10_Apunte TteGases

8/20/2019 10_Apunte TteGases

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Industrias I72.02

Transporte de Gases


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72.02 – Industrias I Aire Comprimido

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7 AIRE COMPRIMIDO

7.1 C ONSIDERACIONES G ENERALES

7.1.1 PROPIEDADES DEL AIRE

Densidad = 1,2928 kg/m³

Exponente isentrópico = 1,40

Velocidad del sonido = 331 m/s

Constante individual del gas Ri = 286,9 J/(kg.K)

Estos datos están referidos a una temperatura normal Tn = 0° C y a una presión normal pn = 101

325 Pa (1,01325 bar).

7.1.1.1 Punto de Rocío

El aire puede almacenar cierta cantidad de agua en estado gaseoso. La cantidad depende de

la temperatura y de la presión del ambiente.

Si se enfría el aire a una presión ambiente fija, a partir de una cierta temperatura se rebasa el

grado de saturación y el agua comienza a condensarse. A esta temperatura se le da el nombre de

punto de rocío.


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7.1.1.2 Compresión de GasesSi se reduce el volumen de un recipiente cerrado, la presión en el recipiente aumenta según

la siguiente fórmula:

Pabs: Presión absoluta [bar]

V: Volumen [m³]

Tabs: Temperatura [K]

P1ABS . V1/T1=P2ABS . V2/T2

A temperatura constante rige:

P1ABS . V1=P2ABS . V2 (ley de Boyle-Mariotte)

Si se compr ime ai re, éste se cal ienta.Si se reduce la pr esión de aire comprimi do, éste se enfría.


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7.2 C OMPARACIÓN DE FUENTES DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA

En la industria se utilizan principalmente tres fuentes de energía, las cuales tienen ciertas

ventajas y desventajas. Las mismas se presentan a continuación:

Ne umática Hidráulica Electricidad

Disponibilidad del medio ++ + +++

Capacidad de almacenamiento +++ + o

Transporte de energía ++ + +++

Fuerza lineal ++ +++ +

Fuerza rotativa ++ ++ +++

Sobrecarga +++ +++ oo

Movimiento lineal +++ +++ ooo

Movimiento rotativo ++ ++ +++

Movimiento oscilante ++ ++ oooo

Consumo de energía en parada +++ + +

Regulación de la fuerza +++ +++ +

Regulación de la velocidad ++ +++ +

Costes de la energía ++ + +++

Influencia de la temperatura ++ ooooo +++

Fugas, riesgos de accidente + oooooo ooooooo

Nota:

+ Aspectos PositivosO Aspectos Negativos

Disponibilidad del Medio:

Neumática: El aire esta disponible en cualquier lugar.

Hidráulica: La adquisición y la eliminación del aceite originan costos.

Electricidad: Por regla general esta disponible en todos los lugares.

Capacidad de almacenamiento

Neumática: El Aire comprimido es un excelente almacenador de Energía

Hidráulica: Limitada capacidad de almacenamiento, se necesita gas como elemento compensador.

Electricidad: Posible solo con gran dificultad y en pequeñas cantidades.

Regulación de la Fuerza

Neumática: Sencilla mediante válvula reguladora de presión.

Hidráulica: Sencilla mediante válvula reguladora de presión.

Electricidad: Gran complejidad.


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Fugas, Riesgos de accidente

Neumática: Excepto la perdida de energía, ninguna repercusión negativa. El aire comprimido se

disuelve en la atmósfera. Solo hay que tener cuidado con las mangueras y tubos sueltos.

Hidráulica: Gran riesgo de fugas debido a altas presiones.

Electricidad: Peligro de muerte en caso de contacto con alta tensión.

7.3 TRANSPORTE NEUMATICO

7.3.1 Introducción

En los sistemas de transporte neumático el material a transportar se introduce en una

corriente de aire mediante un dispositivo de alimentación. Así las partículas del material son

arrastradas a lo largo del conducto por la corriente de aire (gas).

Al transporte neumático conviene distinguirlos en dos categorías:

Transporte en corriente gaseosa de materiales sueltos o en tubos especiales.

Transporte de gas: gasoductos

7.3.2 Transporte de Materiales Sueltos

Ventajas:

Eliminación casi total de mecanismos.

Reducción de espacio.

Fácil aspiración de materiales.

Desventajas:

Consumo elevado de energía.

Económicamente favorable para recorridos breves

Limitación de granulometría, humedad (máximo 20 %) y tipo (riesgo de explosión) de materiala transportar.

Dificultad de separar el aire del material si este es pulverulento.


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7.3.2.1 Instalaciones

Tipo Ventajas DesventajasPor Aspiración Simplicidad

Posibilidad de aspirar demontones

El material no pasa por elaspirador

Necesidad de un separador para eliminar el aire del

material

Limitación de potenciadebido a la imposibilidad de

conseguir depresiones

mayores a 1 atm

Para las mayoresdepresiones, enrarecimiento

del aire con poca

posibilidad de suspensión de

los materiales transportados Mayor potencia absorbida.

Por Presión Simplicidad de descarga.

Aumento de la presión avoluntad.

Velocidad creciente deentrada a salida haciendo

más difíciles las

obturaciones.

Posibilidad de reducir ladilusión

Ingreso complicado delmaterial al circuito.

Posibilidad de condensaciónde agua.

Mixtas: El material pasa a

través del ventilador La de los dos sistemas

precedentes (absorber y

descargar en mas de un

punto)

El material pasa a través delventilador.

Solo se pueden utilizarventiladores por lo que las

presiones y depresiones son

modestas.

Mixtas: El material no pasa a

través de la bomba Permite la utilización de

bombas potentes Complica la instalación


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Instalación por

Aspiración

Instalación por

presión

Instalación Mixta -

Material a través del

ventilador

Instalación

Mixta - El

material no pasa

a través de la

bomba

7.4 T RANSPORTE D E M ATERIALES P ULVERULENTOS

Para el transporte de sólidos pulverulentos se ha impuesto la utilización de equipos neumáticos,

debido a:

La simplicidad de su construcción Buena adaptabilidad

Total ausencia de partes móviles en todo el trayecto del transporte

Escasa emisión de polvos

Bajo costo de mantenimiento

Resistencia a la intemperie

Adaptabilidad a la marcha automatizada

Una ventaja especial es que se puede conjugar la operación de transporte del material con la

interacción de éste con el gas que lo transporta ya que se pueden realizar, en dicho transporte,

distintos procesos Físico - Químicos como ser Procesos Catalíticos, Mezclado, Secado,

Clasificación, etc.


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Algunos de los inconvenientes más importantes que presenta el transporte neumático son:

Su gran consumo de energía

Con ciertos materiales (muy abrasivos), se produce el desgaste por rozamiento de los

conductos transportadores. Si los materiales a transportar son combustibles y se hallan finamente pulverizados puede

existir algún peligro de explosiones (en determinadas circunstancias).

Existe el riesgo de que ciertos materiales obturen los conductos transportadores(principalmente en curvas del recorrido).

Nota: Refiriéndonos a la industria Cementera diremos que el manejo Neumático del material pulverulento tuvo mucho que ver con el mezclado de los diferentes componentes del material crudo

al pasar del proceso por vía húmeda a la vía seca. En este caso el aire reemplaza al agua como

elemento de homogeneización de los materiales.

Según su modo de actuar, habrá que distinguir entre:

Los Sistemas de Impulsión.

