Llave de Impacto 1/2” (7 unidades)

Figura 3-3. Esmeriladora

Figura 3-4. Pistola para Pintar

Figura 4-1. Abaco Nº1 diámetro de la tubería

Figura 4-2. Abaco calculo depósito acumulador de aire comprimido

Figura 5-1. Plano Nº1 : Infraestructura Taller Mecánica Automotriz

Figura 5-2. Carta Gantt

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Grafico 1-1. Composición del aire del aire

Gráfico 1-2. Grafico calidad del aireGrafico 1-3. Grafico calidad del aire

Grafico 2-1. Cálculo depósito

Grafico 2-2. Perdidas de carga

Gráfico 5-1. Utilidad de la Red Aire Comprimido

Gráfico 5-2. Utilidad de la red aire comprimido por semestre

ÍNDICE DE PLANOS

Plano 3-1. Plano descripción emplazamiento de la Red planta Nº1

Plano 3-2. Plano descripción Emplazamiento en corte Nº2

Plano 3-3. Emplazamiento en tres dimensiones Plano Nº3


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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1-1. Unidades fundamentales

Tabla 1-2. Unidades derivadas

Tabla 1-3. Tabla en mbar para presiones de saturación (Ps)

Tabla 2-1. Coeficiente de uso

Tabla 2-2. Simultaneidad, para visualizar cuantos equipos a la vez están

funcionando

Tabla 2-3. Materiales

Tabla 3-1. Datos llave de impacto 1” Nº6

Tabla 3-2. Datos llave de impacto ½” Nº7

Tabla 3-3. Datos esmeriladora Nº8

Tabla 3-4. Datos pistola de pintar Nº8

Tabla 4-1. Perdidas de carga en accesorios Nº9

Tabla 4-2. Consumo unidades consumidoras 10

Tabla 4-3. Caculo de aire requerido para el compresor

Tabla 4-4. Caudal que circulara por tramos al momento de operar

Tabla 4-5. Calculo del diámetro interior sin velocidad recomendada

Tabla 4-6. Calculo del diámetro interior con velocidad recomendada

Tabla 4-7. Perdidas de carga por tuberías en el sistema Tabla 4-8. Perdidas de carga elementos de mantenimientos

Tabla 4-9. Resumen perdidas de carga

Tabla 4-10. Caudal calculado del compresor

Tabla 4-11. Resumene calculo compresor

Tabla 4-12. Selección del compresor

Tabla 4-13. Calculo para el acumulador

Tabla 5-1. Valorizacion proyecto red aire comprimido


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INTRODUCCIÓN

En las dependencias de la U.T.F.S.M, sede Viña del Mar, se diseñará una

red de Aire comprimido para el taller de Mecánica Automotriz.

Como cualquier Taller Mecánico, cuenta con una Red de Aire Comprimido,

y pese a cualquier esfuerzo en el ámbito de mecánica en trabajar sin ella, los

avances tecnológicos, la necesidad de ser eficientes en virtud del tiempo y

proyectos futuros a ejecutar que tienen relación directa con el suministro del aire

comprimido, se ha tornado de forma necesaria el diseñar una red de aire

comprimido que cumpla con estas expectativas. Tomando como base la hipótesis de

consumo que tendría la red, en base a, herramientas neumáticas propias de un

taller mecánico.

OBJETIVOS Y ALCANCE

Diseñar una red de aire comprimido para el taller de Mecánica Automotriz

bajo ciertos criterios de diseño, lo anterior en función de los requerimientos

futuros, que efectuarán los equipos y herramientas a implementarse en el lugardefinido, para proponer dicho diseño, se utilizarán formulario de presentación

concurso de proyecto infraestructura de unidades académicas y docentes de la

U.S.M., de forma tal, que al término del diseño éste sea la base ante las eventuales

postulaciones a fondos concursables que establece la universidad o algún otro

organismo.


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1. GENERALIDADES DEL AIRE COMPRIMIDO

1.1. GENERALIDAD DEL AIRE

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera

terrestre, que permanecen alrededor de la Tierra por la acción de la fuerza de

gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta, es particularmente delicado

y está compuesto en proporciones ligeramente variables por sustancias tales como

el nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (variable entre 0-7%), ozono,

dióxido de carbono, hidrógeno y algunos gases nobles como el criptón o el argón, es

decir, 1% de otras sustancias.

1.1.1. Componentes fundamentales

Nitrógeno (78,1%), oxígeno (20,9%) y vapor de agua (variable entre 0% y

7%).

1.1.2. Componentes secundarios

Gases nobles y dióxido de carbono (1%).

1.1.3. Contaminantes

Monóxido de nitrógeno, dióxido de carbono, metano, dióxido de azufre,

dióxido de nitrógeno, amoníaco y monóxido de carbono.

1.1.4. Componentes universales

Agua (en sus 3 estados) y polvo atmosférico (humo, sal, arena fina,

cenizas, esporas, polen, microorganismos, etc.).

Las proporciones de vapor de agua varían según el punto geográfico de la

Tierra.

Las proporciones de estos gases se pueden considerar exactas más o

menos a 25 km de altura.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Cript%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arg%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dioxido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dioxido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arg%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cript%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_molecularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas


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Fuente; meteorología de chile.

Gráfico 1-1. Composición del aire del aire

En el grafico se visualiza lo comentado en párrafos anteriores, el cual

muestra la distribución porcentual de los componentes del aire.

1.1.5. Constantes físicas del aire

Masa de aire seco: 1.2928g/l (a 0°C, y 1.013bar).

Velocidad del sonido: 331.48m/s (a 0°C, y 1.013bar).

Calor específico a presión constante y a 0ºC: 1004.67J/kg*K

Conductividad térmica: 0.02W/ m* K

Constante del gas: 287.1J/kg*K


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1.1.6. Presión Absoluta y relativa

Fuente; Presentaciones Prof. Mg. Ing. Jaime Espinoza.

Diagrama 1-1. Presión desde 0 absoluto

1.1.7. Sistema de unidades

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas. Son

las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como básicas,

a partir de las cuales se definen las demás:

Tabla 1-1. Unidades fundamentales

Fuente; Elaboración Propia

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicashttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicas


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Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para

expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas

tomadas como básicas.

Tabla 1-2. Unidades derivadas


1.2. AIRE COMPRIMIDO

El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que

hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. En la

mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se

deshumifica y se filtra. El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su

uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es

menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite grandes

fuerzas.

El aire comprimido es el fluido que utiliza la neumática, es una de las

formas de energía más antiguas utilizadas por el hombre. Su utilización se remonta

al Neolítico, cuando aparecieron los primeros fuelles de mano, para avivar el fuego

de fundiciones o para airear minas de extracción de minerales.

Desde estas épocas hasta el siglo XVII de nuestra era, la utilización del aire

a presión como energía, se realizó puntualmente para diversas máquinas y

mecanismo; así tenemos la catapulta de aire comprimido del griego KTESIBIOS, o la

descripción en el siglo I de nuestra era de diversos mecanismos que son accionadospor aire caliente.

A partir del siglo XVII, se comienza el estudio sistemático de los gases, y

con ello, comienza el desarrollo tecnológico de las diferentes aplicaciones del aire

comprimido; así, en el siglo XVIII se construye el primer compresor alternativo, en

http://es.wikipedia.org/wiki/Airehttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compresorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compresorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aire


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el XIX, se utiliza como fuente energética para perforadoras de percusión, para

sistemas de correos, para frenos de trenes, ascensores, etc..

A finales del siglo XIX, se deja de desarrollar debido a la competencia de

otros tipos de energía (máquinas de vapor, motores y electricidad).

A finales de la Segunda Guerra Mundial, reaparece de nuevo la utilización a

gran escala del aire comprimido como fuente de energía, debido, sobre todo, a las

nuevas exigencias de automatización y racionalización del trabajo en las industrias.

Estando hoy en día ampliamente implantado en todo tipo de industrias.

1.2.1. Características del aire comprimido

La utilización del aire comprimido ha tenido una rápida expansión, por el

amplio abanico de ventajas que posee. Así podemos destacar:

El aire es:

Abundante (disponible de manera ilimitada).

Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de

retorno son innecesarios).

Almacenables (permite el almacenamiento en depósitos).

Resistente a las variaciones de temperatura.

Anti deflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio). Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas,

alimentarias, textiles, etc.).

Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y

de fácil comprensión).

La velocidad de trabajo es alta.

Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera

continua.

Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya

que cuando ésta existe, el elemento de trabajo simplemente para sin

daño alguno).

Las mayores desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de

energía, son:

Necesita de preparación antes de su utilización (eliminación de

impurezas y humedad).

Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los

elementos de trabajo, regulares y constantes.

Esfuerzos de trabajo limitados. Ruidos, debido a los escapes de aire después de su utilización.

Costo. Es una energía cara, que en cierto punto es compensada por el

buen rendimiento y la facilidad de implantación


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1.3. HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE

Es el cociente en la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que

admite el aire por unidad de volumen. Se mide en tantos por ciento y está

normalizada de forma que la humedad relativa máxima posible es el 100%.

En donde;[ ]%100×=

Hs

Ha Hr

Ecuación 1-1

Hr = Humedad relativa. [ ]%

= Humedad de absoluta. Ha 3/mg

= Humedad de saturación. Hs 3/mg

1.3.1. La humedad atmosférica

Es la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Depende de la

temperatura, de forma que resulta mucho más elevada en las masas de airecaliente que en las de aire frío. Se mide mediante un aparato denominado

higrómetro, y se expresa mediante los conceptos de humedad absoluta, específica,

o relativa del aire.

1.3.2. La humedad de saturación (Hs)

Es la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro

cúbico de aire en unas condiciones determinadas de presión y temperatura y sus

unidades son 3/mg

1.3.3. La humedad absoluta (Ha)

Es la masa total de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se

expresa en gramos por metro cúbico de aire. La humedad atmosférica terrestre

presenta grandes fluctuaciones temporales y espaciales, y sus unidades son 3/mg

1.3.4. La humedad específica (He)

Mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo

de aire húmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire.

La humedad relativa del aire es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de


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agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica

temperatura. y sus unidades son [ ]Kgg /

Carta Psicrometrica

Diagrama 1-2. Diagrama humedad relativa del aire

1.3.5. Punto de Rocío o temperatura de rocío

El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que

empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío,

neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de

agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción devapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación,

expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100%)

se llega al punto de rocío.

Lo anterior también se encuentra en función de la presión lo podemos

visualizar en al aire comprimido, para determinar el punto de rocío en un sistema de

aire comprimido podemos utilizar el diagrama de mollier, con el fin de agilizar los

cálculos de la red en cuestión, se procederá de forma inmediata a ejecutar dichos

cálculos, del Grafico Nº 1-2, tomando en consideración que el promedio de la

humedad en la región de Valparaíso es del 82% (dato de la pagina web

meteorología de chile), y la temperatura de bulbo seco es de 16 ºC promedio. La

presión Pº =6 y la temperatura T=16 ºC, el punto de rocío se determina del

diagrama, como se aprecia a continuación.

[ ]bar

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Airehttp://es.wikipedia.org/wiki/Roc%C3%ADo_%28fen%C3%B3meno_f%C3%ADsico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Nieblahttp://es.wikipedia.org/wiki/Escarchahttp://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_relativahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Punto_de_saturaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Punto_de_saturaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_relativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Escarchahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nieblahttp://es.wikipedia.org/wiki/Roc%C3%ADo_%28fen%C3%B3meno_f%C3%ADsico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Airehttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura


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Diagrama de Mollier.

Fuente; Literatura de neumática (atlas Aire comprimido)

Gráfico 1-2. Grafico calidad del aire

Para lo cual, primeramente debemos realizar el cálculo del contenido de

agua con la presión de saturación (Ps) a la temperatura del Ej. 16 ºC, utilizando la

tabla que a continuación se detalla encontramos la (Ps).en mbar.


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Tabla 1-3. Tabla en mbar para presiones de saturación (Ps)

Fuente; Elaboración Propia tomando como referencia datos obtenidos de literatura en termodinámica

Yanus A. Cengel, sexta edición.

⇒ P(s) (24ºC) = 29.82mbar = 0.02982bar. Para calcular el contenido de

agua (X) se aplica la siguiente fórmula:

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

××−

×

×= kg

g

Ps p

Ps

X 1000622,0 ϕ

ϕ

Ecuación 1-2

Donde:

[ ]bar p = presión absoluta total

φ = humedad relativa (de 0 a 1)

p(s) = presión de saturación del vapor [ ]bar

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

= kg

g

X 548,1

Con aplicación del diagrama N·1-2, nos posesionamos en la curva 3 bar e

interceptamos con x=1,548 en las abscisas y para las ordenadas se desprende que

la Temperatura de rocío para éste sistema es de 13°C

1.3.6. Presencia del agua en el aire comprimido

Como Ej. Si se tiene 0,1 parte de por 1 de aire, cuando el

compresor reduce 8 de aire a 1 quedan 0,8 partes de agua en 1

comprimido, es por ello que se debe eliminar el agua en el proceso del aire

comprimido, dicha acumulación de agua puede causar corrosión a los equipos o

3m

3m

H O23

m3

m


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algún tipo de dificultades en la operación normal de las actividades para la cual fue

diseñada la red de aire comprimido como lo puede ser un hospital.

Por ello es recomendable instalar un filtro delante de las unidades

consumidoras. Este filtro puede ser, por ejemplo, un filtro con efecto ciclónico. En

este tipo de filtros, el aire es guiado por diversos deflectores para que ejecuten un

movimiento giratorio, con lo que se enfría. El efecto centrífugo y el enfriamiento

tienen como consecuencia la eliminación de condensado.

Para determinar la cantidad de agua que existe en el aire comprimido

también existe el diagrama que se encuentran en función de la temperatura y la

presión

Fuente; Literatura neumática (Atlas Aire comprimido)

Grafico 1-3. Grafico calidad del aire

En el grafico 1-3 se puede obtener la cantidad de masa de agua en un

metro cubico de aire bajo ciertas condiciones de presión y temperatura.


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CAPÍTULO 2: ASPECTOS FUNDAMENTALES RED DE AIRE COMPRIMIDO


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2. ASPECTOS FUNDAMENTALES RED DE AIRE COMPRIMIDO

2.1. COMPRESORES

Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y

vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del mismo

durante su paso a través del compresor. Comparados con turbo soplantes y

ventiladores centrífugos o de circulación axial, en cuanto a la presión de salida, los

compresores se clasifican generalmente como maquinas de alta presión, mientras

que los ventiladores y soplantes se consideran de baja presión.

Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran

variedad de gases y vapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común

es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte,

pintura a pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y

perforadoras. Otro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el

gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción de

gases, turbinas de gas y construcción.

2.1.1. Clasificación de los compresores

Al clasificarse según la construcción de los compresores volumétricos se

subdividen en los de émbolos, rotor, paletas en centrífugos y axiales. Es posible la

división de los compresores en grupos de acuerdo con el género de gas que se

desplaza, del tipo de transmisión y de la destinación del compresor.


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Fuente; Elaboración Propia.

Esquema 2-1. Esquema clasificación de los compresores

2.1.2.1. Compresor alternativo o de embolo

Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático medianteel cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de entrada, se retiene y

comprime en el cilindro y sale por las válvulas de descarga, en contra de la presión

de descarga. Los compresores alternativos tienen piezas en contacto, como los

anillos de los pistones con las paredes del cilindro, resortes, placas y discos de

válvulas que se acoplan con sus asientos entre la empaquetadura y la biela. Todas

estas partes están sujetas a desgaste por fricción.

