Antecedentes Historicos de La Neumatica
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Ramón Ayala Alvarez | 1 Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA NEUMÁTICA La neumática (del griego πνεῦμα "aire") es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases ideales. El término Neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento. Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2.500 a.C. mediante la utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego, Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática. Herramientas neumáticas, martillos neumáticos, tubos de correo neumáticos, son un ejemplo de estas aplicaciones. Durante la construcción del túnel de Mont-Cenis, en 1857, se utilizó una perforadora de aire comprimido que permitía alcanzar una velocidad de avance de dos metros diarios frente a los sesenta centímetros que se obtenían con los medios tradicionales. En 1880 se inventó el primer martillo neumático. La incorporación de la neumática en mecanismos y la automatización comienza a mediados del siglo XX. El fluido que utiliza la neumática es el aire comprimido, y es una de las formas de energía más antiguas utilizadas por el hombre. Su utilización se remonta al Neolítico, cuando aparecieron los primeros fuelles de mano, para avivar el fuego de fundiciones o para airear minas de extracción de minerales. La utilización del aire a presión como energía, se realiza en algunas máquinas y mecanismos, como la catapulta de aire comprimido del griego KTESIBIOS, o la descripción en el siglo I de diversos mecanismos que son accionados por aire caliente. A partir del siglo XVII, se comienza el estudio sistemático de los gases, y con ello, comienza el desarrollo tecnológico de las diferentes aplicaciones del aire comprimido. Primera máquina neumática de Robert Boyle En el siglo XVIII se construye el primer compresor alternativo, en el XIX, se utiliza como fuente energética para perforadoras de percusión, Unidad didáctica: “Neumática e hidráulica” Tecnología Autor: Antonio Bueno 3 sistemas de correos, frenos de trenes, ascensores, etc.. A finales del siglo XIX, se deja de desarrollar debido a la competencia de otros tipos de energía (máquinas de vapor, motores y electricidad). Estando hoy en día ampliamente implantado en la industria. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA NEUMÁTICA La neumática admite infinidad de aplicaciones en el campo de máquinas, herramientas, así como casi una totalidad de procesos industriales. Por lo cual posee como todo, ventajas y desventajas:
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R a m ó n A y a l a A l v a r e z | 1
Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos
ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA NEUMÁTICA
La neumática (del griego πνεῦμα "aire") es la tecnología que emplea
el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para
mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y,
por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión
y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según
dicta la ley de los gases ideales.
El término Neumática procede del griego pneuma que significa soplo
o aliento. Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año
2.500 a.C. mediante la utilización de muelles de soplado. Posteriormente
fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y en
siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego, Tesibios, construyó un
cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire en los
cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía
almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo
XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma
sistemática. Herramientas neumáticas, martillos neumáticos, tubos de
correo neumáticos, son un ejemplo de estas aplicaciones. Durante la
construcción del túnel de Mont-Cenis, en 1857, se utilizó una perforadora
de aire comprimido que permitía alcanzar una velocidad de avance de dos
metros diarios frente a los sesenta centímetros que se obtenían con los
medios tradicionales. En 1880 se inventó el primer martillo neumático. La
incorporación de la neumática en mecanismos y la automatización comienza
a mediados del siglo XX.
El fluido que utiliza la neumática es el aire comprimido, y es una
de las formas de energía más antiguas utilizadas por el hombre. Su
utilización se remonta al Neolítico, cuando aparecieron los primeros
fuelles de mano, para avivar el fuego de fundiciones o para airear minas
de extracción de minerales.
La utilización del aire a presión como energía, se realiza en
algunas máquinas y mecanismos, como la catapulta de aire comprimido del
griego KTESIBIOS, o la descripción en el siglo I de diversos mecanismos
que son accionados por aire caliente. A partir del siglo XVII, se
comienza el estudio sistemático de los gases, y con ello, comienza el
desarrollo tecnológico de las diferentes aplicaciones del aire
comprimido. Primera máquina neumática de Robert Boyle En el siglo XVIII
se construye el primer compresor alternativo, en el XIX, se utiliza como
fuente energética para perforadoras de percusión, Unidad didáctica:
“Neumática e hidráulica” Tecnología Autor: Antonio Bueno 3 sistemas de
correos, frenos de trenes, ascensores, etc.. A finales del siglo XIX, se
deja de desarrollar debido a la competencia de otros tipos de energía
(máquinas de vapor, motores y electricidad).
Estando hoy en día ampliamente implantado en la industria.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA NEUMÁTICA
La neumática admite infinidad de aplicaciones en el campo de
máquinas, herramientas, así como casi una totalidad de procesos
industriales. Por lo cual posee como todo, ventajas y desventajas:
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VENTAJAS
El aire es de fácil captación y abunda en la tierra
El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de
chispas.
Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y
fácilmente regulables
El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de
golpes de ariete.
Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los
equipos en forma permanente.
Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.
Energía limpia
Cambios instantáneos de sentido
DESVENTAJAS
En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables.
Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente
empleado.
Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes
fuerzas
Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la
atmósfera.
Aplicaciones de la neumática
Industriales
Debido a sus buenas características, actualmente la neumática es
ampliamente utilizada en multitud de aplicaciones y entornos
industriales.
La tecnología neumática se usa en sistemas industriales tales como:
plataformas elevadoras, apertura y cierre de puertas o válvulas, embalaje
y envasado, máquinas de conformado, taladrado de piezas, robots
industriales, etiquetado, sistemas de logística, prensas, pulidoras,
máquinas - herramientas; etc.
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Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos
Cotidianas
La neumática está presente en todo nuestro entorno. Menciono algunos usos
en la vida cotidiana:
Las puertas de los autobuses urbanos se abren con un piston y
válvula neumática. El operador maneja los controles (válvulas) que
permiten la retención y el paso de aire que permanece en el pistón.
Las pistolas de impacto con las que los operarios de las
vulcanizadoras aflojan o aprietan las tuercas de los birlos de las
llantas de los autos son neumáticas y tienen una alta potencia.
Las piezas de mano del dentista. La herramienta que usan los
dentistas con una fresa en la punta, para limpiar, taladrar u
horadar los dientes de sus pacientes. Estos operan con aire a
presión, por lo tanto son neumáticas.
En los talleres de frenos alineación y balanceo de autos donde a
los carros los levantan con un solo pistón enorme muy brillante, a
una altura que un mecánico se puede parar por debajo del auto es
un pistón neumático.
Los neumáticos de un automóvil funcionan con aire a presión. El
nivel de presión que poseen los neumáticos influye directamente al
consumo de gasolina del auto además del manejo del mismo. Por
ejemplo si tiene exceso de aire, esto puede disminuir la
amortiguación del vehículo y pérdida de control (incomodidad), al
igual con una falta de aire puede perder agarre y producir
descontrol en su manejo.
Algunos conceptos
Humedad relativa
La humedad relativa de una masa de aire es la relación entre la
cantidad de vapor de agua que contiene y la que tendría si estuviera
completamente saturada; así cuanto más se aproxima el valor de la humedad
relativa al 100% más húmedo está.
Se calcula así:
Dónde:
es la humedad relativa de la mezcla de aire (%).
es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire
(Pa).
es la presión de saturación de agua a la temperatura de la
mezcla de aire (Pa).
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Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos
Presión
La presión (símbolo p)1 2 es una magnitud física que mide la
proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de
superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada
fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de
Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se
denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de
un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema
Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square
inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando
en una pulgada cuadrada.
La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la
superficie sobre la cual actúa, es decir,equivale a la fuerza que actúa
sobre la superficie.
Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza
normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente
forma:
Caudal
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en
una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico
o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos
frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un
área dada en la unidad de tiempo.
El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula:
Donde
Caudal ([L3T−1]; m3/s)
Es el área ([L2]; m2)
Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s)
Producción de aire comprimido
El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica
que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de
un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime
sino que también se deshumidifica y se filtra. El uso del aire comprimido
es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas
hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el
posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.
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La producción de aire comprimido se realiza mediante el compresor.
Existen varias clasificaciones, si los clasificamos por la forma de
producción sería:
Tipos de compresores
Al clasificarse según el indicio constructivo los compresores
volumétricos se subdividen en los de émbolo y de motor y los de paletas
en centrífugos axiales. Es posible la división de los compresores en
grupos de acuerdo con el género de gas que se desplaza, del tipo de
transmisión y de la destinación del compresor:
Alternativos
Centrífugos
De tornillo
Principios de operación
Compresores alternativos
Los compresores alternativos son máquinas de
desplazamiento positivo en las cuales sucesivas
cantidades de gas quedan atrapadas dentro de un
espacio cerrado y, mediante un pistón, se eleva su
presión hasta que se llega a un valor de la misma que
consigue abrir las válvulas de descarga. El elemento
básico de compresión de los compresores alternativos
consiste en un solo cilindro en el que una sola cara
del pistón es la que actúa sobre el gas (simple
efecto).
Existen unidades en las que la compresión se lleva a cabo con las
dos caras del pistón (doble efecto), actuando de la misma forma que si
tuviéramos dos elementos básicos de simple efecto trabajando en paralelo
dentro de una misma carcasa. El compresor de doble etapa, el aire se
comprime en una primera fase, se refrigera y se vuelve a comprimir en una
segunda fase permitiendo un elevadísimo rendimiento del grupo compresor.
Es indicado para la industria en general, destacando por su alto
rendimiento en todos los trabajos que realiza.
Para evitar los inconvenientes de los compresores de una etapa, en
este tipo de compresores la compresión del aire se realiza en dos etapas
por medio de un solo pistón. En el diagrama que presentamos a
continuación podemos estudiar el funcionamiento básico interno de este
tipo de compresores. El ciclo de trabajo del compresor se divide en
5 etapas que se describen a continuación:
Comienzo de la compresión. El cilindro se encuentra lleno de gas
Etapa de compresión. El pistón actúa sobre la masa de gas
reduciendo su volumen original con un aumento paralelo de la
presión del mismo. Las válvulas del cilindro permanecen cerradas
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Etapa de expulsión. Justo antes de completar la carrera de
compresión la válvula de descarga se abre. El gas comprimido sale
del cilindro, debido a su propia presión, a través de la válvula de
descarga. Antes de alcanzar el final de carrera la válvula de
descarga se cierra dejando el espacio libre del cilindro lleno de
gas a la presión de descarga
Etapa de expansión. Durante esta etapa tanto la válvula de descarga
como la de entrada permanecen cerradas. El pistón comienza la
carrera de retroceso, el gas contenido dentro del cilindro sufre un
aumento de volumen con lo que la presión interior del sistema se
reduce.
Etapa de admisión. El pistón durante esta etapa retrocede
provocando una depresión en la interior del cilindro que es
compensada por la entrada de gas fresco a través de la línea de
admisión. Justo antes de llegar al punto inferior de la carrera la
válvula de admisión se cerrará, volviendo al estado A) con lo que
comienza un nuevo ciclo. Este tipo de compresores usa válvulas de
tipo automático accionadas por resortes, que abren solamente cuando
existe la suficiente presión diferencial sobre la misma.
Compresores centrífugos
Su diferencial principal es que el aire o
el gas manejado en un compresor son
compresibles, mientras que los líquidos con los
que trabaja una bomba, son prácticamente
incompresibles. Los compresores centrífugos
pueden desarrollar una presión en su interior,
que depende de la naturaleza y las condiciones
delgas que manejan y es virtualmente
independiente de la carga del procesamiento.