Los Sistemas de Aspiración: Utilizado cuando el transporte se efectúa a partir de varios puntos de alimentación y un solo punto de descarga, o cuando el punto de distribución debe

ser móvil.

Los Sistemas Combinados: El material entrado por el sistema de aspiración se combina conlas ventajas que presenta el sistema de impulsión.

Los cuales veremos en detalle con posterioridad a las siguientes definiciones generales

7.4.1 Definiciones Generales

Transporte Neumático: Es el término general dado al movimiento de sólidos formado por partículas y mezclado con aire, por influencia de la fuerza de gravedad o por la fuerza producida

por la diferencia de presión entre la presión del aire que rodea los mencionados sólidos y la

presión del aire en el lugar de descarga.

Nota: Durante muchos años se realizó usando volúmenes de aire a presiones relativamente bajas, siendo pequeña la relación de sólidos en aire. A partir del desarrollo tecnológico en la

manipulación de polvos, se incrementó notablemente la relación antes mencionada, lográndose,de este modo, un aumento sustancial de sólidos a transportar con relación al aire consumido

para este fin. Este logro es debido al trabajo a presiones más elevadas (hasta 4Kg/cm2).

Polvo: Partículas Granuladas o pulverizadas, susceptibles al transporte por aire. Se supondráque se usa polvo ideal, es decir, un polvo cuyas partículas presentan iguales características

(forma, tamaño, peso, etc.)

Fluidización: Se le llama a la Introducción de aire, finamente difundido, por debajo de los polvos a través de un medio poroso. Con esto se consigue que la masa se asemeje a un fluido y

pueda manipularse como tal. Este tema será ampliado debido a su importancia tanto para elTransporte como para la Mezcla y también para el Almacenamiento de materiales pulverizados.


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7.4.2 Elementos y Procesos del Transporte de Polvos a Presión

Los elementos y procesos más importantes en el transporte de polvos a presión son:

1. Fluidización del Material en su lugar de almacenamiento o en el punto de envío, para mezcla

y/o corrección.

2. Bombas o Transportadores, de los cuales hay diversos tipos y marcas.

3. Filtros Separadores del aire y polvo en el lugar de descarga.

4. Compresores de generación del aire para el proceso de preparación y transporte de polvos

7.4.3 Fluidización del MaterialSe supondrá que se utiliza polvo ideal, es decir, un polvo cuyas partículas tienen todas

iguales características (tamaño, forma y peso). Si una capa de éste polvo descansa sobre un medio

poroso en el fondo de un recipiente y se le hace pasar aire verticalmente a través del polvo, no se

producirá un movimiento relativo de las partículas hasta no sobrepasar una cierta velocidad crítica.

Por debajo de tal velocidad, el caudal y la diferencia de presión serán directamente proporcionales

entre sí. Esta relación está indicada en la Figura 1.

A la velocidad crítica la presión ejercida a través de la capa está equilibrada por el peso de

las partículas. A una velocidad mayor, la resistencia de rozamiento de las partículas es mayor que el

peso de éstas y, por consiguiente se reordenan de manera de ofrecer menor resistencia al paso del

aire, y la capa comienza a hincharse. Conforme aumenta la velocidad del aire, aumenta el volumen

de la capa y las partículas terminan por flotar libremente en el aire. Se dice entonces que la capa

está fluidizada. La diferencia de presión siendo igual al peso por unidad de superficie de la capa y el

paso de aire a través de ésta sigue siendo prácticamente estable. Esta situación se denomina Etapa

Tranquila.

Si continúa incrementándose la velocidad del aire, se llega a una etapa en la que a través de

la capa fluidizada relativamente densa, pasan burbujas de aire que contienen una pequeña

proporción de polvo en suspensión, irrumpiendo a través de la superficie de un modo muy similar al

de las burbujas que se abren paso a través de la superficie de un líquido en ebullición. Si la

velocidad es aún mayor que la citada, las partículas de polvo se dispersan mas ampliamente y son

arrastradas con el aire. Estos conceptos se sintetizan en la Figura 2.


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Figura 1 Relación entre la Velocidad del Aire y la Diferencia de Presión hasta que se llega a la

Velocidad Crítica del Aire.

Figura 2 Relación entre la Altura de la capa de polvo y la Velocidad del Aire.

Consideraciones Prácticas: Las explicaciones precedentes están fundadas para el caso de polvos ideales. En la práctica industrial no existen tales y es raro que un polvo se aproxime mucho

al ideal. En cualquier caso siempre deben realizarse experimentos a pequeña escala para verificar si

es o no posible fluidizar el polvo, lo cual se corrobora de la siguiente manera:

Corre Fácilmente entre los dedos al tomarlo

Tiene aristas vivas al tacto, es limpio, seco y no adhesivo. No es escamoso y no puede amasarse en nódulos.

El cemento limpio y seco y la arena fina son ejemplos de polvos fluidizables.

Si un polvo es naturalmente pegajoso, es improbable que sea apto para transportarlo fluidizado.

La principal ventaja de la fluidización es que los polvos así tratados se comportan como líquidos y

pueden manipularse como tales.


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Aplicaciones Prácticas: Una primera utilización industrial que podemos citar, es el caso delmezclado de diferentes componentes pulverulentos para producir una masa homogénea. Nos

referimos a la denominada “harina cruda” en el proceso del cemento, producto obtenido de la

molienda en molinos de variados tipos, de una mezcla de caliza, arcilla y óxido de hierro. Estematerial finamente molido es depositado en silos de gran capacidad volumétrica (en términos

medios: diámetro 10m y altura 25m). La base de estos recipientes de hormigón, tienen adosados

medios porosos por los cuales penetra el aire de fluidización. Un proceso continuo de mezcla es el

sistema IBAU de cámara central, que utiliza los silos simultáneamente, como depósito para

alimentación de crudo. Figura 3.

Figura 3 Silo Cónico en la base con lecho fluidizador múltiple.

Con un adecuado caudal de aire a presiones promedio de 1,5 Kg/cm2, se produce el proceso

descripto anteriormente, es decir el material se comporta como un líquido y circula dentro del silo

de modo parecido al indicado por las flechas en la Figura 4.

Figura 4 Circulación del Polvo Fluidizado en un Silo.

Los errores de composición pueden corregirse añadiendo pequeñas cantidades de los

constituyentes antes de la fluidización final, para asegurar el que la mezcla contendrá las

proporciones exigidas, dispersas uniformemente dentro de unos, límites estrechos. Mediante la

división de la base del silo en secciones aireadas por separado, es posible regular la distribución del

aire para efectuar la mezcla con mayor eficacia y rapidez.


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En la Figura 5 puede verse una forma constructiva para alojar el medio poroso. Esencialmente

debe ser estanca a la salida de polvo y tener un acople para la entrada de aire.

Figura 5 Forma constructiva de un medio poroso.

El material permeable puede ser:

Textiles (tela filtrante, filtro o loneta)

Caucho Alveolar

Baldosines de Cerámica Porosa

Metal Sinterizado

Celulosa Comprimida Plástico Sinterizado

Filtro Metálico

La elección del medio poroso depende en cierta medida de las características del polvo que

interesa mezclar.

La distribución pareja a una velocidad uniforme del aire, depende de la uniformidad de tamaño

de los poros del material, especialmente en el plano superior. Una permeabilidad desigual produce

variaciones locales de caudal. Estas hacen aparecer “volcanes” en el polvo y la canalización

consiguiente conduce a pérdidas de aire y a un consumo superior al necesario.

