Manual Aire Comprimido Interactivo

7/27/2019 Manual Aire Comprimido Interactivo

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Introduccin

Manual tcnico

Aire comprimido

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MANUAL TCNICODE AIRE COMPRIMIDO

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Edita: JuntadeCastillayLen ConsejeradeEconomayEmpleo EnteRegionaldeEnergadeCastillayLen

Colabora: DeaIngeniera

Diseo: ImprentaSorles.LEN www.sorlesimprentaonline.es

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PRESENTACIN

El sector industrial esuno de losmayores demandantesdeenerga, llegando arepresentarmsdel31%deltotaldeenerganalconsumidaenEspaa.Estoesdebidoaquelosprocesosproductivosydefabricacin,ademsdenecesitarmateriasprimasy

manodeobra,requierenenergaparalaobtencindelosproductosnales.

Bsicamente,existendostiposdeenergaconvencionalqueseutilizanenelsectorindustrial,laenergaelctricaylaenergatrmica,stasegundaenformadeaguacaliente,airecalienteovapordeagua.

Tradicionalmente, el consumo de energa elctrica para la obtencin de airecomprimidoutilizableenlosprocesosindustrialesnohacontadoconlarelevanciaquesuponderacinenelconsumoenergticonalrevela.Esdedestacar,quemsdel10%delaelectricidadconsumidaporelsectorindustrialseutilizaenlaproduccindeairecomprimido.

SoloenCastillayLen,elconsumodeenergaelctricaenelsectorindustrialyserviciosalcanz las750.000tepenelao2011,porloqueelpotencialdeahorroenergticoyeconmicoquesepuedealcanzarimplementandomedidasfavorecedorasdelahorroylaecienciaenergticaesmuyconsiderable.

Del mismo modo, no podemos menospreciar los logros y mejoras ambientalesobtenidos con la ejecucin de estas medidas, como su contribucin a reducir lasemisionesdegasesdeefectoinvernadero,principalmenteCO2,cuanticablestambinentrminoseconmicos.

Conscientesdelosimportantesahorrosquesepuedenderivardelcorrectodiseoyejecucindelasinstalacionesdeairecomprimido,elEnteRegionaldelaEnergadeCastillayLen,enelmarcodelaEstrategiadeAhorroyEcienciaEnergticaenEspaa(E4+),haelaboradoesteManualtcnicodeairecomprimido,quepretendeservircomoherramientadeconsultaparatodasaquellaspersonasque,porsudedicacinprofesionaloempresarialparticipaneneldiseo,ejecucinyutilizacindelasinstalacionesdeairecomprimidoenelsectorindustrial.

Sibien,ydadoquelaenergarepresentauncostecadavezmsimportanteenlafabricacindelproductonal,debecontrolarseel gastoenergticoquesuponeeldisponerdeairecomprimidoparasuusoenlosdistintosprocesosindustriales.

Esmideseoqueestemanualcontribuyaalamejoradelaecienciaenergticadenuestrasempresas,loquesindudaredundarenunamejoradelacompetitividadenlaproduccin,puesconlaaplicacindelosconceptosindicadosenestemanual,podrnimplementarselastecnologasmsnovedosasdisponiblesyahorrarencostesdefabricacin.

TOMSVILLANUEVARODRGUEZConsejerodeEconomayEmpleo

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NDICE DE CONTENIDOS

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Captulo 1:

Introduccin.................................................................................. 17

1.1. El aire comprimido en la industria ............................................ 171.2. Importancia de la eficiencia energetica en las instalaciones

de aire comprimido ................................................................... 18

Captulo 2:Principios tericos ...................................................................... 23

2.1. Estructura molecular y comportamiento fsico de los gases ..... 232.2. Principios de comportamiento termodinmico de los gases ..... 252.2.1. Principios fundamentales................................................ 252.2.2. Transferencia de calor .................................................... 252.2.3. Cambios de estado .......................................................... 28

2.3. Unidades de medida en instalaciones de aire comprimido ....... 332.3.1. Presin ............................................................................ 332.3.2. Temperatura .................................................................... 342.3.3. Capacidad calorfica ....................................................... 34

2.3.4. Trabajo ............................................................................ 352.3.5. Potencia ........................................................................... 362.3.6. Caudal volumtrico ......................................................... 36

Captulo 3:Equipamiento y estructura de las instalaciones de airecomprimido ................................................................................. 41

3.1. Compresores .............................................................................. 42

3.1.1.De desplazamiento positivo ............................................ 443.1.2.Dinmicos........................................................................ 453.2. Red de distribucin del aire comprimido .................................. 46

3.2.1. Tuberas........................................................................... 463.2.2.Accesorios ....................................................................... 46

3.3. Equipos auxiliares para acondicionamientodel aire comprimido .................................................................. 473.3.1.Eliminacin de agua ....................................................... 483.3.2.Eliminacin de aceite...................................................... 50

3.3.3.Eliminacin de partculas ............................................... 51

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Captulo 4:Dimensionado y puesta en marchade las instalaciones de aire comprimido............................ 55

4.1. Consideraciones generales de ubicacin del sistema ................ 554.2. Dimensionado del compresor .................................................... 56

4.2.1. Tipo de compresor .......................................................... 564.2.2. Capacidad de produccin ............................................... 564.2.3.Dimensionado en condiciones de altitud elevada........... 58

4.3. Dimensionado de la red de distribucin ................................... 614.3.1. Geometra........................................................................ 624.3.2. Secciones de tubera y prdidas de carga ...................... 63

4.4. Acumuladores ............................................................................ 684.5. Dimensionado del acondicionamiento ...................................... 694.5.1.Eliminacin de agua ....................................................... 694.5.2.Eliminacin de aceite...................................................... 704.5.3. Eliminacin de partculas ............................................... 70

4.6. Dimensionado de la refrigeracin ............................................. 704.6.1. Compresores refrigerados por agua............................... 704.6.2. Compresores refrigerados por aire ................................ 72

4.7. Recuperacin de energa ........................................................... 72

4.7.1. Clculo del potencial de recuperacinde calor residual.............................................................. 734.8. Sala de compresores .................................................................. 74

4.8.1.Emplazamiento y diseo.................................................. 764.8.2. Cimentacin .................................................................... 764.8.3.Aspiracin de aire ........................................................... 774.8.4. Ventilacin de la sala de compresores ........................... 78

Captulo 5:

Costes y oportunidades de ahorro en las instalacionesde aire comprimido .................................................................... 83

5.1. Costes de instalacin y operacin ............................................. 835.2. Coste del ciclo de vida .............................................................. 85

5.2.1. Clculos........................................................................... 865.3. Oportunidades de ahorro ........................................................... 87

5.3.1. Control de fugas.............................................................. 895.3.2. Control de la aspiracin del aire.................................... 94

5.3.3.Recuperacin de energa trmica ................................... 94

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5.3.4. Control de la presin de la red de distribucin ............. 985.3.5. Control de los tiempos muertos de trabajo

en vaco de los compresores .......................................... 995.3.6.Empleo de compresores eficientes .................................. 1005.3.7. Control de la velocidad de los compresores................... 1025.3.8. Control de la demanda artificial .................................... 1035.3.9.Monitorizacin automtica del sistema .......................... 1055.3.10. Control sobre las aplicaciones inadecuadas................ 107

Captulo 6:Anexos

6.1. Anexo 1 Longitudes equivalentes de accesorios de tubera ..... 1116.2. Anexo 2 Propiedades del aire ................................................... 1126.3. Anexo 3 Propiedades de la atmsfera ....................................... 1136.4. Anexo 4 Contenido de agua en el aire, presiones parciales

de vapor y puntos de roco ........................................................ 1146.5. Anexo 5 Magnitudes y sus unidades ms habituales ................ 1156.5. Anexo 6 Referencias y bibliografa empleadas ........................ 116

Captulo 7:

ndices7.1. ndice de figuras ........................................................................ 1197.2. ndice temtico .......................................................................... 121

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INTRODUCCIN

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Introduccin

Introduccin11.1. El aire comprimido en la industria

El aire comprimido es una forma de fluido energtico muy verstil en la industria.

Su calificativo de fluido energtico radica en su capacidad de producir un trabajo cuandose descomprime.

Casi todas las empresas utilizan el aire comprimido en algn tipo de equipo comoherramientas de mano, actuadores de vlvulas, pistones y maquinaria. De hecho, msdel 10% de la electricidad suministrada a la industria se utiliza en la produccin de airecomprimido.

En muchos casos, el empleo de aire comprimido es tan vital que la instalacin no puedefuncionar sin l.

La proporcin de energa utilizada para producir aire comprimido vara segn los sectoresde actividad - en algunos casos, puede ser hasta un 30% del uso total de energa.

Los sectores empresariales que utilizan el aire comprimido de manera ms extendidaincluyen:

Aeroespacial

Cemento

Cermica Los productos qumicos, incluidos

los productos farmacuticos

Electrnica

Ingeniera

Alimentos, bebidas y tabaco

Fundiciones

Vidrio

Los materiales de aislamiento

Minerales

Fabricacin de automviles yrepuestos

Papel y cartn

Generacin de energa

Caucho y plsticos

Acero

Textiles

Tratamiento de aguas

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MANUAL TCNICO DE AIRE COMPRIMIDO

1.2. Importancia de la eficiencia energtica en las instalacionesde aire comprimido

El aire comprimido es, probablemente, la forma ms cara de energa til que puede llegara emplearse.

La razn de esta aseveracin radica en la ineficiencia de su produccin.

El proceso de compresin del aire lleva asociado un nivel de desperdicio energtico muyimportante. De la energa total suministrada a un compresor, tan solo entre un 8% y un10% puede ser convertida en energa til que sea capaz de realizar un trabajo en el puntode uso.

Un sencillo diagrama de Sankey muestra este hecho de forma grfica:

A pesar del alto coste de produccin, muchos sistemas en funcionamiento lo hacen conniveles de prdidas de hasta un 30% del aire comprimido producido a causa de fugas,

mantenimiento deficiente, aplicaciones inadecuadas y falta de control.Estas cifras demuestran el alto coste de funcionamiento de un sistema de aire comprimido,y da una idea de la importancia que en estas instalaciones tiene el hecho de tomar medidaspara reducir el desperdicio y ahorrar energa y dinero.

La figura siguiente muestra que, durante una vida til de diez aos de un compresor, elcoste de la energa para hacer funcionar el sistema es mucho mayor que la inversin inicialde capital. Tambin muestra que el coste de mantenimiento est en el orden de un 7% delos costes totales. Sin embargo, esta es una actividad crucial para maximizar la eficiencia

energtica de cualquier compresor y su red de distribucin asociada.

Fig. 1 Diagrama de Sankey de prdidas en un compresor

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Introduccin

A pesar de todas estas consideraciones, existen aplicaciones donde su empleo esimprescindible. Un ejemplo claro es el equipo utilizado en atmsferas potencialmenteexplosivas debido a la presencia de disolventes orgnicos o en la minera, en las que unequipo elctrico podra provocar graves accidentes.

Fig. 2 Distribucin aproximada de costes de un compresor

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PRINCIPIOS TERICOS

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Principios tcnicos

No se puede abordar un manual acerca del aire comprimido sin apuntar, al menos de unamanera somera, una serie de consideraciones bsicas acerca de las leyes fsicas que rigenel comportamiento de los gases.

Esta consideracin es importante dado que el empleo del aire comprimido aprovecha unaserie de transformaciones de este que son, en definitiva, las que le confieren el calificativoy las propiedades de fluido energtico.

Estas consideraciones son de dos tipos: Fsicas y Termodinmicas.

2.1 Estructura molecular y comportamiento fsico de los gases

La Ley de Boyle establece que, a temperatura constante (transformacin isotrmica), elproducto de la presin por el volumen de un gas, es una constante.

La relacin se escribe:

p p VV1 1 2 2=# # [EC. 1]

Donde:

p = presin absoluta [atm]V = volumen [m]

Esto significa que si el volumen se reduce a la mitad durante una compresin, entonces seduplica la presin, siempre que la temperatura permanezca constante.

La ley de Charles establece que a presin constante (transformacin isobrica), elvolumen de un gas cambia en proporcin directa al cambio en su temperatura.

La relacin se escribe:

T

V

T

V

1

1

2

2

= [EC. 2]

Principiostericos2

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Donde:

V = volumen [m]

T = temperatura [K]La ley general de estado de los gases es una combinacin de las leyes Boyle y de Charles.Esto significa que tanto presin, como volumen y temperatura afectan a cada una de lasotras variables. Cuando una de estas variables se modifica, esto afecta al menos a una delas otras dos variables.

Esto puede escribirse de la siguiente manera para un mol de un gas:

T

p VR

#=

[EC. 3]

Donde:

p = presin absoluta [atm]V = volumen especfico [m/kg]T = temperatura [K]

RM

R= =constante individual del gas (atm 1/kg K) [EC. 4]

Donde:

M = masa molecularR = constante de los gases y solo depende de las propiedades del gas.

De forma general, para n moles de un gas, la relacin toma la siguiente forma:

p V n R T# # #= [EC. 5]

Donde:

p = presin absoluta [atm]V = volumen [l]n = nmero de molesR = constante universal de los gases = 0,08205746 [atm l /mol K]T = temperatura [K]

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Principios tcnicos

2.2. Principios de comportamiento termodinmico de los gases

2.2.1. Principios fundamentales

La energa se presenta de diversas formas, tales como: trmica, mecnica, qumica,elctrica, radiacin (luz, etc.).

La termodinmica es el estudio de la energa trmica y su capacidad de producir uncambio en un sistema o realizar un trabajo.

La primera ley de la termodinmica expresa el principio de conservacin de la energa.Se dice que la energa ni se crea ni se destruye, y de esto se deduce que la energa total enun sistema cerrado siempre se conserva, con lo que es constante y se limita a cambiar de

una forma a otra. As, el calor es una forma de energa que puede ser generada a partir deun trabajo, o bien, generar un trabajo.

La segunda ley de la Termodinmica expresa que en la naturaleza existe una tendencianatural a evolucionar hacia un estado de mayor desorden molecular. La entropa es unamedida del desorden: los cristales slidos y la mayora de las estructuras regulares de lamateria tienen muy bajos valores de entropa. Los gases son una de las estructuras msdesorganizadas que existen y, por lo tanto, presentan valores altos de entropa.

La energa potencial de los sistemas energticos aislados que est disponible para realizar

un trabajo disminuye con el aumento de la entropa. La Segunda Ley de Termodinmicaafirma que el calor, a partir de su propio esfuerzo, nunca puede realizar una transferenciade calor desde una regin de temperatura baja a una regin de temperatura ms alta.

2.2.2. Transferencia de calor

Cualquier diferencia de temperatura dentro de un cuerpo o entre las diferentes partes deun sistema lleva asociada una transferencia de calor, hasta que se alcanza un equilibrio detemperaturas. Esta transferencia de calor puede tener lugar de tres diferentes maneras: por

conduccin, conveccin o radiacin. En situaciones reales, la transferencia de calor tienelugar simultneamente, pero no por igual de las tres maneras.

2.2.2.1. Conduccin

La conduccin es la transferencia de calor por contacto directo de las partculas. Se llevaa cabo entre los cuerpos slidos o entre finas capas de un lquido o un gas. Los tomos ensu estado de vibracin natural, transmiten una parte de su energa cintica a los tomosadyacentes que estn en un estado de vibracin inferior.

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Q A txT

# # #mD

D=- [EC. 6]

Donde:Q = calor transferido [J] = coeficiente de conductividad trmica [W/m K]A = rea de intercambio de calor [m]t = tiempo [s]T = diferencia de temperaturas (fro-caliente) [K]x = distancia [m]

2.2.2.2. Conveccin

La conveccin es la transferencia de calor entre una superficie slida y un fluido (gaso lquido) en contacto directo con la superficie, y se ve modificada por la mezcla de laparte del fluido en contacto con el slido y el resto del fluido prximo. Puede producirsecomo conveccin libre, por el movimiento natural de un medio fluido como resultado dediferencias en la densidad debido a diferencias de temperatura. Tambin puede ocurrircomo conveccin forzada originada por el movimiento causado por agentes mecnicos,por ejemplo, un ventilador o una bomba sobre el fluido.

La conveccin forzada produce valores significativamente mayores de transferencia decalor como resultado de las mayores velocidades de mezcla.

Q h A t T # # #D=- [EC. 7]

Donde:

Q = calor transferido [J]

h = coeficiente de transferencia de calor [W/m K]A = rea de contacto [m]t = tiempo [s]T = diferencia de temperaturas (fro-caliente) [K]

2.2.2.3. Radiacin

La radiacin es la transferencia de calor a travs del vaco en el espacio. Todos los cuerposcon una temperatura superior a 0 K emiten calor por radiacin electromagntica en todas

las direcciones. Cuando los rayos de calor interceptan un cuerpo, parte de su energa es

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Principios tcnicos

absorbida y transformada en calor en el cuerpo. Los rayos que no son absorbidas pasan atravs del cuerpo o bien se reflejan en l.

En una situacin real, la transferencia total de calor es la suma de la transferenciasimultnea de calor por conduccin, conveccin y radiacin.

En general, la relacin de transmisin total de calor se expresa de la forma:

Q k A t T # # #D=- [EC. 8]

Donde:

Q = calor transferido [J]

k = coeficiente total de transferencia de calor [W/m K]A = rea de contacto [m]t = tiempo [s]T = diferencia de temperaturas (fro-caliente) [K]

En la prctica es muy frecuente la transferencia de calor que se produce entre dos cuerposque estn separadas por una pared. En este caso, el coeficiente de transferencia total decalor k depende de los coeficientes de conveccin de ambos lados de la pared y delcoeficiente de conductividad trmica de la pared en s misma.

Para una pared plana y limpia, la expresin es la que se muestra a continuacin:

k

d1

1

1

2

1

a m a= + + [EC. 9]

Donde:

1,

2= coeficientes de transferencia de calor de cada lado de la pared [W/m K]

d = espesor de la pared [m]

= conductividad trmica de la pared [W/m K]

k = coeficiente de transferencia trmica total [W/m K]

Un ejemplo tpico es un cambiador de calor. La transmisin de calor en un intercambiadorde calor para cada uno de sus puntos es una funcin de la diferencia de temperaturas entreambos lados de la pared de intercambio para cada punto y del coeficiente de transferenciatotal de calor.

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En este caso es preciso el empleo de la diferencia de temperatura media logartmica m

en lugar de una media aritmtica lineal.

La diferencia de temperatura media logartmica se define como la relacin entre lasdiferencias de temperatura entre los dos lados del intercambiador para ambos puntos deconexin del intercambiador de calor (entrada y salida) de acuerdo con la expresin:

ln

m

2

1

1 2

i

i

i

i i=

-

[EC. 10]

Donde:

m = diferencia logartmica media de temperaturas [K]

2.2.3. Cambios de estado

Los cambios en el estado de un gas se pueden seguir a partir de un diagrama p / V.

Los casos que se presentan en la vida real requieren del empleo de los tresejes para las variables p, V y T ocurriendo cambios de estado que se mueven

a lo largo de una curva en 3 dimensiones en la superficie p, V y T del espacio.