Las condiciones que es preciso tomar en cuenta son:
1. La presión barométrica más baja 2. La presión de admisión más
baja 3. La temperatura máxima de admisión 4. La razón más alta de calores
específicos 5. La menor densidad relativa 6. El volumen
máximo de admisión 7. La presión máxima de descarga
La mayoría de los compresores centrífugos funcionan a velocidades de
3.500rpm o superiores y uno de los factores limitantes es el de la fatiga
del impulsor. Los impulsores de los compresores centrífugos son por lo
común motores eléctricos o turbinas de vapor o gas, con o sin engranajes
de aumento de velocidad. En un compresor, como en una bomba centrífuga,
la carga es independiente del fluido que se maneje. Los compresores
centrífugos constan esencialmente de: caja, volutas, rodetes impulsores,
un eje y un sistema de lubricación. Las volutas convierten la energía
cinética del gas desarrollada por los impulsores en energía potencial o
presión. La caja es la cubierta en que van ajustadas las volutas y está
proyectada para la presión a la que se ha descomprimir el gas. La caja se
construye adaptándola a la aplicación particular y puede ser de hierro
colado, acero estructural o fundición de acero. La compresión de un gas
en un compresor centrífugo requiere con frecuencia un medio de ocluir el
gas para evitar su fuga a la atmósfera o su contaminación Existen varios
tipos de oclusores:
1. El de cierre mecánico con anillo de carbón
2. El gas inerte
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3. El directo de aceite en el cojinete del compresor y los de gasto de
aceite
Todos están diseñados principalmente como cierre de funcionamiento
y no deparo. Los compresores centrífugos se utilizan para una gran
variedad de servicios, incluyendo:
1. Enfriamiento y desecación
2. suministro de aire de combustión a hornos y calderas
3. sopladores de altos hornos, cúpulas y convertidores
4. transporte de materiales sólidos
5. procesos de flotación
6. por agitación y aireación, por ventilación
7. como eliminadores y para comprimir gases o vapor
Según el flujo interno de gas dentro del compresor clasificaremos
los compresores en:
Compresores centrífugos
En ellos el flujo de gas es radial y la
transferencia de energía se debe
predominantemente a un cambio en las fuerzas
centrifugas actuantes sobre el gas
Compresores axiales
En ellos el flujo de gas es paralelo
al eje del compresor. En ellos el gas es
comprimido en pasos sucesivos. Cada paso
está compuesto por una corona móvil
solidaria al rotor y otra fija
perteneciente a la carcasa. La energía se
transfiere al gas en forma de momento
cinético por la corona móvil, para pasar a
continuación a la fija donde transforma su velocidad en presión.
Compresores de tornillo o helicoidales
Este tipo de compresor consiste básicamente
en dos rotores helicoidales situados dentro de la
carcasa de la bomba. Por su movimiento absorben gas
que posteriormente se comprime dentro de la cámara
helicoidal formada éntrelos rotores y la carcasa.
Como se ve en la figura. Los rotores difieren en su
forma de manera que ajusten entre sí formando un
cierre hermético por el cual no pueda escapar el
gas al ser comprimido.
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Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos
Ventajas y desventajas en compresores
Compresor alternativo
Ventajas
Precio hasta un 50% más barato
que su equivalente en compresores de
otro tipo. Mantenimiento frecuente
pero sencillo y conocido por
prácticamente todo el personal
mecánico: El mantenimiento de un
compresor alternativo se
realiza cada 10.000 horas aproximadamente y varía según potencia y
fabricante. Como norma, podemos decir que a menor potencia menor
mantenimiento. Sigue siendo el compresor que más se emplea en la
industria en general. Permite alcanzar valores altos de presión usando
varias etapas.
Inconvenientes
Regulación de capacidad por etapas. Frecuentes mantenimientos. Con
el uso de varias etapas se vuelve necesario disponer de un mayor espacio
para albergar el compresor. La presencia de un líquido dentro del
cilindro es peligrosa para el equipo, ya que al ser incompresible el
cigüeñal de la máquina puede resultar dañado al intentar hacerlo.
