- INTRODUCCIÓN
- DISEÑO DE
UNA RED DE AIRE
- OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO DE ACCESORIOS
- PREPARACIÓN
Y TRATAMIENTO DEL AIRE
- ERRORES Y
RECOMENDACIONES
- BIBLIOGRAFÍA
1. INTRODUCCIÓN.
El aire comprimido es una de las formas de
energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus
recursos físicos.
El descubrimiento consciente del aire como medio que nos rodea se remonta a muchos siglos, lo
mismo que un trabajo más o menos consciente con dicho medio.
Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la
humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse
sistemáticamente su comportamiento y sus
reglas. Sólo desde aprox. 1950 se puede hablar de una verdadera aplicación industrial
de la neumática en los procesos de fabricación.
A pesar de que esta técnica fue rechazada
en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de formación, fueron ampliándose los diversos sectores
de aplicación.
En la actualidad, ya no se concibe una
moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este es el motivo de que
en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos cuya alimentación continua y adecuada de aire garantizará el exitoso y
eficiente desempeño de los procesos involucrados en la producción.
El diseño y mantenimiento adecuado de redes de aire
comprimido y sus respectivos accesorios, juega un papel decisivo en los procesos
productivos involucrados cuya energía utilizada es el aire.
2.
DISEÑO DE UNA RED DE AIRE.
2.1
DESCRIPCIÓN DE UNA RED.
En general una red de aire comprimido de cualquier industria cuenta con los siguientes 7 dispositivos mostrados en la
Figura 1.
1. Filtro del compresor: Este dispositivo es
utilizado para eliminar las impurezas del aire antes de la compresión con el
fin de proteger al compresor y evitar el ingreso de contaminantes al sistema.
- Compresor: Es el encargado de convertir la energía
mecánica, en energía neumática comprimiendo el aire. La conexión del
compresor a la red debe ser flexible para evitar la transmisión de
vibraciones debidas al funcionamiento del mismo.
- Post-enfriador: Es el encargado de eliminar gran parte del agua
que se encuentra naturalmente dentro del aire en forma de humedad.
- Tanque de almacenamiento: Almacena energía neumática y
permite el asentamiento de partículas y humedad.
- Filtros de línea: Se encargan de purificar el aire hasta una
calidad adecuada para el promedio de aplicaciones conectadas a la red.
- Secadores: Se utilizan para aplicaciones que requieren un
aire supremamente seco.
- Aplicaciones con sus purgas, unidades de mantenimiento
(Filtro, reguladores de presión y lubricador) y secadores adicionales.

Figura 1. Componentes de una red de aire comprimido
Los elementos 1, 2, 3, 4 y 5 se ubican en
la tubería principal. Su presencia es obligatoria en todas las redes de aire comprimido. El 6 puede ubicarse en las tuberías
secundarias y el 7 se instala en la tubería de servicio que alimenta las diferentes aplicaciones.
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. La velocidad máxima del aire en la tubería principal es de 8 m/s.
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. La
velocidad del aire en ellas no debe superar 8 m/s.
TUBERÍAS DE SERVICIO, son las que surten en sí los
equipos neumáticos. En sus extremos tienen conectores rápidos y sobre ellas se
ubican las unidades de mantenimiento. Debe procurarse no sobre pasar de tres el
número de equipos alimentados por una tubería de servicio. Con el fin de evitar
obstrucciones se recomiendan diámetros mayores de 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.
2.2
USOS DEL AIRE COMPRIMIDO
En la mayoría de las
instalaciones el "Aire Comprimido" se considera como una Fuente de
Energía comparable a la electricidad, el gas y el agua. En general es
utilizado para el manejo de equipos de planta y para instrumentación. En ambos casos la presión
de la red es entre 6 y 7 bares.
El uso del aire
comprimido en equipos de planta hace referencia a dispositivos robustos como
taladros, pulidores, motortools, elevadores, motores y
otros. En este caso el aire debe tener una calidad aceptable de humedad e impurezas.
