No. NOMBRE CARNE 1. ELMER LEONEL PATZAN PAULICH 2004-12895 2. EDGAR GEOVANNY AJQUEJAY SALOJ 2001-13011 3. LUIS ALBERTO REVOLORIO 1995-16149 4. JOSE ARTURO RODRIGUEZ ALEMAN 2007-14297
VACACIONES DE JUNIO 2012
CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA
INSTALACIONES
MECANICAS
ING. ROBERTO GUZMÁN
“COMPRESORES Y SISTEMAS DE
DISTRIBUCIÓN DE AIRE
COMPRIMIDO”
Contenido:
1.
Compresores
1.1.
Tipos y
clasificación
1.2.
Principios
de operación
1.3.
Diagrama
P-v y potencia absorbida en la compresión
1.4.
CRITERIOS
de selección para los compresores
1.5.
Tanque
de compresión y sus partes principales
1.6.
Cimentación
y montaje de la unidad de compresión
1.7.
Lubricación
y enfriamiento
2.
Condensación
del agua, Secado del aire comprimido, Post
enfriadores
3. Unidad
FRL
FRL –Filtro, Regulador de presión, Lubricador-
3.1 Descripción de cada componente
3.2 Aceite para el lubricador de aire
4. Sistemas de tubería
4.1 Tipos de tubería. Instalación de la tubería y sus accesorios.
Presiones de trabajo
4.2 Factores a considerar para seleccionar la tubería
4.3 Pendiente de la tubería y colectores de agua
4.4 Caída de presión. ¿Qué es? ¿Qué la provoca? ¿Porqué
Tomarla en cuenta? Caída de presión admisible?
I N T R O D U C C I O N
l uso del aire comprimido data del año 1700 cuando el físico francés Denis Papin utilizó una rueda hidráulica para comprimir aire y transportarlo a través de tuberías. Casi un siglo después, el inventor inglés George Medhurst patentó la primera máquina de aire comprimido impulsada por un motor; sin embargo, el crédito de la primera aplicación práctica del aire comprimido se otorga al también inventor inglés George Law, quien desarrolló en 1865 el primer taladro para piedra, que fue utilizado para hacer el túnel del ferrocarril en la montaña Mont Cenis en los Alpes Suizos, abierto en 1871, y el túnel Hoosac en el oeste de Massachusetts, en Estados Unidos, puesto en servicio en 1875. Por último, otro avance importante fue el invento del freno de aire para trenes, desarrollado hacia 1868 por el inventor, ingeniero e industrial estadounidense George Westinghouse.
Hoy en día, el aire comprimido es uno de los servicios que con mayor frecuencia utiliza la Industria. Versátil y seguro, es empleado como un fluido de limpieza, refrigerante, elemento transportador, activador de herramientas neumáticas y de diversos sistemas de control; además, puede mezclarse con varios productos y resulta indispensable en infinidad de maquinaría; en la actualidad, muchos procesos robotizados no se conciben sin este importante recurso.
Se usa en forma intensiva en la pequeña y mediana empresa, principalmente en los sectores industriales de alimentos, textil, del vestido, maderera, mueblera, papelera, química y del plástico, entre otros.
Sin embargo, su costo generalmente no se asocia a los costos de producción, a pesar de que utiliza, sin lugar a dudas, una cantidad sumamente significativa de energía, por lo que llega a ser mucho más caro que la electricidad, el gas y, en algunos casos, que el agua.
OBJETIVO GENERAL
Conocer los diferentes elementos que componen un Sistema de distribución de aire comprimido.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer el principio de funcionamiento de los diferentes tipos de compresores de aire, su instalación y mantenimiento.
Conocer la necesidad la naturaleza del aire comprimido y las impurezas que contiene.
1. Compresores
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Métodos De Compresión
Se usan cuatro métodos para comprimir un gas. Dos están en la clase intermitente y los otros dos en la clase de flujo continuo, estos métodos son:
Desplazamiento positivo (flujo intermitente)
1. Atrapar cantidades consecutivas de gas en algún tipo de encerramiento, reducir el volumen incrementando la presión para después desalojar el gas del encerramiento.
2. Atrapar cantidades consecutivas de gas en algún tipo de encerramiento, trasladarlo sin cambio de volumen a la descarga y comprimirlo por contra flujo.
Flujo continúo
Compresores dinámicos:
3. Comprimir el gas por la acción mecánica de un impulsor o un motor con paletas en rápida rotación, que imparten velocidad y presión al gas que esta fluyendo.
Eyectores
4. Alimentar el gas en un chorro de alta velocidad del mismo o diferente gas y convertir la alta velocidad de la mezcla a presión en un difusor.
Los compresores que usan los métodos 1 y 2 son de la clase intermitente y se conocen como compresores de desplazamiento positivo. Aquellos que usan el método 3 se conocen como compresores dinámicos y los empleados en el método cuatro se denominan eyectores.
1.1 Tipos y clasificación
DESPLAZAMIENTO POSITIVO (FLUJO INTERMITENTE) RECIPROCANTES
COMPRESORES DE AIRE A PISTÓN
Los compresores son máquinas que aspiran el aire ambiente (a presión atmosférica) y lo comprimen hasta lograr una presión superior. Existen distintos modelos de compresores, tales como:
• Compresores de simple efecto y una etapa de compresión. Refrigeración por aire.
• Compresores de simple efecto, de dos etapas de compresión. Refrigeración por aire.
• Compresores de doble efecto, dos etapas de compresión y refrigeración por agua.
• Compresores de simple efecto, dos etapas de compresión y refrigeración por aire, sin engrase de cilindros.
• Compresores de doble efecto, dos etapas de compresión; refrigeración por agua, sin engrase de cilindros.
CLASIFICACIÓN
Los compresores se pueden clasificar atendiendo al número de etapas y por el modo de trabajar el pistón. De esta forma encontramos:
• POR EL NUMERO DE ETAPAS
• Compresores de una etapa: disponen de una simple etapa de compresión. Se componen de un cárter con cigüeñal, pistón y cilindro. Para su refrigeración lleva en la parte exterior, aletas que evacuan el calor por radiación. ( compresores de pequeñas potencias)
• Compresores de dos etapas: su característica principal es que el aire es comprimido en dos etapas. En la 1ª etapa (de baja presión) se comprime hasta una Pi= 2 a 3 bares; y en la segunda (de alta presión), se comprime hasta una presión de 8 bares. Pueden ser refrigerados por aire y por agua, el refrigerador intermedio (entre etapas) puede actuar a base de un ventilador o en virtud de una corriente de agua a través del mismo.
POR EL MODO DE TRABAJAR EL PISTÓN
• Simple efecto: se dice que un pistón es de simple efecto cuando trabaja sobre una sola cara del mismo y precisamente aquella dirigida hacia la cabeza del cilindro. La cantidad de aire desplazado es igual a la carrera por sección del pistón.
• Doble efecto: el pistón es de doble efecto cuando trabaja sobre sus dos caras y delimita dos cámaras de compresión en el cilindro. Así, el volumen engendrado es igual a dos veces el producto de la sección del pistón por la carrera. Haya que tener en cuenta el vástago, que ocupa el espacio obviamente no disponible para el aire, y, como consecuencia, los volúmenes creados por las dos caras del pistón no son iguales.
• Etapas múltiples o tándem: el pistón es de múltiples etapas si tiene elementos superpuestos de diámetros diferentes, que se desplazan en cilindros concéntricos. El pistón de mayor diámetro puede trabajar en simple o doble efecto. Esta disposición es muy utilizada por compresores de alta presión.
• Diferencial: al pistón diferencial si trabaja a doble efecto, pero con diámetros diferentes para conseguir la compresión en dos etapas. Tiene limitada la utilidad, y está cayendo en desuso.
POR EL NÚMERO Y DIPOSICION DE LOS CILINDROS
En los compresores de cilindros, o a pistón, los fabricantes utilizan diversas formas de montaje para estos, siendo las más frecuentes:
• Disposición vertical, utilizados para pequeñas potencias. • Horizontal
• En L o en Angulo de 90º Para compresores grandes de doble efecto, se recurre al formato en L o en ángulo, con el cilindro de baja presión vertical y el de alta presión horizontal.
• De dos cilindros opuestos o colocación en V. para compresores pequeños se disponen en forma de V es la más empleada. T Todos ellos son para trabajar a un a presión comprendida entre 6 y 7 bar. La presión máxima de 8-10 bares, establecida como base general, indica la presión límite a la que puede trabajar, no siendo, por supuesto, recomendable hacer que un compresor trabaje constantemente a su presión máxima.
De acuerdo con las experiencias que se han tenido en la industria, una buena rentabilidad del equipo se obtiene trabajando en los siguientes rangos de presión, de acuerdo con el número de etapas:
0- 80 PSIG Una etapa 80- 200 PSIG Dos etapas 200 ó más PSIG Tres etapas ó más
COMPRESORES ROTATIVOS
Los compresores rotativos producen aire comprimido por un procedimiento rotatorio y continuo, es decir, que empujar el aire desde la aspiración hacia la descarga, comprimiéndolo.
Los modelos de más amplia difusión industrial pueden clasificarse:
De paletas deslizantes.
De tornillo rotativo,
Lóbulos rectos
COMPRESORES ROTATIVO DE TORNILLO
Es una máquina con dos rotores que comprime gas entre las cámaras de los lóbulos helicoidales entrelazados y la carcaza. El elemento básico es la carcaza en su ensamble de rotores. Los lóbulos en los rotores no son idénticos. El rotor que tiene cuatro lóbulos
convexos se denomina rotor macho y el rotor que tiene seis lóbulos cóncavos se llama hembra.
El rotor macho o guía (rotor principal) consume alrededor del 85 al 90% de la potencia y el hembra o guiado requiere a lo sumo sólo del 10 al 15% de la potencia total.
En este tipo de compresores el gas se comprime y se desplaza con una rotación de presión estable. La carencia de válvula de aspiración e impulso y la inexistencia de fuerza mecánicas desequilibradas, hacen que el compresor de tornillo pueda funcionar a altas revoluciones.
Existen dos tipos de estos compresores, uno usa piñones acoplados para mantener los dos rotores en fase todo el tiempo. Esta clase no requiere lubricación y el sello entre lóbulos lo hacen las pequeñas tolerancias. El segundo tipo usa un baño de aceite a lo largo de la máquina para lubricar, sellar y enfriar el gas comprimido.
Estas unidades tienen compresión interna. La relación de compresión se determina o diseña de acuerdo con la localización de los bordes de las entradas, la abertura de descarga y el ángulo de enrollamiento de los lóbulos.
La operación de compresión en la cámara de aire:
1. El bolsillo de rotor guiado está totalmente abierto y se llena con el gas de admisión. El bolsillo del rotor principal está abierto hacia la admisión. Pero todavía no está lleno en toda su longitud.
2. El bolsillo del rotor guiado se ha cerrado y el bolsillo del rotor principal se ha llenado, pero aún esta
abierta la admisión.
3. Los lóbulos se han entrelazado, los bolsillos que casan se juntan y empieza a acortarse.
4. El bolsillo de la espiral se hace más pequeño. El gas se comprime a medida que es
desplazado anualmente hacia el extremo de descarga. A lo largo de la secuencia de 1 a 4 la cubierta del extremo de descarga ha sellado el bolsillo.
5. La descarga ha sido descubierta y el gas comprimido se descarga.
Es posible tener doble-etapa haciendo un arreglo de máquinas en serie. Ocasionalmente las dos etapas están en la misma carcaza conectadas por ductos internos.
COMPRESORES DE PALETA DESLIZANTE
En los compresores de paleta el rotor cilíndrico es tal colocado excéntricamente dentro del hueco tabular del estator. El rotor lleva un número de paletas radiales metidas en unas ranuras dispuestas a tal efecto, y cuando el rotor gira accionado por el motor, las paletas se desplazan hacia fuera ajustándose a la pared interior
del estator hasta el punto de excentricidad máxima situado en la parte superior del estator. El volumen de aire atrapado en la cámara comprendida entre dos paletas consecutivas se comprime gradualmente mientras que la rotación del aire irá poco a poco disminuyendo y por tanto su presión aumentará por la progresiva reducción del volumen provocando la correspondiente compresión. En el momento en que llega a la lumbrera o abertura de descarga el aire será empujado a través de ella hacia la salida habiéndose consumado el ciclo aspiración-compresión-descarga.
COMPRESORES LOBULOS RECTOS
Conocidos también con el nombre de so plantes, tiene un amplio campo de aplicación para bajas presiones. Dentro de un cuerpo de bomba o estator, dos rotores de perfiles idénticos en forma de ocho, giran a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. Estas rotaciones están sincronizadas por un juego de engranajes exteriores, lubricados por baño de aceite. A diferencia de otros compresores los rotores no rozan ni entre sí ni con el estator, existiendo una pequeña tolerancia entre estos; por consiguiente no pueden efectuar compresión interior, ya que el volumen de las cámaras de trabajo no disminuye durante la rotación.
Estos compresores únicamente transportan del lado de la aspiración al de compresión el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en este recorrido. El volumen que llega a la boca de salida, todavía con la presión de aspiración, se junta con el aire ya comprimido que vuele a la tubería de descarga y se introduce en la cámara cuyo contenido llega en ese momento a la presión máxima, siendo descargado seguidamente.
La ventaja de la ausencia de fricción entre los rotores hace innecesaria la lubricación en la cámara de compresión, lo cual permite la entrega de un aire totalmente exento de aceite que pudiera contaminarlo.
FLUJO CONTINUO (DINAMICOS Y EYECTORES) LOS COMPRESORES DINÁMICOS
Los compresores dinámicos pueden ser Radiales (centrífugos) o de Flujo Axial. Una de las ventajas que tienen ambas es que su flujo es continuo. Estos compresores tienen pocas piezas en movimiento, reduciendo la pérdida de energía con fricción y calentamiento.