Fig. 3 Transferencia trmica en un cambiador de calor

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Principios tcnicos

Sin embargo, para simplificar, se suele tener en cuenta la proyeccin de la curva en unode los tres planos. Este es por lo general el plano p / V.

Cinco diferentes cambios de estado pueden ser considerados:

Proceso isocrico (volumen constante),

Proceso isobrico (presin constante),

Proceso isotrmico (temperatura constante),

Proceso isoentrpico (sin intercambio de calor con el entorno),

Proceso politrpico (con intercambio completo de calor con el entorno).

2.2.3.1. Proceso isocrico

El calentamiento de un gas en un recipiente cerrado es un ejemplo de proceso isocrico

a volumen constante.

Fig. 4 Proceso isocrico

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Las ecuaciones que rigen esta transformacin son:

( )Q m c T T V 2 1# #= - [EC. 11]

Donde:

Q = cantidad de calor [J]m = masa [kg]c

V= calor especfico a volumen constante [J/kg K]

T = temperatura absoluta [K]

2.2.3.2. Proceso isobrico

El calentamiento de un gas en un cilindro con una carga constante en el pistn es unejemplo de proceso isobrico a presin constante.


( )Q m c T T p 2 1# #= - [EC. 12]

Fig. 5 Proceso isobrico

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Principios tcnicos

Donde:

Q = cantidad de calor [J]

m = masa [kg]cp

= calor especfico a presin constante [J/kg K]T = temperatura absoluta [K]

2.2.3.3. Proceso isotrmico

Si un gas en un cilindro se comprime isotrmicamente, una cantidad de calor equivalenteal trabajo aplicado debe ir desapareciendo gradualmente. Esto en la prctica no puede

ocurrir, ya que tal proceso sera tan lento que se hara inviable.


lnQ m R T pp

1

2

# # #= a k [EC. 13]lnQ p V

V

V1 1

1

2

# #= ak

[EC. 14]

Fig. 6 Proceso isotrmico

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Donde:

Q = cantidad de calor [J]

m = masa [kg]R = constante individual del gas [J/kg K]T = temperatura absoluta [K]V = volumen [m]p = presin absoluta [Pa]

2.2.3.4. Proceso isoentrpico

Un proceso isoentrpico se produce cuando un gas se comprime en un cilindro totalmente

aislado sin ningn tipo de intercambio de calor con el entorno. Tambin puede existir siun gas se expande a travs de una boquilla con tanta rapidez que no da tiempo a que seproduzca un intercambio de calor con el entorno.


pp

VV K

1

2

2

1

= a k [EC. 15]

pp

TTKK

1

2

1

21

=

-

a k [EC. 16]

Fig. 7 Proceso isoentrpico

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Principios tcnicos

Donde:

p = presin absoluta [Pa]

V = volumen [m]T = temperatura absoluta [K]K=C

p/C

v= exponente isoentrpico

2.2.3.5. Proceso politrpico

El proceso isotrmico consiste en el intercambio de calor completo con el entornomientras que el proceso isoentrpico no implica ningn tipo de intercambio de calor.De hecho, todos los procesos reales ocurren en algn punto entre estos dos extremos,

mediante un proceso denominado politrpico.La expresin matemtica para este proceso es la siguiente:

tanp V cons ten# = [EC. 17]

Donde:

p = presin absoluta [Pa]V = volumen [m]

n = 0 para proceso isobricon = 1 para proceso isotrmicon = K para proceso isoentrpicon = para proceso isocrico

2.3. Unidades de medida en instalaciones de aire comprimido

2.3.1 Presin

La presin a la que est sometido un gas es la fuerza que ejerce el gas sobre las paredesdel recipiente que lo contiene, expresado en N/m.

Hay que distinguir entre presin absoluta y presin manomtrica. Para ello es precisotener en cuenta el concepto de presin atmosfrica que expresa la fuerza que ejerce el aireatmosfrico sobre cualquier superficie.

La fuerza que ejerce sobre un rea de un centmetro cuadrado una columna de aire que

se extiende desde el nivel del mar hasta el borde exterior de la atmsfera es de 10,13 N.

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Por lo tanto, la presin atmosfrica absoluta a nivel del mar es de aprox. 10,1310 4 N/m,lo que equivale a 10,13104 Pa (Pascal, la unidad del SI para la presin).

Expresada en otra unidad de uso frecuente: 1 bar = 105 Pa.

Cuando se est por encima (o por debajo) del nivel del mar, la presin atmosfrica esmenor (o mayor) que este valor.

La presin manomtrica expresa el valor de la presin por encima de este valor de presinatmosfrica, de forma que:

P P Pabsoluta manometrica atmosferica= +

2.3.2. Temperatura

La temperatura de un gas es ms dificultosa de definir con absoluta claridad.

La temperatura es una medida de la energa cintica de las molculas. Las molculas semueven ms rpidamente cuanto mayor sea la temperatura, y su movimiento cesa a unatemperatura de cero absoluto (0 K).

La escala Kelvin (K) para las temperaturas se basa en este fenmeno, aunque sugraduacin es la misma que la escala de los grados centgrados o Celsius (C):

,T t 273 3= + [EC. 18]

Donde:

T = temperatura absoluta [K]t = temperatura centgrada [C]

2.3.3. Capacidad calorfica

El calor es una forma de energa representada por la energa cintica de las molculasdesordenadas de una sustancia.

La capacidad trmica (tambin llamada capacidad calorfica o entropa) de una sustanciarepresenta la cantidad de calor necesaria para producir una unidad de cambio de sutemperatura (1 K). Se expresa en J/K y es una propiedad especfica de cada sustancia.

Es ms habitual el empleo del calor especfico o capacidad calorfica especfica de unasustancia, y se refiere a la cantidad de calor necesaria para producir una unidad de cambiode la temperatura (1 K) en una unidad de masa de sustancia (1 kg).

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Principios tcnicos

El calor especfico se expresa en J/(kg K).

Dado que el cambio de temperatura puede producirse segn distintas formas, tenemosdiversos calores especficos:

cp

= calor especfico a presin constantec

v= calor especfico a volumen constante

El calor especfico a presin constante es siempre mayor que el calor especfico a volumenconstante.

El calor especfico de una sustancia no es una constante, sino que se eleva, en general, alaumentar la temperatura.

A efectos prcticos, se emplea habitualmente un valor medio.Para los lquidos y sustancias slidas

c c cp v. .

Para calentar un caudal msico (q) desde una temperatura T1

a T2

se requiere:

( )P q c T T2 1# #. - [EC. 19]

Donde:P = Potencia de calentamiento [W]q = caudal msico [kg/s]c = calor especfico [J/kg K]T = temperatura [K]

2.3.4. Trabajo

El trabajo mecnico puede ser definido como el producto de una fuerza por la distancia alo largo de la que opera la fuerza en un cuerpo. Exactamente como para el calor, el trabajoes la energa que se transfiere de un cuerpo a otro. La diferencia es que, en este caso, esuna cuestin de fuerza en lugar de temperatura.

Un ejemplo de esto es un gas en un cilindro que se comprime mediante un pistn que semueve. La compresin se lleva a cabo como resultado de la aplicacin de una fuerza quees el movimiento del pistn.

La energa se transfiere desde el pistn hacia el gas encerrado. Esta transferencia de

energa es el trabajo en el sentido termodinmico de la palabra.

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El resultado de realizar un trabajo puede tener muchas consecuencias, tales como cambiosen la energa potencial, la energa cintica o la energa trmica.

El trabajo mecnico asociado con cambios en el volumen de una mezcla de gases es unode los procesos ms importantes en la ingeniera termodinmica.

La unidad del SI para el trabajo es el Joule: 1 J = 1Nm = 1 Ws.

2.3.5. Potencia

La potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. Representa la medida de lavelocidad a la que se puede hacer un trabajo.

En el SI la unidad de potencia es el watio: 1 W = 1 J/s.

2.3.6. Caudal volumtrico

El caudal volumtrico de un sistema es una medida del volumen de fluido que circula porunidad de tiempo.

Se puede calcular como el producto del rea de la seccin transversal al flujo por el caudalpromedio. La unidad del SI para el caudal volumtrico es m/s.

Es habitual emplear la unidad de litros/segundo (l/s) para referirse al caudal volumtrico

(tambin llamado capacidad) de un compresor. Puede ser expresado como Normal litros/segundo (Nl/s) o como Suministro de aire libre FAD (l/s).

La expresin Nl/s representa el caudal de aire calculado en el estado normal, es decir,por convencin 1,013 bar(a) y 0C.

La unidad normal Nl/s se emplea habitualmente cuando se especifica un caudal msico.

La expresin aire libre suministrado (FAD), representa el caudal de aire en las condicionesde entrada estndar (presin de entrada 1bar(a) y temperatura de entrada de 20C).

La relacin entre los dos tipos de expresin es

q qT

Tpp

FAD NN

FAD

FAD

N

# #= [EC. 20]

( ),

,qFAD qN 273

273 201 00

1 301# #=

+ [EC. 21]

Donde:

qFAD = caudal de aire libre [l/s]

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Principios tcnicos

qN

= caudal volumtrico normal [Nl/s]T

FAD= temperatura estndar de admisin [20C]

TN

= temperatura normal de referencia [0C]p

FAD= presin estndar de admisin [1,0 bar(a)]

pN

= presin normal de referencia [1,013 bar(a)]

Tngase en cuenta que la frmula expresada anteriormente no tiene en cuenta la humedad.

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EQUIPAMIENTO Y ESTRUCTURAS DE LAS

INSTALACIONES DE AIRE COMPRIMIDO

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Equipamiento y estructuras de las instalaciones de aire comprimido

El esquema bsico de una instalacin de aire comprimido responde a una estructuracompuesta por un compresor, un equipo receptor final y una conduccin que enlazaambos puntos y que conduce el aire comprimido desde el compresor hasta el equipo

consumidor. En realidad, la mayor parte de las instalaciones de aire comprimido, aunqueen su concepcin ms elemental responden a este esquema, presentan una complejidadbastante mas elevada.

El empleo de aire comprimido, suele hacerse en situaciones de mltiples receptores que sealimentan desde un nico generador, lo que implica que la distribucin haya que realizarlamediante una red de distribucin alimentada desde el compresor o compresores.

Por otra parte los requerimientos de calidad del aire comprimido, exigen la instalacin enla red de una serie de equipos destinados a acondicionar este aire hasta las condiciones

especificadas por la aplicacin a que va a ser destinado.

Todo esto hace que la complejidad de una red de distribucin de aire comprimido seasuperior a lo que se ha visto en el esquema bsico inicial.

Un esquema tpico de la configuracin de una red de aire comprimido se muestra en lafigura siguiente:

Equipamiento y estructura de lasinstalaciones de aire comprimido3

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A continuacin se vern en detalle cada uno de los componentes tpicos que conformanuna red de distribucin de aire comprimido.

3.1. Compresores

Es importante el conocimiento de los diversos tipos de compresores existentes en elmercado pues cada uno de ellos presenta unas caractersticas que les hace idneos paraun determinado tipo de aplicacin.

Los compresores pueden ser clasificados, atendiendo a su principio de funcionamientoy caractersticas particulares, en una serie de tipos que son los que muestra el siguientegrfico:

Fig. 8 Esquema tpico de una red de distribucin de aire comprimido

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La mayor parte de los compresores utilizados para propsito general son mquinas detornillo con inyeccin de aceite.

Para pequeas aplicaciones son bastante populares los de paletas.

Los libres de aceite se usan de forma generalizada en un amplio rango de tamaos cuando

la especificacin de la aplicacin as lo exige y tambin para propsito general paratamaos de motor superiores a 200kW.

Los centrfugos estn limitados a la parte ms alta del rango de mercado, generalmentepor encima de 250kW y para aplicaciones libres de aceite.

Los alternativos actualmente tienden a estar limitados a instalaciones tipo pequeostalleres. A pesar de ello, los antiguos compresores alternativos en la industria puedenllegar a ser fiables y eficientes si estn bien mantenidos.

A continuacin se muestran una serie de grficos en los que se evidencian la estructuray principio de funcionamiento de los tipos de compresores ms importantes clasificadospor categoras.

Fig. 9 Diagrama esquemtico de clasicacin de los compresores

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3.1.1. De desplazamiento positivo

3.1.1.1. Rotativos

TORNILLO

Fig. 10 Esquema de un compresor de tornillo

PALETAS

Fig. 11 Esquema de un compresor de paletas

SCROLL

Fig. 12 Esquema de un compresor de scroll

LBULOS

Fig. 13 Esquema de un compresor de lbulos

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3.1.1.2. Alternativos

PISTON

Fig. 14 Esquema de un compresor de pistones

3.1.2. Dinmicos

3.1.2.1 Centrfugos

Fig. 15 Esquema de un compresor centrfugo

3.1.2.2. Axiales

Fig. 16 Esquema de un compresor axial

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3.2 Red de distribucin del aire comprimido

Una red de distribucin de aire comprimido, en principio est compuesta, al igual que

cualquier red de distribucin de un fluido, por tuberas y accesorios de tubera.

3.2.1. Tuberas

Probablemente el estndar de tuberas ms comn sea el derivado del AmericanPetroleum Institute (API), donde las tuberas se clasifican segn el espesor de pared detubera, llamado Schedule.

Estos Schedules estn relacionados con la presin nominal de la tubera, y son un totalde once, comenzando por 5 y seguido de 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, hasta el

Schedule 160. Para tuberas de dimetro nominal 150 mm y menores, el Schedule 40(denominado a veces standard weight), es el ms ligero de los especificados. Solo losSchedule 40 y 80 cubren la gama completa de medidas nominales desde 15 mm hasta 600mm y son los Schedule Utilizados ms comnmente.

Se pueden obtener las tablas de los Schedule en el BS 1600, que se usa como referenciapara la medida nominal de la tubera y el espesor de la misma en milmetros. La tablamuestra un ejemplo de dimetros de distintas medidas de tubera, para distintos Schedule.En Europa las tuberas se fabrican segn la norma DIN por lo que se incluye la tubera

DIN 2448 en la tabla.

Tamao de tubera(mm) 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150

D

imetrointerior(mm)

Schedule 40 15,8 21,0 26,6 35,1 40,9 52,5 62,7 77,9 102,3 128,2 154,1

Schedule 80 13,8 18,9 24,3 32,5 38,1 49,2 59,0 73,7 97,2 122,3 146,4

Schedule 160 11,7 15,6 20,7 29,5 34,0 42,8 53,9 66,6 87,3 109,5 131,8

DIN 2448 17,3 22,3 28,5 37,2 43,1 60,3 70,3 82,5 107,1 131,7 159,3

3.2.2. Accesorios

El montaje de la red de distribucin, adems de las tuberas de conduccin, exige el empleode accesorios de tubera como: vlvulas, codos, reducciones, vlvulas de seguridad,vlvulas anti retorno, derivaciones, etc., que, por su carcter general en cualquier red detuberas, no van a ser objeto de ms profundizacin dentro del contexto de este manual.

Entre los accesorios de red, en el punto siguiente se har especial hincapi en una serie deequipos o accesorios especficos de este tipo de redes.

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3.3. Equipos auxiliares para acondicionamiento del airecomprimido

El empleo del aire comprimido exige, en la mayor parte de los casos, un proceso deacondicionamiento con objeto de, por decirlo as, purificarlo, eliminando una serie decomponentes que arrastra y que se pueden considerar indeseables en mayor o menormedida segn la aplicacin a la que se destine.

La clasificacin del aire se realiza atendiendo a su carga de contaminantes msimportantes. La tabla siguiente muestra la clasificacin por clases y los requisitos tpicosque figuran en la ISO 8573-1 (Calidad del Aire Clasificaciones Estndar).

Clases de contaminacin del aire segn ISO 8573.1

CLASE/CALIDAD

PARTCULASSLIDAS

Tamao enmicras

AGUAPunto de roco a

7bar(g)C

ACEITE(incluido vapor)

mg/m

SISTEMA DE SECADORECOMENDADO

1 0,1 -70 0,01 Desecante

2 1 -40 0 Desecante o membrana

3 5 -20 1 Desecante o membrana

4 40 +3 5 Refrigeracin o membrana5 - +7 25 Alta temperatura del aire deentrada

6 - +10 - Alta temperatura del aire deentrada

Para elegir la clase requerida, es necesario evaluar el punto de roco, as como los restantesniveles permisibles de aceite y partculas de suciedad. Por ejemplo, la clase 3-4-1requerira un desecador frigorfico junto con un filtro de alta calidad.

En consecuencia, todos los usuarios finales deben estar aislados de acuerdo a susrequerimientos de calidad, cantidad y presin de aire.

Estos parmetros determinan el grado de calidad del usuario final con unos determinadosrequerimientos de calidad.

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La tabla siguiente muestra aplicaciones tpicas de aire comprimido y sus grados o clasesaplicables.

CLASE DE APLICACINCLASES DE CALIDAD

Polvo Agua Aceite

Aire de agitacin 5 3 3

Aire de rodamientos 2 3 2

Aire de instrumentacin 3 3 2

Aire de motores 4-1 5 4

Maquinaria de vidrio y cermica 4 5 4

Limpieza de piezas de maquinaria 4 4 4

Construccin 5 5 4

Transporte neumtico de productos granulares 4 3 3Transporte neumtico de productos en polvo 3 2 2

Fluidos, circuitos de potencia 4 4 4

Fluidos, Sensores 2-1 2 2

Maquinas de fundicin 4 5 4

Alimentacin y bebidas 3 1 2

Herramienta neumtica de mano 5-4 5-4 4

Maquinas-herramienta 3 5 4

Minera 5 5 4

Manufactura microelectrnica 1 1 1Maquinas textiles y de embalado 3 3 4

Procesado fotogrfico 1 1 1

Cilindros neumticos 3 5 3

Herramienta neumtica 4 4 4

Instrumentacin de control de proceso 2 3 2

Pintura a pistola 3 3 3

Chorreado con arena 3 3 -

Maquinas de soldadura 4 5 4

Aire general de taller 4 5 4

3.3.1. Eliminacin de agua

Los sistemas de produccin de aire comprimido generan importantes cantidades de agua.

En un sistema tpico funcionando a 7 bar(g), el aire hmedo de la atmsfera se comprimehasta reducir su volumen 8 veces. De esta manera, la concentracin de agua en este airese multiplica por 8, con lo que fcilmente alcanza la saturacin.

Este pequeo volumen de aire es liberado del compresor en forma de aire saturado, odicho de otra manera, un mnimo descenso de su temperatura produce condensacin.

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Las cantidades de agua condensada producidas en una red de aire comprimido puedenllegar a ser significativas. Un nico compresor de 500 cfm (850 m/h) operando 8 horasproducir en el entorno de 85 litros de agua diarios de los que alrededor de 25 litros

permanecern despus del post-enfriamiento.

Si el sistema carece de tratamiento deshumidificador, alrededor de 20 litros condensarna lo largo del sistema de distribucin cuando el aire se enfre hasta temperatura ambiente.

Se pueden recoger condensados mediante la instalacin de purgadores de drenaje a lolargo del sistema.

Por otra parte, el condensado obtenido est contaminado con aceite y partculas slidas,por lo que no es adecuado para su descarga directa a la red de aguas residuales. Es preciso

su tratamiento previo hasta alcanzar los niveles permisibles de vertido regulados por lalegislacin local en cada caso particular.

La instalacin de los purgadores debe realizarse en los puntos donde puede condensaragua, por ejemplo:

Post-enfriadores

Pulmones de aire

Secadores

Filtros

Puntos bajos de una red de distribucin no tratada

Bsicamente existen 4 tipos de sistemas de purga de agua en las redes de aire comprimido:

De sensor electrnico de nivel

o Sistema de control inteligente que detecta y descarga condensado solocuando est presente.

o No producen prdidas de aire.

o Son muy fiables y precisan muy bajo mantenimiento.

Temporizados

o Son los ms populares.

o Descargan mediante dos puntos programados: duracin y frecuenciade descarga.

o Para un funcionamiento eficiente requieren de constantes reajustesde sus parmetros en funcin de las condiciones ambientales y de

operacin.

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Manuales

o Requieren continua intervencin humana.

o Suelen degenerar en purga continuada con las correspondientesprdidas de aire.

De flotador mecnico

o Suelen trabajar bastante bien.

o Precisan de un mantenimiento regular para prevenir su bloqueo.

o Son muy sensibles a la suciedad, quedndose bloqueados en totalmenteabierto con las correspondientes prdidas de aire, o totalmente cerrado

con la correspondiente contaminacin de agua en la red de distribucinde aire.

3.3.2. Eliminacin de aceite

La cantidad de aceite presente en el aire comprimido depende de diversos factores entrelos que se incluyen el tipo de mquina, diseo, edad y condicin.

Hay dos principales tipos de diseo de compresores a este respecto: los que funcionan conlubricante en la cmara de compresin y los que no.

En los compresores con cmara de compresin lubricada, el aceite est implicado en elproceso de compresin y, por lo tanto, aparece englobado (total o parcialmente) en elaire comprimido. Sin embargo, en los compresores modernos de pistn lubricado y enlos compresores de tornillo, la cantidad de aceite es muy limitada. Por ejemplo, en uncompresor de tornillo con inyeccin de aceite, el contenido de aceite en el aire es inferiora 3 mg/m a 20C.

El contenido de aceite en el aire puede reducirse an ms mediante el uso de filtros de

etapas mltiples. Si es esta la solucin elegida, es importante considerar las limitacionesde calidad, riesgos y los costes energticos involucrados.

El aceite en forma de gotas se separa parcialmente en un refrigerador posterior, unseparador de condensacin o una vlvula de condensacin mediante un flujo de agua decondensacin a travs del sistema.

La emulsin aceite/agua obtenida de este tratamiento se clasifica desde el punto de vistaambiental como aceite usado y no debe descargarse en el alcantarillado del sistema o

directamente en el medioambiente.

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Una solucin fcil y rentable para este problema implica la instalacin de un separador deaceite/agua, por ejemplo mediante un diafragma filtrante que es capaz de separar por unlado el agua limpia y por otro lado drenar el aceite en un receptculo especial.

3.3.3. Eliminacin de partculas

La eliminacin de partculas en suspensin en el aire comprimido se lleva a cabo mediantela instalacin de filtros especficos.

Las partculas en una corriente de aire que pasan a travs de un filtro se pueden eliminarde varias maneras diferentes:

Las partculas ms grandes que las aberturas del material filtrante son separadas

mecnicamente (Tamizado). Esto por lo general se aplica a partculas mayores de 1mm. La eficiencia del filtro en este sentido se incrementa con un material filtrante msestricto, compuesto por fibras.

Las partculas menores de 1 mm se recogen sobre materiales fibrosos por tres mecanismosfsicos: impacto inercial, intercepcin y difusin.

El impacto se produce en partculas relativamente grandes y/o para altas velocidades delgas. Debido a la gran inercia de la partcula pesada, no siguen las lneas de corriente sino

que viajan en lnea recta y chocan con la fibra. Este mecanismo se produce principalmentepor partculas superiores a 1m y es ms acusado con el aumento del tamao de laspartculas.

La intercepcin se produce cuando una partcula sigue la lnea de flujo, pero el radio dela partcula es mayor que la distancia entre la lnea de corriente y el permetro de la fibra.

La deposicin de partculas debido a la difusin se produce cuando las partculas muypequeas no siguen las lneas de corriente sino que se mueven al azar en todo el flujosiguiendo un movimiento browniano. Este efecto es ms acusado con partculas de menortamao y a menores velocidades del aire.

La capacidad de separacin de partculas de un filtro es el resultado de la combinacinde las diferentes sub-capacidades (para los diferentes tamaos de partculas). En realidad,cada filtro presenta un compromiso tpico, ya que no es igualmente eficaz en toda la gamade tamaos de partculas. Adems, el efecto de la velocidad de la corriente es un factordecisivo en la capacidad de separacin para los diferentes tamaos de partcula.

En general, las partculas de entre 0.1m y 0.2m son las que presentan ms dificultades

de separacin (eliminacin).

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Como se mencion anteriormente, el total de la eficacia de captura de un filtro coalescentese puede atribuir a una combinacin de todos los mecanismos que ocurren. Obviamente,la importancia de cada mecanismo, el tamao de las partculas por el que se producen yel valor del total de la eficiencia dependen en gran medida de la distribucin de tamaosde partculas del aerosol, la velocidad del aire y la distribucin de dimetros de fibra delos medios filtrantes.

El aceite y el agua en forma de aerosol se comportan de manera similar a otras partculas ytambin se pueden separar mediante un filtro de coalescencia. En el filtro, estos aerosoleslquidos se unen en gotas mayores que decantan en el fondo del filtro por gravedad.El filtro puede separar el aceite tanto en aerosol, como en forma lquida. Cuando espreciso separar aceite en forma de vapor, el filtro debe contener un adecuado material deadsorcin, por lo general de carbn activo.

Cualquier sistema de filtrado se traduce inevitablemente en una cada de presin, quees una prdida de energa en el sistema de aire comprimido. Los filtros finos con una

estructura ms rgida causan una mayor cada de presin y se suelen colmatar msrpidamente, lo que exige reposiciones y mantenimiento ms frecuente y, por tanto,mayores costes.

La calidad del aire en lo que respecta a la cantidad de partculas y presencia de agua yaceite est definida en la norma ISO 8573-1, el estndar de la industria de pureza del aire.Para eliminar el riesgo de contaminacin del aire en procesos crticos, se recomienda que

Fig. 17 Mecanismos fsicos de ltracin

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DIMENSIONADO Y PUESTA EN MARCHA DE LAS

INSTALACIONES DE AIRE COMPRIMIDO

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Dimensionado y puesta en marcha de las instalaciones de aire comprimido

se utilice solo aire comprimido clasificado como clase 0.

Los filtros deben ser dimensionados de manera que no solo respondan a un caudalnominal adecuado, sino que tambin lo hagan para un umbral de mayor capacidad con el

fin de gestionar la cada de presin debida a una cierta cantidad de colmatacin.

4.1. Consideraciones generales de ubicacin del sistema

En el dimensionamiento de una instalacin de aire comprimido deben ser tomadas unaserie de decisiones para que esta se ajuste a las necesidades del usuario, proporcione unamxima economa de funcionamiento y est preparada para una futura expansin.

La base son las aplicaciones o procesos que utilizan el aire comprimido. Por lo tanto,stos deben tratarse como punto de partida para el dimensionamiento de todos los demscomponentes del sistema.

Los puntos que deben ser evaluados incluyen el clculo de las necesidades de aire y lacapacidad de reserva as como el espacio para futuras ampliaciones.

La presin de trabajo es un factor crtico dado que incide directamente sobre el consumode energa. A veces puede ser econmico usar diferentes compresores para diferentesrangos de presin.

La cuestin de si la instalacin del compresor debe ser centralizada o descentralizadavendr afectada por los requisitos de espacio y, tal vez, por los planes futurosde expansin. Tanto desde el punto de vista financiero como ecolgico se estconvirtiendo en cada vez ms importante investigar las posibilidades de recuperacinde energa en las primeras etapas del diseo con objeto de obtener un rpido retornode la inversin.

Es importante analizar este tipo de problemas en relacin con las necesidades actualesy futuras. Solo despus de hacerlo, ser posible disear una instalacin que ofrezcasuficiente flexibilidad.

Dimensionado y puesta en marcha delas instalaciones de aire comprimido4

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4.2. Dimensionado del compresor

El proceso pasa por definir el tipo de compresor, su capacidad de produccin y algunas

correcciones en funcin de su ubicacin y condiciones de funcionamiento.

4.2.1. Tipo de compresor

La eleccin de un determinado tipo de compresor fundamentalmente debe de estar basadaen el tipo de aplicacin que va a alimentar y los requerimientos de la misma, aunque cadavez es mas frecuente basar esta eleccin en parmetros de eficiencia energtica.

As, los requerimientos de presin, tamao, contenido en aceite, regulacin, etc., puedendeterminar que la eleccin se decante en un sentido u otro siempre que ambos presenten

eficiencias energticas similares.

4.2.2. Capacidad de produccin

4.2.2.1. Clculo de la presin de trabajo

Los equipos consumidores de aire comprimido en una instalacin determinan la presinde trabajo requerida en la red.

La correcta presin de servicio no depende solo del compresor, sino tambin del diseo de

la red de aire comprimido, tuberas, vlvulas, secadores de aire, filtros, etc.

Diferentes tipos de equipos pueden exigir diferentes presiones dentro del mismo sistema.Normalmente, la presin ms alta determina la presin requerida en la instalacin y otrosequipos de presin mas baja se instalarn con vlvulas reductoras de presin en el puntode consumo. En casos extremos, este mtodo puede ser poco rentable y en este caso puedeser una solucin el empleo de un compresor independiente para necesidades especficas.

Tambin hay que tener en cuenta que la cada de presin aumenta rpidamente a medida

que aumenta el caudal. Si cabe esperar cambios en el consumo, tiene sentido econmicoadaptar la instalacin a estas condiciones.

Los filtros de polvo y filtros especiales tienen una baja cada de presin inicial, perose colmatan con el tiempo y deben ser sustituidos cuando alcanzan la cada de presinmxima recomendada por el fabricante. Este factor debe tenerse en cuenta en el clculo.

La regulacin del caudal del compresor tambin produce variaciones de la presin y, porlo tanto, tambin debe ser incluida en el diseo.

Tomando la presin requerida por la aplicacin del consumidor final y sumndole todas

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las cadas de presin entre el compresor y el punto de consumo, se obtiene la presinnecesaria de produccin en el compresor.

4.2.2.2. Clculo de las necesidades de aire

El requerimiento nominal de aire comprimido se determina a partir de los consumidoresde aire individuales. El clculo se realiza como un sumatorio de los consumos de airede todas las herramientas, mquinas y procesos que se conectan al sistema junto con laestimacin de su factor de utilizacin. La adicin de fugas, desgaste, y los cambios futurosen la demanda de aire deben ser tenidos en cuenta desde el principio del diseo.

Un mtodo simple para estimar la demanda presente y futura de aire es recopilar en unlistado las necesidades de aire para los equipos conectados y su factor de utilizacin.

Este tipo de clculo requiere un listado de mquinas con sus respectivos datos de consumode aire y sus ndices de utilizacin esperados. Si los datos de consumo de aire o factor deutilizacin no estn disponibles, se pueden utilizar valores estndar.

El factor de utilizacin de las herramientas pueden ser dificultoso de estimar, en cuyocaso debe ser evaluado de forma aproximada por comparacin con aplicaciones similares.

La capacidad del compresor viene determinada esencialmente por el requerimientonominal total de aire comprimido.

La capacidad de reserva calculada viene determinada principalmente por el coste de laprdida de produccin resultante de un potencial fallo del aire comprimido.

El nmero de compresores y su tamao relativo vienen determinados principalmente porel grado necesario de flexibilidad del sistema, sistema de control y eficiencia energtica.

En una instalacin en la que solo un compresor suministra aire comprimido (debido arestricciones econmicas), el sistema puede estar preparado para una rpida conexin deun compresor porttil como elemento inherente al mantenimiento. Un viejo compresor

que se use como fuente de reserva, se puede utilizar como reserva de energa de bajocoste.

4.2.2.3. Medicin de la demanda de aire

Un anlisis operativo proporciona claves sobre las necesidades de aire comprimido y labase para evaluar la cantidad ptima de aire comprimido a producir.

La mayora de las empresas industriales estn en constante evolucin, y esto significa que

sus requerimientos de aire comprimido tambin cambian. Es por lo tanto importante que

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el suministro de aire comprimido est basado en las condiciones actualmente en curso yun margen adecuado para una futura expansin de la instalacin.

Un anlisis de operacin implica la medicin de datos de funcionamiento, complementadaa veces con la inspeccin de la instalacin de aire comprimido existente durante unperodo de tiempo adecuado. Este anlisis debe cubrir al menos una semana de operaciny el perodo de medicin deber ser elegido cuidadosamente para que pueda representarun caso tpico y proporcionar los datos pertinentes.

Los datos almacenados proporcionan la oportunidad de simular las diferentes situacionesy cambios en las operaciones del compresor y analizar el impacto en la economa generalde la instalacin.

Factores tales como tiempos de carga y tiempos de descarga tambin entran en laevaluacin total de las operaciones del compresor. Estos proporcionan la base paraevaluar el factor de carga y las necesidades de aire comprimido, repartidos en un da ouna semana de trabajo.

Un anlisis operativo adems ofrece una base para evaluar posibles recuperaciones deenerga. No se puede olvidar que, con frecuencia, ms del 90% de la energa suministradase puede recuperar.

Este tipo de anlisis puede proporcionar respuestas a muchas preguntas relativas

al dimensionamiento, as como una ayuda para definir el mtodo de operacin masadecuado para la instalacin. Por ejemplo, la presin de trabajo puede reducirsea menudo a ciertas horas y el control del sistema puede modificarse con el fin demejorar el uso del compresor frente a cambios en la produccin. Para la produccinde pequeas cantidades de aire durante la noche y fines de semana, hay que evaluarsi, econmicamente hablando, vale la pena instalar un compresor ms pequeo paracubrir este requisito.

Un anlisis operativo es una herramienta de importancia fundamental a la hora de

comprobar si hay fugas en el sistema.

4.2.3. Dimensionado en condiciones de altitud elevada

Tanto la presin como la temperatura del aire ambiente disminuyen con la altura sobreel nivel del mar.

Esta reduccin de presin, de entrada, afecta a la relacin de presiones en el compresor,as como en el equipo conectado a la red. En la prctica, esto significa un impacto, tanto el

consumo de energa como en el consumo de aire. Al mismo tiempo, los cambios debidos

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a una mayor altitud tambin afectarn a la potencia nominal disponible de motoreselctricos y motores de combustin.

La forma en que las condiciones ambientales influyen sobre aplicacin final en losconsumidores debe tenerse en cuenta tambin.

Todas estas consideraciones crean condiciones especficas para el dimensionamiento deuna instalacin de aire comprimido instalado a una altura elevada, y puede ser bastantedifcil de calcular. Si se tienen dudas, se deben resolver mediante contacto con elfabricante del equipo.

4.2.3.1. El efecto sobre el compresor

Para elegir el compresor correcto en unas condiciones ambiente diferentes de las indicadasen la hoja de especificaciones, deben tenerse en consideracin los siguientes factores:

Altura sobre el nivel del mar o presin ambiente

Temperatura ambiente

Humedad

Temperatura del agua

Tipo de compresor

Tipo de motor

Estos factores afectarn principalmente a lo siguiente:

Mxima presin de trabajo

Capacidad

Consumo de energa

Requisitos de enfriamiento

El factor ms importante son las variaciones de la presin de entrada con la altura.Un compresor con una relacin de presiones de 8,0 a nivel del mar, tendr una relacin depresiones de 11,1 a una altitud de 3.000 metros (siempre que la presin de funcionamientode la aplicacin no cambie).

Esto afecta al grado de eficiencia y, en consecuencia, a la demanda de potencia.

La forma en que esta variable se ve afectada depende del tipo de compresor y del diseo,tal como se detalla en la siguiente tabla.

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Tipo de compresorReduccin por cada 1.000 m de altitud

Suministro de aire libreFAD %

Flujo msico de aire %Flujo normal de aire %

Tornillo de una etapa libre de aceite 0,3 11

Tornillo de dos etapas libre de aceite 0,2 11

Tornillo de una etapa aceite inyectado 0,5 12

Pistn de una etapa 5 17

Pistn de dos etapas 2 13

Centrfugo multietapa 0,4 12

La temperatura ambiente, la humedad y la temperatura del lquido refrigerante,interactan y afectan al rendimiento del compresor en diferentes grados, segn se trate

de compresores de una sola etapa o de etapas mltiples, compresores dinmicos o

compresores de desplazamiento.

4.2.3.2.El efecto sobre los motores elctricos

La refrigeracin de los motores elctricos se ve afectada por la menor densidad del aire

a grandes alturas.Los motores estndar debe ser capaces de trabajar hasta 1.000 metros y con una

temperatura ambiente de 40C sin ningn tipo de impacto. A mayores altitudes, puede

emplearse la tabla que se presenta a continuacin como gua para establecer la bajada del

rendimiento del motor sobre el estndar.

Altitud sobre el niveldel mar [m]

Temperatura ambiente, [C]


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Hay que tener en cuenta que para algunos tipos de compresores, el rendimiento delmotor elctrico se deteriora ms con la altitud que la demanda de potencia en el eje delcompresor bajo el mismo efecto. Por lo tanto, el funcionamiento de un compresor estndar

a gran altitud requiere bajar la presin de trabajo, o bien, redimensionarlo con un motorde gran tamao.

4.2.3.3. El efecto sobre los motores de combustin interna

Una reduccin en la presin, un aumento de la temperatura ambiente o un aumento de lahumedad reducen el contenido de oxgeno en el aire utilizado para la combustin y, enconsecuencia, la potencia extrable de los motores de combustin interna (IC).

El grado de reduccin de potencia en el eje depende del tipo de motor y su mtodo dealimentacin (aspiracin atmosfrica o turboalimentados). Sus valores estn expuestos enla tabla siguiente:

TIPO DE MOTORReduccin de potencia en % por cada

1.000m de altitudReduccin de potencia en % por cada

10C de incremento de T

Atmosfrico 12 3,6

Turboalimentado 8 5,4

La humedad juega un papel menor (prdidas


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Hay tres puntos crticos en un sistema de distribucin de aire comprimido que hay quetener muy presentes a la hora de disearlo:

Una baja cada de presin entre el compresor y el punto de consumo.

Un mnimo de fugas en la tubera de distribucin.

Una eficiente separacin de condensado en el caso de que se disponga de unsecador/deshumectador de aire comprimido.

Cuando se disea una red de distribucin de tuberas, hay que hacerlo no solo pensando enlas tuberas precisas para las actuales necesidades de consumo de aire comprimido, sinotambin en las previstas para el futuro.