Algunas empresas fuera de usar el aire comprimido en dispositivos robustos
también lo usan para actuadores de precisión y pequeños motores neumáticos. Estos equipos tienen una función de control de procesos
más que de potencia como en un taladro. Debido
a la precisión de sus componentes, el aire comprimido usado en ellos ha de
tener una calidad superior a la usada en un
equipo robusto. Por ejemplo, el aire ha de tener un contenido de humedad tan
bajo que su punto de rocío sea siempre superior a la menor temperatura en cualquier lugar de la red con el fin de evitar la
presencia de condensados. Además, las impurezas del aire deberán ser menores
que 0.1g/Nm3 y hasta un tamaño de 3 g/Nm3.
2.3
LA RED DE AIRE COMPRIMIDO
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 bares.
- 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.
- 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.
- Velocidad de circulación:
Esta velocidad debe controlarse puesto que su aumento produce mayores pérdidas
de presión.
2.4
CONFIGURACIÓN
Existen varias posibles configuraciones de
una red de aire comprimido tal como se muestra en la Figura 3. En una
red de aire el factor más esencial de todos es la distribución de agua en la red puesto
que los datos de pérdidas, velocidad, presión
y otros pueden ser calculados matemáticamente sin mayor dificultad. En cambio las zonas de acumulación de agua en una red han de ser detectadas por la pericia del
ingeniero.

Figura 2. Posibles
configuraciones de las redes de aire.
- 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 la Figura 2
(sup.). La poca inversión inicial necesaria de
esta configuración constituye su principal ventaja. Además, en la red pueden
implementarse inclinaciones para la evacuación de condensados tal como se
muestra en la Figura 3. 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.

Figura 3. Configuración abierta
y su inclinación.
- Red Cerrada: En esta configuración la línea principal constituye un anillo tal como se
muestra en la Figura 2 (medio). 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 tal como se muestra en la Figura 4. El problema de estos
cambios radica en que la mayoría de accesorios de una red (p. ej. Filtros) son
diseñados con una entrada y una salida. Por tanto un cambio en el sentido de flujo los inutilizaría.

Figura 4. Dirección del flujo en una red cerrada para una demanda característica.
Cabe anotar que otro defecto de la red
cerrada es la dificultad de eliminar los condensados debido a la ausencia de
inclinaciones tal como se muestra en la. Esto hace necesario implementar un sistema de secado más estricto en el sistema. Al contrario de lo
pensado, Carnicer expone que en dichos sistemas
las caídas de presión no disminuyen. Por tanto la principal razón para
implementar redes cerradas es por su buen mantenimiento.

Figura 5. Configuración Cerrada
y su ausencia de inclinación.
- 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 (inf.). Este sistema
presenta un excelente desempeño frente al
mantenimiento pero requiere la inversión
inicial más alta. Además, la red interconectada presenta los mismos problemas que la cerrada.
2.4.1 INCLINACIÓN
En las redes abiertas se debe permitir una
leve inclinación de la red en el sentido de flujo del aire. Esto con el fin
facilitar la extracción de los condensados. Dicha inclinación puede ser de un
2%, al final debe instalarse una válvula de purga.
2.5
DISEÑO DE LA RED.
La primera labor de diseño de una red de
aire comprimido es levantar u obtener un plano de la planta donde claramente se
ubiquen los puntos de demanda de aire anotando su
consumo y presión requeridas. También identificar el lugar de emplazamiento de
la batería de compresores. Es importante
realizar una buena labor puesto que una vez establecida la distribución esta influirá en las futuras ampliaciones y mantenimiento
de la red.
Para el diseño de la red se recomiendan
las siguientes observaciones:
1. Diseñar la red con base en la arquitectura del edificio y de los requerimientos de aire.
- Procurar que la tubería sea lo más recta posible con el fin de
disminuir la longitud de tubería, número de codos, t´s, y cambios de
sección que aumentan la pérdida de presión en el sistema.
- La tubería siempre deber ir instalada aéreamente. Puede sostenerse de
techos y paredes. Esto con el fin de facilitar la instalación de
accesorios, puntos de drenaje, futuras ampliaciones, fácil inspección y
accesibilidad para el mantenimiento. Una tubería enterrada no es práctica,
dificulta el mantenimiento e impide la evacuación de condensados.
- La tubería no debe entrar en contacto con los cables eléctricos y así
evitar accidentes.
- En la instalación de la red deberá tenerse en cuenta cierta libertad
para que la tubería se expanda o contraiga ante variaciones de la
temperatura. Si esto no se garantiza es posible que se presentes
"combas" con su respectiva acumulación de agua.
- Antes de implementar extensiones o nuevas demandas de aire en la red
debe verificarse que los diámetros de la tubería si soportan el nuevo
caudal.
- Un buen diámetro de la tubería principal evita problemas ante una
ampliación de la red. La línea principal deberá tener una leve inclinación
en el sentido de flujo del aire para instalar sitios de evacuación de
condensados.
- Para el mantenimiento es esencial que se ubiquen llaves de paso
frecuentemente en la red. Con esto se evita detener el suministro de aire
en la red cuando se hagan reparaciones de fugas o nuevas instalaciones.
- Todo cambio brusco de dirección o inclinación es un sitio de
acumulación de condensados. Allí se deben ubicar válvulas de evacuación.
- Las conexiones de tuberías de servicio o bajantes deben hacerse desde
la parte superior de la tubería secundaria para evitar el descenso de agua
por gravedad hasta los equipos neumáticos y su deterioro asociado.
3. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE ACCESORIOS
El propósito de los accesorios es mejorar
la calidad del aire comprimido entregado por el compresor para adaptar este a
las condiciones específicas de cada operación, algunos accesorios también se
utilizan para la regulación de caudal y presión, lubricación de los equipos a
instalar en la red o simplemente para cambios de direcciones en la red y paso o
no de fluido dependiendo de la aplicación.
Tener aire comprimido de buena calidad es
importante para asegurar una larga vida útil de los equipos neumáticos y unos
óptimos resultados en los procesos que requieren dicho servicio.
Las características más
importantes a tener en cuenta son:
· La
cantidad de aceite que contiene el aire
· La
cantidad de agua presente en el mismo
· El
punto de rocío
·
Cantidad de partículas extrañas contenidas en el aire

Figura 6. Ejemplo de una red y
sus accesorios
3.1 POSTENFRIADORES.
El objetivo de este accesorio es disminuir la temperatura del aire luego de la compresión, ya que el aire luego de
ser comprimido quede 100% saturado, al tener lugar una disminución brusca de
temperatura se presentaran condensados, por lo cual podemos decir que este
equipo sirve también para disminuir la cantidad de agua contenida en el aire;
esto implica que siempre que se utilice un post-enfriador es necesario instalar
algún medio para retirar los condensados que este genera, tales como
separadores centrífugos ( separadores de mezcla )
Esencialmente un
post-enfriador es un intercambiador de calor en el cual el elemento
que pierde calor es el aire comprimidos,
mientras que el medio que lo gana es algún refrigerante, usualmente aire o
agua.
Existen muchas formas
posibles para un post-enfriador, las más comunes son concha y tubo, tubos
aleteados y radiadores.
1) POSTENFRIADORES
AIRE-AIRE.
En lugares donde el aire
tiene alta presencia de contaminantes, la utilización de este equipo es
cuestionable, ya que aunque el fluido de trabajo es gratuito (menor costo de operación), la cantidad de mantenimiento aumenta los costos.

Figura 7. Post-enfriadores Aire-Aire
2) POSTENFRIADORES AIRE-AGUA.
Tiene alta eficiencia, menor necesidad de espacio y mayor costo de operación por el fluido de trabajo y la instalación.

Figura 8. Post-enfriador Aire-Agua
3.2 SEPARADOR CENTRÍFUGO
Siempre se instala
después del post-enfriador, el objetivo del separador es
retirar el agua que se ha condensado del proceso de enfriamiento del aire. Básicamente consiste en un
recipiente cilíndrico que va colocado verticalmente, en su interior tiene un
balde que deflecta la corriente de aire, haciendo que este sufra un proceso de centrifugación, por lo cual las gotas de agua que son
mas pesadas que el aire se adhieren a las paredes del recipiente, para luego
caer al fondo de este por efecto de la gravedad, dicha agua será finalmente
retirada mediante una trampa de drenaje automático.
