Manual técnico aire comprimido

Memoria de cálculo para una

instalación de aire comprimido

Autores: Ana Lozano Botella

Fco Borja Zorrilla Primo

Tutor: Jorge Ciscar Ibáñez

Memoria de cálculo para una instalación de aire comprimido

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Índice

Introducción ........................................................................................................................................ 2

Reglamentación y disposiciones oficiales y particulares ..................................................................... 2

Datos de Partida para la realización de los cálculos ........................................................................... 3

Relación de máquinas que consumen aire comprimido ................................................................. 3

Elementos constituyentes de la instalación de aire comprimido ................................................... 4

Disposición de las máquinas. Croquis de la instalación ................................................................ 11

Estudio previo del tendido de la red de aire en planta ................................................................. 12

Cálculos de la red de tuberías ........................................................................................................... 13

Bibliografía ........................................................................................................................................ 21


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Introducción El aire comprimido es un elemento muy habitual en todo tipo de instalaciones industriales. Normalmente se emplea para obtener trabajo mecánico lineal o rotativo, asociado al desplazamiento de un pistón o de un motor neumático. El siguiente manual técnico servirá, tanto para detallar sus elementos básicos y dimensiones en función de los consumos y características requeridas, como de base para garantizar el cumplimiento de leyes, normas y reglamentos vigentes.

Reglamentación y disposiciones oficiales y particulares • REAL DECRETO 2060/2008, de 12 de diciembre, por el que se aprueba el

Reglamento de equipos a presión y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EP, y todas las normas UNE que lo complementan.

• Normas Tecnológicas de la Edificación, NTE IG-Gas. • Normas Particulares del Fabricante de Aparatos a presión. • Condiciones impuestas por los Organismos Públicos afectados y Ordenanzas

Municipales. • Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales. • Real Decreto 1627/1997 de 24 de octubre de 1.997, sobre Disposiciones mínimas

de seguridad y salud en las obras. • Real Decreto 486/1997 de 14 de abril de 1997, sobre Disposiciones mínimas de

seguridad y salud en los lugares de trabajo. • Real Decreto 485/1997 de 14 de abril de 1997, sobre Disposiciones mínimas en

materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo. • Real Decreto 1215/1997 de 18 de julio de 1997, sobre Disposiciones mínimas de

seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.

• Real Decreto 773/1997 de 30 de mayo de 1997, sobre Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual.


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Datos de Partida para la realización de los cálculos

Relación de máquinas que consumen aire comprimido 2 Vaciadores de cajas de campo VC-30

Consumo de aire(L/min)=60

1 Lavadora cajas de campo

Consumo de aire(L/min)=33.34


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Elementos constituyentes de la instalación de aire comprimido

Longitud, caudal de aire en cada tramo y diámetro de la tubería.

Conducto Longitud(m) Caudal(l/min) Diámetro

Canalización Principal

Tramo AB 171.5 306.67 37mm Tramo BC 103.15 186.67

Tramo CD 103.15 66.67

Canalización Secundaria

Tramo BB1 37.35 120 13mm Tramo CC1 37.35 120

Tramo DD1 37.35 66.67

La tubería principal. Es la que sale desde el compresor, y canaliza la totalidad del caudal de aire. Deben tener el mayor diámetro posible. Se deben dimensionar, de tal manera que permita una ampliación del 200 % del caudal de aire nominal. La velocidad máxima del aire que pasa por ella, no debe sobrepasar los 8 m/s. Las tuberías secundarias. Son las que alimentan los equipos neumáticos. Llevan acoplamientos de cierre rápido, e incluyen las mangueras de aire y las unidades de mantenimiento, las cuales incorporan filtro de agua, regulador de presión y lubricador. La velocidad máxima del aire que pasa por ella, no debe sobrepasar los 15 m/s.