Los compresores alternativos pueden ser del tipo lubricado o sin lubricar. Si

el proceso lo permite, es preferible tener un compresor lubricado, porque las piezasdurarán más.,

a) Verticales –Horizontales:

Los compresores alternativos abarcan desde una capacidad muy pequeña hasta

unos 3000 CFM Para equipo de procesos, por lo general, no se utilizan mucho los

tamaños grandes y se prefieren los centrífugos. Si hay alta presión y un gasto

más bien bajo, se necesitan los alternativos. El número de etapas o cilindros se

debe seleccionar con relación a las temperaturas de descarga.

b) Compresores Rotatorios o centrífugos:

Los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases mediante ruedas

de paletas.


23/80

Los ventiladores son compresores centrífugos de baja presión con una rueda de

paletas de poca velocidad periférica (de 10 a 500 mm de columna de agua; tipos

especiales hasta 1000 mm). Las máquinas soplantes rotativas son compresores

centrífugos de gran velocidad tangencial (120 a 300 m/s.) y una relación de

presiones por escalón p2/p1 = 1,1 a 1,7. Montando en serie hasta 12 ó 13

rotores en una caja puede alcanzarse una presión final de 12kg/cm2,

comprimiendo aire con refrigeración repetida.

2.1.2.2. Compresores de paletas deslizantes

Este tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad cilíndrica

dentro de la cual está ubicado en forma excéntrica un rotor con ranuras profundas,

unas paletas rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma

que al girar el rotor la fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del

cilindro. El gas al entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la

pared de la cavidad cilíndrica es comprimida al disminuir el volumen de estos

espacios durante la rotación.

2.1.2.3. Compresores de pistón líquido

El compresor rotatorio de pistón de liquido es una maquina con rotor dealetas múltiple girando en una caja que no es redonda. La caja se llena, en parte de

agua y a medida que el rotor da vueltas, lleva el líquido con las paletas formando

una serie de bolsas. Como el liquido, alternamente sale y vuelve a las bolsas entre

las paletas (dos veces por cada revolución). A medida que el líquido sale de la bolsa

la paleta se llena de aire. Cuando el líquido vuelve a la bolsa, el aire se comprime.

2.1.2.4. Compresores de lóbulos (Roots)

Se conocen como compresores de doble rotor o de doble impulsor aquellos

que trabajan con dos rotores acoplados, montados sobre ejes paralelos, para una

misma etapa de compresión. Una máquina de este tipo muy difundida es el

compresor de lóbulos mayor conocida como "Roots", de gran ampliación como sobre

alimentador de los motores diesel o sopladores de gases a presión moderada. Los

rotores, por lo general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante engranajes

exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los lóbulos y la

carcasa; con el movimiento de los rotores de la máquina, por donde sale, no

pudieron regresarse debido al estrecho juego existente entre los lóbulos que sedesplazan por el lado interno.


24/80

2.1.2.5. Compresores de tornillo

La compresión por rotores paralelos puede producirse también en el sentido

axial con el uso de lóbulos en espira a la manera de un tornillo sin fin. Acoplando

dos rotores de este tipo, uno convexo y otro cóncavo, y haciéndolos girar en

sentidos opuestos se logra desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los

lóbulos y la carcasa.

Las revoluciones sucesivas de los lóbulos reducen progresivamente el

volumen de gas atrapado y por consiguiente su presión, el gas así comprimido es

forzado axialmente por la rotación de los lóbulos helicoidales hasta la descarga.

a) Principio de funcionamiento - Caudal

Los compresores rotativos pertenecen a la clase de maquinas volumétricas; por

su principio de funcionamiento son análogos a las bombas rotativas. Los más

difundidos son los compresores rotativos de placas; últimamente hallan

aplicación los compresores helicoidales.

Al girar el rotor, situado excéntricamente en el cuerpo, las placas forman

espacios cerrados, que trasladan el gas de la cavidad de aspiración a al cavidad

de impulsión. Con esto se efectúa la compresión del gas. Tal esquema del

compresor, teniendo buen equilibrio de las masas en movimiento, permito

comunicar al rotor la alta frecuencia de rotación y unir la maquina directamentecon motor eléctrico.

b) Regulación del caudal

De la ecuación para determinar el caudal de los compresores de rotor se ve que

el caudal es proporcional a la frecuencia de rotación del árbol del compresor. De

esto se deduce el procedimiento de regulación de Q cambiando n.

Los compresores de placas se unen con los electromotores en la mayoría de los

casos directamente y la frecuencia de rotación de estos constituyen 1540, 960,

735 rpm. Para regular el caudal en este caso es necesario igualar entre los

arboles del motor y el compresor un vareador de velocidad.

2.2. FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UN COMPRESOR

Los puntos que intervienen en la selección de un compresor son numerosos

e importantes. Una muestra elemental bastará para tomar una idea: presiónmáxima y mínima pretendida, caudal necesario, crecimiento previsto de la

demanda, condiciones geográficas (altitud, temperatura, etc.), tipo de regulación,

espacio necesario, tipo de refrigeración y accionamiento. Cabe señalar que este tipo

de inquietudes se orientan a definir un compresor estacionario, sin embargo no

debe descartarse la posibilidad del uso de un compresor portátil. Esta situación se


25/80

da en los casos de trabajo en terreno donde deben realizarse operaciones con la

ayuda del aire comprimido como Ej. La asistencia en terreno de vehículo automotriz,

y ya contando con las herramienta en taller, se podrán utilizar en terreno, que como

es lógico, deben alimentarse con aire comprimido. Las unidades compresoras

móviles sirven para estos casos. Generalmente la unidad motriz es un motor diesel.

(El equipo es totalmente autónomo.)

2.2.1. Presión

La elección de la “presión máxima necesaria de utilización” es uno de los

parámetros principales que permitirá la acertada elección del compresor. La “presión

máxima de utilización” la determina el equipo más exigente al que habremos de

entregar aire. La elección recaerá finalmente en aquel compresor que satisfaga la

“máxima presión de utilización” a la vez que los requerimientos de otros parámetros

2.2.2. Caudal

Para seleccionar un compresor adecuado para la instalación, se deberá

contemplar la hipótesis de consumos que se considere que va a ser la más habitual.

Para establecer una hipótesis de consumos realistas hay que conocer con cierto

detalle el uso habitual que se hace de todas las unidades consumidoras quealimentan la instalación. Por lo tanto, el caudal depende de los siguientes factores:

• Coeficiente de uso (CU)

• Coeficiente de simultaneidad (CS).

• Coeficiente de mayo ración para futuras ampliaciones (CMA)

• Coeficiente de mayo ración por fugas (CMF)

• Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor (CCC)

2.2.3. Coeficiente de uso (CU) [ ]%

La duración de conexión se expresa en porcentaje o como factor. Este

criterio tiene en cuenta que la mayoría de las unidades consumidoras no está en

funcionamiento constantemente. En la Tabla 2-1 se incluyen algunos valores de

referencia para diversas unidades consumidoras.


26/80

Tabla 2-1. Coeficiente de uso

Fuente; Elaboración Propia en base a datos de Atlas copco

2.2.4. Coeficiente de simultaneidad (CS). [ ]%

El factor de simultaneidad también es un valor empírico. Las unidadesconsumidoras que no funcionan de modo continuo suelen conectarse en diversos

momentos, con lo que no todas funcionan al mismo tiempo. Ello significa que

pueden aplicarse los factores de simultaneidad que se indican a continuación.

Tabla 2-2. Simultaneidad, para visualizar cuantos equipos a la vez están

funcionando

Fuente; Literatura de neumática Manual Atlas Copco

2.2.5. Coeficiente de mayoración para futuras ampliaciones (CMA) [ ]%

Normalmente se suele prever que el consumo puede aumentar hasta 30%

en el futuro al añadir nuevas unidades consumidoras a la instalación. En este caso el

coeficiente de mayoración será igual a 1.3.


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2.2.6. Coeficiente de mayoración por fugas (CMF) [ ]%

Las fugas de aire son inherentes a toda instalación neumática. Se va a

tratar de que el montaje de la instalación lo realice personal calificado y conmaterial de calidad por lo que se va a cifrar este coeficiente en 1.1. (10%)

2.2.7. Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor (Ccc) [ ] %

Es el coeficiente entre la duración total del ciclo de funcionamiento (tiempo

entre arranques) y el tiempo en el que el compresor produce aire comprimido

(compresor funcionando). Aplicando estos coeficientes, el caudal que tiene que

proporcionar el compresor es:

espi

n

i

U CC MF sCompresor QC C C C Q ∑=

××××=1

Ecuación 2-1

Donde;

• Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor (Ccc) [ ] %

• Coeficiente de mayoración por fugas (CMF) [ ]%

• Coeficiente de mayoración para futuras ampliaciones (CMA) [ ] %

• Coeficiente de simultaneidad (CS). [ ]%

• Coeficiente de uso (CU) [ ]%

• Qespi = valor del caudal de las unidades consumidoras hm /3

2.2.8. Accionamiento

Otro de los temas a considerar en la elección es el accionamiento. Es

prudente individualizar el lugar donde habrá de accionar el compresor para evitar

contratiempos. El accionamiento podrá ser un motor eléctrico compatible con el

suministro del lugar utilizado o con motor de combustión interna, ya sea de ciclo

Diesel o de ciclo Otto.

2.2.9. Refrigeración

Cuando de refrigeración se trata, se deben estudiar dos conceptos que no

se deben confundir. Uno de ellos corresponde a la refrigeración del equipo en sí y el

otro a la refrigeración del gas que se está comprimiendo. La refrigeración del equipo

suele ser por aire o por agua.


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2.2.9.1. Por aire

Se reconoce este caso por la pared externa aletada de los cilindros.

Normalmente se hace circular aire a través de dichas aletas.

2.2.9.2. Por agua

El cilindro se encuentra rodeado por una camisa por la que circula agua.

Esta posibilidad implica considerar la instalación Complementaria: torre de

enfriamiento, bombas, depósitos, etc. En cuanto a la refrigeración del gas, en lo que

al compresor respecta, aparece casi siempre en los casos que el compresor es multi

etapa. Es decir, se enfría el gas naturalmente calentado por la compresión, con el

objeto de procesar más masa en la etapa siguiente y mejorar así su rendimiento.

2.3. TUBERÍAS

2.3.1. Redes de aire comprimido

Se reconoce como red de distribución de aire comprimido al sistema detuberías que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto de

utilización.

Estas tuberías se pueden clasificar de la siguiente forma:

2.3.1.1. Tubería principal

Es la línea que sale del conjunto de compresores y conduce todo el aire que

consume la planta. Debe tener la mayor sección posible para evitar pérdidas de

presión y prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de

caudal.

2.3.1.2. Tubería secundaria

Se derivan de la tubería principal para conectarse con las tuberías de

servicio. El caudal que por allí circula es el asociado a los elementos alimentados

exclusivamente por esta tubería. También en su diseño se debe prever posibles

ampliaciones en el futuro.

2.3.1.3. Tubería de servicio

Son las que surten en sí a los equipos neumáticos. En sus extremos tienen

conectores rápidos y sobre ellas se ubican las unidades de mantenimiento (FRL).


29/80

Debe procurarse no sobrepasar de 3 el número de equipos alimentados por una

tubería de servicio. Con el fin de evitar obstrucciones, se recomiendan diámetros

mayores de ¼” en la tubería.

2.3.2. Configuración de la Red

Existen varias posibles configuraciones de una red de aire comprimido, tal

como se muestra el esquema 2-2.

Red abierta.

Red cerrada.

Red interconectada.

Esquema de configuración de redes.

Esquema 2-2. A, B y C) Redes típicas de distribución de aire comprimido

2.3.2.1. Red abierta

Se constituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las

secundarias y las de servicio tal como se muestra en el esquema 2-2.a 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 2%). La principal desventaja de este tipo de redes es su

mantenimiento. Ante una reparación, es posible que se detenga el suministro de

aire “aguas abajo” del punto de corte, lo que implica una detención de la

producción.


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2.3.2.2. Red cerrada

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

muestra en el esquema 2-2.b. La inversión inicial de este tipo de red es mayor que

si fuera abierta. Sin embargo, con ella se facilitan las labores de mantenimiento de

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

la producción. Una desventaja importante de este sistema es la falta de dirección

constante del flujo. La dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las

demandas puntuales y por tanto el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo

del consumo. El problema de estos cambios radica en que la mayoría de los

accesorios de una red (por ejemplo filtros) son diseñados con una entrada y una

salida. Por tanto un cambio en el sentido de flujo los inutilizaría. Cabe anotar que

otro defecto de la red cerrada es la dificultad de eliminar los condensados debido a

la ausencia de inclinaciones. Esto hace necesario implementar un sistema de secado

más estricto en el sistema. Al contrario de lo pensado, la pérdida de carga en esta

construcción es menor que en la anterior, esto debido a que una unidad

consumidora estaría abastecida desde cualquiera de las dos direcciones posibles.

Por tanto la principal razón para implementar redes cerradas es por su buen

mantenimiento.

2.3.2.3. Red interconectada

Esta configuración es igual a la cerrada, pero con la implementación de by-

pass entre las líneas principales, tal como se muestra en la Figura 2-2.C. Este

sistema presenta un excelente desempeño frente al mantenimiento, pero requiere

una inversión inicial más alta. Además, la red interconectada presenta los mismos

problemas que la cerrada.

2.3.3. Selección de la red de tuberías

Para elegir el material de los tubos utilizados en redes de aire comprimido,

se debe tener en cuenta los siguientes factores:

Calidad del aire comprimido (tuberías resistentes a la corrosión,

empalmes que no provoquen la acumulación de depósitos).

Dimensiones de los tubos.

Presión (poca pérdida de presión; máximo 0.1bar ); fugas mínimas.

Condiciones del entorno (estabilidad a la incidencia de luz solar,

resistencia a bacterias y a temperaturas tropicales).

Trabajo de montaje (tendido sencillo de los tubos y montaje de los

empalmes, utilización de herramientas y materiales especiales,

necesidad de disponer de conocimientos especiales).


31/80

Costos del material (válvulas y accesorios de alta calidad y robustos a

precios económicos).

Rigidez de los materiales (utilización de componentes auxiliares para

el montaje, por ejemplo escuadras de montaje).

Coeficiente de dilatación térmica del material.

Experiencias y conocimientos en materia de las técnicas necesarias.

Las redes pueden estar constituidas de tubos de metal y/o material

sintético. En las Tablas, se hace una comparación de las característica

Tabla 2-3. Materiales

Fuente: Elaboración Propia envase a literatura de neumática y tablas de cañerías.


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2.4. ALMACENAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO

El aire comprimido es, quizás, la única forma de energía fácilmente

almacenable. Suelen utilizarse para este propósito tanques depósitos de muy

variados tamaños.

Estanques de almacenamiento

Fuente; pagina kaeser Internet

Figura 2-1. Tanques depósitos

Se puede advertir que si la demanda de aire fuera constante y se pudiera

conseguir un compresor que satisfaga en forma continua esa demanda, no habría

necesidad de almacenar energía; a excepción, claro está, de un determinado

volumen adicional al de la instalación, que proporcionaría una cantidad de aire paraaccionamientos de seguridad, ante la eventual parada del compresor. Como la

realidad está lejos de presentarse en esta forma, es decir, la demanda es variable y

comúnmente esa variación no sigue una ley determinada, es necesario conocer a

partir de ciertos datos, cuál deberá ser el volumen del tanque de almacenamiento

ya que este tiene como funciones específicas las siguientes:

Almacenar aire comprimido para satisfacer peaks altos de demanda

que excedan la capacidad del compresor.

Favorecer el enfriamiento del aire y la precipitación del agua de

Condensación.

Compensar las variaciones de presión en el consumo.

Generar una frecuencia rentable de ciclos “entrada-salida” en el

Compresor.


33/80

El volumen dependerá, entonces, de:

a) Del caudal del compresor.

b) Del rango de regulación (ΔP=Diferencia entre la presión máxima y

Mínima del régimen). Este rango corresponde a la presión máxima que es

capaz de suministrar el compresor y la presión mínima que se está

dispuesto a regular la marcha del compresor (partidas del compresor).

c) De la frecuencia del compresor (Z = partidas del compresor por hora).