COMPRESORES RADIALES (CENTRÍFUGOS) Descripción
El compresor centrífugo es una turbo máquina que consiste en un rotor que gira dentro de una carcasa provista de aberturas para el ingreso y egreso del fluido. El rotor es el elemento que convierte la energía mecánica del eje en cantidad de movimiento y por tanto energía cinética del fluido. En la carcasa se encuentra incorporado el elemento que convierte la EC en energía potencial de presión (el difusor) completando así la escala de conversión de energía.
El difusor puede ser del tipo de paletas sustancialmente radiales, o de caracol. Las Figuras 3.1 y 3.2 ilustran un compresor radial con ambos tipos de difusores:
Tipos rotores
El rotor de las figuras anteriores es del tipo abierto, de un solo lado y de paletas rectas o perfectamente radial. Los rotores pueden ser de doble entrada, y también pueden tener una cubierta sobre los bordes de las paletas (Figura 3.3):
COMPRESORES DE FLUJO AXIAL
Los compresores de flujo axial son como su nombre implica, compresores en los que el aire pasa axialmente o derecho a través del compresor. Son más pesados que el compresor centrífugo y mucho más costosos de fabricar, pero son capaces de una relación de compresión total mucho más alta, y tienen una sección transversal más pequeña que les hace ser más fáciles de aerodinamizar. Por lo tanto los compresores de flujo axial se han llegado a estandarizar para los grandes motores de turbina de gas y se usan también en muchos motores pequeños. Un compresor de flujo axial puede tener tan pocas como dos etapas, cuando se usa en conjunción con un compresor centrífugo , o tantas como 18 etapas en algunos de los grandes motores turbo fanes de doble compresor.
Los motores de flujo axial tienen compresores que están construidos de varios materiales diferentes dependiendo de la carga y temperatura bajo las cuales la unidad debe operar.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los compresores de flujo axial están constituidos de un número de etapas de álabes rotatorios que son arrastradas por la turbina, y que giran entre las etapas de álabes estatores o fijos.
Ambos, los álabes rotatorios o de rotor y los álabes de estator o fijos, tienen formas de perfiles aerodinámicos y están montados de manera que forman una serie de pasos divergentes a través de los cuales el aire fluye en una dirección axial al eje de rotación.
A diferencia de una turbina que también emplea álabes de rotor y álabes fijos de estator, el camino del flujo de un compresor axial disminuye en área de sección transversal en la dirección del flujo, reduciendo el volumen del aire a medida que progresa la compresión de escalón a escalón y manteniendo constante la velocidad axial del aire a medida que la densidad aumenta a lo largo de toda la longitud del compresor. La convergencia del paso anular del aire se consigue por medio de la conicidad del cárter o del rotor. También es posible una combinación de ambos.
La figura 4-8 muestra la forma en que un compresor de flujo axial cambia la presión y la velocidad del aire que fluye a través de él. Algunos compresores tienen una fila adicional de álabes de estator conocida como álabes guías de entrada para guiar el aire haciéndole incidir sobre la primera fila de álabes rotatorios con el ángulo correcto. Estos álabes fijos de entrada originan un muy ligero incremento en la velocidad del aire y una correspondientemente pequeña disminución en la presión del aire.
1.2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
Diagrama de trabajo real de un compresor. Características esenciales.
En la siguiente figura se representa en un diagrama p-v, el ciclo real de un compresor de émbolo mono cilíndrico:
Volumen muerto Desplazamiento o cilindrada
Al desplazarse el émbolo hacia su punto muerto inferior, causa una depresión en el interior del cilindro que obliga a la válvula de aspiración a abrirse, llenando de aire el cilindro. Una vez alcanzado el PMI, el émbolo inicia el retorno hacia el PMS, provocando un aumento de presión que obliga a la válvula de aspiración a
cerrarse, lograda la presión de descarga, se facilita la apertura de la válvula de descarga, y la salida del aire comprimido. Al llegar al PMS, el émbolo se mueve en sentido contrario (hacia el PMI), dando lugar a la expansión del gas acumulado en el espacio muerto, hasta conseguir de nuevo una presión inferior a la de
aspiración y continuar un nuevo ciclo. Características esenciales:
Se denomina DESPLAZAMIENTO O CILINDRADA, es el volumen barrido en su recorrido por el émbolo. Es un dato que normalmente aparece en los catálogos, aunque su utilidad es relativa, según veremos.
Se denomina VOLUMEN MUERTO O ESPACIO PERJUDICIAL, al volumen residual que existe entre la cara superior del émbolo en el PMS, y la parte interior de la culata. Normalmente se indica en tanto por ciento de la cilindrada y suele rondar entre el 3 y el 10%.
Este volumen provoca, que debido a la expansión del aire comprimido en este espacio, en la carrera de aspiración el volumen de aire realmente entrado al cilindro, sea manifiestamente inferior a la cilindrada.
Se denomina CAUDAL TEÓRICO, al producto de la cilindrada por el número de revoluciones por segundo:
* * * * m V n D C n m s teorico 2 3 4 60Siendo D el diámetro del cilindro, n el r.p.m., C la carrera.
Se denomina RELACIÓN DE COMPRESIÓN (RC), a la relación entre la presión de
descarga y la de aspiración. r p p c desc a aspiracion arg
Debido a que este factor es determinante en la potencia del compresor, si realizásemos compresiones muy altas en un sólo cilindro, tendríamos dos problemas:
1. - Se dispara la potencia consumida.
2. - Las temperaturas del aire de descarga serían prohibitivas (muy elevadas).
Por lo que normalmente para obtener presiones elevadas se utilizan varios
cilindros en serie con refrigeración intermedia, comprimiéndose el aire por etapas (compresores de varias etapas).
Está demostrado que se tiene el máximo rendimiento o, si queremos, el mínimo consumo de energía, cuando la presión absoluta intermedia pi, es igual a la raíz
cuadrada de la presión final de descarga:
pi pdescarga
Cuando un compresor es de varias etapas (x), las relaciones de compresión de cada etapa son sensiblemente iguales, y debe tener un valor de:
rcx x rctotal
Otro dato que tiene un verdadero significado físico es la denominada potencia
específica, que es un parámetro importante y permite averiguar el rendimiento del
compresor. Se puede hallar de dos formas:
a) Potencia absorbida en C.V. por m3/min. , aspirado por el compresor. b) Consumo específico como, Watts por m3 aspirado. (0,736 C.V. = 1 kw)
1.3
DIAGRAMA P-V Y POTENCIA ABSORBIDA EN LA
COMPRESIÓN
Diagrama p-v del compresor de émbolo
Los procesos en el cilindro se pueden representar gráficamente en el diagrama p-v En este caso se ha trazado la presión p en el cilindro sobre el volumen V del
cilindro.