No hay una norma universalmente aceptada para describir la permeabilidad de los medios porosos (Ver Figura 6).


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Figura 6 Curvas de permeabilidad típicas.

Los fabricantes expresan las medidas de permeabilidad en diversas unidades, aunque por lo

general son medidas en función de una corriente de aire. Dichas unidades pueden ser como las

siguientes:

Metros Cúbicos de Aire por unidad de Superficie, Tiempo y Presión:3

22min

m

Kg mcm

Litros por Centímetro Cuadrados, Hora y Presión:2

2

l

Kg cm h

cm


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Para completar la idea general de una instalación integral de mezclado véase la Figura 7.

(Respecto a los elementos denominados en ella “Bomba de Polvo” y “Colector de Polvos”, serán

temas tratados posteriormente).

Figura 7 Instalación para Fluidización y Mezcla de Polvos.

En relación con el aire utilizado en la fluidización, la premisa básica es que contenga la

menor cantidad de aceite y humedad posible, ya que estos dos elementos son sumamente

perjudiciales, ya que por un lado disminuyen la permeabilidad del medio poroso y por el otro

generan grumos entre partículas de polvo. Por ello, el tipo de compresor más apropiado es el del

tipo “Tornillo Seco”.


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7.4.4 Bombas o Transportadores

7.4.4.1 Planos Inclinados Fluidizadores

La Fluidización puede emplearse para acarrear polvos a lo largo de considerables distancias

por planos transportadores descendentes cuya inclinación es menor que el ángulo de rozamientointerno del polvo. Esto se logra insuflando aire continuamente desde la cara inferior a través de un

medio poroso dispuesto a todo lo largo del plano transportador. Los nombres comerciales de estos

acarreadores son: “Fluido”, “Air Slide” o “Aerodeslizador” y como se verá son dispositivos

sencillos y de costos razonablemente bajos. En su estado normal, un polvo se desliza por un plano

inclinado sólo cuando la inclinación de este es mayor que el ángulo de rozamiento del polvo.

(Figura 9)

Figura 9 Un polvo cuyo ángulo de rozamiento sea 45°, descenderá por una pendiente de 45°

Pero un polvo fluidizado se desliza por una pendiente cuyo ángulo sea mucho menor que

dicho ángulo de rozamiento.

Un plano inclinado fluidizador, en su forma más sencilla, consiste básicamente en un canal

rectangular dividido en su plano medio por el elemento poroso. La parte inferior está abulonada, a

todo lo largo, a la superficie superior, para poder desarmar y así cambiar o limpiar el medio poroso

(Figura 10)

Figura 10 Sistemas por Gravedad, con ayuda de aire

Refiriéndonos a la Figura 10, la entrada de polvos se hace a través de válvulas especiales que

hermetizan el pasaje de aire hacia los recipientes o tolvas alimentadoras. Diremos de paso que este

tipo de “cierre alimentador” se usa en todos los tipos de transportadores por aire o bombas a

presión.

Las entradas de aire se reparten cada 10 o 15 metros y éste aire es generado por ventiladores

centrífugos (Ver capitulo de Transporte de Gases).


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7.4.4.2 Medios Porosos

El medio poroso está citado en páginas anteriores. En la industria del cemento se usan telas

de espesor aproximado a 1cm apoyadas en tejidos de alambre de tipo rectangular. Para terminar con

la descripción de la Figura 2.2, la salida del aire se hace a través de filtros destinados a separar los

polvos más finos que no caen por gravedad en la descarga.

Sección de Transporte: La cantidad de aire libre que se necesita para el funcionamiento eficientede un fluido depende de:

Las características físicas del polvo.

La inclinación descendente del transportador. (Figura 11).

El espesor de la capa de polvo transportada.

Como dato ilustrativo para transportar cemento (densidad = 1 Kg /dm3), con una capa de 5

cm de espesor sobre la tela, se requiere una pendiente de 3m / m.min.La Resistencia total al paso del aire a través del transportador es la suma de las resistencias

compuestas por el medio poroso y por la capa de polvo sobre el medio poroso. Normalmente, un

ventilador centrífugo que pueda trabajar contra una presión manométrica de 500mm de columna de

agua podrá vencer sin problemas esa resistencia conjunta.

Figura 11 Relación entre Carga Transportada, Inclinación del Plano Transportador y la

Velocidad del Aire


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partícula más pesada, resulta ser la velocidad mínima para producir el acarreo, la cual es

mayor en un tubo horizontal que en uno ascendente.

Una vez Alcanzada esa velocidad mínima, el paso ulterior a lo largo de un tubo sólo aumenta

la velocidad de las partículas debido a la expansión de la corriente de aire.

Cada tipo de bomba tiene incorporado un determinado dispositivo de mezclado, que en

general responde a lo indicado en la Figura siguiente.

Zona de Transporte: Se compone de la Bomba y la Tubería. Hay dos tipos básicos deBombas:

a) De grandes volúmenes de aire a presiones relativamente bajas: (hasta 1.05 Kg/cm2 sobre

la atmosférica) y con proporciones bajas de la relación polvo / aire. En las Figuras 13, 14, 15

se pueden ver ejemplos de ellas.

Figura 13 Introducción de Polvo en

el aire con ayuda de una elevada

altura de polvo fluidizado

Figura 14 Carga de un Silo

con el elevador Neumático

AEROPOL.

Figura 15 Introducción de Polvo en la Corriente de Aireusando un obturador rotatorio como regulador de polvo y

como cierre.


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b) Las que trabajan a mayor presión de aire (hasta 2.5 Kg/cm2 sobre la atmosférica) y con una

elevada proporción polvo / aire. Un ejemplo de este tipo es la bomba Fuller – Kinyon (Figura 15)

El polvo se descarga desde una Tolva a un tornillo sin fin que gira a alta velocidad dentro de

un cilindro, haciendo pasar a través de una válvula mariposa a una cámara en la que se inyecta aire

a presión (2.5 atm).

La mezcla intima de polvo y aire pasa de allí a la tubería de transporte. La presión de trabajodepende de la distancia a recorrer y del volumen acarreado. El husillo actúa como alimentador y

como cierre estanco al escape de aire hacia la tolva de alimentación. Este tipo de bomba es apto

para servicio pesado y puede descargar muchas toneladas de material a gran distancia.

Figura 15 Esquema de una Bomba Fuller - Kinyon

Existen varios fabricantes de bombas y cada uno de ellos dispone de distintos modelos, que

en general responden a los dos tipos básicos descriptos. Normalmente las estaciones de bombeo

forman parte de procesos continuos de producción, razón por la cual están comandadas por sistemas

automáticos de control.

Respecto de la segunda parte del transporte, que lo constituyen las tuberías, en sus tramos

rectos verticales u horizontales se utilizan caños galvanizados comunes, mientras que en las curvas,

debido a la profunda abrasión, se utilizan caños de hierro fundido o revestidos interiormente de

cerámicas. El aire comprimido para las bombas de baja presión es producido por Compresores tipo

Roots. Y para los transportadores que trabajan a Presiones mayores a 1 atm se prefieren los

Compresores de Tornillo o los de Pistón Libre.

Cabe aclarar que el Aceite y el Agua que acompañan al aire comprimido no revisten en este

caso la importancia que sí cobran en la fluidización.