Adicionalmente la lubricación de las paredes del cilindro puede ser
destruida por el líquido que pudiera entraren él.Los compresores
alternativos suministran un flujo pulsante de gas. En algunas
aplicaciones esto es contraproducente por lo que se dispone de Este
problema se soluciona disponiendo a la salida del compresor un depósito
anti pulsante, en el que se atenúan las variaciones de presionen el
flujo. Las vibraciones que produce este tipo de compresores deben tomarse
en cuenta a la hora de la instalación.
Compresor centrífugo
Ventajas
Los compresores centrífugos
son accionados directamente por una
máquina rápida como un motor
eléctrico o una turbina de gas
mientras que en los otros se debe
usarse una transmisión reductora.
Se pueden obtener grandes
volúmenes de producción de aire
comprimido en un área de tamaño
pequeño. Esto puede ser una ventaja
cuando el terreno es muy costoso.
La ausencia de piezas rodantes en la corriente de compresión permite
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trabajar un largo tiempo entre intervalos de mantenimiento, siempre y
cuando los sistemas auxiliares de aceites lubricantes y aceites de sellos
estén correctos. Su característica es un flujo suave y libre de
pulsaciones.
Inconvenientes
La presión generada por estos compresores no es muy alta.
Los compresores centrífugos son sensibles al peso molecular del gas
que se comprime. Los cambios imprevistos en el peso molecular pueden
hacer que las presiones de descarga sean muy altas o muy bajas. Se
necesitan velocidades muy altas en las puntas para producir la presión.
Con la tendencia a reducir el tamaño y a aumentar el flujo, hay que tener
mucho más cuidado al balancear los motores y con los materiales empleados
en componentes sometidos a grandes esfuerzos. Se requiere un complicado
sistema para aceite lubricante y aceite para sellos.
Compresor de tornillo
Ventajas
Necesita menos mantenimiento. Posee menos
partes móviles y por tanto susceptibles de
problemas.
Inconvenientes
Precio elevado Mano de obra especializada para llevar a cabo su
mantenimiento
Tipos de Regulación
Regulación de aire
Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor
al consumo que fluctúa, se debe proceder a ciertas regulaciones del
compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal varía
entro dos valores límites ajustados (presiones máxima y mínima).
Regulación de marcha en vacío:
a) Regulación por escapo a la atmósfera
En esta simple regulación se trabaja con una válvula reguladora de
presión a la salida del compresor. Cuando en el depósito (red) se ha
alcanzado la presión deseada, dicha válvula abre el paso y permite que el
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aire escape a la atmósfera. Una válvula antirretorno impide que el
depósito se vacíe (sólo en instalaciones muy pequeñas).
b) Regulación por aislamiento de la aspiración
En este tipo de regulación se bloquea el lado de aspiración. La
tubuladura de aspiración del compresor está cerrada. El compresor no
puede aspirar y sigue funcionando en el margen de depresión. Esta
regulación se utiliza principalmente en los compresores rotativos y
también en los de émbolo oscilante.
c) Regulación por apertura de la aspiración
Se utiliza en compresores de émbolo de tamaño mayor. Por medio de
una mordaza se mantiene abierta la válvula de aspiración y el aire
circula sin que el compresor lo comprima. Esta regulación es muy
sencilla.
Regulación de carga parcial
e) Regulación de la velocidad de rotación
El regulador de velocidad del motor de combustión interna se ajusta
en función de la presión de servicio deseada, por medio de un elemento de
mando manual o automático. Si el accionamiento es eléctrico, la velocidad de rotación puede regularse de forma progresiva
empleando motores de polos conmutables. No obstante,
este procedimiento no es muy utilizado.
b) Regulación del caudal aspirado
Se obtiene por simple estrangulación de la tabuladora de
aspiración. El compresor puede ajustarse así a cargas parciales
predeterminadas. Este sistema se presenta en compresores rotativos o en
turbocompresores.