1 2 compresiones politrópica de presión p1 a presión p2 2 3 desplazamientos del gas comprimido en la tubería de presión 3 – 4 re expansión politrópica del gas residual a la presión de aspiración p1
4 – 1 aspiración de la tubería de aspiración
- Cálculo teórico del ciclo de trabajo de un compresor de desplazamiento positivo de una sola etapa y de simple efecto.
Ahora haremos un estudio del ciclo teórico de trabajo de un compresor ideal, para poder extraer las conclusiones de como nos interesa que se produzca la
compresión.
El estudio lo realizaremos sobre un compresor de émbolo funcionando sin pérdidas y que el gas comprimido sea perfecto y sin espacio muerto.
En el PMS, se abre la válvula de aspiración, y mientras el émbolo se mueve hacia el PMI, se va llenando el cilindro con fluido a presión constante, que corresponde con la presión atmosférica. (Proceso 4-1).
Una vez alcanzado el PMI, se cierra la válvula de admisión y el émbolo comienza su carrera ascendente comprimiendo el fluido, es el proceso 1-2, antes de que el émbolo alcance el PMS, se abre la válvula de descarga, en el momento que la presión en el interior del cilindro es igual, como mínimo, a la de la línea o tanque receptor, y el gas se impulsa a presión constante.
El trabajo que se debe dar al compresor para que realice este ciclo, es la suma algebraica de los trabajos de cada proceso, por lo que el trabajo total es igual a la suma del trabajo de aspiración, más el trabajo de compresión, más el trabajo de descarga.
Podemos analizar estos trabajos, suponiendo diferentes procesos de compresión:
A. COMPRESIÓN ISOTERMA. (Compresión a temperatura constante, por tanto, con refrigeración perfecta).
Si aplicamos el primer principio de la termodinámica para sistemas cerrados:
Q u W
Como para los gases ideales, la energía interna sólo depende de la temperatura, y ésta no varía, nos queda:
W p*dv Q
1 2 v v ln * T * R v dv T * R dv * v T * R dv * p WEs decir el trabajo que se ha de realizar sobre el fluido, en el proceso de compresión, es igual al calor extraído al fluido para mantener constante su temperatura.
W p v v v p v p p J kg 1 1 2 1 1 1 2 1 * * ln * * ln / * * * ln ( ) W m p v v v w 1 1 2 1B. COMPRESIÓN ADIABÁTICA. (Compresión sin refrigeración)
Si aplicamos el primer principio de la termodinámica para sistemas cerrados:
Q u W
Como no hay transferencia de calor, nos queda que:
1 v * p v * p 1 v v * K 1 v * K dv * v K dv * p u W 1 1 2 2 1 1 1 2 2 1 1
Es decir, el trabajo que se ha de realizar sobre el fluido, en el proceso de compresión es igual al incremento de energía interna que sufre el fluido. Podemos calcularlo por:
W p v p p 1 1 2 1 1 1 1 * * * * * * * W m p v p p 1 1 2 1 1 1 1 C. COMPRESIÓN POLITRÓPICA.
En la realidad, no se da, ni una ni otra de las evoluciones anteriores; lo que se consigue es una intermedia, es decir una compresión con refrigeración imperfecta, que realmente la podemos describir como una compresión poli trópica con una exponente n, comprendido entre:
1 < n < 1,4
Usualmente, para compresores pequeños refrigerados por aire: n = 1,35
Para compresores medianos refrigerados por agua: 1,2 < n < 1,3
W p v n n p p n n 1 1 2 1 1 1 1 * * * * * * * W m p v n n p p n n 1 1 2 1 1 1 1
Si realizáramos un estudio energético, de todos los procesos, veríamos que el que gasta menos energía es el proceso isotérmico, por lo que nosotros elegiremos compresores que se acerquen lo más posible a este tipo de proceso.
1.4
Criterios de selección para los compresores
Contar con más de una opción para solucionar una necesidad abre la puerta a que la necesidad se ha cubierta de una manera más completa, pero también pone sobre la mesa la discusión de cuál de estas alternativas es la mejor.
¿Compresores de tornillo o reciprocantes?, la eterna pregunta que se hacen los usuarios cuando llega el momento de pensar en una nueva planta, una ampliación e inclusive la sustitución de equipo.
Aunque no hay una respuesta simple a esta pregunta, lo cierto es que hasta ahora ambas alternativas son buenas y bien pueden cubrir la necesidad del usuario, pero entonces ¿cuál debería de ser la elección?
Ahora se enlistan una serie de criterios bajo los cuales se debe de llevar acabo la selección:
CAPACIDAD REQUERIDA: Compresores de tornillo usan menos energía,
mientras que los compresores reciprocantes son más eficientes energéticamente hablando a capacidades menores a 1200 kW (340 Tr)
CONDICIONES DE OPERACIÓN: Los compresores de tornillo y los compresores reciprocantes difieren en gran manera en su eficiencia cuando no operan bajo las condiciones del diseño o cerca de ellas. Los compresores de tornillo son
fuera de las de diseño, particularmente si tienen un cociente de volumen interno fijo. Los compresores de tornillo con cociente variable de volumen son por lo tanto más eficientes.
REQUERIMIENTOS DE CARGA PARCIAL: Si el compresor va a trabajar a cargas parciales por largos periodos de tiempo, los compresores reciprocantes son más eficientes.
CONSUMO DE ENERGÍA: En plantas pequeñas, operar a temperaturas de evaporación de -10ºC o más altas en una sola etapa, los compresores
reciprocantes tendrán menos consumo de energía que los compresores de tornillo. En plantas grandes ocurre lo opuesto.
En aplicaciones donde la temperatura de evaporación es menor a -10ºC , un sistema de dos etapas es la mejor alternativa. El consumo de energía de los dos compresores en cada una de las etapas es casi el mismo, dependiendo del tamaño de la planta.
NIVELES DE TEMPERATURA: En aplicaciones como las de acondicionamiento de aire y otras aplicaciones de “alta temperatura”, los compresores reciprocantes tienen un consumo de energía menor que los compresores de tonillo pequeños, esta diferencia varía de un 5 hasta un 15 %. Compresores de tonillo trabajando a bajas temperaturas en instalaciones de gran tamaño, usan menos energía que sus contrapartes en pistones.
MANTENIMIENTO: Los compresores reciprocantes tienen muchas partes en movimiento comparados con los de tornillo, lo cual significa que se requiere de mayor mantenimiento. Aunque el mantenimiento requerido es relativamente simple y siempre puede ser realizado en campo.
Con lo que respecta a los compresores de tornillo, los remplazos y los servicios mayores implican que el equipo a veces tiene que ser enviado a la fábrica para su reparación.
SERVICIO Y REFACCIONES: Al comprar un equipo no sólo se adquiere una unidad sino también el compromiso por parte del proveedor de garantizar el suministro de un servició profesional así como el acceso a las refacciones necesarias para llevar acabo un servicio.
ESPACIO DISPONIBLE: Los compresores de tornillo son más compactos que los reciprocantes, y esto es aún más notorio a grandes capacidades.