Zona de Separación: La vemos a continuación.


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7.4.6 Filtros Separadores del Aire y Polvo

Aquí trataremos la zona de separación. Normalmente el bombeo es descargado en silos que

deben tener aberturas en la parte superior para que su presión interna sea igual o menor a la presión

atmosférica, ya que de otra manera se perturbarían las posibilidades de ingreso del material

pulverulento (Figura 16).

Pero a su vez, esta conexión con la atmósfera, no es deseable por razones económicas y de

polución ambiental. Esto hace necesario introducir equipos que retengan la mayor cantidad de polvo

posible.

Si se trata de polvos altamente nocivos para la salud, la meta es conseguir una retención

total. Para el caso del cemento, cuyas fábricas en general están instaladas en zonas rurales, se acepta

una pequeña pérdida porcentual.

Las instalaciones típicas en esta industria consisten en instalar en la parte superior de los

silos “un exhaustor” centrífugo que aspira el aire de los silos a través de separadores estáticos

(ciclones) y filtros de mangas. Con ello se consigue una eficiente separación aire / polvo y

paralelamente crear una depresión en el silo.

Figura 16 A efectos de limpieza de las mangas una cámara de deposición es puesta fuera de

servicio; durante el tiempo de inactividad el resto de las cámaras están en explotación normal.


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7.5 LÍNEAS DE A IRE C OMPRIMIDO

7.5.1 Aire Comprimido

El Aire Comprimido es una fuente energía que alimenta los distintos mecanismos y mandos

neumáticos de una estación central. El aire es aspirado por la estación compresora que cuenta con

un compresor o varios, a una temperatura y presión atmosférica con su consiguiente humedad

relativa. Se los comprime a una presión más alta que la atmosférica, produciéndose un

calentamiento del aire y como consecuencia se descarga del compresor conteniendo vapor de agua.

Al ir enfriándose por radiación y convección en el depósito va perdiendo presión, por lo que se

recurre al secado del aire, luego a través de las tuberías de distribución llega a los distintos puntos

de trabajo.

Suponiendo que nuestro gas es ideal veremos qué pasa con las ecuaciones de estado.

La mayoría de los compresores para comprimir el aire, lo que hacen es la

reducción de su volumen.

Al reducirse su volumen, esto se traduce en un aumento de su presión y por

consiguiente en un aumento de su temperatura

Trabajo de Compresión Por una Politrópica

En el grafico vemos la compresión del aire por una poli

trópica de coeficiente m.

En el segundo grafico vemos la diferencia de trabajo de

compresión a una misma P2 final si procedemos por una

adiabática o por una isoterma. Claramente en el gráficovemos que comprimir por una isoterma incurre en un menor

trabajo por una misma presión final. O sea trataremos de

comprimir por una isoterma y no por una adiabática.

La compresión nunca será adiabática ya que se

tendría que construir un compresor totalmente térmico lo

cual incurriría en altos costos de fabricación o en tiempo

infinitamente grandes. Tampoco será una isoterma ya que a

medida que recibe energía mecánica debe ir aumentando la

temperatura en igual medida. En consecuencia nuestra poli

trópica a la que asimilamos el proceso será entre unaadiabática y una isoterma

nRT PV

nRT PV

m

m

p

p RT

m

m Lc

1

1

211

1

K m1


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7.5.2 Clasificación de Compresores

La sala de compresores consta de uno o varios compresores que se clasifican por la forma

en que puede obtenerse dicha energía.

Cuadro Comparativo de compresores según usos (Grafico Q vs. P)

7.5.2.1 Desplazamiento

La compresión se realiza en un recinto hermético aumentando la presión del gas gracias a la

reducción del volumen transmitiéndola al fluido.

Rectilíneo: Son muy utilizados en la industria, por ser económicos en su adquisición y en su uso.

Pistón: Su funcionamiento consiste en encerrar en elcilindro una determinada cantidad de aire (que ha ingresado

por la válvula de admisión), disminuir su volumen por

desplazamiento del pistón y entregarlo al consumo, (a

almacenamiento) a través de la válvula de escape.

Para obtener aire a presiones elevadas, es necesariodisponer de varias etapas compresoras. El aire aspirado se


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comprime en la primera etapa seguida de una refrigeración para eliminar el calor generado,

luego es nuevamente comprimido obteniendo una mayor presión.

Diafragma: consisten en una membrana (diafragma), que modificael volumen existente sobre ella por la acción de un pistón solidariaa la misma desde parte inferior. Su principal característica es la de

comprimir aire sin que exista la posibilidad de contaminación con

el aceite de lubricación. Sus posibilidades se limitan a bajoscaudales y a presiones moderadas.

Rotativos: Producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir que empujan elaire desde la aspiración hacia a la salida, comprimiéndolo.

De paletas: Su funcionamiento consiste en un rotor que esexcéntrico respecto de la carcasa o el cilindro que lleva una serie

de aletas que se ajustan contra las paredes de la carcasa por efecto

de la fuerza centrifuga. Debido a la posición excéntrica de los

cojinetes del rotor, en cada revolución las aletas de deslizan haciafuera y hacia adentro de las ranuras del mismo. El gas al entrar, es

atrapado por los espacios que forman las paletas y la pared de la

cavidad cilíndrica, el cual se comprime, al disminuir el volumen de

estos espacios durante la rotación. En la parte alta del cilindro al

comenzar la compresión se inyecta una cierta cantidad de aceite,

este filtrado y refrigerado absorbe el calor producido por la compresión.Se caracterizan por marcha silenciosa, grandes caudales, presiones moderadas y bajosrendimientos impidiéndole competir con los compresores de pistón. Alto consumo delubricante.

Compresor de anillo líquido (Compresor de lecho fluido):Posee un rotor con una serie de alabes fijos montados en un

cilindro que está prácticamente lleno de liquido, generalmente agua.

Al girar el rotor las paletas se hunden progresivamente en el lecho

fluido disminuyendo de esta forma el volumen encerrado entre ellas y

produciendo la compresión.

La característica más importante es que al tener el lecho fluidola compresión se realiza casi a la misma temperatura ya que éstaactúa como refrigerante. Se utiliza para procesos que requieran poca

elevación de la temperatura.


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Compresor de tornillos simples: consiste en un par derotores que tienen lóbulos helicoidales de engranaje

constante. Los rotores van montados en un cárter de hierro

fundido provisto de una admisión para aire en uno de los

extremos y una salida en el otro. El aire aspirado llena un

espacio existente entre dos lóbulos, al mismo tiempo seinyecta aceite sometido a presión. El espacio va

disminuyendo gradualmente para producir la compresión.

Luego la mezcla aire/aceite sale por la descarga, pasando

por un separador que elimina las partículas de aceite. Estos compresores giran a gran velocidad, se los utiliza en instalaciones que requieren de

gran capacidad de aire comprimido.

Dos rotores:

Compresor Root: presenta dos lóbulos cuyo perfil permite la rotaciónsimultánea y la constante penetración de uno sobre el otro. Esta

situación hace que quede encerrado en forma sucesiva un

determinado volumen de aire que disminuye hacia la salida a medida

que el giro se produce. Debido a la brusca disminución del volumen,estos compresores son muy ruidosos. Brindan un caudal

significativamente alto pero a presiones muy bajas.

7.5.2.2 Dinámicos

Se basa en el teorema de la cantidad de movimiento donde gracias a la fuerza recibida del

motor de arrastre se aumenta la velocidad del fluido, para posteriormente transformarla en presión.


