 3.
Distribución del aire comprimido
La distribución del aire comprimido en industrias se realiza a través de una red de tuberías y accesorios que transportan el aire comprimido desde el compresor hasta los puntos de uso. Esta red de distribución es crucial para suministrar aire comprimido de manera eficiente y confiable a las diferentes aplicaciones y equipos neumáticos en la industria.
A continuación se presentan algunos aspectos importantes relacionados con la distribución del aire comprimido en industrias:
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Diseño de la red de distribución: El diseño de la red de distribución debe tener en cuenta factores como el caudal requerido, la presión necesaria, la longitud y el diámetro de las tuberías, así como las pérdidas de presión y el consumo de energía. Es importante diseñar la red de manera adecuada para minimizar las pérdidas y optimizar el rendimiento.
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Selección de materiales: Se deben utilizar materiales adecuados para la construcción de las tuberías y accesorios de la red de distribución. Los materiales comunes incluyen acero galvanizado, acero inoxidable y tuberías de polímero. La selección de los materiales debe tener en cuenta factores como la resistencia a la corrosión, la durabilidad y la compatibilidad con el aire comprimido.
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Filtración y secado del aire: Antes de distribuir el aire comprimido, es común utilizar filtros para eliminar impurezas y partículas del aire. También se pueden emplear secadores de aire para eliminar la humedad, lo cual es especialmente importante en aplicaciones sensibles a la humedad.
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Control de la presión: En la red de distribución, es necesario utilizar reguladores de presión para mantener una presión constante en los diferentes puntos de uso. Esto garantiza un funcionamiento adecuado de los equipos y evita daños o mal funcionamiento debido a variaciones de presión.
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Mantenimiento y monitoreo: Es fundamental realizar un mantenimiento regular de la red de distribución, incluyendo inspecciones, limpieza y reparaciones necesarias. Además, se pueden utilizar sistemas de monitoreo para supervisar el rendimiento y detectar posibles fugas o problemas en la red.
La distribución eficiente del aire comprimido en la industria contribuye a mejorar la productividad, reducir costos y garantizar un funcionamiento confiable de los equipos neumáticos. Es importante seguir las mejores prácticas y normas aplicables para garantizar una distribución segura y eficiente del aire comprimido en las instalaciones industriales. |
Como resultado
de la racionalización y automatización de los dispositivos
de fabricación, las empresas precisan continuamente una mayor
cantidad de aire. Cada máquina y mecanismo necesita una determinada
cantidad de aire, siendo abastecido por un compresor, a través
de una red de tuberías.
El diámetro
de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo
aumenta, la pérdida de presión entre él depósito y el consumidor
no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la caída de presión excede
de este valor, la rentabilidad del sistema estará amenazada
y el rendimiento disminuirá considerablemente. En la planificación
de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación
de la demanda de aire, por cuyo motivo deberán dimensionarse
generosamente las tuberías. El montaje posterior de una red
más importante supone costos dignos de mención.
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mas aquí .
3.1
Dimensionado de las tuberías
El diámetro
de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos
existentes ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino
en conformidad con:
- el caudal
- la longitud de las tuberías
- la pérdida de presión (admisible) la presión de servicio
la cantidad de estrangulamientos en la red
En la práctica
se utilizan los valores reunidos con la experiencia. Un nomograma
(figura 25) ayuda a encontrar el diámetro de la tubería de
una forma rápida y sencilla. |
Cálculo de una tubería:
El consumo de aire
en una industria es de 4 m3/min (240 m3/h). En 3 años aumentará
un 300%, lo que representa 12 m3/min (720 m3/h).
El consumo global
asciende a 16 m3/min (960 m3/h) La red tiene una longitud de 280
m; comprende 6 piezas en T, 5 codos normales, 1 válvula de cierre.
La pérdida admisible de presión es de A p = 10 kPa (0,1 bar). La
presión de servicio es de 800 kPa (S bar).