3.3 VÁLVULAS DE DRENAJE AUTOMÁTICO.
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 9. Válvulas de Drenaje
Automático
3.3.1 VÁLVULAS DE
DRENAJE AUTOMÁTICO MECÁNICO.
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, como
consecuencia de la perdida de sensibilidad por depósitos este tipo de válvulas
requiere mantenimiento periódico.
3.3.2 VÁLVULAS DE DRENAJE AUTOMÁTICO DE FLOTADOR.
Consiste en un flotador
de forma esférica instalado en la base de la misma. Que por la acción de la
acumulación de condensado es desplazado hacia arriba, hasta llegar a un punto
tal que ocasiona la apertura de una válvula mecánica permitiendo la
salida del condensado; al salir cierta cantidad de condensado, el flotador se
desplaza hacia abajo cerrando la válvula mecánica. Este ciclo se produce
continuamente, este tipo de válvula de drenaje automático es menos susceptible
de sufrir problemas por acumulación de
contaminantes que la válvula de flotador, y como consecuencia el mantenimiento
es menos frecuente.
3.3.3 VÁLVULAS DE DRENAJE AUTOMÁTICO ELECTRÓNICA.
Este tipo de válvulas
opera mediante un solenoide, la cual es controlada por un temporizador que
determina exactamente los intervalos de apertura y la duración de los mismos,
es muy confiable y prácticamente libre de mantenimiento.
3.4 FILTROS
El propósito de los
filtros de aire comprimido es suministrar aire libre de contaminantes a los
diferentes puntos de aplicación. Contaminantes tales como agua, aceite, polvo,
partículas sólidas, neblinas, olores, sabores y vapores, pueden atacar su
sistema, en su mantenimiento lo primero es purgar los sedimentos y
condensados abriendo convenientemente el grifo de la parte inferior del
depósito y luego eliminar la presión de aire en la instalación. Desmóntese
después el depósito y el elemento filtrante. Límpiese el elemento filtrante con
agua jabonosa si es de nylon, tela o bronce sinterizado. Límpiese el vaso de
depósito y los conductos del cuerpo con parafina o con soluciones poco concentradas de disolvente. Se deben inspeccionar las
juntas y remplazarse por otras nuevas en caso de que estén malas.
3.4.1 FILTROS DE
PARTÍCULAS
Estos filtros están
diseñados para retener partículas sólidas, interceptando las mismas mediante un
elemento filtrante que puede ser de diversos materiales:
Papel, rejillas
metálicas, mallas de nylon, espumas, etc.
Mantenimiento
Dichos elementos son
recambiables y deben ser remplazados periódicamente puesto que se van saturando
y ocasionan altas perdidas de presión.

Figura 10. Filtros
3.4.2 FILTROS COALESCENTES
El propósito de estos
retener lubricantes, emulsiones y neblinas, mediante el principio de
coalescencia, el cual consiste básicamente en tener una red aleatoria de fibras,
la cual ante el paso de aire, produce formación de gotas alrededor de las
fibras, cayendo luego estas a un recipiente de acumulación por efecto de
gravedad. Como consecuencia del diseño del filtro pueden retenerse partículas
sólidas incluso de menor tamaño que las retenidas por un filtro de partículas,
por esto se recomienda instalar primero un filtro de partículas antes que uno
coalescente y así evitar que este se sature. Dichos elementos son recambiables
y deben ser remplazados periódicamente puesto que se van saturando y ocasionan
altas perdidas de presión.
3.4.3 FILTROS DE VAPORES
Son filtros diseñados
para remover olores sabores y vapores orgánicos. Su principio de funcionamiento
consiste en lechos de carbón activado que mediante absorción remueven dichos
contaminantes. Dichos elementos son recambiables y deben ser remplazados
periódicamente puesto que se van saturando y ocasionan altas perdidas de
presión.
3.5 SECADORES
A causa del calor generado durante el proceso de compresión, el aire comprimido
sale con un grado de saturación del 100% en la mayoría de los casos, al ir
disminuyendo la temperatura del aire comprimido durante su permanencia en el
tanque y su paso por los diferentes accesorios y tuberías, pierde capacidad de
retener vapor de agua, lo cual genera inevitablemente condensados, (agua
liquida), la presencia de condensados en el aire produce diversos problemas
tales como corrosión, mal funcionamiento de herramientas neumáticas etc. La solución a este problema son los
secadores de los cuales hay de dos clases:
1) REFRIGERADOS
Consisten en una maquina con un circuito
de refrigeración típico el cual se encarga de enfriar aire por debajo de la
temperatura mínima histórica en la red produciéndose intencionalmente
condensados que son retirados por medio de un separador centrífugo.
Solo pueden ser utilizados en sitios donde
el punto de rocío sea mayor o igual a 0 0C ya que de lo contrario el agua se congela y obstruye la tubería.

Figura 11. Secadores Refrigerados.
FUNCIONAMIENTO
Circuito de Aire:
El aire entra al secador, en caso de
existir un pre-enfriador y un post-calentador, sufre pre-enfriamiento, luego pasa
al evaporador, donde es retirado una gran cantidad de calor a consecuencia de
lo cual sufre un brusco enfriamiento, generándose una gran cantidad de
condensado, posteriormente pasa a través del separador donde se retira el agua
liquida. Finalmente si hay un pre-enfriador – post-calentador, pasa por el lado
contrario de este, ganando temperatura, para así salir del equipo con una
temperatura cercana a la del ambiente.
Circuito de refrigerante:
El refrigerante sale del compresor como un
gas a alta presión y alta temperatura, luego pasa al
condensador donde es enfriado lo suficiente para que cambie a estado liquido, posteriormente pasa por la válvula de expansión
donde disminuye radicalmente su presión, perdiendo temperatura, dicho liquido
va entonces al evaporador, donde hay un intercambio de calor con el aire,
retirándose una gran cantidad de calor de este, el cual es ganado por el
refrigerante produciéndose un cambio de estado
de liquido a vapor. Finalmente regresa al compresor dando inicio de nuevo al
ciclo.
Parte fundamentales.
·
Refrigerante
·
Compresor de refrigeración
·
Condensador
·
Válvula de expansión
·
Evaporador
·
Separador Centrífugo
·
Pre-enfriador y post-calentador de aire
·
Válvula de expansión termostática
·
Válvula By-pass de gases calientes
·
Válvula supercalentadora
·
Subenfriador de liquido
El mantenimiento de estos equipos es
complejo por que manejan muchos elementos, en caso de no tener catalogo del
equipo seguir las indicaciones de mantenimiento recomendadas en para cada uno
de las partes que conforman este equipo.
2) REGENERATIVOS
Funcionan bajo un principio diferente que
permite que alcancen puntos de rocío por debajo de 0 0C. Trabajan
utilizando materiales desecantes, que son aquellos que
tienen, la propiedad de adsorber agua,
capacidad que se va perdiendo al irse saturando de esta, pero la cual pueden
recuperar regenerándose, mediante diversos métodos, los cuales dependen del material desecante empleado, los
principales métodos de regeneración son.
a) Sin Calor
- Atmosférico.
- Vacío.
- Soplado.
b) Con Calor
- Calentadores internos.
- Calentadores Externos.
- Calor de compresión.
Requieren un mantenimiento frecuente y los
materiales desecantes se van deteriorando, por diversas causas tales
como la contaminación del aceite, corrosión química, erosión ante el
paso de aire, regeneración incompleta etc.
3.6 TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
Permiten absorber las
pulsaciones inherentes al sistema de compresión reciprocamente, a la vez que
suministra una superficie grande de intercambio de calor que permite disminuir
parcialmente la alta temperatura del aire luego de la compresión. También
absorbe sobre-picos de consumo alto y de corta duración ocasionados por
aplicaciones que requieren grandes cantidades de aire en lapsos cortos de
tiempo; permitiendo de esta manera tener no tener un compresor
sobredimensionado para satisfacer las demandas.