Hay que tener en cuenta que el coste de la instalacin de tuberas, as como sus accesoriossobredimensionados frente a los inicialmente requeridos, es bajo si se compara con elcoste de la reconstruccin del sistema de distribucin en una fecha posterior.

En una red de distribucin de aire comprimido, el diseo de distribucin y eldimensionamiento son importantes en orden a conseguir un buen grado de eficiencia,fiabilidad y coste de produccin de este aire.

Hay veces que una gran cada de presin en una tubera se compensa en el diseomediante el aumento de la presin de trabajo del compresor (por ej. de 7 bar a 8 bar). Esta

prctica habitual ofrece un ahorro inferior al conseguido si se sobredimensiona la tuberapara bajar la perdida de carga.

4.3.1. Geometra

La mejor solucin geomtricamente hablando, consiste en disear el sistema de tuberas enforma de anillo cerrado alrededor de la zona en la que se llevar a cabo el consumo de aire y,desde l, tuberas de derivacin en los diferentes puntos donde se efecten consumos.

Este tipo de diseo facilita la disponibilidad de aire comprimido uniforme en todos los puntosde consumo. Ello es debido a que el aire se conduce siempre hasta el punto real de consumodesde dos direcciones, o dicho de otra manera, dispone del doble de seccin para fluir.

Este sistema de diseo es el ideal para utilizar en todas las instalaciones, salvo paraalgunos puntos de gran consumo situados a gran distancia del compresor de la instalacin.A estos puntos se accede por separado mediante una tubera principal independiente.

El punto de partida en el diseo y dimensionamiento de una red de distribucin de airecomprimido es una lista detallada de todos los equipos consumidores de aire comprimido,

y un diagrama que indique su ubicacin individual.

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A partir de ella, los consumidores se agrupan en unidades lgicas suministrados por lamisma tubera de distribucin.

La tubera de distribucin, a su vez, se alimenta desde las lneas que llegan desde elcompresor de la planta.

Una red de aire comprimido se puede dividir en cuatro partes principales: lnea/sprincipales, las tuberas de distribucin, las tuberas de servicio y los accesorios de tubera.

Las lneas principales transportan el aire comprimido desde la planta de compresoreshasta el rea de consumo.

Las tuberas de distribucin suministran el aire a travs del rea de distribucin.

Las tuberas de servicio conducen el aire desde las tuberas de distribucin a los puntosde trabajo.

4.3.2. Secciones de tubera y prdidas de carga

4.3.2.1. Dimensionamiento de la red.

La presin obtenida a la salida del compresor nunca puede ser plenamente utilizada en lospuntos de consumo, pues la red de distribucin de aire comprimido genera unas prdidas

de presin. Estas son las prdidas por friccin en las tuberas. Adems, los accesorios detuberas llevan tambin asociadas unas prdidas de carga especficas.

Las redes fijas de distribucin de aire comprimido deben ser dimensionadas de maneraque la prdida de carga total en las tuberas no exceda de 0,1 bar entre el compresor y elpunto ms remoto de consumo.

En la aseveracin anterior deben estar incluidas, tanto la prdida de carga en la conexinde mangueras flexibles y sus acoplamientos como todos los dems accesorios de tubera.Es particularmente importante para dimensionar correctamente estos componentes, la

elevada cada de presin que ocurre con frecuencia en este tipo de conexiones.

El mtodo ms general para calcular las prdidas de carga debidas a la friccin en unatubera es la ecuacin de Darcy-Weisbach, que es la ecuacin ms ampliamente difundidaen fluido-dinmica y con la que se obtienen los resultados ms precisos.

Permite el clculo de la prdida de carga debida a la friccin dentro una tubera, y nopresenta restricciones. Es utilizable en todo tipo de tuberas y con todo tipo de fluidos.

La ecuacin fue inicialmente una variante de la ecuacin de Prony, desarrollada por el

francs Henry Darcy. En 1845 fue refinada por el sajn Julius Weisbach, hasta la forma

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en que se conoce actualmente:

hQ

fD

L

g

Vf

D

L

g

8

2

f

2

5 2

2$

$ $ $ $

r

= = [EC. 22]

Donde:

hf = prdida de carga debida a la friccin

L/D = relacin entre la longitud y el dimetro de la tuberaV = velocidad media de flujog = aceleracin debida a la gravedad (9,81 m/s)f = factor de friccin de Darcy

La dificultad de esta ecuacin radica en la determinacin del factor de friccin f.El factor de friccin fes adimensional y vara de acuerdo a los parmetros de la tuberay del flujo. Este puede ser conocido con una gran exactitud dentro de ciertos regmenesde flujo; sin embargo, los datos acerca de su variacin con la velocidad eran inicialmentedesconocidos, por lo que esta ecuacin fue, en sus inicios, superada en muchos casos porla ecuacin emprica de Prony.

Como se ha visto anteriormente, la dificultad de la ecuacin de Darcy-Weisbach radicabaen la determinacin del factor de friccin. La razn de esta dificultad est en resolver la

ecuacin de White-Colebrook que es la que relaciona este factor con los parmetros delos que depende (rugosidad relativa y nmero de Reinolds).

La expresin de la ecuacin de White-Colebrook es la siguiente:

,/ ,

logf f

D

R

1 2 3 72 51

10

E

$=- +< F [EC. 23]Donde:

R = nmero de Reynoldse / D = rugosidad relativaf = factor de friccin de Darcy

El campo de aplicacin de esta frmula se encuentra en la zona de flujo turbulento y enla de transicin de laminar a turbulento.

Si se observa la ecuacin, puede verse que se trata de una ecuacin implcita, o dicho deotro modo, f se encuentra en ambos miembros de la ecuacin y no hay posibilidad de

despejarlo para su resolucin.

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Con este tipo de ecuaciones hay que recurrir a mtodos iterativos para proceder a suresolucin. De ah su dificultad y el hecho que desde su formulacin haya sido escaso eluso que se ha hecho de ella a favor de aproximaciones obtenidas a partir de la misma para

situaciones y campos de aplicacin estrechos.

En el caso del flujo de aire comprimido, una aproximacin de la ecuacin de Darcy-Weisbach mediante la que se pueden calcular estas prdidas de presin (prdidas decarga), es la siguiente ecuacin para tubos rectos:

pD P

Q L450

,C

5

1 85

##

#D = [EC. 24]

Donde:

p = prdida de carga [bar]Q

c = caudal de aire [l/s]

L = longitud equivalente de tubera recta [m]D = dimetro interno de la tubera [mm]P = presin absoluta en cabeza de distribucin [bar(a)]

Los valores tpicos para la prdida de carga mxima admisible en el clculo de lasdiferentes partes de la red de aire comprimido, se pueden ver en la siguiente tabla:

TIPO DE TRAMO p admisible

TUBERAS PRINCIPALES DE SERVICIO 0,03 bar

TUBERAS DE DISTRIBUCIN 0,05 bar

MANGUERAS 0,02 bar

TOTAL EN LA INSTALACIN COMPLETA 0,10 bar

Se determina primero la longitud de tubera necesaria para las diferentes partes de la red(mangueras flexibles, tuberas de distribucin y tuberas de servicio). Un dibujo a escalade la distribucin probable de la red es la mejor base para ello.

A continuacin, la longitud de la tubera se corrige mediante la adicin de longitudesequivalentes de tubera para vlvulas, codos, derivaciones y otros accesorios presentes.

Como alternativa a la frmula anterior, el clculo del dimetro de tubera puede realizarsemediante el uso del baco que se muestra en la figura adjunta para encontrar el dimetro

ms apropiado de la tubera.

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El caudal, presin, prdida de carga admitida y la longitud del tubo deben ser conocidoscon el fin de hacer este clculo.

La siguiente tabla muestra los caudales mximos recomendados para aire comprimido auna presin de 7bar(g):

Fig. 18 baco para el clculo del dimetro y las prdidas de carga de una tubera para aire comprimido

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DIMETRO NOMINALDE TUBERA Tuberas Principales

Tuberas secundarias(


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4.4. Acumuladores

En una instalacin de compresores, pueden incluirse uno o ms receptores (acumuladores

o tanques pulmn) de almacenamiento de aire. Su tamao se calcula en funcin de lacapacidad del compresor, el sistema de regulacin y los requisitos del patrn de consumode aire. El depsito de aire forma una zona de almacenamiento intermedio para el airecomprimido que absorbe las variaciones debidas al funcionamiento intermitente delcompresor, enfra el aire y acumula la condensacin. En consecuencia, el acumulador deaire debe estar equipado con un dispositivo de drenaje de condensados.

Para el dimensionamiento del volumen preciso del acumulador se aplica la siguienterelacin:

,V

f

q

p p T

p T0 25

max U L

C

1

1 0#

# #

# #=

-^ h[EC. 25]

Donde:

V = volumen de aire del receptor [l]q

c= capacidad del compresor [l/s]

p1

= presin de aspiracin del compresor [bar(a)]T

1= temperatura del aire del compresor [K]

T0 = temperatura del aire en el receptor [K](p

U-p

L) = diferencia de presin entre carga y descarga [bar]

fmax

= mxima frecuencia de carga [ciclos/s]

Hay que tener en cuenta que esta relacin nicamente es aplicable para compresoresequipados con regulacin carga/descarga u ON/OFF cclico.

En los compresores con control de velocidad variable (VSD), el volumen de acumulacinde aire que se necesita es sustancialmente menor. Cuando se utiliza la frmula anterior, q

c

debe ser considerado como el caudal a la velocidad mnima.

Cuando la demanda de aire comprimido presenta picos de gran consumo en perodoscortos de tiempo, no es econmicamente viable dimensionar el compresor o la red detuberas exclusivamente para este patrn de consumo extremo. En este supuesto debe sercolocado un acumulador de aire por separado cerca del punto de consumo y dimensionarlode acuerdo con el consumo de aire mximo.