Regulación por Intermitencias
Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio
(funciona a plena carga o está desconectado). El motor de accionamiento
del compresor separa al alcanzar la presión Pmax. Se conecta de nuevo y
el compresor trabaja, al alcanzar el valor mínimo Pmin.
Los momentos de conexión y desconexión pueden ajustarse mediante un
presóstato. Para mantener la frecuencia de conmutación dentro de los
límites admisibles, es necesario prever un depósito de gran capacidad.
Selección de compresor
Al seleccionar un compresor es importante que pensemos bien lo que
queremos y cuál va a ser la utilidad que le vamos a dar, pues hay mucha
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variedad de compresores en el mercado y no todos tienen las mismas
prestaciones. Así pues, veamos cuales son los aspectos más importantes
en los que tenemos que fijarnos para realizar una compra acertada.
Definamos varios aspectos importantes a la hora de elegir un
compresor y cómo influyen en el trabajo que queramos realizar:
Movilidad
Potencia
Capacidad del depósito
Energía eléctrica
Sonidos y vibraciones
Transmisión
Lubricación
Empecemos por la movilidad. Entre los compresores industriales, los
compresores más fáciles de mover son los que ocupan menor espacio y poco
peso, son indicados para utilizar por montadores, por ejemplo, que tiene
que subir a las casas en las que tenga que trabajar y moverse en coche o
furgoneta de un sitio para otro, no será fácil llevar un compresor muy
voluminoso, pues continuamente estará moviéndolo y cargando con su peso.
En el siguiente nivel estarían los compresores que queramos utilizar en
una nave, local o vivienda, con lo que tengamos que moverlo de un sitio a
otro pero en la misma localización. Para esta tarea es conveniente un
compresor que disponga de ruedas, para su cómodo desplazamiento, si bien
no importa tanto el volumen y el peso. Por último tendremos los
compresores que no van a desplazarse, se utilizan en un punto fijo o para
alimentar una instalación de aire comprimido. El tamaño del compresor y
las ruedas no tienen importancia, pues no se va a desplazar, teniendo que
fijarnos más en las otras características.
Otro parámetro importante en un compresor es la potencia. La
potencia del motor del compresor se mide en Caballos (HP) o en Kilo-Watts
(Kw). La potencia del motor nos va a dar una idea de la capacidad de
generar aire del compresor, aunque esta no es una relación directa, pues
en el cálculo del caudal influyen otras variables como las revoluciones
del motor o el tamaño del pistón. Tendremos que calcular la cantidad de
aire consumida por la maquinaria que queramos utilizar con el compresor y
calcular un 25% más para no quedarnos justos y poder trabajar sin saltos
en el suministro.
Para determinar la capacidad del depósito óptimo para nuestro trabajo,
tenemos que tener en cuenta el volumen de aire consumido y la presión
necesaria para las maquinas neumáticas que utilicemos. Para un mismo
trabajo, un compresor con un depósito más pequeño tendremos más
arrancadas del compresor, pues cuando el depósito se vacíe de aire,
entrará a funcionar el compresor de nuevo. Para consumos de aire
grandes, se recomienda un depósito grande, que evite que el motor del
compresor este continuamente funcionando.
El uso de los compresores requiere una gran cantidad de energía eléctrica
por lo que es necesario en muchos casos una línea independiente o
requerimientos especiales de conexión.
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Aquí nos referimos a empresas que tienen necesidad de muy bajos niveles
de sonido y/o vibraciones debido a requisitos de la legislación de la
cuidad (decibeles- dB- máximos), ubicación del taller o al estar la
empresa en una zona residencial o si tipo de trabajo que así lo requiere.
Otro punto importante es la forma de transmisión entre el motor y la
cabeza del compresor. Básicamente tenemos compresores que tienen una
transmisión directa y otros en las que esta transmisión se realiza por
correas. Los motores de correas tienen una vida más larga que los
compresores directos, y son recomendados en trabajos más intensivos y
prolongados. Por el contrario se trata de compresores más voluminosos y
que en general son más pesados.