Durante el mantenimiento
se debe revisar que la válvula de seguridad se abra a una
presión un 20% mayor que la presión máxima del sistema y que tenga una
capacidad de evacuación mayor a la de los compresores. Si no existe debe instalarse un sistema de inspección, un
sistema de evacuación de condensado automático, un by-pass para mantenimiento y
un manómetro confiable. Algunas veces se colocan medidores de temperatura y
doble manómetro (de reserva).El principal aspecto es la seguridad, ya que estos elementos son bombas en potencia. Las rutinas
de mantenimiento se deben realizar con adecuada periodicidad, verificándose el
estado de los elementos de seguridad realizándose inclusive ensayos no destructivos tales como ultrasonido y radiografías para
verificar el óptimo estado de los mismos. El
mantenimiento que se le realiza al tanque se limita a una limpieza interior en
muy escasas ocasiones, además de la verificación constante de las purgas.
3.7 UNIDADES DE MANTENIMIENTO

Figura 12. Unidad de Mantenimiento
Este elemento esta
compuesto por un filtro de partículas de baja eficiencia,
un regulador con manómetro y un lubricador; su función principales es la de acondicionar una corriente
determinada para su uso en una maquina. El filtro de partículas sirve para
eliminar algunos contaminantes de tipo sólido, el regulador se encarga de
disminuir la presión y el lubricador dosifica una cantidad requerida en algunas
ocasiones por el equipo.
El mantenimiento de las
válvulas acondicionadoras de presión es de cierta manera más complejo que el
del resto de elementos de la unidad. Dicho mantenimiento se basa en las pruebas de fuga de aire las cuales consisten principalmente en
suministrarle aire a altas presiones al regulador por sus dos entradas. Si
suministramos una alta presión sólo a la entrada del regulador, no debe fluir
aire hacia la salida. Esto se comprueba palpando el conducto de salida con el
dedo húmedo. La otra prueba que se realiza es calibrando el resorte para una
máxima presión de salida y suministrándole sólo aire a presión por la salida. Si
esta es inferior a la máxima del resorte, no debería salir aire por el conducto
opuesto de la válvula (la entrada).
Los niveles de
lubricante deben mantenerse adecuadamente. Es por eso que los operarios deben
tener a su alcance lubricante suficiente. Si hubiera condensados de agua, se
eliminan por el grifo de purga ya que el aceite es más ligero y flota sobre
ella, por lo cual esta operación debería hacerse con regularidad, ya que si el
nivel del agua alcanza el tubo de aspiración se produciría la pulverización del
agua hacia la aplicación. En condiciones normales, la limpieza o eliminación de
sedimentos cada seis meses suele ser suficiente.
4. PREPARACIÓN Y
TRATAMIENTO DEL AIRE.
En la práctica, la
calidad del aire comprimido desempeña un papel primordial, tanto en
algunas aplicaciones de producción propiamente dicha como por ejemplo el sector
de alimentos, como en la parte del
mantenimiento y conservación de los equipos y accesorios de la red de aire
comprimido.
4.1 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.
Para evitar las
impurezas, se debe procurar un filtrado correcto del aire aspirado por el
compresor, la utilización de compresores exentos de aceite es una buena
alternativa.
Un buen mantenimiento
consiste en limpiar los filtros reutilizables y sustituir los desechables tanto
en la aspiración como en la impulsión (Pre y post filtros).Los filtros sucios
incrementan el consumo energético y el consumo de aire.
4.2 TRATAMIENTO DE LA HUMEDAD.
Hay que dedicar especial
atención a la humedad que contiene el aire comprimido. El
agua-humedad llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor.
La cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire,
que a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones
climatológicas. La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3
de aire. El grado de saturación es la cantidad de agua que un m3 de
aire puede absorber, como máximo, a la temperatura considerada. La humedad es
entonces del 100%, como máximo (temperatura del punto de rocío).
El diagrama de la Figura 13 se muestra la saturación del aire en
función de la temperatura.

