Caída de presión en una red de aire comprimido

Ing. Carlos Yungo

Toda la presión a la salida del compresor no se puede utilizar, dado que debido al rozamiento del aire con las paredes de la tubería por donde circula hasta llegar a los puntos de consumo, más los efectos de estrangulamientos que se originan en las válvulas de paso, los cambios de dirección en el flujo en los codos, todo ello repercute en pérdidas a través de un aumento en la temperatura del aire que se transforma finalmente en una pérdida de presión estática en el flujo.

Perdidas por fricción.-

Comportándose el aire como el agua

dentro de las tuberías resulta fácil percatarse

que la pérdida por al fricción en las tuberías que

conducen aire comprimido se calcula bajo los

mismos principios empleados para el agua.

Siendo esto así, Tomaremos la formula de Hazen-

Williams para calcular la perdida por fricción:

𝐻 𝑓=0.000658𝑄1.85× 𝐿𝐷5×𝑃2

Donde:Q = Caudal de aire en cfmL = longitud de la tubería en piesD = Diámetro de la tubería en pulgadasP2 = Presión inicial de la tubería en PSIHf = Pérdida de Presión en PSI

∆ 𝑃=1.6×108𝑄1.85×𝐿

𝐷5× 𝑃2

Donde:Q = Caudal de aire en m3/segL = longitud de la tubería en metrosD = Diámetro de la tubería en milimetrosP2 = Presión inicial de la tubería en barHf = Pérdida de Presión en bar

EJEMPLO

Se desea transportar 0.7 m3/seg de aire a través de una tubería de 4 pulgadas de diametro y una longitud de 122 metros, Se requiere conocer la caída de presión en la tubería; si la presión inisial en la misma es de 6.9 bar.

∆ 𝑃=1.6×108 0.71.85×122

101.65×6.9

∆ 𝑃=0.14𝑏𝑎𝑟

Para calcular la pérdida de carga en otras

situaciones (codos, derivaciones en T, bifurcaciones,

reducciones, válvulas...) se sustituye cada accesorio de

estos por unas longitudes de tubería equivalente, para

posteriormente calcular su pérdida de carga como si se

tratara de tramos rectos de tubería.

A continuación se muestra una tabla donde se incluyen

las longitudes de tubería equivalente para cada

accesorio:

Ejemplo: Calcular la pérdida de presión la pérdida de presión en el terminal A del siguiente gráfico

∆ 𝑃=1.6×108 0.81.85×694.6

101.65×6.9

0.95 bar

CAUSAS DE PRESIONES BAJAS

Hay tres causas primordiales en el siguiente orden de importancia:

1) Tuberías y mangueras inadecuadas.

2) Fugas excesivas.

3) Capacidad de generación insuficiente.

Tuberías y mangueras inadecuadas. La verificación de una red existente,

requiere un monitoreo de las presiones desde el compresor hasta los sitios de uso más alejados. Se recomienda analizar por zonas y verificar por separado las tuberías de las mangueras y demás elementos de los sitios de utilización del servicio.

Para determinar las pérdidas en las mangueras de caucho utilizadas en herramientas se puede usar un manómetro.

Fugas excesivas

El aire es gratis hasta que se comprime, el aire comprimido es energía. La energía cuesta dinero, el aire comprimido que se tira a la atmósfera en forma de fugas es dinero desperdiciado. La mayoría de las plantas gastan hasta un 20% de su producción de aire en fugas. Esto representa cerca de $85,000 dólares en energía desperdiciada por año.

El ahorro empieza desde el momento que deja de desperdiciar aire. Las fugas cuestan dinero en el presente. Las fugas seguirán costando dinero hasta ser reparadas.

Si en una instalación de aire comprimido se ha calculado correctamente el caudal, el trazado y las dimensiones de los circuitos neumáticos y sin embargo hay falta de presión, seguramente una parte de aire se está perdiendo a través de fugas en la instalación. El costo de reacondicionamiento de instalaciones antiguas para reducir pérdidas es muy pequeño en comparación con el posible daño económico. Normalmente, los usuarios de aire comprimido no se dan cuenta de la cantidad de aire que se escapa por las pequeñas fugas.

Los escapes se localizan puntualmente y pueden ser pequeños, pero gran numero de estos propician un efecto acumulativo apreciable. Para el control de las fugas se recomienda:

1) Un programa de mantenimiento permanente sobre las empaquetaduras de las válvulas.

2) Reemplazo de válvulas de corte que presenten fugas por deterioro de estas.

3) Utilizar acoples de mangueras de muy buena calidad y en buen estado.

4) Reducir la presión en sistemas de soplado, al mínimo satisfactorio.

5) Usar mangueras de muy buena calidad para reducir quiebres y fugas en estas.

6) Controlar la humedad en el sistema, instalando separadores de condensados y drenajes para evitar el soplado de líneas para desalojar el agua.

Esto no debe ocurrir en una instalación bien diseñada y bien mantenida.

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN