UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE ALTAMIRA.

SISTEMAS NEUMÁTICOS.

ING. FRANCISCO RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ.

DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.

MI- 3° A

MARÍA GUADALUPE BARBOSA CAMACHO.

26 DE JUNIO DEL 2015.

DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.

Un eficiente sistema de aire comprimido o se da por sí solo, es el producto de una buena planificación para asegurar la mínima perdida de presión en el sistema de distribución y la eliminación de la mayoría de los contaminantes.

Figura 1. Red de distribución.

Las redes de distribución de aire comprimido surgen para poder abastecer de aire a todas las máquinas y equipos que lo precisen, por lo que se debe tender una red de conductos desde el compresor y después de haber pasado por el acondicionamiento de aire, es necesario un depósito acumulador, donde se almacene aire comprimido entre unos valores mínimos y máximos de presión, para garantizar el suministro uniforme incluso en los momentos de mayor demanda.

El diámetro de las tuberías se debe elegir para que si aumenta el consumo, la pérdida de presión entre el depósito y el punto de consumo no exceda de 0,1 bar. Cuando se planifica una red de distribución de aire comprimido hay que pensar en posibles ampliaciones de las instalaciones con un incremento en la demanda de aire, por lo que las tuberías deben dimensionarse holgadamente.

Las conducciones requieren un mantenimiento periódico, por lo que no deben instalarse empotradas; para favorecer la condensación deben tenderse con una pendiente de entre el 1 y el 2% en el sentido de circulación del aire, y estar dotadas a intervalos regulares de tomas por su parte inferior, con las purgas correspondientes para facilitar la evacuación del condensado.

Las tomas para enlazar con los puntos de consumo siempre deben producirse por la parte superior de las tuberías, para evitar el arrastre de agua condensada en las tomas de aire, que lógicamente, debido a su mayor densidad, circulará por la generatriz inferior de la conducción.

Los materiales adecuados para construir una red de distribución deben cumplir una serie de condiciones: deben asegurar bajas pérdidas de presión, limitación de fugas, ser resistentes a la corrosión, permitir posibles ampliaciones y tener un precio reducido. Por todo ello y para los distintos tipos de instalación, las conducciones pueden ser de: cobre, latón, acero galvanizado, polietileno o poliamida.

Clasificación de las redes de aire comprimido

Las redes de aire comprimido se clasifican considerando, principalmente, la disposición física y la forma en que se realiza la distribución del aire.

La disposición hace distinción entre una red aérea o subterránea:

Aérea: la red que va ubicada en la parte superior de la planta. Este tipo de red debe tener cuellos de ganso a la salida de la tubería principal para evitar que los condensados pasen a la aplicación.

Subterránea: la red va ubicada en el subsuelo de la planta, ya sea enterrada o en canales de distribución. Si la tubería esta enterrada, acumula mayor cantidad de humedad y, adicionalmente no se puede hacer mantenimiento, lo que puede permitir fugas en esos puntos que no se pueden controlar.

La distribución diferencia entre red primaria o red secundaria:

Primaria o principal: es la encargada de transportar todo el caudal que se necesita en la planta. La presión en esta línea es la que entrega el compresor, es decir, es la presión máxima de trabajo.

Secundaria: esta línea es la que transporta el aire hasta las áreas de utilización. Solo transporta el caudal necesario para la aplicación específica.

Elementos básicos de una red de aire comprimido.

Los elementos principales que componen una red de aire comprimido son:

Compresor Aftercooler o Enfriadores Pre filtros Post filtros Secadoras/Deshidratadoras de aire Tanques o depósitos. Red de tuberías

La red de tuberías estará formada por:

• 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.

• Tuberías secundarias, 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.

• Tuberías de servicio e instrumentación, son las que surten en sí los equipos neumáticos. En sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se ubican las unidades de mantenimiento. Con el fin de evitar obstrucciones se recomiendan diámetros entorno a ½" en la tubería. Puesto que generalmente son segmentos cortos las pérdidas son bajas y por tanto la velocidad del aire en las tuberías de servicio puede llegar hasta 5 m/s.

VÁLVULAS DE DRENADO.Las válvulas de drenaje automático deben ir en sitios donde exista la necesidad de desalojar condensados, por ejemplo filtros, separadores centrífugos, piernas de drenaje, tanque etc. La función de estas consiste en abrirse cada cierto tiempo para comunicar el sitio donde existe el condensado con el exterior, permitiendo que este sea desalojado:

Figura 2. Válvulas de drenaje automático.