Con el ábaco de la Figura se puede calcular la capacidad del acumulador de

aire libre (VB).

Fuente; literatura neumática

Grafico 2-1. Cálculo depósito

Obtenido este valor de VB, se puede obtener la capacidad del estanque (V)

con la siguiente fórmula.


34/80

[ ]3.

. mP

PV V

est

atm B ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×=

Ecuación 2-2

Donde;

=V Volumen del estanque en 3m

= BV constante sacada del ábaco 3m

=atmP Presión atmosférica 101325 [ ]Kpa

=.est P presión del estanque [ ]Kpa

2.4.1. Instalación

El tanque o depósito de aire puede instalarse en varias posiciones. En la

mayoría de los equipos importantes éste es instalado por separado y la posición

más razonable es la vertical. Son varios los motivos que permiten sostener esta

forma de instalarlo:

Menor lugar ocupado.

Favorece la precipitación del condensado.

Permite su eliminación casi total.

Con la misma estructura se consigue la altura de distribución.

Menos área en contacto con el agua.

En condiciones especiales pueden instalarse varios tanques interconectados,

adaptando el volumen del depósito al de los compresores afectados a la producción

en ese momento.

Es importante que la conexión del compresor con el tanque debe ser flexible

para evitar transmitir a la instalación vibraciones inoportunas.


35/80

2.5. TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO;

2.5.1. Generalidades de las impurezas

Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de

aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones

neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos. Mientras que la mayor

separación del agua de condensación tiene lugar en el separador, después de la

refrigeración, la separación fina, el filtrado y otros tratamientos del aire comprimido

se efectúan en el puesto de aplicación. A la salida del depósito.

Secadores;

a) Frigoríficos

En muchos casos es suficiente recurrir al método de secado por frío. En ese

caso, la temperatura del aire disminuye por efecto de un agente

refrigerante. Así se forma condensado y disminuye el contenido de agua del aire

b) Por absorción

En el caso del secado por absorción, una sustancia química atrae la

humedad que termina disolviéndose en ella. La sustancia química es una solución

salina a base de NaCl. Se trata de un secador

c) Por adsorción

En el proceso de secado por adsorción, las moléculas del gas o del vapor se

enlazan debido a las fuerzas moleculares. El agente secante es un gel (por Ejemplo,

gel silícico)

d) De membrana.

Los secadores de membrana están compuestos por un haz de fibras huecas

Permeables al vapor y que está circundado de aire seco que no está sometido a

Presión.

En los puntos de utilización

Filtros.

Regulador de presión.

Lubricador.


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2.5.2. Proceso de secado

El aire, al comprimirse, se calienta, por lo que es necesario montar un

equipo de refrigeración del aire inmediatamente después del compresor. El

calentamiento se produce porque el aumento de la energía necesaria para

incrementar la presión de p1 a p2 implica un aumento de la temperatura de T1 a

T2. La temperatura se puede calcular aplicando la siguiente fórmula:

( )k

k

P

PT T

1

1

21

−

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×=

Ecuación 2-3

Pudiendo ser k desde 1.38 hasta 1.4; la temperatura en kelvin y presiones

absolutas.

Donde;

1T = Temperatura de entrada en [ ]K

T = Temperatura de salida en [ ]K

2P = presión de salida [ ]Kpa

1P = presión de entrada [ ]Kpa K = constante [ ]−

El aire siempre contiene una cantidad mayor o menor de vapor de agua. Sin

embargo, el aire solo puede contener una cantidad limitada de agua (hasta la

cantidad de saturación). Antes que el aire comprimido llegue a las unidades

consumidoras, debe conseguirse que se condense la mayor cantidad posible del

vapor de agua. Si no se utiliza un compresor exento de aceite, se obtiene una

mezcla comprimida de aire y aceite. Ese aceite tiene que extraerse del airemediante un separador y, a continuación, refrigerarse. Para que los elementos de

mando y los elementos funcionales neumáticos no se transformen en “elementos

hidráulicos”, es recomendable secar el aire comprimido. El secado es el proceso más

importante de la operación de preparación del aire. Secando bien el aire se evita la

corrosión de los tubos y de los elementos neumáticos. El criterio que se aplica para

medir el secado del aire es la temperatura del punto de condensación. Cuanto más

alta es la temperatura del aire comprimido, más agua puede contener el aire

(cantidad de saturación).


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2.6. FILTRACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

Desde hace más de 100 años se utilizan filtros de aire, lo que significa que

han experimentado una larga evolución. Originalmente se empleaban tejidos para

filtrar. La elección del filtro apropiado es fundamental para la calidad del aire. Para

obtener aire comprimido de alta calidad, es necesario prever varias fases de

filtración. Un solo filtro “fino” no es suficiente para obtener aire de calidad

satisfactoria.

2.6.1. Clasificación de los filtros

2.6.1.1. Filtro

Los filtros comunes son capaces de retener partículas de tamaños

superiores a [ m]40 o a [ ]m5 , según su grado de filtración y el tipo de cartucho

filtrante.

2.6.1.2. Micro filtro

Estos filtros retienen partículas de tamaños superiores a [ ]m1,0 .

2.6.1.3. Filtro sub micrónico

Estos filtros pueden retener partículas de tamaños superiores a [ ]m01,0 .

Sin embargo, antes de pasar por estos filtros, el aire tiene que haber pasado

previamente por otro, capaz de retener partículas de hasta 5μm.

2.6.1.4. Filtro de carbón activo

Estos filtros son capaces de retener partículas a partir de [ m]003,0 , lo que

significa que pueden retener sustancias aromatizantes u odoríferas.

2.6.2. Selección de filtros

Para seleccionar el filtro más adecuado, se puede recurrir al esquema que

se presenta a continuación, donde se dan a conocer, el tipo de calidad de aire(humedad, aceite, polvo, bacterias)


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Fuente; Catalogo Kaeser.

Diagrama 2-1. Selección de compresores


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2.7. CONTENIDO DE ACEITE EN EL AIRE COMPRIMIDO

La utilización de equipos neumáticos en determinados sectores industriales

(por ejemplo, en la industria farmacéutica o alimentaria o en cabinas de pintura)

exige el uso de aire comprimido sin aceite. El problema consiste en el aceite residual

contenido en el aire comprimido proveniente del compresor. Incluso utilizando

compresores exentos de aceite, el aire contiene aerosoles oleosos que crean cierto

grado de aceite residual. Este aceite puede taponar los elementos sensibles de los

componentes de la red y, además, enjuagar o dañar la lubricación que dichos

componentes tienen de fábrica. El contenido de aceite en el aire comprimido se

puede comentar en los siguientes términos:

2.7.1. Aire comprimido con baja calidad

Este es el caso normal, después de haber pasado el aire por un filtro capaz

de retener partículas de máximo 1 hasta [ ]mμ 20 . Esta categoría corresponde a la

calidad de aire utilizado para efectuar mediciones, respirar y trabajar, siempre y

cuando cumpla con los requisitos específicos en cada caso.

2.7.2. Aire comprimido técnicamente sin contenido de aceite

En este caso, el contenido de aceite residual es de 0.3 hasta 3/01,0 mmg ,

lo que significa que se trata de aire comprimido apropiado para cualquier aplicación

técnica. Para conseguir aire de esta calidad tienen que utilizarse filtros micrónicos.

2.7.3. Aire comprimido absolutamente exento de aceite

En el proceso de preparación del aire comprimido, el aire que entra en elcompresor ya está exento de aceite. El contenido de aceite del aire comprimido es

Inferior 3/003,0 mmg . Esta calidad se obtiene únicamente mediante el uso de

filtros de carbón activo.

2.8. UNIDAD DE MANTENIMIENTO

La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes

elementos:

Filtro de aire comprimido

Regulador de presión

Lubricador de aire comprimido


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Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

El caudal total de aire en hm /3 es decisivo para la elección del

tamaño de unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce enlas unidades una caída de presión demasiado grande. Por eso, es

imprescindible respetar los valores indicados por el fabricante.