Figura 13. Características del punto de
rocío
El mantenimiento que se
debe realizar es comprobar los secadores de aire y controladores. El
mantenimiento incorrecto de este sistema implica un incremento del consumo de
energía que puede ascender hasta un 30%.
Si el aire comprimido
contiene humedad, habrá de someterse a un secado el cual puede ser:
1) SECADO POR ABSORCIÓN
El secado por absorción es un procedimiento puramente químico. El aire comprimido pasa a través de un
lecho de sustancias secantes. En cuanto el agua o vapor de agua entra en
contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con ésta y se desprende
como mezcla de agua y sustancia secante.
En el procedimiento de absorción
se distingue:
·
Instalación simple.
·
Reducido desgaste mecánico, porque el secador no tiene piezas móviles.
· No
necesita aportación de energía exterior.
La mezcla de agua y sustancia secante
tiene que ser eliminada regularmente del absorbedor. Ello se puede realizar manual o automáticamente.
Con el tiempo se consume la sustancia
secante, y debe suplirse en intervalos regulares (2 a 4 veces al año). Al mismo
tiempo, en el secador por absorción se separan vapores y partículas de aceite.
No obstante, las cantidades de aceite, si son grandes, influyen en el
funcionamiento del secador. Por esto conviene montar un filtro fino delante de
éste.
2) SECADO POR ADSORCIÓN.
Este principio se basa
en un proceso físico. (Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de
cuerpos sólidos.)
El material de secado es
granuloso con cantos vivos o en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de
dióxido de silicio. En general se le da el nombre de Gel. La misión del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua.
El aire comprimido húmedo se hace pasar a través del lecho de gel, que fija la
humedad. La capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada.
Si está saturado, se regenera de forma simple. A través del secador se sopla
aire caliente, que absorbe la humedad del material de secado. El calor
necesario para la regeneración puede aplicarse por medio de corriente
eléctrica o también con aire comprimido caliente.
Disponiendo en paralelo
dos secadores, se puede emplear uno para el secado del aire, mientras el otro
se regenera (soplándolo con aire caliente).
3) SECADO POR ENFRIAMIENTO.
Los secadores de aire comprimido por
enfriamiento se basan en el principio de una reducción de la temperatura del
punto de rocío. Se entiende por temperatura del punto de rocío aquella a la que
hay que enfriar un gas, al objeto de que se
condense el vapor de agua contenido. El aire comprimido a secar entra en el
secador pasando primero por el llamado intercambiador de calor de aire-aire. El
aire caliente que entra en el secador se enfría mediante aire seco y frío
proveniente del intercambiador de calor (vaporizador). El condensador de aceite
y agua se evacua del intercambiador de calor, a través del separador. Este aire
preenfriado pasa por el grupo frigorífico
(vaporizador) y se enfría más hasta una temperatura de unos 274,7 K (1,7 °C) En
este proceso se elimina por segunda vez el agua y aceite condensados.
Seguidamente se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, al
objeto de eliminar nuevamente partículas de suciedad.
5.1
RECOMENDACIONES
En el tendido de las tuberías debe cuidarse, sobre
todo, de que la tubería tenga un descenso en el sentido de la corriente, del 1
al 2%. Así se evita que el agua condensada que posiblemente en encuentre en la
tubería principal llegue a través de las tomas. Para recoger y vaciar el agua
condensada se disponen tuberías especiales en la parte inferior de la
principal.
El cuarto de máquinas debe tener diferentes elementos
aparte del compresor.
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.
Por esta razón se dispone de enfriador,
secador, separador de humedad y filtros además de una válvula de seguridad y un
tanque (para evitar los pulsos de presión) para el caso de compresores normales
ya que si se coloca un compresor de tornillo este podría suministrar aire
continuo sin necesidad de tanques.
Vale la pena anotar que la presión de
trabajo necesaria para el sistema de producción de la planta, es la presión
obtenida después de estos elementos.
Se recomienda la
utilización de tanques de almacenamiento de 28.3 a
42.5 lt por cada 283.1685 lt/min de capacidad del compresor para soportar de
manera adecuada los aumentos en la demanda y las pulsaciones existentes.