Las tuberías que configurarán nuestra red de aire comprimido se constituyen de tubo rígido de aluminio: extrusionado según normas EN 755.2 y EN 755.3. con las siguientes características:

• El tubo de aluminio garantiza una total ausencia de corrosión. • La calidad de superficie de este tubo, asegura la distribución de un aire limpio y

duradero. • El aluminio elimina toda posibilidad de formación del óxido que se forma en las

redes de acero. • Gracias a la calidad constante del aire desde la salida del compresor hasta las

máquinas, el tubo de aluminio lacado, incrementa la longevidad de los equipos evitando así un cambio frecuente de los elementos de filtración.

• La intercambiabilidad de los componentes y el desmontaje lateral del tubo, permiten modificar fácilmente cualquier línea de producción.


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La concepción de paso total del fluido de los distintos componentes que configuran la red, el bajo coeficiente de rozamiento del tubo de aluminio así como la estanqueidad del sistema, aseguran un caudal óptimo y constante a todos los equipos conectados a la misma.

• Presión de servicio. De 13 mbar (vacío) a 13 bar constante para cualquier temperatura.

• Temperatura de utilización. De –20ºC a +60ºC. • Resistencia a los choques mecánicos: siendo de naturaleza dúctil el material

constitutivo del tubo (aluminio), su rotura se produce por deformación. • Resistencia al fuego: los componentes del sistema son auto extinguibles, sin

propagación de llama. • Juntas de estanqueidad de nitrilo. • Resistencia al entorno ambiental • Temperatura de almacenamiento: -40ºC a +80ºC. • Buena resistencia a: rayos ultravioleta, todos los aceites de compresores

(minerales o sintéticos).

Referencias:

Diámetro interior 37mm= 1003A170400

Diámetro interior 13mm= 1006A400400


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Valvulares, accesorios de conexión y Filtro Regulador Lubricador.

Racores de unión

Unidades totales

Unidades según

diámetro código

Codo igual 14 8 66024000 6 66021700

Té de reducción 3 66046346

Reducción en línea

enclavable 6

3 66661725

3 66662540

Unión doble igual 40 30 66061700

10 66064000 Válvula

doble igual 1 40024000

Válvula doble igual con purga

3 40891700

Fijación sobre

conducto cables

metálicos

70 66991003

Filtro regulador lubricador

con manómetro

1 67080013


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Presión de suministro. Los elementos neumáticos deben trabajar con una presión (normalizada) de 6 bares. El compresor que hemos utilizado da una presión de utilización de 10 bares, para compensar las pérdidas de carga en la instalación.

Los requerimientos de nuestra red que afectan a la elección del compresor son los siguientes:

• Caudal de aire generado de 306.67 l/min (18.4 Nm3/h). • Presión nominal de trabajo 10 bares. • Máxima caída de presión admitida en la instalación 1 bar. • Número de maniobras por hora Z=20. • Localización con ventilación suficiente para la captación de aire.

Con todo, y tras estudiar diversas fichas técnicas de distintos fabricantes, se opta por instalar un compresor de pistón con las siguientes características: BOGE K4

• Presión máxima de suministro hasta 10 bares. • Caudal efectivo 328 l/min. • Potencia motor accionamiento: 4 c.v. = 3 KW. • Incorpora depósito. • Sistema eléctrico de accionamiento y control incorporado. • Dimensiones versión insonorizado (73 dB(A)): 1312 x 804 x 784 mm. • Peso 189 Kg. • Modelo con funcionamiento exento de aceite.


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Los compresores de pistón con funcionamiento exento de aceite ofrecen las siguientes ventajas:

• En operación, porque se omite el costoso tratamiento del aire comprimido. • En el cuidado ulterior gracias a una eliminación de condensado sin contaminar el

medioambiente. • En los materiales de servicio al suprimirse completamente el cambio de aceite. • En caso de ampliación gracias a la estructura modular de la serie. • En el consumo de corriente, corresponde a un servicio absolutamente eficiente.

Deposito aire comprimido KAESER


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Disposición de las máquinas. Croquis de la instalación


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Estudio previo del tendido de la red de aire en planta


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Cálculos de la red de tuberías Una vez situados los puntos de consumo tenemos que realizar el diseño de la instalación teniendo en cuenta las siguiente recomendaciones constructivas:

Trazado de la red según la configuración del edificio y las actividades que se desarrollan dentro del edificio industrial, escogiendo el mejor itinerario para la tubería principal.