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Radial: El recorrido del gas se realiza, entre etapa y etapa,siguiendo un camino radial. El gas entra por el centro de una

rueda giratoria, provista de aletas radiales, las cuales lanzan el

aire hacia la periferia mediante la acción centrífuga. Antes de ser

guiado hasta el centro del siguiente impulsor el aire pasa a travésde un difusor que transforma la energía cinética en presión. Se

adapta bien a la refrigeración intermedia en cada etapa.

Posee altas velocidades comparado con otros compresores.

Axial: El aire es impulsado por las paletas según el sentido del eje.El gas pasa axialmente por el compresor por hileras alternadas de

paletas estacionarias y rotativas que comunica velocidad y luego

presión al gas. La refrigeración entre etapas es dificultosa,

limitando a la relación de presión. Funcionan a mayores velocidades que los centrífugos y seutilizan en aplicaciones donde es necesario caudal constante ypresiones moderadas.

7.5.3 Ubicación de la sala de compresores

Dependerá de la longitud y magnitud de la red de distribución del aire comprimido. Se

elegirá la parte más fría de la fábrica de manera de aspirar el aire exterior a baja temperatura para

que el rendimiento del compresor sea el máximo. Una disminución de la temperatura, aumenta lamasa de aire aspirado y el volumen de aire comprimido suministrado aumentará también.

La sala deberá estar equidistante de los puntos de consumo de la fábrica, teniendo en cuenta

los mayores consumos que pueden originarse para evitar los grandes diámetros de tuberías de

conducción o perdidas de presión por el transporte de aire a grandes distancias.

Deben estar centralizados en un lugar común para facilita su mantenimiento, lugar cerrado,

bien ventilado, exento posible de polvo de suciedad.

Cuanto más baja sea la temperatura ambiente en la sala de compresores mayor será la

disipación de calor cedido por el compresor durante la compresión. La misma deberá tener una

temperatura menor a 30-380C.

7.5.4 Tratamiento del aire

En la aspiraciónEl aire ambiente que aspira el compresor, contiene impurezas. A esto se le suma las que el

propio compresor genera así como también las que pueda encontrar en camino hacia los puntos de

distribución. Los contaminantes más comunes son: agua, aceite, polvo, partículas sólidas, neblinas,

olores, sabores y vapores. Esto provoca una disminución del rendimiento y un aumento de loscostos debido al desgaste de los quipos. Para evitar estos se utiliza ciertos accesorios como los

filtros.


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FILTROS ESTÁNDAR

El filtro está construido de manera tal que imprima al aire comprimido

entrante un movimiento de rotación por medio del deflector de paletas eliminando

los contaminantes como polvo y gotas de agua por fuerza centrífuga, filtrando luegolas partículas más pequeñas mediante un elemento filtrante para que el aire

comprimido procesado pueda fluir hacia la salida. Un deflector ubicado debajo del

elemento evita la turbulencia que podría arrastrar los contaminantes extraídos del

aire comprimido.

Para la elección de un filtro estándar se debe tener en cuenta: la caída de

presión que origina para el caudal y presión considerada, el área dispuesta para el

filtrado, el volumen del vaso, la facilidad operativa para el cambio.

En los puntos de utilización

FILTROS DE PARTÍCULAS

Están diseñados para retener partículas sólidas, interceptando las mismas mediante un

elemento filtrante los cuales pueden ser: papel, rejillas metálicas, mallas de nylon, espumas, etc.

FILTROS COALESCENTES

El propósito de estos retener lubricantes, emulsiones y neblinas, mediante el principio de

coalescencia, el cual consiste en una red aleatoria de fibras, la cual ante el paso de aire, produce

formación de gotas alrededor de las fibras, que después caen a un recipiente por gravedad.

Comparado con otros filtros es capaz de retener partículas de menor tamaño, por esto se

debe instalar primero un filtro de partículas antes que uno coalescente evitando que este se sature.

FILTROS DE VAPORES

Son filtros diseñados para remover olores sabores y vapores orgánicos. Su principio de

funcionamiento consiste en una capa filtrante de carbón activado que mediante absorción remuevenlos contaminantes.


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Filtro de Partículas Filtros Coalescentes Filtros de Carbón Activado

VÁLVULAS

Las válvulas neumáticas controlan o regulan el paso del aire comprimido y se clasifican

según su función. El siguiente cuadro detalla esquemáticamente los distintos tipos de válvulas y sus

principales características.

En los puntos de consumo (como indica la figura con el accesorio A)

se recomienda válvula de globo con paso total.


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Respecto de las características según la presión de trabajo:

En cañerías de baja presión (hasta 7bar/cm2) válvulas diámetro 2” o mas; Hierro fundido, conmecanismo interno de bronce extremidades brindadas con cara plana.

En cañerías de alta presión (más de 7bar/cm2), válvulas de Acero al carbono forjado, con

extremidades con bridas de cara con resalto para diámetros mayores; en todos los casos elmecanismo interno será de acero inoxidable AISI 410.

7.5.5 Tratamiento del aire comprimido

Para el secado o deshidratación del aire comprimido, industrialmente se dispone de diversos

procesos, dependiendo el empleo de cada uno de ellos de la calidad que deseamos.

Para la deshidratación del aire se dispone de varios equipos que se dividen según su

ubicación:

aire - aire

Tratamiento a la salida del compresor : Post-enfriadoresaire - agua

Filtros mecánicos

Tratamiento en los puntos de consumo Filtros inercialesFiltros combinados

Por refrigeración Tratamiento en las redes de distribución: Secadores Por adsorción

Por absorción

7.5.5.1 Tratamiento a la salida del compresor

Cuando el compresor aspira aire, se inicia un proceso de comprensión que siempre viene

acompañado por un aumento de la temperatura y por ciertas modificaciones en la humedad relativa,densidad, etc.

El enfriamiento debe producirse con elementos especialmente preparados para ello. Si

nuestra intención es bajar la temperatura del aire a 25ºC (menor que la del ambiente) y estamos a

60ºC, podríamos tratar nuestro problema en dos etapas: La primera utilizando el propio ambiente

como la fuente fría y la segunda utilizando una fuente fría artificialmente preparada. La primera

etapa surge de un concepto económico, aprovechar racionalmente lo que tenemos y la segunda

simplemente para completar lo que la primera no ha podido cumplir.


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7.5.5.2 Tratamiento a en los puntos de consumo

Estos filtros deben instalarse antes de cualquier consumo, tienen como función retirar del

aire comprimido el mayor porcentaje posible de agua líquida, aceite y partículas sólidas (incluso las

que el propio compresor haya introducido) y así como también las emulsiones que suelen

producirse al coexistir agua con aceite.

Filtro de acción mecánica

Este tipo de filtros presenta elementos filtrantes que por acción mecánica pueden retener

gotas y partículas sólidas. Las gotas provenientes del condensado se forman en la superficie de los

elementos obedeciendo a un principio de tensión superficial. La gota formada cae por gravedad

hace la zona de recolección. Es conveniente instalar este filtro después del tanque de

almacenamiento y así la red de distribución es grande, uno por cada ramal. La razón es simple:

cuanto más alejado, más oportunidad habrá tenido el aire de intercambiar calor con el medio

ambiente y por lo tanto cabe esperar más cantidad de condensado. En definitiva, el filtro retiraríamás cantidad de agua.