INTEGRACIÓN A UN SISTEMA DE CÓMPUTO: La integración a un sistema de cómputo central es ahora tan importante como el equipo mismo. El seguimiento a la operación de los equipos, generar gráficos de operación, tablas de datos y más información se obtiene de los microprocesadores montados en los compresores los cuales han tenido mayor desarrollo para los compresores de tornillo.
MANO DE OBRA: Aunque la mano de obra no es parte del equipo, si es un elemento importante en la selección del compresor. El personal técnico debe de estar capacitado para manejar, diagnosticar e inclusive reparar un compresor. INVERSIÓN INICIAL: En plantas pequeñas donde uno o dos compresores reciprocantes pueden absorber la carga, esta es normalmente la solución más económica, por el contrario en plantas grandes, uno o dos compresores de tonillo son más económicos que seis u ocho compresores reciprocantes.
Además de los puntos mencionados anteriormente deben considerarse el criterio Ingeniero de proyectos y las especificaciones que de cada fabricante proporcione de sus equipos.
Finalmente cuando se lleva acabo una buena selección, la recompensa no sólo es un mejor desempeño energético sino también mayor confiabilidad y entera
satisfacción.
1.5.
TANQUE DE COMPRESIÓN Y SUS PARTES PRINCIPALES
Depósito de aire comprimido
El acumulador o depósito tiene la función de 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.
¿Cuáles son las funciones principales del depósito o acumulador?
Obtener una considerable acumulación de energía, para afrontar picos de consumo que superen la capacidad del compresor.
Contribuir al enfriamiento del aire comprimido y la disminución de su velocidad, actuando así como separador de condensado y aceite proveniente del compresor.
Amortiguar las pulsaciones originadas en los compresores, sobre todo en los alternativos.
Permitir la regulación del compresor compensando las diferencias entre el caudal generado y el consumido, los cuales normalmente son diferentes.
Su capacidad dependerá de...
Las características de la demanda del aire en la red. Esta puede ser constante, intermitente o instantánea.
Del sistema de regulación que tenga el compresor. Esto determina el número máximo de maniobras horarias “Z”: normalmente 10 cuando es por marcha y parada, 60 o más cuando es por carga y vacío.
De la amplitud del rango de presiones, dentro del cual regula el compresor (Æp de regulación): normalmente 0,8 - 1 bar con regulación por marcha y parada y 0,3 – 0,5 bar con regulación por carga y vacío.
Particularidades constructivas
• Ubicarse en un lugar fresco, lo más cerca posible del compresor, preferentemente fuera del edificio donde pueda disipar parte del calor producido en la compresión.
• Ser firmemente anclado al piso, para evitar vibraciones debidas a las pulsaciones del aire.
Los accesorios mínimos que deberán incluir son: • Válvulas de seguridad
• Manómetro • Grifo de purga
1.6. CIMENTACIÓN Y MONTAJE DEL LA UNIDAD DE
COMPRESIÓN
Se localizan preferentemente cerca de la rasante para minimizar la diferencia de elevación entre la máquina, las fuerzas dinámicas y el centro de gravedad del sistema
De la máquina-fundación con la finalidad de obtener el centro de masas cercano a la rasante. Iluso de este tipo de cimentación depende principalmente de la calidad del suelo. Estas cimentaciones se diseñan casi siempre como estructuras rígidas. La respuesta dinámica de una cimentación tipo bloque depende de la carga dinámica, la cimentación, la masa, las dimensiones, y características del suelo. Cimentación De Bloque Combinado
Son utilizadas para soportar equipo combinado. Los bloques combinados, son difícil de diseñar a causa de la combinación de fuerzas de dos o más equipos y la posible carencia de rigidez de una gran losa de cimentación. Se recomienda obtener el centro de masas cercano a la rasant
Tipos De Cimentaciones
1.7. LUBRICACIÓN Y ENFRIAMIENTO
Un compresor en funcionamiento implica una gran cantidad de fricción entre sus componentes móviles y una elevada temperatura debido a la propia fricción. La fricción, junto con el calor producido por la misma, puede provocar el agarrotamiento de los componentes y un rápido desgaste de los mismos, mientras que el calor residual de la combustión puede elevar tanto la temperatura que produzca la fusión de las piezas metálicas.
Para determinar la viscosidad del aceite, se utilizan varios sistemas de números, de forma que cuanto menor sea el número más ligero es el aceite. La mayoría de los aceites contiene aditivos para reducir la oxidación e inhibir la corrosión, y los hay que abarcan distintos grados de viscosidad (multigrado). En cualquier caso el aceite utilizado debe corresponder siempre al grado y tipo determinado por el fabricante.
Lubricación de compresores
El aceite de los compresores lubrica las partes móviles y cierra el espacio entre el cilindro y el pistón. El compresor bombea el aceite por toda la instalación, este circula por la parte baja de la tubería y es retornado otra vez al compresor. El depósito o sumidero del aceite, el cárter está localizado en la parte baja del compresor.
El aceite sólo es útil en el compresor, fuera de este es más perjudicial que beneficioso. Se emplean dos sistemas de lubricación; el barboteo o por bomba de aceite. Hasta 4 ó 5 CV se emplea el sistema por barboteo, el cual funciona de la
siguiente manera:
Dentro del nivel de aceite que existe en el compresor se introduce una de las partes móviles del compresor, como puede ser una cazoleta de la biela, un eje del
cigüeñal hueco, etc.
Esta parte móvil salpica o conduce el aceite hacia otras partes del compresor.
Partes interiores de un compresor alternativo
A partir de 5 CV es necesario una bomba de aceite que inyecte este a una presión constante. Para ello se utiliza una bomba formada por dos piñones que es accionada por el mismo eje del cigüeñal. En ocasiones la lubricación se produce por borboteo, en otras una bomba, accionada por el motor, cuya toma de entrada está sumergida en el cárter, toma el aceite y lo envía a presión, pasando por un filtro, a los elementos a lubricar mediante una serie de conductos internos del motor. Estos conductos, además de depositar el aceite en los sitios necesarios, se comunican con la mayoría de los ejes giratorios (cigüeñal, árbol de levas, etc.) y otros elementos (bielas, bulones de pistón,
etc.) permitiendo su lubricación. Una vez cumplida su función, el aceite vuelve al depósito o sumidero por su propio peso. Todos los compresores con bomba de aceite han de llevar un presos tato diferencial de aceite.
El aceite refrigerante cumple las misiones siguiente:
A. Reduce el rozamiento entre las partes del compresor en movimiento B. Absorbe el calor desprendido por el rozamiento
C. Evacuar las posibles virutas metálicas producidas por el rozamiento D. Evitar la corrosión en el circuito
E. Reducir el ruido del compresor
F. Evitar en el compresor la comunicación de la parte de alta con la de baja presión
Como hemos dicho el lugar de alojamiento del aceite es el Carter del compresor, pero siempre a través de las válvulas y mezclado con el gas sale por la descarga hacia el circuito frigorífico. El aspecto negativo de esta situación es que el aceite no vuelva al compresor. Donde hay aceite no hay refrigerante, por lo que disminuye la capacidad de refrigeración del sistema, además el compresor pierde poder de lubricación. Es por esto que colocaremos en la salida del compresor un separador de aceite y/o además las tuberías deberán estar bien diseñadas. En tramos horizontales estos deberán tener pendiente hacia la circulación del refrigerante. En los tramos verticales deberemos colocar sifones.