En casos ms extremos, se utiliza un compresor de alta presin junto con un acumuladorde grandes dimensiones que sea capaz de satisfacer, a corto plazo, altos requerimientos de

volumen de aire durante intervalos cortos.

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En este caso, el compresor se dimensiona para satisfacer el consumo medio.

Para el clculo del receptor, en este caso particular, se aplica la siguiente relacin:

V p pq t

p pL

1 2 1 2

#=-

=-

[EC. 26]

Donde:

V = volumen de aire del receptor [l]q = caudal de aire durante la fase de llenado [l/s]t = tiempo de llenado [s]p

1= presin normal de trabajo en la red [bar]

p2 = mnima presin admisible en la red [bar]L = requerimientos de aire de llenado [l/ciclo de trabajo]

La frmula no tiene en cuenta el hecho de que el compresor suministra aire durante lafase de vaciado.

Una aplicacin comn es en grandes motores de barco, donde los acumuladores se llenana una presin de 30 bar.

4.5. Dimensionado del acondicionamiento

4.5.1. Eliminacin de agua

Los equipos de eliminacin de agua de un sistema de aire comprimido exigen, por un lado,determinar el caudal de produccin de agua en el sistema (condensacin) y, por otro lado,ajustar el tamao del equipo separador.

La determinacin del caudal de produccin de agua se lleva a cabo a partir de los datosde caudal de aire comprimido, humedad del aire de aspiracin (anexo 4) y requerimientosde punto de roco final mediante las siguientes ecuaciones:

f f f3 1 2= - [EC. 27]

siendo

ff

h Q100

1 sac2

1#

# #= [EC. 28]

y

f H h Q100r saa

1

# #

= [EC. 29]

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Donde:

f3

= caudal de condensacin de agua [g/s]

f2 = caudal de agua en el aire antes de condensar [g/s]f1

= caudal de agua remanente en el aire despus de condensar [g/s]Q = caudal de aire del compresor [l/s]H

r= humedad relativa del aire aspirado [%]

hsaa

= humedad de saturacin del aire aspirado [g/l]h

sac= humedad de saturacin del aire comprimido a la T de condensacin [%]

A partir de estos datos, se calcula el desecador teniendo en cuenta tanto su capacidad dedesecacin como de condensados, de manera que la descarga del condensado no se realice

de forma continuada sino a intervalos razonables.En todo el proceso de clculo hay que tener en cuenta la relacin de carga/descarga delcompresor en orden a determinar los ciclos de produccin efectiva de aire y, por tanto,de condensado.

4.5.2. Eliminacin de aceite

El clculo del sistema de separacin de aceite est ntimamente ligado al de separacin deagua, y hay que realizarlo una vez calculado este ltimo.

4.5.3. Eliminacin de partculas

El diseo del sistema de eliminacin de slidos en suspensin viene fijado por losrequerimientos de la aplicacin a la que se destine el aire comprimido.

Se basa en elegir el tipo de filtros que presenten una eficacia correcta para el tamao departcula que se desee eliminar y una capacidad nominal en cuanto a caudal de aire atratar suficiente para los requerimientos de la aplicacin sin introducir perdidas de carga

superiores a las tolerancias fijadas para la red de distribucin.

4.6. Dimensionado de la refrigeracin

4.6.1. Compresores refrigerados por agua

La mayora del aire comprimido se enfra mediante un intercooler y un postenfriadorinstalados en el interior del compresor. Cuanta ms eficiencia energtica tenga elcompresor, mayor cantidad de vapor de agua se condensar en estas etapas.

Una instalacin de compresores refrigerados por agua tiene poca demanda de ventilacin

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en la sala de compresores, dado que el agua de refrigeracin contiene, en forma de calor,aproximadamente el 90% de la energa absorbida por el motor elctrico.

Un sistema de refrigeracin por agua de un compresor puede basarse en uno de los tresesquemas fundamentales siguientes: sistema abierto sin recirculacin de agua (conectadoa un suministro de agua), sistema abierto con recirculacin de agua (conectado a una torrede refrigeracin), y sistema cerrado de recirculacin agua (que incluye un intercambiadorde calor externo).

4.6.1.1. Sistemas abiertos sin recirculacin de agua

En un sistema abierto sin recirculacin de agua, el agua es suministrada por una fuenteexterna: red municipal de agua, lago, arroyo, etc., y despus de pasar a travs delcompresor, esta se deshecha como agua residual.

El sistema debe estar controlado por un termostato para mantener la temperatura deseada,as como para regular el consumo de agua.

Por lo general, un sistema abierto es fcil y barato de instalar, pero caro de mantener,especialmente si el agua de refrigeracin se toma del agua municipal de red. El agua deun lago o arroyo es normalmente gratuita, pero debe ser filtrada y purificada con objetode limitar el riesgo de obstruccin del sistema de refrigeracin.

Por otra parte, el agua que es rica en cal puede generar depsitos dentro de losrefrigeradores, causando un deterioro gradual del sistema de refrigeracin. Lo mismo esaplicable al agua salada, que, sin embargo, puede utilizarse si el sistema est diseado ydimensionado adecuadamente en consecuencia.

4.6.1.2. Sistemas abiertos con recirculacin de agua

En un sistema abierto con recirculacin de agua, el agua caliente procedente de larefrigeracin del compresor se enfra en un proceso abierto constituido por una torre derefrigeracin externa. El agua se enfra en la torre de refrigeracin mediante el principiode enfriamiento debido a la absorcin del calor de vaporizacin de la misma cuandose pulveriza en una vena de aire a contra-corriente. Como resultado, parte del agua seevapora y el resto del agua se enfra 2C aprox. por debajo de la temperatura ambiente(este valor puede variar dependiendo de la temperatura y humedad relativa del aire).

Los sistemas abiertos con recirculacin de agua son los que se utilizan preferentementecuando la disponibilidad de agua externa es limitada. La desventaja de este sistemaes que el agua se contamina poco a poco por el aire circundante. El sistema debe sercontinuamente alimentado con agua externa, debido a la evaporacin.

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El agua de estos circuitos debe ser regularmente analizada y tratada con productosqumicos para evitar el crecimiento de algas.

4.6.1.3. Sistemas cerradosEn un sistema cerrado de refrigeracin, el agua circula continuamente entre el compresory algn tipo de intercambiador de calor externo. Este intercambiador de calor es a su vezrefrigerado por medio de un circuito de agua externo o por el aire circundante.

Cuando el agua se enfra con otro circuito de agua externo, se utiliza un intercambiadorde calor de placas.

Cuando el agua se enfra con el aire ambiente, se utiliza un radiador de refrigeracin

compuesto de tubos de refrigeracin y aletas. El aire circundante se obliga a circular atravs de las aletas y tuberas mediante uno o ms ventiladores. Este mtodo es adecuadosi la disponibilidad de agua de refrigeracin es limitada.

Si el agua de refrigeracin se enfra por intercambio con el aire ambiente externo, serequiere la adicin de un anticongelante (glicol, por ejemplo).

El sistema de refrigeracin cerrado de agua se llena con agua pura, blanda. Cuando seaade glicol, se debe recalcular el sistema de agua que circula por el compresor, dado queel tipo y concentracin de glicol afectan a la capacidad trmica del agua y a su viscosidad.

Un sistema cerrado de refrigeracin por agua correctamente diseado y ejecutado requiereuna supervisin muy baja y sus costes de mantenimiento son mnimos.

4.6.2. Compresores refrigerados por aire

Los modernos compresores tambin estn disponibles en una versin refrigerada por aire,por lo que el aire de ventilacin forzada en el interior del compresor contiene cerca del100% de la energa trmica absorbida por el motor elctrico.

4.7. Recuperacin de energaCuando el aire se comprime se forma calor. Antes de que el aire comprimido pase adistribuirse en el sistema de tuberas, se extrae la energa trmica que contiene y setransforma en calor residual.

Cada instalacin de aire comprimido debe contar con un sistema de refrigeracin fiabley de capacidad suficiente.

El enfriamiento puede llevarse a cabo ya sea por medio de aire exterior o mediante un

sistema de enfriamiento por agua que utiliza agua municipal, agua corriente o agua deproceso de una manera abierta o un sistema de recirculacin cerrada.

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Muchas de las instalaciones que producen aire comprimido ofrecen significativasposibilidades de ahorro en forma de energa residual recuperable y esta energa confrecuencia no se recupera.

En las grandes industrias, los costes de energa pueden ascender al 80% del coste total deaire comprimido producido. En torno al 94% de la energa suministrada al compresor sepuede recuperar, por ejemplo, como agua caliente a 90C en el caso de compresores detornillo exentos de aceite.

Este hecho pone de manifiesto que las medidas de ahorro proporcionan de formainmediata una rentabilidad importante.

Un compresor central de planta en una gran industria con una potencia de 500 kW y

ms de 8.000 horas de operacin por ao, representa un consumo de energa anual de 4millones de kWh.

Las posibilidades de recuperacin de cantidades sustanciales de calor residual a travs deaire caliente o agua caliente son reales.

El retorno de la inversin para la recuperacin de energa es generalmente menor de 1-3aos. Adems, la energa recuperada por medio de un sistema de refrigeracin cerradomejora las condiciones de funcionamiento del compresor, la fiabilidad y la calidad delservicio debido a un nivel de temperatura constante durante toda la vida til del compresor.

Los Pases Nrdicos se pueden considerar como precursores en este campo, y larecuperacin de energa de las instalaciones de los compresores

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Manual Aire Comprimido Interactivo