La presión de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la

unidad, y la temperatura no deberá ser tampoco superior a 50 [ ]C º

(valores máximos para recipiente de plástico).

Fuente; Internet

Figura 2-2. Unidad de mantenimiento

2.8.1. Regulador de presión

Los reguladores de presión tienen la función de mantener constante el nivel

de la presión secundaria (que lleva hacia las unidades consumidoras),independientemente de las oscilaciones que se producen en el circuito principal

(presión primaria). Si varía la presión secundaria, el funcionamiento de los

elementos de mando y de los actuadores varía de modo inaceptable. Si la presión

de funcionamiento es demasiado alta, aumenta el desgaste y el consumo de energía

es menos eficiente. Si la presión de funcionamiento es demasiado baja, el

rendimiento disminuye y, con frecuencia, las unidades consumidoras no funcionan

correctamente. En términos generales, la parte de trabajo de la red debe tener una

Presión de , mientras que la parte de los mandos necesita .[bar 6 ] [ ]bar 4

2.8.2. Lubricador de aire comprimido

Verificar el nivel de aceite en la mirilla y, si es necesario, suplirlo hasta el

nivel permitido. Los filtros de plástico y los recipientes de los lubricadores no deben


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limpiarse con tricloroetilen. Para los lubricadores, utilizar únicamente aceites

minerales.

2.8.3. Trampas de condensado

La Trampa o Separador de Condensados separa el Agua del Aire

Comprimido a través de la fuerza centrífuga generada por las aletas de efecto

ciclónico. Luego el Condensado y otras Impurezas deben ser evacuadas del

Separador a través de una Purga de condensados. Una purga deficiente hace que el

separador pierda su funcionalidad porque este se satura de Condensados

pasándolos nuevamente a la Red de Aire. La Purga incorporada funciona por

flotador, el que tiene una vida útil limitada pasado un tiempo, el flotador se “pincha”

y se llena de Condensados (no flota más), o se obstruyen las articulaciones de este

impidiendo el drenaje. Para evitar este problema, se recomienda instalar una Purga

Automática por Nivel.

Fuente; Literatura neumática

Figura 2-3. Trampas de condensado

2.8.4. Caudal en las unidades de mantenimiento

Todos los aparatos poseen una resistencia interior, por lo que se produce

una caída de presión -hasta que el aire llega a la salida. Esta caída de presión

depende Q caudal de paso y de la presión de alimentación correspondiente. En el

grafico 2-2 están representadas varias curvas.

En la abscisa está indicada la pérdida de presión [ ] pΔ . Esta es la diferencia

entre la presión reinante en la unidad mantenedora [ ]1P y la presión a la salida de

la unidad [ La pérdida máxima de presión]2P [ ] pΔ , si embargo para efectos de calculo

de esta evaluación se considera una pérdida de carga por unidad consumidora de

0,2 [ . Descrita en literatura de neumática.]bar


42/80

La unidad de mantenimiento debe elegirse cuidadosamente según el

consumo de la instalación. Si no se pospone un depósito, hay que considerar el

consumo máximo por unidad de tiempo.

Fuente; Literatura de neumática.

Grafico 2-2. Pedidas de carga


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CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN GENERAL RED DE AIRE COMPRIMIDO


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3. DESCRIPCIÓN GENERAL RED DE AIRE COMPRIMIDO

El Presente diseño considera una red de aire comprimido para el Taller de

Mecánica Automotriz de la UTFSM. Sede Viña del Mar, el Cual considera 20

unidades consumidoras que comprenden 8 Llaves de impacto de 1”, Con una

capacidad de torque máx. 850 Lb*ft. 7 Llaves de impacto ½ “, Con una capacidad

de torque máx. 300 Lb*ft. 4 esmeriles Angulares de 4 1/2”, y 1 pistola para el

desarrollo de pinturas. Este requerimiento es función de las tareas que deben ser

desarrollar en taller, además son las herramientas que presentan mayor consumo

dentro de la familia de herramientas neumáticas, por lo tanto, ante cualquier

eventualidad de consumo posterior en el punto, se podrá instalar la herramienta que

sea necesaria, restando a esto sólo ajustar el requerimiento de “presión de trabajo”

con el regulador de presión instalado en el punto

3.1. DESCRIPCIÓN PLANOS DE LA RED

Fuente, departamento de mantención U.T.F.S.M-U.S.M

Plano 3-1. Plano descripción emplazamiento de la Red


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Fuente, departamento de mantención U.T.F.S.M-J.M.C

Plano 3-2. Plano descripción Emplazamiento en corte

3.2. DESCRIPCIÓN UNIDADES CONSUMIDORAS

A fin de asegurar el mantenimiento de las unidades consumidoras, antes de

cada unidad se incorpora una unidad de mantenimiento. En cuanto a sus

aplicaciones son principalmente de uso Mecánico. El costo de cada unidad se

encuentra detallado en el presupuesto unitario.


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3.2.1. Llave de Impacto 1” (8 Unidades)

Fuente; Internet

Figura 3-1. Llave de Impacto 1” (8 Unidades)

Tabla 3-1. Datos llave de impacto 1” Nº6

Fuente; Elaboración propia con datos de internet.


47/80

3.2.2. Llave de Impacto 1/2” (7 unidades)

Fuente; Internet

Figura 3-2. Llave de Impacto 1/2” (7 unidades)

Tabla 3-2. Datos llave de impacto ½” Nº7

Fuente; Elaboración propia con datos de internet


48/80

3.2.3. Esmeril angular (4 unidades)

Fuente; Internet

Figura 3-3. Esmeriladora

Tabla 3-3. Datos esmeriladora Nº8



49/80

3.2.4. Pistola para Pintar (1 unidades)

Fuente; Internet

Figura 3-4. Pistola para Pintar

Tabla 3-4. Datos pistola de pintar Nº8


En el plano que se describe a continuación se aprecia la disposición de la

red en su espacio, además la separación en tramos que permiten el desarrollo de

los cálculos en términos de pérdidas de carga y diámetros de la cañería.


50/80

Emplazamiento de la red de aire comprimido


Plano 3-3. Emplazamiento en tres dimensiones

3.3. CRITERIOS DE DISEÑO

La red contará con un compresor que trae incorporado un secador y

enfriador

Cada unidad consumidora contará con unidades mantenedoras que

serán parte de éstas Filtro, Lubricador, Regulador de Presión. Y sus

pérdidas de cargas estarán dadas literatura 0,2 [ ] .bar

La red será de tipo cerrada por sus ventajas en virtud de abarcar

mayor área de trabajo, mantenimiento en términos de aislar

sectores.

Para asegurar el que el condensado en las líneas se utilizará una

pendiente de 1% y trampas de condensado en la línea principal

Como las pérdidas de cargas están dadas en literatura de aire

comprimido y van desde 0,1 [ ]bar a 0,2 [ ]bar se tomará 0,2 [ ]bar en


51/80

primera instancia para el cálculo del diámetro optimo, también se

respetarán las velocidades recomendadas establecías en dicha

literatura 10 [ ]sm / a 20 [ ]sm /

Para la selección de filtros se optará por integrados básicos ya que no

se requieren altos niveles de calidad en el aire.

Para el coeficiente de simultaneidad se tomará el valor de 0,65.

Extraído de tabla.


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CAPÍTULO 4: DISEÑO RED DE AIRE COMPRIMIDO


53/80

4. DISEÑO RED DE AIRE COMPRIMIDO

4.1. RED DE DISTRIBUCIÓN

Al diseñar una red de aire comprimido, es muy importante tener en cuenta

las dimensiones de las tuberías. Por ello, es recomendable proceder de la siguiente

manera:

Definir el lugar en el que se montarán las unidades consumidoras.

Definir la cantidad de unidades consumidoras, distinguiéndolas según

su tipo y la calidad de aire que necesitan.

Preparar una lista que incluye el consumo de aire de cada una de las

unidades consumidoras.

Determinar el consumo total, considerando la duración de la conexión,

la simultaneidad de funcionamiento y las reservas necesarias para

una posible posterior ampliación de la red.

Confección del plano de las tuberías, incluyendo su longitud, los

accesorios (derivaciones, codos, reductores) y los racores necesarios.

Calcular la resistencia que se opone al caudal, convirtiendo la

resistencia de los componentes en el equivalente de la resistencia en

las tuberías en función de su longitud.

Determinación de la pérdida de presión admisible.

Determinar la longitud nominal de los tubos, a continuación,

determinar su diámetro interior.

Elección del material de los tubos.

El cálculo de una red de distribución de aire comprimido consiste solamente

en la determinación del diámetro único que tendrá dicha tubería, en función de

ciertos datos de partida que son

La presión máxima de régimen.

El caudal máximo a utilizar.

La pérdida de carga que se está dispuesta a tolerar en la instalación.

La forma y dimensión de la red.

4.1.1. Presión máxima del régimen

Ésta corresponde a la presión máxima que se tiene establecida para los

compresores. Cada unidad consumidora tendrá cierta presión de trabajo (dada por

el fabricante). De todas ellas, habrá algunas cuya presión máxima de trabajo será

superior a las otras, por lo cual el compresor deberá ser capaz de entregar poco


54/80

más de esta presión máxima (presión máxima del régimen). Frecuentemente este

valor nunca excederá los 10 [ ]bar en instalaciones de aire comprimido normales.

4.1.2. Caudal máximo a utilizar

El caudal depende de los siguientes factores:

Cantidad de unidades consumidoras y consumo de aire de cada una.

Factor de simultaneidad (ya que no siempre todas las unidades

Consumidoras funcionan al mismo tiempo).

Pérdidas por desgaste de las unidades consumidoras y por fugas en la

red.

Duración de la conexión de las unidades consumidoras.

Posibles ampliaciones futuras.

4.1.3. Pérdidas de carga

Por último se considerará la pérdida de carga (que se traducirá como una

disminución de la presión). La pérdida de carga o disminución de la energía útil se

produce cuando el aire al circular “roza” con las paredes del tubo o cuando produce

torbellinos en lugares donde la dirección cambia en forma brusca. Estos torbellinosconsumen energía pero su trabajo no es aprovechable.

La pérdida total de carga es un valor que se elige como condición de diseño

y que usualmente está entre 0.1 [ ]bar y 0.2[ ]bar . Se sobreentiende que las

válvulas, accesorios, codos y similares ofrecen una resistencia mucho mayor al

caudal. Para tener en cuenta estos componentes, se calcula con una longitud

equivalente (ficticia) de la tubería y el resultado se suma a la longitud real de los

tubos antes de calcular o determinar gráficamente el diámetro interior necesario de

los tubos. Longitudes ficticias.


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Tabla 4-1. Perdidas de carga en accesorios Nº9


Después de calcular las longitudes equivalentes y sumarlas a las longitudes

de las tuberías, se procede a calcular el diámetro interior del tubo. Para ello puede

utilizarse el nomograma de la Figura 4-1, incluyendo los puntos (1) hasta (7). El

punto de intersección con la escala D en (8) indica el diámetro interior del tubo.

4.1.4. Diámetro de la tubería

El cálculo de la red de aire comprimido, tiene por finalidad determinar el

diámetro interior de las tuberías donde circulará el aire a presión para suministrar a

cada unidad consumidora. Para ello se realizará el cálculo mediante el método

analítico, es decir, por medio de la siguiente ecuación


Figura 4-1. Abaco diámetro de la tubería


56/80

También es posible calcular el diámetro interior del tubo utilizando la

siguiente Formula y que utilizará en ésta memoria.

Fórmula:

522

875,1

35,76⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

××=

f i

nt

PP

Q Ld

Ecuación 4-1

Donde:

Pi = Presión inicial en bar absolutos.[ ]bar

Pf = Presión final en bar absolutos. [ ]bar

Lt = Largo total (incluyendo longitudes equivalentes) en metros. [ ] m

Qn= Caudal normal en hm /3

d = Diámetro interior del tubo en milímetros. [ ]mm

4.2. CÁLCULO

4.2.1. Cálculo consumo de aire unidades consumidoras

El Cálculo de las unidades consumidoras es realizado para cada unidad y lo

que consumirán en su conjunto en la red sin tomar en consideración ningún factor o

grado de utilización.

Tabla 4-2. Consumo unidades consumidoras 10

Fuente; Elaboración propia


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4.2.2. Cálculo consumo de caudal compresor

A continuación la tabla 4-3 muestra el desarrollo del cálculo en términos de

consumo que tendrá la Red tomando en consideración el consumo de cada unidad

consumidora, grado de utilización de las mismas, factores de fuga de la red,

desgastes de las herramienta, expansión y de simultaneidad. (Factores y Formulas

Explicados en capitulo Nº2)

Fórmula:

espi

n

i

MAU CC MF sCompresor QC C C C C Q ∑=

×××××=1

Ecuación 4-2

Donde;

• Coeficiente de ciclo de funcionamiento del compresor (Ccc) [ ] %

• Coeficiente de mayoración por fugas (CMF) [ ]%

• Coeficiente de mayoración para futuras ampliaciones (CMA) [ ] %

• Coeficiente de simultaneidad (CS). [ ]%

• Coeficiente de uso (CU) [ ]%

• Qespi = valor del caudal de las unidades consumidoras hm /3

En el recuadro superior se considera el caudal de la unidades consumidoras

por separado incorporando al cálculo de inmediato el grado de utilización Cu, a

continuación en el recuadro de abajo, tomando el valor de caudal ya calculado con

el grado de utilización se aplica los factores faltantes

Tabla 4-3. Caculo de aire requerido para el compresor

Fuente; elaboración propia.


58/80

4.2.3. Calculo del diámetro

A fin de calcular el diámetro interior de las tuberías, se procede a separar el

circuito en tramos definidos (ver plano 3D Plano 3-3). En cada tramo se conoce el

caudal demandado por cada unidad consumidora, la presión de trabajo, la longitud y

la pérdida de carga dada (de diseño) que es de 0.2bar. Para ejecutar el siguiente

calculo utilizaremos la siguiente Formula. En relación el largo de la cañería y el largo

característico se encuentran fusionados en el recuadro, todo esto para efectos de

cálculo,

Fórmula:

522

875,1

35,76⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

××=

f i

nt

PP

Q Ld

Ecuación 4-3

Donde;

Pi = Presión inicial en bar absolutos. [ ]bar

Pf = Presión final en bar absolutos. [ ]bar

Lt = Largo total (incluyendo longitudes equivalentes) en metros. [ ] m

Qn= Caudal normal en hm /3

Tabla 4-4. Caudal que circulara por tramos al momento de operar



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Ahora se calcula el diámetro;

Tabla 4-5. Calculo del diámetro interior sin velocidad recomendada

Fuente; elaboración propia.

4.2.3.1. Calculo del diámetro, con velocidad recomendada

Como se está trabajando con pérdidas de presión recomendadas en primera

instancia, también se debe tomar en consideración las velocidades recomendadas

que deben estar en 10 [ a 20]sm / [ ]sm / y que dará cumplimiento la ecuación de

continuidad.

Formula;

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×

s

mQ AV

3

Ecuación 4-4

Donde;

V = velocidad del aire. [ ]sm /

A = área del ducto. 2m

Q = caudal que circula por el ducto. sm /3


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Tabla 4-6. Calculo del diámetro interior con velocidad recomendada

10 [ ]sm / a 20 [ ]sm /


4.2.4. Calculo de las pérdidas de cargas

4.2.4.1. Perdidas de carga en tuberías

Anteriormente se había señalado que se utilizaría una pérdida de carga de

diseño de 0.2 bar . Sin embargo, este valor sólo es aplicable a cada tramo de

tuberías. Ahora se calculará la pérdida de carga de toda la red. De modo que el

compresor pueda satisfacer la demanda de presión a la cual será utilizado. Para

calcular las pérdidas de carga se utilizará la siguiente ecuación:

5

875.122 35.76

D

Q LPP nt f i

××=−

Ecuación 4-5

Donde:

Pi : Presión inicial en bar absolutos. [ ]bar

Pf : Presión final en bar absolutos. [ ]bar

Lt : Largo total (incluyendo las longitudes equivalentes) en .[ ]m

Qn : Caudal normal, en sm /3


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D : Diámetro interior del tubo en [ ]mm .