Este filtro debe inspeccionarse periódicamente y si bien los intervalos de atención no son

muy frecuentes (cuando el filtro está bien dimensionado) debe preverse el recambio de los

elementos filtrantes para evitar la saturación de los mismos.

El tamaño de partículas que pueden retener este tipo de filtros está comprendido entre los 20

y 10 micrones con una eficiencia de 45 - 55%.

La elección de estos filtros debe hacerse en función de la presión máxima de régimen del

caudal máximo que podría circular y de la presión que se adopte.

Filtro inercial

Si bien este tipo de filtro también responde a una acción mecánica, esta es dinámica y se

distingue de la anterior.

En un filtro inercial o ciclónico, la acción más destacada es el cambio de dirección. Este

cambio imprime a las partículas pesadas una acción centrífuga, que debidamente aprovechada,

permite controlarlas y retirarlas del torrente de aire.

La eficiencia de separación de estos filtros depende de varios factores, entre otros: la

intensidad del cambio de dirección, la densidad de la partícula que está evolucionando la

temperatura del aire, el tiempo que se pueda mantener el cambio de dirección, etc.

Estos filtros son económicos y si bien son tan eficaces como los anteriores, casi no necesitan

mantenimiento las precauciones son similares a las anteriores.

Filtro combinados

Naturalmente estos filtros son más modernos y reúnen las cualidades

positivas de los anteriores. El hecho de dar al aire un tratamiento inercial

previo a la acción mecánica permite usar elementos filtrantes más delicados y

conseguir así una mayor eficiencia.

La figura muestra un filtro combinado en el que el aire, al entrar,

cambia de dirección para ingresar después al elemento filtrante (desde el

interior al exterior) consiguiendo retenciones de hasta 3 micrones con unaeficiencia similar a los anteriores.


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7.5.5.3 Tratamiento en las redes

Los secadores son equipos que se utilizan para el secado al aire, retirando la mayor parte

posible del agua.

Secadores por refrigeración

El funcionamiento del equipo se reduce al

funcionamiento de una máquina frigorífica. El aire húmedo

se enfría a presión constante, llevando el agua al estado

líquido para poder retirarla del sistema.

El ciclo se desarrolla así: el gas refrigerante

aspirado por el compresor y comprimido, sale con

dirección al condensador, donde se licua y pasa al

evaporador a través de un tubo capilar o a de una válvula

de expansión. El refrigerante líquido se evapora utilizandoel calor del medio, o sea del aire comprimido, enfriándolo,

retirando así la humedad del aire comprimido. Evaporado

el gas, pasa nuevamente al compresor y el ciclo se repite.

Como características operativas, podemos

mencionar: servicio de mantenimiento simple y capacidad

de mantener un punto de rocío constante (temperatura de

saturación correspondiente a la presión del aire húmedo.

La elección del equipo depende de:

1) Temperatura de entrada del aire.

2) Presión de régimen.3) Temperatura del ambiente.

4) Caudal a procesar.

5) Voltaje y frecuencia de la fuente de alimentación.

Secadores de aire por adsorción

El secado por adsorción es un proceso físico relacionado

con la tensión superficial (capacidad que tienen ciertos

materiales de adherirse naturalmente entre sí).

Los materiales desecantes más usados son la alúmina yel gel de sílice anhidro o Silicagel (poseedor de porosidades de

muy pequeño diámetro). Cuando el aire húmedo circula a través

de estos materiales, las minúsculas gotitas de agua se le

adhieren retirándose del aire.

Su diseño siempre contempla dos recipientes o torres,

debido a que después de un tiempo de funcionamiento el

material desecante pierde su capacidad para capturar agua.

Cuando uno de los recipientes se satura, el aire húmedo se

orienta hacia el otro permitiendo la continuidad del proceso,

haciéndose circular simultáneamente el aire seco producido por

el recipiente saturado secando el gel y devolviéndole sus propiedades secantes.

En la figura se indica un esquemasimplificado de un secador por adsorción

con recuperación del material


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Secadores de aire por absorción

Este tipo de secadores utiliza un material delicuescente capaz de

reaccionar químicamente con el agua.

El aire húmedo pasa a través del material. Este captura químicamente las

moléculas de agua, licuándolas. El líquido cae hacia el fondo del recipiente

donde se elimina.

Al capturar el agua, este material se va gastando debiéndose reponer

periódicamente con el consiguiente inconveniente que ello significa.

7.5.6 Almacenamiento del aire comprimido

El aire comprimido es una forma de energía muy fácil de almacenar. En

instalaciones, se suele necesitar acumular aire comprimido en un depósito o

tanque de forma y tamaño variado entre el compresor y red de distribución.

Unas funciones de los depósitos son las siguientes.

De acumular aire comprimido como también acumular presión.

Permite amortiguar las oscilaciones en el caudal aire a medidaque se consume

Satisfacer las demandas que superen la capacidad del compresor

Minimizar la carga y descarga frecuentes del compresor

Suministrar enfriamiento adicional como también recoger aceite

y agua condensada.

Es muy importante no confundir este depósito con una fuente de energía

por aire, este depósito actúa como un acumulador para atender la demanda de

aire instantánea y no para suministrar aire continuamente. Tampoco es recomendable conectar

varios compresores a un solo depósito pero si puede resultar útil instalar uno más recipientes

adicionales después del depósito.

Los depósitos de aire comprimido son horizontales o verticales; se construyen en chapa de

acero y constan de una parte cilíndrica llamada virola, y de dos fondos repujados con convexidad

exterior. Los fondos son generalmente embutidos y tienen forma de bóveda esférica; van unidos a

la viola mediante una curva de enlace.

Los depósitos deben llevar los siguientes accesorios:

Válvula de seguridad que permita la evacuación total del caudal del compresor consobrecarga que no exceda del 10%.

Manómetro.

Grifo de purga o válvula automática en su fondo que permita la evacuación del aguacondensada y el aceite.

Agujero de limpieza.


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Capacidad

La capacidad del depósito de aire comprimido está determinada según el tipo de regulación

de caudal del compresor.

Si la regulación es: Por válvula piloto 30V P Automática 35V P Automática con arrancador 75V P

P: Potencia del compresor o la potencia total instalada en CV

V: Volumen en litros del depósito o de todos los depósitos existentes comunicados entre sí.

Para seleccionar el tamaño del depósito, se utiliza la siguiente fórmula:

Donde:

P1: Presión Máxima en el interior del tanque

P2: Presión Mínima en el interior del tanque

Qn: Caudal suministrado por el compresor en m3/h

Z : Conexiones / Desconexiones por hora del compresor

Vo: Volumen nominal del tanque a Po = 1.013 BAR

7.5.7 Distribución del aire comprimido

Una red de distribución de aire comprimido es un sistema de tuberías que permite

transportar la energía de presión hasta el punto de utilización. No se debe descuidar este tema ya

que pueden conseguirse grandes ahorra financiero limitando o evitando perdidas por fugas y

seleccionando los aparatos y materiales adecuadas distribuyéndolos en la forma más eficiente.

Un depósito de aire debería montarse a la salida del compresor como ya se explico

anteriormente en el sector de almacenamiento de aire comprimido para luego alimentar la red de

tuberías.

Para distribuir correctamente la red, se debería tener en cuenta lo siguiente:

Ubicación de los punto s de consumo Ubicación de las máquinas

Configuración del edificio

Actividades dentro de la planta industrial

Desde el punto de vista del ambiente podemos dividir la instalación en externa o interna. La

externa es la instalada a la intemperie y la interna la que corre bajo cubierta. Desde el punto de vista

de la posición, puede ser aérea o subterránea y desde la importancia de distribución puede ser

primaria o secundaria.

Hay dos configuraciones básicas de trazado:

A- final en línea muertaB- Conducto principal en anillo.

0

1 2

250

( )

nQV Z P P


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La primera configuración favorece el drenaje y tiene un bajo costo de inversión, pero está

expuesta a mayores pérdidas de carga, lo que aumenta su costo de operación. También requiere una

parada total del sistema cuando se necesita realizar alguna actividad de mantenimiento o

modificación parcial. En la segunda configuración todo punto está abastecido desde las dos

direcciones, permitiendo minimizar la caída de presión.

El costo de los ductos de aire presenta una porción elevada del costo inicial de instalación.Una reducción en el diámetro de la tubería baja este costo, pero al aumentar la caída de presión en

el sistema, se incrementa el costo de funcionamiento.

Teniendo en cuenta lo enlistado: El trazado de la tubería se debe elegir a modo que el recorrido sea más corto y más recto

posible, evitando los cambios bruscos de dirección, reducciones de sección, curvas, las

piezas en T.

Se debería tratar que el montaje de la misma sea aéreo para facilitar la inspección y elmantenimiento eligiendo el material adecuado como se profundizara en la siguiente

sección. Contemplar las variaciones de longitud producidas por dilatación térmica, sin

deformaciones ni tensiones.

Evitar que la tubería se entremezcle con conducciones eléctricas

Sobre dimensionar las tuberías para atender a un fuerte aumento de demanda.

Inclinar la tubería ligeramente de 3% a 5% en el sentido del flujo de aire y colocar en suextremo una purga manual o automática para evitar que agua condensada escurra en

dirección del compresor.

Colocar llaves de paso en los ramales principales y secundarios de la red, para facilitar lareparación y el mantenimiento.

Prever las necesidades de filtros, reguladores, o lubricadores.

Sistemas de Conexión de Tuberías:

1. Por Inserción: El tubo está presionado por el anillo exteriorcuando se atornilla la conexión. Al entrar dentro del alojamiento,

reduce su diámetro y representa así una resistencia extra.

2. Por Introducción: No hay resistencias adicionales al flujo, puestoque la conexión tiene la misma sección de paso interior que el

diámetro interior del tubo que se conecta.

3. Autoestanca: Si no se introduce ningún tubo, la conexión quedacerrada por una válvula de retención, y cuando se introduce un

tubo, se abre el caudal de aire empujando la válvula de retención

fuera de su asiento.


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7.5.8 Purgas

Es un dispositivo que permite retirar de la instalación el agua líquida condensada. La

instalación de las purgas debe hacerse en las zonas más bajos de la tubería hacia donde se puede

prever que se acumule agua. Se pueden dividir en dos grandes grupos: manuales y automáticos.

Purgas Manuales

Este tipo se hace efectivo con la colocación de una válvula de cierre que puede ser del tipo

esférico, globo o de diafragma. Son muy elementales pero muy efectivas, siempre que se los

mantenga con cuidado. Es conveniente, con el propósito de prolongar los lapsos de apertura,

colocar antes de la válvula in pequeño tanque de almacenamiento del condensado.

Purgas Automáticas

Son aquellas que permiten la evacuación del condensado en forma totalmente independiente.

La clasificación de estas se realiza según el parámetro que se toma como variable.

Purgas por Flotación

Purgas por presión diferencial

Purgas motorizados

Las de flotación se caracterizan por acumular el agua

de condensación en el fondo y cuando sube lo suficiente para

levantar el flotador de su asiento, la presión transmite al

embolo que abre el asiento de la válvula de alivio y expulsa

el agua. El flotador baja entonces, para cerrar el suministro

de aire al embolo. La siguiente imagen se puede ver una vista

de estos tipos de purgas.

Las de presión diferencial permiten eliminar

condensado frente a una variación de la presión provocada

por la acumulación de líquido. No son en general para

grandes cantidades de condensado.

Las purgas motorizadas o también conocidas como

purgas accionadas eléctricamente consisten en drenar

periódicamente el agua de condensado por medio de una leva

que dispara una válvula accionado por un motor eléctrico.

Esta purga es la más aconsejable cuando existe un caudal de condensado muy significativo

como por ejemplo en el tanque de almacenamiento.


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7.5.9 Tuberías para aire comprimido

Una vez determinados los datos de consumos de cada punto de la línea de producción y la

presión media para el funcionamiento de las herramientas, calcularemos las tuberías.

El diámetro y el espesor de las tuberías dependen del caudal horario requerido, de la presión

de trabajo y las perdidas admisibles para el circuito de de aire (no deben superar el 10% del aire

aspirado).

La selección del material de construcción de la tubería depende de las condiciones del

ambiente trabajo, la calidad del aire requerida y la presión de trabajo. El mercado presenta las

siguientes ofertas de tubos para aire comprimido: acero sin costura, roscados (galvanizados,

cincados), aluminio, acero inoxidable y de materiales sintéticos (Poliamida, Poliuretano,

Polietileno). En primer lugar los tubos acero inoxidable y los de cobre son usados donde se requiere

un calidad de aire superior por ejemplo en hospitales, industria alimenticia y química. Los tubos de

acero son costura pueden presentar corrosión (tubos negros) y tiene gran masa en comparación a los

de aluminio y sintéticos. Los tubos sintéticos si bien son livianos y resistentes a la presión, estaresistencia disminuye al aumentar la temperatura, tiene más apoyos en comparación con los tubos

de acero y se pueden romper fácilmente.

Por último los más adecuados a nuestra utilización seria los tubos de aluminio y los acero

roscados (galvanizados y cincados). Ambos tienen una gran variedad de accesorios en el mercado y

no poseen un precio elevado comparado con otros productos. Los tubos roscados al cabo se cierto

uso pueden presentar filtraciones en los sellos de las roscas. Ambos tienen facilidad de instalación y

buenas características físicas. Los tubos de acero roscados pueden presentar corrosión aun en

cincados.

Características principales de los distintos tubos:

Cuadro comparativo:

Tipos de tubos Ventajas Desventajas

Acero sin Costura Posibilidad de doblar Corrosión, gran masa, difícilmontaje

Roscados Disponibilidad de accesorios Resistencias al flujo,necesidad de roscar y soldar.

Acero Inoxidable Ausencia de corrosión,

posibilidad de doblar

Piezas y accesorios costosos.

Oferta limitadaCobre Ausencia de corrosión, aire altacalidad

Alto precio, montaje operarosespecializados

Aluminio Ausencia de corrosión, paredlisa

Resistencia hasta 14 bar,menor distancia entre apoyos.

Material Sintético (PVC) Ausencia de corrosión, livianos, f lexibles, instalación sencilla

Dilatación térmica (menorresistencia a la presión)Posibilidad de cargaselectroestáticas


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7.5.10 Regulación del aire comprimido

7.5.10.1 Regulación de la presión del aire comprimido

La energía en la neumática está directamente relacionada con la presión del sistema. Lasherramientas que permiten controlarla son los reguladores de presión. Con el regulador de presión

podemos conseguir una presión menor a la que genera el compresor, presión que adaptaremos a

nuestras necesidades de trabajo.

