Sistemas de distribución de aire comprimido.

ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
Sistemas de distribución de aire comprimido.
Capacidad de aire requerida
Lo primero es hacer una investigación para averiguar cuanto aire será consumido.
La capacidad total esta basada en un conocimiento exacto de los requerimientos.
Una subestimación resultarÃ-a en una presión de trabajo inadecuada con ningún margen para expansiones
futuras.
Una sobre estimación, por otro lado, significa una inversión innecesaria y mayor consumo de energÃ-a. La
capacidad de aire se determina por:
-Presión de aire
-Volumen de aire.
Presión de aire:
La mayorÃ-a de los equipos neumáticos con excepción de aplicaciones especiales como instrumentos de
control, operan a 6 bar.
Como en la generalidad de los casos la presión de salida de los compresores es de 7 bar, hay que considerar
las caÃ-das de presión en la lÃ-nea para poder obtener una presión de 6 bar en los puntos de consumo.
Sin embargo, debe prestarse una atención especial cuando hay secadoras y filtros extra en la lÃ-nea.
Debe examinarse entonces si el mÃ-nimo es de 6 bar se obtiene en los puntos de consumo. En caso contrario
sólo se pueden hacer dos cosas.
-Subir la presión de salida del compresor.
-Aceptar un funcionamiento de las herramientas por debajo de su capacidad.
Demandas especiales de aire por menos de 6 bar, pueden cubrirse usando reguladores de presión.
Demandas por más de 6 bar, pueden ser económicamente satisfechas instalando pequeños compresores
para alta presión o en algunos casos con la ayuda de intensificadores de presión.
En ciertas aplicaciones, como por ejemplo talleres de reparación de tractores y camiones ó uso de
autoclaves, se requieren presiones de hasta 14 bar para las mismas.
En estos casos se usan dos redes: una alimentada por un compresor de 7 bar y la otra por un compresor de alta
presión.
Volumen de aire
Para conocer cual será el caudal consumido, es necesario sumar el consumo total de aire de cada punto.
El resultado es la Máxima carga teórica.
Para obtener la carga real, la carga teórica se multiplica por un factor de uso y por un factor de simultaneidad,
Página 1/6
Creado por CONSTRUSUR
ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
que pueden ser determinados de las tablas de consumos y simultaneidad (ver más abajo).
No se deben olvidar:
-Expansiones futuras: si la expansión no es conocida con seguridad, se deberán considerar 3 años con 10
a 15 % por año.
-Margen de fugas: Un sistema correctamente diseñado e instalado tiene normalmente fugas entre 5-10% de
la capacidad instalada.
La experiencia indicada sin embargo que sólo donde se realiza un buen mantenimiento, las fugas se
mantienen en un 5 %. Negligencia o poco mantenimiento, pueden significar fugas de hasta el 30 %.
Un margen de un 15 % debe considerarse por fugas.
Conclusión
Si Q teórica es la suma de todos los consumos, entonces:
Q real = Q teórica x factor de uso x factor de simultaneidad y
Q total = Q-real x factor de expansión x factor de fugas.
Si un sistema requiere un Q total y se decide instalar dos compresores, entonces el primero debe cubrir los
requerimientos principales y el segundo los picos.
Tabla de consumos (factor de uso)
. Consumo de aire y grado de utilización para herramientas de aire comprimido para obtener el factor de uso.
Grado de utilización: 1= industria automotriz, 2= Taller mecánico, 3= Industria mecánica pesada , 4=
industria electrodomésticos, 5= Instalaciones completas
Factor de simultaneidad: Es un factor que depende del número de herramientas utilizadas al mismo tiempo :
Calidad de aire requerida
La calidad de aire comprimido se refiere a:
-Contenido humedad.
-Contenido de aceite.
-Contenido de partÃ-culas sólidas.
Nota del Editor: vea el artÃ-culo “calidad del aire comprimido― en:
http://www.construsur.com.ar/Article13.html
(Continúa en página 2)
{pagebreak}
Diferentes aplicaciones tienen diferentes requerimientos en cuanto a la calidad del aire. Por ejemplo:
-Aire para pintado por atomización debe ser seco, libre de aceite y limpio.
-Aire para instrumentos de control debe ser muy limpio.
-Aire para herramientas, cilindros, válvulas y bombas, tienen distintas variaciones en cuanto a calidad.
Es importante señalar que antes de elegir un compresor, es necesario tener conocimiento completo de la
calidad de aire requerido.