En definitiva diremos que los problemas de lubricación se presentan:
A. Cuando el aceite no es miscible con el refrigerante (si es miscible también se presentan problemas en la línea de circulación de gas)
B. El diseño de las tuberías no es correcto C. No dispone de separador de aceite.
Otro problema que se puede originar es el llamado golpe de líquido por aceite en el compresor. En el caso de una instalación parada por largo tiempo, el refrigerante se mezcla con el aceite en el Carter. Al ponerse en marcha la instalación se produce u n vacío en el Carter, lo que origina una evaporación del
refrigerante, arrastrando gotas del aceite y produciéndose un golpe de líquido. Para evitar esto se instalan resistencias eléctricas en el Carter, que se activan cuando el compresor para, y su intensidad de corriente dependerá de la temperatura que vaya adquiriendo el aceite. La necesidad de estas resistencias se acrecienta cuando la temperatura ambiente es muy baja.
CARACTERISTICAS
Los aceites para refrigeración deben tener varias características pero las más importantes son tres, en primer lugar deben estar deshidratados, esta es una propiedad muy importante en la cual se determinara de alguna la probabilidad en averías por deterioros en devanados de motores que está en contacto con fluidos refrigerantes, de esta forma establecemos que el aceite refrigerante cuanto menos giroscópico mejor.
Por otra parte deberán soportar temperaturas frías ya que a pesar que en aspiraciones del compresor nos llegue refrigerante recalentado será a temperaturas bajas o muy bajas. Por último no deben descomponerse debe resistir la posible reacción con el refrigerante o cualquier otro material presente en el sistema.
Otras características serian:
La viscosidad, cuando se diluye con refrigerante se a de asegurar una película de gran espesor, para refrigeración se emplea aceites con poca viscosidad.
El punto de congelación, para evitar la separación, los aceites minerales dejan de fluir a 50 ºC y para los aceites alquibencénicos y de base Ester se solidifican a 100 ºC.
El punto de carbonización, al soportar temperaturas elevadas el aceite se ennegrece y se carboniza, la temperatura de carbonización es entre 120 ºC y 130 ºC.
El punto de floculación, es la temperatura a la cual en el aceite, mezclado con refrigerante, aparecen granos de cera, esta temperatura es más baja que la de congelación. Al subir la temperatura el aceite ya no se puede reutilizar.
El índice de neutralización, cuando los aceites se mezclan con agua u oxígeno suelen crear ácidos, este índice nos indica la cantidad de ácido que es capaz de crear, es mejor cuando menor es este índice.
La rigidez dieléctrica, para asegurar unas buenas propiedades aislantes ya que en compresores herméticos y semiherméticos realiza la función de aislante entre motor y cuerpo del compresor, esta es la resistencia eléctrica del aceite, suele ser de 25 Kv.
Resumiendo las características más importantes: a) Ser miscibles con el refrigerante utilizado
b) Estabilidad con las bajas temperaturas de evaporación c) Estabilidad con las altas temperaturas de descarga d) Nula absorción de agua, no higroscópico
e) Viscosidad estable tanto en la baja presión como en la alta Alta estabilidad química al circular por el circuito
TIPOS DE ACEITES REFRIGERANTES
Aceite mineral Se emplean con los CFC, HCFC y ya con algún HFC como el R 417A, son muy miscibles y poco higroscópicos con lo cual de lo tres grandes tipos de aceites refrigerantes es el mejor.
Alquibencénico Se emplea con los HFC, es muy higroscópico, se oxida en exposición con el aire, no se puede mezclar con mineral y se debe mantener en recipientes herméticos. Se usa casi exclusivamente en automoción.
Polialquilglicoles PAG Aceites utilizados en sistemas con R 134a en automoción ya que no reacciona negativamente con elastómeros. Es muy higroscópico, se oxida en exposición con el aire, se puede mezclar con mineral y se debe mantener en recipientes herméticos. Se usa casi exclusivamente en automoción. Son miscibles con amoniaco
Poliol éster Es miscible con todos los refrigerantes CFC, HCFC y HFC, es miscible con el aceite mineral si no supera el 1% de este en la instalación si se emplea HFC. Si se emplea HCFC se puede mezclar mineral y base Ester al 50%. No es tan higroscópico como el alquibencénico, pero lo es más que el mineral. Es miscible con CFC, HCFC y HFC Si se mezcla con CFC o HCFC que son refrigerantes clorados, reacciona químicamente con estos de forma negativa, por lo que no es aconsejable su utilización con estos refrigerantes. Evitaremos su inhalación y su contacto con la piel, pues puede provocar irritaciones
2. CONDENSACIÓN DEL AGUA, SECADO DEL AIRE
COMPRIMIDO, POST ENFRIADORES
Humo, polvo, suciedad, borra, humedad, y aún emanaciones de gases químicos pueden estar en el aire introducido en el compresor. Además, los sistemas de lubricación de la mayoría de los compresores permiten que el aire capte aceite lubricante de las paredes de los cilindros. Este aceite generalmente contiene un número de aditivos para mejorar sus cualidades lubricantes y para hacer que dure más tiempo. Cuando estos aditivos se combinan con la suciedad y la humedad, obstruyen los filtros y pasajes pequeños, reduciendo su eficiencia y haciéndolos inoperantes. La humedad también causa oxidación y corrosión. Cuando la humedad se mezcla con el aceite a altas temperaturas, el aceite se deteriora muy rápidamente y forman ácidos corrosivos. La humedad, el aceite y contaminantes sólidos se acumulan en el equipo y en los conductos de aire comprimido y forman ciertos corrosivos.
MÉTODOS DE TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO
Si bien el depósito constituye una atenuante para dicho fin, podremos distinguir tres formas adicionales de realizar dicho tratamiento:
1) A la salida del compresor mediante: o Post enfriadores:
Aire - Aire Aire – Agua
2) A la salida del depósito por medio de: o Secadores de partículas:
Por adsorción Por absorción
o Secadores centrífugos
3) En los puntos de utilización mediante: Filtros
Reguladores Lubricadores
TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDA DEL COMPRESOR POST ENFRIADORES AIRE - AIRE Y AIRE – AGUA
Son los más usados para el tratamiento del aire comprimido. Se instalan inmediatamente a la salida del compresor y reducen la temperatura del aire comprimido hasta unos 25°C, con lo cual se consigue eliminar un gran porcentaje de agua y aceites contenidos en el aire (70 a 80%). Constan, en general, de un serpentín o un haz tubular por donde circula el aire comprimido, circulando el fluido refrigerante (aire o agua) en contracorriente por el exterior de los mismos. A la salida del refrigerador se encuentra un separador colector en el que se acumulan el agua y aceite condensados durante la refrigeración. Son generalmente suficientes en la mayoría de las aplicaciones del aire comprimido (talleres metalúrgicos e industrias en general), siempre que la instalación esté provista de purgadores y equipos de tratamiento de aire en los puntos de utilización, que permitan recoger las condensaciones producidas en las redes.
TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDA DEL DEPÓSITO
Para el tratamiento del aire a la salida del depósito se utilizan distintos tipos de secadores tales como:
• Secadores por absorción • Secadores por adsorción • Secadores frigoríficos
SECADOR POR ABSORCIÓN
Responden a esta denominación aquellos secadores que efectúan el secado mediante un adsorbente sólido de elevada porosidad tal como: Silicagel, alúmina, carbón activado, etc. Estas sustancias se saturan y deben ser regeneradas periódicamente a través de un adecuado proceso de reactivación.
Para ampliar su función estos secadores están
constituidos por dos torres de secado gemelas con la respectiva carga de absorbente, funcionando cíclicamente una, mientras la otra está siendo regenerada.
Con este tipo de secadores se obtiene aire extremadamente seco, equivalente a un punto de rocío a presión atmosférica de –20 a –40°C.
SECADORES POR ADSORCIÓN
Normalmente este tipo de secador utiliza pastillas desecantes de composición química y granulado sólido altamente higroscópico, que se funden y licuan al ir reteniendo el vapor de agua contenido en el flujo a secar. Son de costo inferior a los secadores frigoríficos y de
adsorción, pero la calidad del aire obtenido es inferior a aquellos. Debe reponerse periódicamente la carga del producto químico empleado. Normalmente, reducen la humedad al 60 - 80% respecto al flujo saturado 100% proveniente de un pos enfriador aire - aire ó aire - agua. Tiene el inconveniente de la contaminación con
aceite de las sustancias absorbentes o adsorbentes (caso anterior) disminuyendo su capacidad de secado. Tal inconveniente no existe en el secado por refrigeración o frigorífico.
SECADORES FRIGORÍFICOS - PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO - INSTALACIÓN
El aire comprimido que entra al secador se pre enfría en el intercambiador aire/aire y seguidamente se introduce en el evaporador donde se enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío deseado. A continuación entra en el evaporador donde el agua condensada es separada y evacuada por la purga automática. Antes de salir del secador el aire comprimido vuelve a entrar al intercambiador aire/ aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada. El funcionamiento del circuito frigorífico es similar al de un frigorífico doméstico. El compresor frigorífico aspira vapor de agua refrigerante a baja presión procedente del evaporador situado en el acumulador de energía. Seguidamente el gas es bombeado por el compresor hacia el condensador donde se enfría mediante el aire ambiente impulsado por el moto ventilador.
1. Entrada de aire comprimido húmedo
2. Salida de aire comprimido
3. Intercambiador aire /aire
4. Acumulador de energía
5. Separador de condensados
6. Filtro mecánico
7. Electroválvulas de purga
8. Compresor frigorífico
9. Condensador de gas refrigerante
10. Moto ventilador
11. Filtro del refrigerante
12. Capilar de expansión
13. Válvula de control
14. Termostato
El paso a través el filtro y del capilar, provoca la expansión del refrigerante con el consiguiente enfriamiento del mismo.
Este cede sus frigorías en el evaporador al aire comprimido y a la masa térmica volviendo así a su estado gaseoso, para iniciar de nuevo el ciclo. Cuando el frío producido es superior al calor a evacuar, éste es acumulado en la masa térmica. La temperatura de la masa térmica es controlada por un termostato que detiene el compresor cuando alcanza la temperatura prefijada. De forma de que todo el frío producido es utilizado por el aire comprimido.
Este tipo de montaje se aconseja cuando la utilización es muy variable y los consumos de aire en un momento dado son mayores o menores que el caudal del compresor.
El depósito debe ser lo suficientemente grande para hacer frente a la demanda requerida de aire, que es de corta duración y alto valor (fluido impulsado)
RECUERDE que...
Es recomendable esta instalación cuando los compresores trabajan casi constantemente y el consumo total en su punto más alto, es equivalente al caudal del compresor. Este tipo de instalación otorga la ventaja de salvaguardar al secador frigorífico de los efectos pulsantes del compresor, cuando éste sea del tipo de los alternativos.
SEPARADORES CENTRÍFUGOS
Se emplean cuando se persigue una separación de condensados a bajo costo. Funcionan haciendo pasar el aire comprimido a través de un deflector direccional centrífugo, que establece en el aire un sentido de rotación dentro del equipo, de modo de crear una fuerza centrífuga que obliga a las partículas líquidas e impurezas a adherirse a la pared del separador, decantando en la parte inferior del mismo. Estas impurezas son luego eliminadas por medio de una purga.
Tienen el inconveniente que a bajos consumos la velocidad de separación es muy baja, siendo también baja la fuerza centrífuga sobre las partículas, lo que disminuye su eficiencia a caudales reducidos.
TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO EN EL PUNTO DE UTILIZACIÓN FILTROS
La utilización de filtros en las bocas de utilización se hace indispensable, debiendo estar presentes en toda instalación correctamente concebida, aun cuando se haya hecho tratamiento del aire a la salida del compresor o del depósito. Éstos no impedirán la llegada a los puntos de consumo de partículas de oxido, ni de pequeñas cantidades de condensado provenientes de las redes de distribución. Éstos, de no ser retenidos tendrían acceso a
los componentes neumáticos con su consiguiente deterioro, aumento de los costos de mantenimiento y en general bajo rendimiento del equipo. Consta esencialmente de un deflector centrífugo en su parte superior cuyo objeto es crear dentro del vaso un movimiento ciclónico del aire de modo de crear una fuerza centrífuga que actuando sobre las pequeñas gotas de condensado y partículas obliguen a éstas a adherirse a las paredes del vaso, para depositarse luego en su parte inferior en una zona de calma. Ésta es creada por una pantalla, que impide la turbulencia del aire por debajo de ella, evitando a su vez que el movimiento ciclónico superior arrastre parte del condensado.
Una segunda pantalla evita que el aire proveniente del deflector centrífugo tome contacto directo con el elemento filtrante y lo contamine, a la vez que prolonga el movimiento ciclónico dentro del vaso aumentando la efectividad del equipo.
REGULADOR DE PRESION
¿Cuáles son las funciones del regulador?
• Evitar las pulsaciones y fluctuaciones de presión provenientes del compresor.
• Mantener una presión de trabajo en los equipos sensiblemente constante e independiente de la presión de línea y del consumo. • Evitar un excesivo consumo por utilizar presiones de operación
mayores que las necesarias en los equipos. • Independizar los distintos equipos instalados.