Por otro lado, una última distinción importante es la que existe entre
compresores lubricados y sin aceite. Los compresores lubricados tienen
una vida más larga, pero tenemos que tener en cuenta que es importante
el que reciban un mantenimiento adecuado. Este mantenimiento no es
complicado, pero tenemos que realizarlo. Los compresores sin aceite,
tienen una vida menor, pero tienen la ventaja que no necesitan controlar
y reponer el aceite y pueden tumbarse sin que el aceite se salga del
motor.
Puntos de eliminación de condensado
Depósito
El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de
aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de
tuberías a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran
superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este
motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la
humedad del aire en forma de agua. Los acumuladores son depósitos,
generalmente cilíndricos, que almacenan la energía neumática creada por
el Compresor. Aportan a la instalación las siguientes ventajas:
- Compensa las oscilaciones de presión en la red debidas al consumo y al
flujo pulsatorio característico de los Compresores de Embolo.
- Permite tiempos de descanso que mejoran el equilibrio térmico y la vida
útil del Compresor y de su motor de accionamiento.
- Facilita el enfriamiento del aire y la condensación del agua.
- Retiene las impurezas procedentes del Compresor.
Suelen ir equipados con una válvula de seguridad, un manómetro, un
termómetro, un presostato si el sistema de regulación es intermitente,
una válvula de cierre, una válvula de purga y en los tamaños grandes, una
compuerta para la limpieza.
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Acumulador
El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:
Del caudal de suministro del compresor
Del consumo de aire
De la red de tuberías (volumen suplementario)
Del tipo de regulación
De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.
Secadores
Se utilizan para secar el Aire Comprimido, con la finalidad de
eliminar la humedad y aerosoles de aceite presentes en la Linea, se
tienen diferentes tipos de secadores, de acuerdo a la necesidad.
A continuación se muestran algunos tipos de secadores y filtros
para Aire Comprimido.
Secadores Autor regenerativos
El aire húmedo entra en el secador, fluye a través de la
válvula de entrada que cambia a la Torre 1 donde el aire
está seco, y un sistema de válvulas de no retorno a la
toma de corriente del secador.
Secadores de Membrana
La tecnología de separación de gases a través
de membranas, utilizada durante muchos años
para generar nitrógeno, ahora se utiliza
ampliamente para secar aire comprimido. La
operación del secador de membrana es simple y
confiable. El aire comprimido, saturado con
vapor de agua, pasa a través de un grupo de
membranas en forma de tubo (similares a
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minúsculos popotes). El vapor de agua (y una parte del aire comprimido
que se utiliza para barrer el vapor de agua hacia fuera del secador) pasa
a través de las paredes de la membrana.
Secadores Refrigerativos
El aire comprimido, saturado con vapor de agua, entra
al intercambiador de calor aire – aire donde se pre-
enfría con el aire frío de salida, posteriormente
entra al intercambiador de calor aire – refrigerante
donde el sistema de refrigeración lo enfría. Al
enfriarse el aire, el vapor de agua se condensa
formando pequeñas gotas que se eliminan en el
separador y se descargan del secador en el dren
automático.
Red de distribución
Llamaremos red de distribución al sistema de tubos que permite
transportar la energía de presión neumática hasta el punto de
utilización.
Esta red puede ser externa (cuando esta instalada a la intemperie)
o interna (cuando corre bajo cubierta). Desde el punto de vista de su
posición, puede ser aérea o subterránea y desde el punto de vista de su
importancia de su distribución, puede ser primaria o secundaria.