Podemos distinguir dos presiones (o niveles de energía) diferentes: la presión que entrega la

fuente com presora “presión de régimen” y la presión que usamos para trabajar “presión de trabajo”.

Observemos que la primera puede ser variable, obedeciendo en sus cambios a las

posibilidades y regulación del compresor, mientras que la segunda siempre deberá ser constante,

para un aprovechamiento racional de la energía neumática, necesitamos que esta se mantenga al

mismo nivel.

7.5.10.2 Reguladores de presión estándar

Funcionamiento: Se basa en el equilibrio de fuerzas en una membrana que soporta por su

parte superior la tensión de un resorte, tensión que puede variarse a voluntad del operador por la

acción de un tornillo de accionamiento manual. Por su parte inferior, la membrana está expuesta a la

presión de salida y por lo tanto a otra fuerza, que en condición de descanso, resulta ser igual a la

tensión del resorte.

Cuando la membrana está en equilibrio la entrada de

aire comprimido está cerrada. Si desequilibráramos el sistema

por aumento voluntario de la tensión del resorte la membrana

descendería ligeramente abriendo la entrada de aire a presión.Su introducción se permitirá hasta que nuevamente se logre el

equilibrio perdido, solo que esta vez a la salida la presión será

ligeramente mayor.

Otra forma de desequilibrio puede producirse cuando se

“afloja” el resorte. En este caso la membrana subirá destapando

el orificio central (hasta ahora obturado por el vástago del tapón

de cierre) permitiendo que el aire escape a la atmósfera por los

orificios señalados. Este escape se mantendrá hasta que la

presión de salida (que obviamente ha disminuido) produzca una

fuerza tal que restablezca el equilibrio.

El regulador que trabaja según la descripción anterior sellama “regulador de presión con escape”. Aumentan las

condiciones de presión previstas tanto por exceso como por

defecto.

Retomando la situación de aflojar el resorte, puede

ocurrir que la membrana al subir no destape ningún orificio

(porque este no exista), en este caso no habrá escape de presión

a la atmósfera. Estamos en presencia de un “regulador de presión sin escape”.

Cabe mencionar que en este caso la presión no descenderá hasta que no se produzca algún

consumo.

En la figura encerrada con un círculo se muestra el detalle de un regulador sinescape.


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Sólo con la intención de ilustrar las posibilidades de componentes

disponibles, brindamos a continuación el esquema de un mini-regulador de aire

con escape.

7.5.10.3 Características de calidad de un regulador

Estándar: Es interesante detenerse a pensar en que características habrán de permitir la elección deun regulador de mayor calidad que otro.

Los parámetros ciertos de comparación entre reguladores son: capacidad de flujo y capacidad

de mantenimiento de la presión regulada.

Capacidad de flujo: El aire debe evolucionar a través de intrincados conductos antes de salir delregulador. Cualquier acción que se verifique en el sentido de permitir un fluir menos complicado,

redundará en un mejor desempeño del aparato. Simplemente como orientación, diremos que los elementos relacionados con el desempeño,

en cuanto a flujo se refieren, son diámetro de pasaje de la válvula principal, curvas o desviaciones

suaves, amplitud, dispositivos de comparación, resorte de regulación, rigidez de diafragma, etc.

7.5.11 Lubricación

Entre los componentes neumáticos existen dos formas de llevar a cabo la lubricación: con

lubricantes sólidos y con lubricantes líquidos. En muchos casos se prefiere el lubricante sólido dado que existe menos riesgo de contaminación del

producto que se estuviera elaborando.

Cuando en cambio, se trata de lubricante líquido, la solución formal es instalar lubricadores.

La función de estos aparatos es incorporar al aire ya tratado, una determinada cantidad de aceite.

Una clasificación razonable para ellos puede hacerse atendiendo a su zona de influencia, así

tenemos:

1) Unidades individuales de lubricación.

2) Unidades centrales de lubricación.

7.5.11.1 Unidades individuales de lubricación

En todos los casos estas unidades cuentan con un dispositivo que eleva el aceite y lo

incorpora en la vena de aire en forma pulverizada. Esta elección puede controlarse externamente y la

energía para hacerlo, así como también la necesaria para su pulverización, se toma de la energía del

aire en circulación. Existen dos grandes grupos de lubricadores individuales que se distinguen por el

tipo de niebla de aceite que producen:

a) El estándar b) El de micro niebla


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a) El lubricador estándar:

En el lubricador estándar se produce una caída de presión entre la entrada y la salida,

directamente proporcional al caudal unitario, provocada por la restricción del flujo. La diferencia de

presión provoca la elevación de la columna de aceite del vaso al visualizador del goteo. El aceite se

infiltra por el orificio capilar en la corriente de aire principal de mayor velocidad. El aceite se rompeen partículas minúsculas, se atomiza y mezcla homogéneamente.

El problema característico reside en que la caída de presión está directamente relacionada con

el caudal en circulación. La aplicación de este principio se vería limitado a caudales pequeños si no

existiera la posibilidad de modificar la sección transversal en relación con el aumento o la

disminución del caudal. Hay por lo menos tres dispositivos que permiten una variación proporcional,

ellos son: válvula de asiento, pistón y aleta flexible.

En la figura apreciamos los

esquemas que materializan los

distintos tipos de construcción.

En la figura vemos un lubricador de aleta

flexible completo.

Existen otros tipos de lubricadores estándar

que se han construido sin respetar estos principios.

Son los que tienen una proporción de mezclado

llamada regresiva, cuanto mayor sea el caudal de

aire en circulación, menor es la cantidad de aceite

por unidad de volumen de aire comprimido.

Para que se comprenda la función de un lubricador proporcional, presentamos en la figura el

comportamiento presión/flujo, teórico y real.

La línea “T” corresponde al comportamiento teórico de caída de presión con respecto al

aumento de flujo (proporcional: mezcla ideal aire-aceite).

La curva “S” representa el comportamiento real para un lu bricador proporcional y la curva

“R” es el comportamiento que se obtiene con un lubricador de orificio fijo o regresivo.


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El tamaño de estos aparatos está directamente relacionado con la necesidad de caudal que se

tenga. Su capacidad de lubricación está limitada a aproximadamente 7 metros de recorrido por la

tubería.

b) El lubricador de micro niebla:

Asegura la pulverización extra fina. Se

aconseja instalar antes del lubricador un filtro que

asegure la retención de partículas sólidas de tamaño

muy fino y posibles partículas de aceite provenientes

del compresor.

7.5.11.2 Unidades centrales de lubricación

El aire comprimido pasa a través del filtro de entrada y del lubricador dividiéndose en dos

flujos, uno destinado a regular la presión diferencial y otro a generar la micro niebla de aceite.

Ventajas:

Mínimo caudal de arranque

Escasa caída de presión

Alto caudal máximo

Inmediata respuesta

Muy fácil maniobrabilidad Reducción del costo de mantenimiento de la instalación

Optimización del consumo de aceite


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Bibliografía:

Manual sobre aire comprimido y su aplicación en la industria. Departamento deComunicaciones de Atlas Copco Venezuela S.A.

Atlas Copco Manual (3° Edición) España 1979.

Trabajo practico sobre líneas de Aire de industrias 1, Facultad de ingeniería. Año 2008, 1°cuatrimestre. Grupo Ing. Ramos Lobo


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Anexo

Cuadro Comparativo de tuberías

Documents

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