Colocar la tubería de modo que se elijan las distancias más cortas y procurando que las conducciones sean lo más rectas posibles.

El montaje de las tuberías será aéreo para facilitar su inspección y mantenimiento.

Las sujeciones de las tuberías se realizaran de forma que permitan su variación de longitud cuando se produzcan cambios de temperatura, sin que tengan lugar las deformaciones ni tensiones adicionales.

No deben de realizarse nuevas tomas o salidas de aire sin comprobar antes si los diámetros de las tuberías son todavía suficientes, para un cantidad adicional de aire.

La pendiente de las tuberías será del 2% en la dirección del flujo.

Se colocaran purgadores al final de cada tramo para la recogida del agua condensada.

Las tomas de aire para los bajantes o tuberías de servicio no deben de hacerse nunca en la parte inferior de la tubería, sino en la parte superior, a fin de evitar que el agua condensada que circula por defecto de la gravedad pueda ser recogida y llevada a los distintos equipos neumáticos conectados. Debe preverse un grifo de purga al final. Las acometidas a la red se deberán ajustar siempre por la parte superior de la tubería y formando un ángulo de 180º, de forma que se minimice la posibilidad de que el agua sea arrastrada por el aire hacia el punto de consumo.

Se recomienda que la pérdida de presión hasta el punto más desfavorable se establezca en un máximo del 10% de la presión inicial.

En cada una de las bajantes de las acometidas, y previo a la toma del equipo neumático, se instalará un equipo de mantenimiento compuesto por: regulador de presión, filtro y lubricador.

En las tuberías de servicio se procurará no colocar más de dos o tres acoplamientos rápidos. Y evitar poner tuberías de servicio inferiores a 1/2´´ de diámetro, ya que si el aire está sucio puede cegarlas.


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Criterios de diseño de la instalación de aire comprimido. El diseño de cualquier instalación de aire comprimido sigue una serie de pasos secuenciales básicos. En general, se pueden describir de la siguiente manera:

• Localizar e identificar cada proceso, estación de trabajo, máquina o equipamiento que utiliza aire comprimido dentro de la nave o recinto industrial sobre el que se proyecta la ejecución de una red de suministro de aire comprimido. Esta es la carga total que va a soportar la instalación a diseñar. Es recomendable situarlos en un plano y hacer un listado detallado de los mismos.

• Determinar el consumo de aire que se necesita en cada uno de esos elementos. • Determinar el valor de presión necesaria en cada uno de esos puntos de consumo. • Determinar los requisitos de cada elemento con respecto al máximo nivel de

humedad, de partículas y de contenido en aceite que pueden admitir. • Establecer el porcentaje de tiempo que estará operativo cada uno de esos

elementos en un periodo de tiempo específico. • Establecer el máximo número de puntos de consumo que pueden ser empleados

de forma simultánea en cada línea de suministro, en la principal y en todo el proyecto. Esto se conoce como factor de carga (use factor or load factor).

• Estimar un valor permisible de fugas. • Incorporar un margen en caso de una ampliación futura de la instalación. • Realizar una distribución en planta preliminar y asignar caídas de presión y

pérdidas. • Seleccionar el tipo de compresor, equipos de acondicionamiento, etc,

asegurándose de que se utilizan unidades consistentes.


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Bibliografía

http://www.parkertransair.com/jahia/Jahia/filiale/spain/lang/es/home/TechnicalCenter/TechnicalTools

http://maqlab.uc3m.es/NEUMATICA/indicegeneral.htm

http://www.kaeser.es/Images/P-775-SP-tcm11-7411.pdfhttp://www.micro.cl/pdf_web/redaire3.pdf

http://www.elhinel.com.ar/micro-pdf/28-redes-de-aire-comprimido.pdf

Documents

Manual técnico aire comprimido