Realizando un procedimiento similar al efectuado en el ítem anterior, los

resultados se muestran en la tabla 4-7, en donde se visualizan las pérdidas

de carga producto de los ductos .

Tabla 4-7. Perdidas de carga por tuberías en el sistema

Fuente; Elaboración Propia.

4.2.4.2. Perdidas de carga en elementos de mantenimientos

Se utilizara las pérdidas de carga que menciona la literatura para efectos de

cálculos, tal como se mencionó en el criterios de diseño, 0,2 [ ]bar por Unidad

Tabla 4-8. Perdidas de carga elementos de mantenimientos



62/80

Por lo tanto la presión del compresor debe ser de 4 [ ]bar más las pérdidas

de carga de la cañería y de los elementos de mantenimiento, pero no existen

compresores para eso valores, se ajustará a 6 bar.

Tabla 4-9. Resumen perdidas de carga


4.3. SELECCIÓN DE MATERIAL Y UNIONES PARA LAS TUBERÍAS.

MATERIAL

Existe una amplia gama de materiales para tuberías de aire comprimido en

el mercado, por lo cual se debe seleccionar el tipo de material adecuado a los

requerimientos del presente proyecto. En las Tablas y se mencionan los materiales

para la construcción de redes de aire comprimido y sus ventajas y desventajas. Por

lo tanto, y en base a lo anteriormente expuesto, se ha decidido seleccionar tuberías

de cobre. Entre las bondades de este material se resaltan las diversas dimensiones

en la cual está disponible en el comercio, la presión que pueden soportar (hasta 140

bar

), posibilidad de soldar o unir con racores, y lo más importante la ausencia decorrosión en la tubería. Dentro de las tuberías de cobre, existen tres tipos: Tipo L,

Tipo K y Tipo M.

Se seleccionará para el proyecto cañerías de cobre Tipo L. Esto debido a la

Presión que pueden soportar:

Ø ¼” ► hasta 70.5bar.

Ø 2” ► hasta 28.06bar .

4.3.1. Uniones para las tuberías

Como se seleccionaron tuberías de cobre, se podrán escoger dos tipos de

uniones: roscada o soldada. Se escoge unión soldada por ser más hermética. Claro


63/80

está, que el montaje de estas uniones la deberán realizar operarios experimentados

y especializados.

4.4. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL COMPRESOR.

Para el cálculo del compresor, tanto la presión máxima como el caudal total

a suministrar por el compresor, serán factores fundamentales a considerar. Para

esto, se recurre a la siguiente fórmula: junto con sus factores como se explico en el

capitulo Nº2

espi

n

i

U CC MF sCompresor QC C C C Q ∑=

××××=1

Ecuación 4-6

4.4.1. Selección del compresor

Para seleccionar un compresor adecuado para la instalación se debe

contemplar la hipótesis de consumos que se considere que va a ser la más habitual.El depósito de regulación que se dimensionará más tarde permitirá dar respuesta a

los picos puntuales de consumo que se puedan producir. La regulación de la presión

del depósito se va a realizar mediante la parada y puesta en marcha del compresor

cuando se alcancen las presiones de 6,16 y 6 bar respectivamente.

Como se necesita el dato de consumo de aire para calcular los diámetros y

perdidas de cargas de las cañería, éste procedimiento ya se realizó, arrojando como

resultado;

Tabla 4-10. Caudal calculado del compresor

Fuente; Elaboración propia.

En consecuencia en base a los cálculos ya desarrollados nos damos cuenta

que para cubrir nuestras necesidades debemos contar con un compresor de 6 [ ]bar

y que desplace 80 hm /3


64/80

Tabla 4-11. Resumene calculo compresor


Tabla 4-12. Selección del compresor

Fuente; Manual Atlas Copco

Es muy importante destacar que el compresor seleccionado incorpora tanto

el secador como el enfriador, por lo cual no se hace necesario calcular estos equipos

adicionales para la red de aire comprimido.

4.4.2. Algunas consideraciones para la puesta en marcha

Comprobar el nivel del aceite en el cárter las cabezas de las bielas y los

contrapesos del cigüeñal no deben sumergirse, las tuberías de aspiración y de

impulsión de la bomba de engranajes deben llenarse de aceite). Si es necesario,

limpiar el filtro. Cargar los engrasadores de presión del cilindro y, observando por

las mirillas de vidrio, hacerlos girar a mano de vez en cuando. Comprobar la libertad

de trabajo del regulador de presión y conectar el compresor para marcha en vacío.


65/80

Abrir el agua de refrigeración y esperar a que salga. Abrir las llaves o compuertas

de los tubos de aspiración y de impulsión. Poner en marcha la máquina de

accionamiento (en general debe alcanzarse el máximo número de revoluciones al

cabo de unos 10 segundos). Cargar poco a poco el compresor.

4.5. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Para calcular la capacidad del tanque de almacenamiento, se recurre al

gráfico de la Figura 4-2. Previo a esto se necesita conocer el caudal a suministrar

por el compresor, en min/3m , el rango de regulación (Δp = diferencia entre la

presión máxima y mínima del régimen) y la frecuencia del compresor (Z=partidas

del compresor por hora).

Entonces:

Caudal a suministrar por el compresor: 1.04m3/min.

Rango de regulación: 0.16bar .

Frecuencia del compresor: 20h-1.

Con estos datos, y gracias al gráfico del la Figura 4-2, se obtiene la

capacidad del acumulador de aire libre: 5m3. Con este dato se ingresa a la fórmula:

[ ]3mP

PV V

EST

ATM B ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×=

Ecuación 4-7

Tabla 4-13. Calculo para el acumulador


Por lo tanto, como es de mayor concurrencia en el mercado los depósitos de

1 3m se optará por éste.


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Abaco estanque

Fuente; Escaneo literatura neumática.

Figura 4-2. Abaco calculo depósito acumulador de aire comprimido

El cálculo es efectuado sobre la figura 4-2, obteniendoB

V 3

m el cual se

reemplaza en la fórmula 4-7. De esta manera se obtiene el volumen del deposito.


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CAPÍTULO 5: PROYECTO INFRAESTRUCTURA U.S.M.


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5. PROYECTO INFRAESTRUCTURA U.S.M.

5.1. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

Nombre del proyecto Implementar una Red de Aire Comprimido Para el Taller

de Mecánica Automotriz

Unidad (es) solicitante

(s)

Sede Viña del Mar

Responsable del

proyecto

Guido Almagia Flores

Director de Unidad Bruno Dondero Lencioni

Tema de postulación Infraestructura

Tipo de proyecto Individual

Fecha en que se

requiere la obra

Antes del año académico.

5.2. FIRMA DE ACEPTACIÓN DE BASES Y POSTULACIÓN DEL PROYECTO

Declaro conocer y aceptar las condiciones establecidas en la convocatoria

del Concurso de Infraestructura 2009 por el cual se presenta el proyecto en

cuestión.

Coordinador de Mantención Director de Administración y Finanzas

Bruno Dondero Lencioni

Director

Sede Viña del Mar


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5.3. RESUMEN DE RECURSOS

Monto (UF) (Nota 1)

ITEM Remodelación y/o

habilitación de espaciosConstrucción de obras

Fondos institucionales

Fondos propios

Otros fondos

5.3.1. Cuadro Resumen de Financiamiento

Aporte Número de

m2 a

intervenir

con el

proyecto

% de superficie

reparada del

proyecto de acuerdo

a la fuente de

financiamiento

Monto

(UF)

% de

Financiamiento

Fondos

institucionalesFondos propios

Sede Viña del

Mar

Total USM

8/19/2019 diseño

diseño de red de aire comprimido para taller

Documents

Transcript of diseño de red de aire comprimido para taller