Las redes de distribución se dividen en tres grandes grupos, a saer:
ABIERTA: a medida que el aire avanza va abasteciendo a los
consumos
CERRADA O ANULAR: el consumidor está abastecido desde cualquiera de
las dos direcciones posibles
INTERCONECTADA: combinación de las dos anteriores, es la más
recomendada
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Maneja los sistemas Neumáticos e Hidráulicos
En toda red de distribución debe tenerse en cuenta dar una leve caída de
alrededor de un 2% en el sentido de avance de la misma, para permitir el
escurrimiento del agua condensada hacia un lugar de evacuación. Puede
ocurrir, si la instalación es muy larga, que sea necesario recobrar
altura. Para ello se recurre a la solución que se muestra en la siguiente
figura. En el punto más bajo siempre colocar una purga.
Unidad de mantenimiento
La unidad de mantenimiento representa una combinación de los
siguientes elementos:
Filtro de aire comprimido.
Regulador de presión.
Lubricador de aire comprimido.
Los filtros del aire comprimido retienen las partículas sólidas y
las gotas de humedad contenidas en el aire. Los filtros más finos, de
hasta 0.01 micras, se encargan de filtrar las partículas más pequeñas e
incluso mínimas gotas de agua que pudieran quedar en el aire comprimido.
La Válvula Reguladora o Regulador de presión mantiene la presión de
trabajo constante en el lado del usuario, independientemente de las
variaciones de presión en la Red Principal y del consumo. Obviamente,
para lograr esto, la presión de entrada del regulador debe ser siempre
superior a la de trabajo.
El Lubricador del aire comprimido, tiene la importante función de
Lubricar de modo suficiente a todos los elementos neumáticos, en especial
a los activos. El aceite que se utiliza en la lubricación es aspirado de
un pequeño depósito de la misma Unidad de Mantenimiento, mezclado con la
corriente del aire comprimido, y distribuido en forma de "niebla" o micro
pulverización. Para que
esta tarea sea efectiva el
caudal debe de ser
suficientemente fuerte. En
instalaciones especiales,
de baja presión o con
sensores específicos,
deberá evitarse el uso de
aire lubricado, mediante el
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uso de toma diferente para la conexión de esos elementos.
Simbología neumática
Tratamiento de aire Cilindros
Símbolo: Descripción: Símbolo: Descripción:
Filtro con
purga de agua
manual.
De simple efecto. Retorno por
muelle.
Filtro con
purga de agua
automática.
De simple efecto. Retorno por
fuerza externa.
Filtro en
general.
De doble efecto.
Refrigerador.
De doble efecto con
amortiguador.
Secador.
De doble efecto con doble
vástago.
Lubrificador.
De simle efecto telescópico.
Unidad de
acondicionamien
to.
Lineal sin vástago.
Compresor.
Accionador angular.
Generador de
vacio.
Motor neumático de un solo
sentido de giro.
Termómetro.
Motor neumático de dos
sentidos de giro.
Manómetro.
Silenciador.
Tanque.
Válvulas Acondicionamiento
Símbolo: Descripción: Símbolo: Descripción:
Regulador de
caudal
unidireccional.
Enganche con
enclavamiento.
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Válvula selectora.
Pulsador de
emergencia. Seta.
Escape rápido.
Pulsador en
general.
Antirretorno.
Tirador.
Antirretorno con
resorte.
Accionamiento por
leva.
Regulador de
presión.
Accionamiento por
rodillo.
Regulador de
presión con
escape.
Accionamiento por
presión.
Bifurcador de
caudal.
Accionamiento por
rodillo
escamoteable.
Regualdor de
caudal.
Electroválvula.
Regulador
constante de
cauda.
Accionamiento por
Motor eléctrico.
Válvula 5/3.
Accionamiento por
Palanca.
Válvula 5/2.
Accionamiento por
Pedal
Válvula 4/3.
Retorno por
muelle.
Válvula 4/3.
Electroválvula
servopilotada.
Válvula 4/2.
Electroválvula
servopilotada
gobernable
manualmente.
Válvula 3/3.
Detector
neumático.
Válvula 3/2.
Final de carrera
accionado.
Válvula 3/2.
Válvula 2/2.
Válvula 2/2.