Página 2/6
Creado por CONSTRUSUR
ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
Por ejemplo, es muy común que se requiera una muy buena calidad para algunas secciones u operaciones
mientras que para el resto, una calidad media es suficiente.
En todos los casos puede resultar económico tratar de un modo especial sólo a la sección que asÃ- lo
requiera.
En uso de secadoras de aire se hace cada vez más popular y en algunos paÃ-ses industrializados más del
30% de las plantas nuevas están equipadas con secadoras.
En la práctica, la inversión extra de una secadora está muy bien compensada con las pérdidas
ocasionadas por condensación en tuberÃ-as.
Tipo de compresor requerido
Una vez que los requerimientos de aire, presión y calidad son conocidos, la elección del compresor puede
ser hecha.
Nota del Editor: vea el artÃ-culo “tipos de compresor― en:
http://www.construsur.com.ar/Article199.html y “tanques recibidores―
http://www.construsur.com.ar/Article9.html
Esto implica considerar los siguientes aspectos
-Tipo de compresor
-Libre de aceite, inyección de aceite
-Pistón, tornillo.
-Desplazamientos positivos, dinámicos.
-Capacidad y presión
-Q total.
-División de carga entre más de un compresor.
-Capacidad de reserva.
-Consumo especifico de energÃ-a.
-Requerimientos especiales.
-Planes futuros.
-Regulación del compresor.
-Ubicación del compresor.
Diseño optimizado del sistema de distribución de aire
En este punto ya tenemos toda la información requerida para el trazo de la tuberÃ-a para el aire de toda
planta.
Conociendo donde ésta la mayor concentración de puntos de consumo, es posible determinar la mejor ruta.
Un sistema cerrado es una forma apropiada de trazado.
En muchos casos, combinaciones de anillos pueden ser la mejor alternativa pues hay una mejor distribución
de la presión y cualquier consumo alto y repentino podrá suplirse desde dos direcciones.
Página 3/6
Creado por CONSTRUSUR
ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
En otros casos una lÃ-nea directa es suficiente.
El propósito de un sistema de aire comprimido es el de suministrar aire en cada punto de consumo de
acuerdo a sus demandas en cuanto a:
-Presión de aire.
-Flujo de aire.
-Calidad de aire.
Estos requerimientos deberán satisfacerse al menor costo posible.
Existen cuatro componentes de una red de aire comprimido a saber:
-La lÃ-nea principal, la cual conduce el aire comprimido desde la sala de compresores hasta las áreas de
consumo.
-La lÃ-nea de distribución, encargada de distribuir el aire dentro del área de consumo.
-La lÃ-nea de servicio, que lleva el aire de la lÃ-nea de distribución al punto de trabajo.
-Accesorios de lÃ-nea, son todos los equipos como válvulas, conexiones, unidades de preparación de aire y
mangueras requeridos para llevar el aire de la lÃ-nea de servicio al consumidor.
En este punto del diseño del sistema de aire comprimido, ya se debe haber tomado una decisión en cuanto
al uso o no de un secador.
Consideraciones de diseño de la red de aire cuando no se utiliza secador.
-Tanto la lÃ-nea principal como las de distribución deberán tener una pendiente de 1:2000 y se deberán
colocar en los puntos más bajos trampas de agua.
-Las lÃ-neas de servicio deberán conectarse en la parte superior de las lÃ-neas de distribución para
dificultar el paso del agua condensada a los puntos de consumo.
Si se ha decidido utilizar un secador, se simplificará la instalación de las tuberÃ-as.
-  La lÃ-nea principal y las de distribución podrán montarse horizontalmente.
-  Las trampas de agua en la lÃ-nea no serán necesarias.
- Las lÃ-neas de servicio, podrán ser conectadas por la parte inferior de las lÃ-neas de distribución.
Al diseñar la lÃ-nea principal en grandes sistemas de distribución con varias áreas de consumo, estas
deberán poderse cerrar sin afectar el funcionamiento del resto de la red.
Con esta sencilla consideración práctica, se consiguen varias ventajas.
-Al hacer cualquier trabajo de mantenimiento sólo el área de consumo en cuestión quedará sin aire.
-Las figuras podrán minimizarse al cerrar el paso de aire hacia aquellas zonas que no estén trabajando.
-Las fugas pueden ubicarse más fácilmente.
-Es posible medir el consumo de las distintas etapas.
-Es posible, en el caso de la falla de parte del sistema de compresión de aire, suplir únicamente las áreas
más importantes.
Materiales de las tuberÃ-as
Los materiales más comunes son:
-Acero.
-Acero inoxidable.