Funcionan por principios mecánicos y no requieren ningún tipo de energía exterior. Tiene la desventaja que el tiempo de ciclado es relativamente aleatorio no habiendo ningún control sobre el tiempo que la válvula permanezca abierta y permitiendo que se deposite una capa sobre la válvula haciendo que esta pierda sensibilidad hasta que se bloquea.

Diseño de la red.Al iniciar el proceso de diseño de una instalación de aire comprimido se deben investigar todas las aplicaciones que se usarán y su ubicación en la planta.

Presión: Se debe estimar la presión a la cual se desea trabajar para establecer el funcionamiento del compresor y de la red. Generalmente una red industrial de aire comprimido tiene presiones de 6 y 7 bar.

Caudal: El caudal de la red deberá ser diseñado con base en la demanda. Los dispositivos neumáticos traen en sus catálogos métodos para estimar su consumo y obtener valores como los mostrados en la Tabla 1.

Pérdida de presión: Los componentes de una red de aire comprimido como codos, t´s, cambios de sección, unidades de mantenimiento, y otras se oponen al flujo generando pérdidas de presión. Garantizar que las pérdidas estén en los límites permisibles es una labor esencial del diseño. Algunos valores son mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1. Pérdida de presión de algunos dispositivos.

En general, el consumo total de aire comprimido es aquel que resulta de sumar el consumo de todos los equipos neumáticos conectados en la planta, trabajando a pleno rendimiento. Este es un dato básico que permitirá la elección del tipo y dimensión del compresor.

A este valor hay que sumarle el obtenido por la estimación de las posibles fugas que en un futuro se originen en la instalación.

DIMENSIONADO DE LA RED.

El dimensionado de las tuberías de distribución del aire comprimido, debe hacerse teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

Caudal máximo solicitado (teniendo en cuenta las posibilidades de ampliación). Longitud de tubería Presión de servicio Dificultad del tendido Caída de presión admitida

La presión óptima de funcionamiento es de 7 bar; a presiones más altas aumentan las fugas y a más bajas hay que sobredimensionar las tuberías y los elementos de trabajo. La caída de presión de la tubería de conducción de aire entre la salida del acumulador y el punto de utilización, no debe ser superior a 0.1 bar.

Puede calcularse analíticamente con la ecuación:

∆ p=β v2 LpRTD

Donde:

Δp = caída de presión en barβ = coeficiente de resistenciav = velocidad del aire en m/s (*)L = longitud de la tubería en metrosp = presión de la red en barR = constante del aire (29.27)T = temperatura absoluta en ºKD = diámetro interior de la tubería en mm.G = caudal en Kg/hora (1,293x60 Nm³ /min)

(*) v < 6 m/s en la tubería principal 10 < v < 20 m/s en tuberías secundarias

En la práctica, para el dimensionado de las tuberías se utilizan monogramas y tablas de longitud de tubería equivalente.

Figura 3. Índices de resistencias β para G kg de peso del aire comprimido que circula por hora

A continuación se muestra una serie de tablas donde se incluyen las longitudes de tubería equivalente para cada accesorio:

Figura 4. Longitudes de tuberías equivalentes para accesorios del conducto principal.

BIBLIOGRAFÍA.L. G. Berrío, S. R. Ochoa. Neumática básica, Fondo editorial ITM ISBN: 978-958-98275-8-1

BIBLIOGRAPHYGalbarro, H. R. (s.f.). Diseño de sistemas de aire comprimido. Obtenido de Ingemecánica.: http://ingemecanica.com/

Plataforma educativa aragonesa. (s.f.). Distribución de aire comprimido. Obtenido de http://e-ducativa.catedu.es/.

Tratamiento y distribución del aire comprimido. (s.f.). Etitudela., 7-9.

Horacio C., Quiroz E. Redes de Aire Comprimido - Compendio de información para asignatura de Mantenimiento I. Universidad Eafit, 2003.

Carnicer, E. Aire Comprimido Teoría y Cálculo de las Instalaciones. Ed. Gustavo Gili S.A., Barcelona, 1977. PÁG. 220

Distribución del aire. (Julio-agosto 2010). PERFORMANCEREVISTA INDUSTRIAL, 6.