A continuación se presenta un cuadro de diagnóstico
para las líneas de distribución de aire (Tabla 2).
|
TIPO DE
LÍNEA |
POSIBLE CAUSA DEL
PROBLEMA |
SOLUCIÓN |
|
Sistema de líneas
rígidas |
Peso muerto de la
tubería |
Añadir más
apoyos |
|
Expansión y
contracción |
Usar apoyos que permitan
desplazamiento lateral de los tubos. |
|
Presión
interna |
Proveer apoyos adecuados para
prevenir movimiento y
flexión. |
|
Fugas |
Todas las juntas de tubería deben
estar hechas apropiadamente.
Reemplazar válvulas y accesorios
defectuosos.
Si es causado por daños, revisar
las condiciones ambientales y proteger zonas
vulnerables. |
|
Demasiada agua en las tuberías de
las aplicaciones |
Revisar que las purgas sean
adecuadas y estén en los lugares correctos. |
|
líneas
flexibles |
Fugas |
Revisar deterioro en las juntas de
los extremos.
Proteger mangueras sujetas a
difíciles condiciones ambientales.
Considerar el uso de líneas en
espiral que se recogen automáticamente. |
|
Excesiva caída de
presión |
Revisa manguera por
agujeros.
Asegurarse que el tamaño de la
manguera sea el adecuado | Tabla 2. Diagnostico de las
líneas de distribución de aire.
Se debe tener en cuenta
que la causa más grande de caída de presión son filtros saturados. En una línea
de distribución bien diseñada es aceptable una caída del 10% de presión. No
incrementar el valor de la regulación de
presión para compensar las pérdidas; en vez de ello, revise las posibles causas
del problema.
Se recomienda una inspección periódica del sistema
para que este siempre activo dando productividad.
Se debe disponer de un plano de planta y un plano
isométrico de la instalación con dimensiones de tubería e indicación de los
elementos y accesorios.
Disponer de una ficha técnica física y digital en donde
se registre la fecha de revisión de todos los elementos, recomendaciones del
fabricante y/o instalador, al igual que el registro de los fallos, sus causas,
reparaciones y fechas del suceso.
Ubicar llaves de paso en las tuberías que permitan
independizar ramales.
No dejar mangueras de los equipos en el suelo ya que
los sistemas de transporte dentro de la planta pueden ocasionar averías a veces
imperceptibles.
Evitar fugas de aire (5 a 10 %), caídas de presión a
lo largo de la instalación (2% la presión del compresor) y mínima cantidad de
agua en la red.
5.2
ERRORES
Creer que se puede compensar la insuficiencia de
caudal de aire de un compresor aumentando la capacidad de reserva de aire por
medio de tanques. Estos tienen como función regular el caudal y evitar cambios
bruscos en la presión. El uso de tanques solo es justificable cuando se
necesita gran volumen de aire en un periodo de tiempo muy corto.
Elevar la presión de trabajo para suplir la falta de
aire de suministro. Esta aumenta un poco la reserva de aire pero a un costo en
kW muy alto.
Diseñar la tubería enterrada o subterránea sin que sea
un caso especial.
No ajustar herramientas ni inspeccionar constantemente
la caída de presión. Fugas pequeñas son imperceptibles debido a que el aire es
inodoro y no es visible.
6. BIBLIOGRAFÍA.
·
Horacio C., Quiroz E. Redes de Aire Comprimido - Compendio de información para asignatura de Mantenimiento I. Universidad Eafit, 2003.
·
Automatización Neumática – SMC Latina
·
Carnicer, E. Aire Comprimido Teoría y Cálculo de las Instalaciones. Ed. Gustavo Gili S.A., Barcelona, 1977. pág. 220
·
Pnuematic Handbook
·
Blanch, F. Curso de Neumática U.P.C
·
http://www.sapiens.itgo.com/neumatica/
·
http://air.irco.com/es/air_treatment.asp
·
http://www.mpa.es/productos/accesorios/aftercooler/afterco.htm
·
http://www.htfi.com.co/01.html |