-Cobre.
-Plástico.
Página 4/6
Creado por CONSTRUSUR
ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
Acero
Cuando no existe ningún requerimiento especial, las tuberÃ-as de acero son las más utilizadas.
Cuando se utilizan tuberÃ-as de acero o de cualquier material, estas deben ser cuidadosamente limpiadas antes
de instalarse.
Siempre que se pueda o que sea adecuado, deberá utilizarse soldadura, lo que originará menos pérdida
por las fugas en conexiones, y además provoca una menor caÃ-da de presión.
Acero inoxidable
En hospitales, producción de alimentos y en la industria quÃ-mica, es común el uso de tuberÃ-as de acero
inoxidable.
También se utilizan tuberÃ-as de acero inoxidable en industrias mecánicas o eléctricas con altas
exigencias en cuanto a la pureza y confiabilidad del sistema de aire.
Cobre
Es utilizado como alternativa al acero inoxidable.
Utilizando cobre se facilita el trabajo de instalación comparado con acero inoxidable.
Plástico
El uso de tuberÃ-as de plástico en lÃ-neas de distribución de aire debe hacerse con ciertas precauciones.
-Para una presión máxima de 12,5 bar da temperaturas entre -20ºC y + 20ºC u 8 bar hasta +50ºC.
-El material no deberá ser sobrecalentado.
-TuberÃ-a de metal deberá utilizarse entre el compresor y el tanque.
-No debe ser sometida a vibraciones.
-Seguir cuidadosamente las indicaciones de instalación de fabricante.
Normalización internacional para tuberÃ-as de aire.
Color base, azul
: Aire.
La siguiente convención es útil para separar por presiones de aire:
Franja amarilla
2 x franjas amarillas
Franja roja
2 x franja roja
Franja marrón
: Aire hasta 7bar, para servicios generales.
: Aire hasta 7bar, para instrumentación.
: Aire entre > 7 bar, y < 10 bar.
: Aire > 10 bar.
: Aire con aceite lubricante.
CaÃ-das de presión Permisibles.
Antes de terminar las dimensiones de la tuberÃ-a es necesario conocer cuales sin los niveles de caÃ-da de
presión aceptables en cada una de las partes de la red.
Las caÃ-das de presión permisibles están basadas en dos puntos importantes.
-Las herramientas neumáticas, asÃ- como una gran cantidad de equipo neumático, están diseñadas para
trabajar con mayor rendimiento a una presión de 6 bar.
- Los compresores industriales más comunes comprimen aire hasta 7 u 8 bar.
Página 5/6
Creado por CONSTRUSUR
ConstruSur
http://www.construsur.com.ar/
Debido a estos dos factores limitantes, tenemos las siguientes caÃ-das de presión aceptables:
-En la herramienta: 6 bar (presión afectiva)
-Accesorios de lÃ-nea: 0,6 bar de caÃ-da.
-Filtros: 0,3 bar de caÃ-da.
-LÃ-nea principal y de distribución: 0,07 bar de caÃ-da.
-LÃ-nea de servicio: 0,03 bar de caÃ-da.
-Presión a la salida del compresor: 7 bar.
Recuerde considerar puntos donde hay requerimientos especiales en cuanto a calidad de aire que pueden
necesitar instalaciones locales de secadores.
Una vez que el trazado de la lÃ-nea principal esté definido, las lÃ-neas auxiliares y de servicio pueden
determinarse.
El principio más importante debe ser el de seguir la ruta más corta que cubra los mayores puntos de
consumo y siga la simetrÃ-a general con la menor caÃ-da de presión.
Dimensiones del sistema
Después de determinar la capacidad de aire, la calidad y el trazado de la tuberÃ-a, es posible determinar las
dimensiones de las distintas tuberÃ-as.
Selección de los accesorios de lÃ-nea
Por accesorios de lÃ-nea entendemos válvulas, reguladores, filtros, secadoras, mangueras, acoples, trampas
de agua, lubricadores y conexiones de tuberÃ-as.
Debido a que los accesorios de lÃ-nea, distribuyen, guÃ-an y tratan el aire comprimido, tienen una gran
influencia en el funcionamiento global del sistema.
Para la elección de los accesorios es necesario conocer, de sus respectivos fabricantes, las caÃ-das de
presión que ellos provocan para distintos caudales. Conociendo los requerimientos en los puntos de consumo,
los accesorios requeridos quedan completamente determinados.
BibliografÃ-a :Manual de aire comprimido Atlas Copco
Página 6/6
Creado por CONSTRUSUR