Se busca: El diámetro
de la tubería
El nomograma de la
figura 25, con los datos dados, permite determinar el diámetro provisional
de las tuberías.
solución:
En el nomograma,
unir la línea A (longitud M tubo) con la B (cantidad de aire aspirado)
y prolongar el trazo hasta C (eje l). Unir la línea E,(presión).
En la línea F (eje 2) se obtiene una intersección. Unir los puntos
de intersección de los ejes 1 y 2. Esta línea corta la D (diámetro
nominal de la tubería) en un punto que proporciona el diámetro deseado.
En este caso, se
obtiene para el diámetro un valor de 90 mm.
Tomado del manual
de neumática de FMA Pokorny, Francfort
Las resistencias
de los elementos estranguladores (válvula de cierre, válvula esquinera,
pieza en T, compuerta, codo normal) se indican en longitudes supletorias.
Se entiende por longitud supletoria la longitud de una tubería recta
que ofrece la misma resistencia al flujo que el elemento estrangulador
o el punto de estrangulación. La sección de paso de la "tubería
de longitud supletoria" es la misma que la tubería.
Un segundo nomograma
(figura 26) permite averiguar rápidamente las longitudes supletorias.
Con esta longitud
total de tubería de 380 m, el consumo de aire, la pérdida de presión
y la presión de servicio se puede determinar, como en el problema
anterior, con ayuda del nomograma (figura 25) el diámetro definitivo
de las tuberías.
En este caso, el
diámetro es de 95 mm.
3.2
Tendido de la red
El tendido de la red de distribución de aire comprimido en una industria implica la instalación de tuberías y accesorios en la ubicación adecuada para suministrar aire comprimido a los puntos de uso. A continuación, se presentan los pasos comunes involucrados en el tendido de la red de distribución:
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Planificación del diseño: Antes de comenzar con la instalación, es importante realizar una planificación cuidadosa del diseño de la red de distribución. Esto implica determinar la ubicación de los puntos de uso, calcular el caudal y la presión requerida en cada punto, y definir la ruta de las tuberías. Se deben considerar factores como la distancia, la altura, los obstáculos y la capacidad de expansión futura.
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Selección de materiales y componentes: Seleccionar los materiales y componentes adecuados es crucial para garantizar la eficiencia y la seguridad de la red de distribución. Las tuberías pueden ser de acero, cobre, acero inoxidable o materiales plásticos como el polietileno. Se deben elegir accesorios como codos, uniones, válvulas y conexiones apropiadas para garantizar una instalación segura y confiable.
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Instalación de tuberías: La instalación de las tuberías se realiza siguiendo el diseño planificado. Esto implica cortar y unir las secciones de tubería, asegurándose de que estén correctamente alineadas y fijadas. Se pueden utilizar métodos de unión como soldadura, roscado, abrazaderas o sistemas de conexión rápida según el tipo de tubería y los materiales utilizados.
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Montaje de accesorios y componentes: A medida que se instalan las tuberías, se deben agregar los accesorios y componentes necesarios. Esto incluye la instalación de válvulas de cierre, filtros, reguladores de presión, secadores de aire y otros dispositivos según los requisitos específicos de la red de distribución.
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Pruebas y verificaciones: Una vez completada la instalación, es importante realizar pruebas y verificaciones para asegurarse de que la red de distribución funcione correctamente. Esto implica realizar pruebas de presión para detectar posibles fugas, verificar el flujo de aire en los puntos de uso y asegurarse de que los componentes estén correctamente ajustados y funcionando según las especificaciones.
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Etiquetado y documentación: Es recomendable etiquetar las tuberías y los componentes de la red de distribución para facilitar su identificación y mantenimiento. Además, se debe documentar el diseño, las especificaciones y cualquier otra información relevante para futuras referencias y modificaciones.
Es importante contar con personal capacitado y seguir las normas y regulaciones aplicables durante el tendido de la red de distribución de aire comprimido. Además, se debe tener en cuenta la seguridad en todo momento, incluyendo el uso de equipos de protección personal, la identificación y el control de riesgos, y el cumplimiento de las normas de seguridad en el lugar de trabajo. |
No solamente importa
el dimensionado correcto de las tuberías, sino también el tendido
de las mismas.
Las tuberías requieren
un mantenimiento y vigilancia regulares, por cuyo motivo no deben
instalarse dentro de obras ni en emplazamientos demasiado estrechos.
En estos casos, la detección de posibles fugas se hace difícil.
Pequeñas faltas de estanqueidad ocasionan considerables pérdidas
de presión.
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%.
En consideración
a la presencia de condensado , las derivaciones para las tomas aire
en el caso de que las tuberías estén tendidas horizontalmente, se
dispondrán siempre en la parte superior del tubo.
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.
En la mayoría de
los casos, la red principal se monta en circuito cerrado. Desde
la tubería principal se instalan las uniones de derivación.
Con este tipo de
montaje de la red de aire comprimido se obtiene una alimentación
uniforme cuando el consumo de aire es alto. El aire puede pasar
en dos direcciones.
En la red cerrada
con interconexiones hay un circuito cerrado, que permite trabajar
en cualquier sitio con aire, mediante las conexiones longitudinales
y transversales de la tubería de aire comprimido,
Ciertas tuberías
de aire comprimido pueden ser bloqueadas mediante válvulas de cierre
(correderas) si no se necesitan o si hay que separarlas para efectuar
reparaciones y trabajos de mantenimiento. También existe la posibilidad
de comprobar faltas de estanqueidad.
3.3
Material de tuberías
3.3.1
Tuberías principales
Para la elección
de los materiales brutos, tenemos diversas posibilidades:
Cobre Tubo de acero
negro
Latón Tubo de acero galvanizado
Acero fino Plástico
Las tuberías deben
poderse desarmar fácilmente, ser resistentes a la corrosión y de
precio módico.
Las tuberías que
se instalen de modo permanente se montan preferentemente con uniones
soldadas. Estas tuberías así unidas son estancas y, además de precio
económico. El inconveniente de estas uniones consiste en que al
soldar se producen cascarillas que deben retirarse de las tuberías.
De la costura de soldadura se desprenden también fragmentos de oxidación;
por eso, conviene y es necesario incorporar una unidad de mantenimiento.
En las tuberías de
acero galvanizado, los empalmes de rosca no siempre son totalmente
herméticos. La resistencia a la corrosión de estas tuberías de acero
no es mucho mejor que la del tubo negro. Los lugares desnudos (roscas)
también se oxidan, por lo que también en este caso es importante
emplear unidades de mantenimiento. Para casos especiales se montan
tuberías de cobre o plástico.
3.3.2
Derivaciones hacia los receptores
Los tubos flexibles
de goma solamente han de emplearse en aquellos casos en que se exija
una flexibilidad en la tubería y no sea posible instalar tuberías
de plástico por los esfuerzos mecánicos existentes. Son más caros
y no son tan manipulables como las tuberías de plástico.
Las tuberías de polietileno
y poliamida se utilizan cada vez más en la actualidad para unir
equipos de maquinaria. Con racores rápidos se pueden tender de forma
rápida, sencilla y económica.
3.4
Uniones
Describimos en lo
sucesivo los dispositivos de uso común en neumática basándonos básicamente
en los modelos Festo , para mas información sobre esta marca ingresar
a su página web .
3.4.1
Racores para tubos Aplicables sobre todo para tubos de acero y de
cobre
Figura 30: Racores
de anillo cortante. El empalme puede soltarse y unirse varias veces.
figura 31: Racor
con anillo de sujeción para tubos de acero y cobre, con anillo interior
especial (bicono) también para tubos de plástico .
Figura 32: Racor
con borde recalcado
Figura 33: Racor
especial con reborde
(para tubo de cobre con collarín)
3.4.2
Acoplamientos
Figura 34: Base de
enchufe rápido
Figura 35: Racor
de enchufe rápido
3.4.3
Racores para tubos flexibles
Figura 36: Boquilla
con tuerca
de racor
Figura 37: Boquilla
Figura 38: Racores
rápidos para tubos flexibles de plástico
Racor
CS
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