En un regulador, la presión de línea, que llamaremos primaria, penetra por la boca de entrada, siendo impedido su pasaje a la zona secundaria por una válvula de cierre, que se mantiene cerrada por la acción de un resorte. Actuando ahora sobre la perilla de regulación, se provocará un ascenso del tornillo que empujará la válvula hacia arriba, permitiendo al aire pasar a la zona de presión regulada, llamada secundaria. Esta presión secundaria se comunicará a través de un pequeño orificio con la cara inferior de la membrana comprimiéndola contra los resortes. Esto provoca el descenso del tornillo de regulación y en consecuencia el cierre de la válvula, manteniendo la presión secundaria constante.
Luego, la presión secundaria dependerá del grado de pretensión dado a los resortes a través de la perilla de regulación. Al consumir aire de la zona secundaria, la presión tenderá a disminuir, el pistón ascenderá junto con el tornillo, abrirá la válvula, permitiendo así el pasaje de aire y restaurar la presión al nivel regulado. Cuando se quiera disminuir la presión secundaria a un nivel más bajo, girando la perilla de regulación, se producirá el descenso del tornillo, despegándose del asiento central de la válvula de cierre y permitiendo el pasaje del aire excedente, a través del conducto de descarga en la campana hacia la parte superior, venteando por los orificios de escape situados en la campana superior.
LUBRICADOR
Para lubricar herramientas y mecanismos neumáticos, el método más lógico, eficiente y económico es dosificar lubricante en el aire que acciona el sistema, atomizándolo y formando una micro niebla que es arrastrada por el flujo de aire cubriendo las superficies internas de los componentes con una fina capa de lubricante. Esta función es cubierta por los lubricadores, existiendo diversidad de formas constructivas, pero siempre basados en el mismo principio.
Funcionamiento
El aire que ingresa al lubricador es obligado a pasar por una válvula situada en el centro del canal, de modo que ocurrirá una disminución de la presión en la sección que sigue a la válvula donde está el tubo de dosificación.
Estando el vaso a presión, a través de la válvula de presurización y debido al ascenso de presión provocado, el aceite ascenderá por el tubo de aspiración que contiene un filtro para retener partículas, pasando por una válvula de retención a bolilla que impide su retorno, desembocando luego en una válvula de aguja que regula el goteo en el canal de dosificación. La gota, al caer en este canal, es llevada al Venturi, donde por efecto de la velocidad del aire se atomiza en forma de niebla y es arrastrada por la corriente hacia los componentes.
RECUERDE que...
La adecuada lubricación de las herramientas neumáticas, cilindros, válvulas y demás equipos accionados por aire comprimido, evita el deterioro de los mismos provocado por la fricción y la corrosión, aumentando notablemente su vida útil, reduciendo los costos de mantenimiento, tiempos de reparaciones y repuestos.
3. UNIDAD
FRL
–FILTRO, REGULADOR DE PRESIÓN,
LUBRICADOR-
ACCESORIOS MODULARES CONJUNTOS FRL
Los elementos: filtro, regulador de presión y lubricador constituyen una unidad indispensable para el correcto funcionamiento de un sistema neumático. Se instalan en la línea de alimentación del circuito suministrando aire seco, limpio, lubricado y regulado a la presión requerida.
Estos tres elementos, si bien son considerados básicos e indispensables en el punto de utilización, no son los únicos que deben tenerse en cuenta a la hora de
Contar con aire comprimido en buenas condiciones de uso, para ingresar en los componentes neumáticos. Por ello, y pensando en integrar soluciones de una forma modular, al clásico FRL se agregan algunos de los siguientes elementos, generando combinaciones funcionales y de seguridad:
3
.1. DESCRIPCIÓN DE CADA COMPONENTE
VÁLVULAS DE CORTE Y DESCARGACumplen la función de interrumpir el suministro y descargar el aire del circuito, cuando la presión de línea desciende por debajo de una presión umbral de corte. Además, la utilización de esta válvula evita la puesta en marcha instantánea de la máquina, en el momento del restablecimiento de la presión después de su interrupción, accidental o voluntaria, a menos que no sea habilitada la perilla de mando.
Con el objetivo de asegurar aún más la interrupción del aire, y como opcional, puede incorporarse una válvula de corte y descarga con candado, que elimina en forma total la posibilidad de suministro cuando los componentes y accesorios se encuentren sin presión.
VÁLVULAS DE PRESURIZACIÓN PROGRESIVA
Estas válvulas cumplen la función de presurizar los circuitos en forma lenta y progresiva, durante la operación de inicio de tarea, garantizando una seguridad total tanto al personal como a los componentes neumáticos del circuito o a las piezas.
De igual forma, se evita el golpe de los actuadores hacia su posición de inicio de ciclo, cuando quedan detenidos en posiciones intermedias, debido a interrupciones imprevistas de suministro de aire.
BRIDA INTERMEDIA
Se utilizan entre el FR y el L y tienen la función de derivar aire sin lubricar a aquellos elementos que así lo requirieran. Pueden incorporar como opcional una válvula anti retorno, cuya función es la de impedir que el
VÁLVULAS DE CONTROL A DISTANCIA
Controlan la apertura y cierre de un circuito a distancia, por ejemplo desde un tablero de mando o un puesto remoto. El accionamiento puede ser neumático o eléctrico. En este último caso, una interface normalizada CNOMO permitirá incorporar solenoides estándar o por ejemplo diferentes tipos de solenoides de bajo consumo o antiexplosivos. Incluyen un silenciador de escape, para reducir el nivel sonoro de la descarga de aire en el momento de la despresurización del circuito.
BLOQUEO DE REGULADOR
Este mecanismo, que posee una cerradura con llave, se Monta en la parte superior de la perilla de un regulador de presión, impidiendo
levantarla y, por lo tanto, modificar la regulación establecida. DRENAJES AUTOMÁTICOS
Son utilizados cuando se desea automatizar la acción de drenaje de los condensados acumulados en los vasos del filtro, existiendo distintos métodos para poder hacerlo:
• POR FLOTADOR: una válvula se abre automáticamente al alcanzarse cierto nivel de condensados, elevando un flotador y permitiendo que la corriente de aire entrante fuerce la evacuación de los condensados.
• TEMPORIZADO ELÉCTRICO: una electroválvula temporiza los tiempos de drenaje y de pausa, es decir, el intervalo entre aperturas. Ambos intervalos son regulables.
• SEMIAUTOMÁTICO por caída de presión: El drenaje de los condensados se logra cuando cae la presión de la línea, por ejemplo al fin de la jornada laboral.
MICROFILTROS
En muchas aplicaciones es requerido un aire de mayor calidad que el obtenido a la salida de un filtro estándar. Industrias como la química, alimentaria o de instrumentación, exigen aire comprimido cuya calidad está clasificada y, en algunos sectores, normalizada de acuerdo a estándares como la ISO 8573 – 1. Esta clasificación incluye tres puntos, a saber:
• Clase de la calidad de las impurezas sólidas. • Clase de la calidad para el contenido del agua. • Clase de la calidad para el contenido de aceite. FILTROS SUBMICRÓNICOS
El filtrado eficaz del aire comprimido en estas condiciones es un problema complejo solucionable, con la utilización de filtros de alta capacidad del tipo submicrónico, que trabajan aprovechando los efectos de inercia, choque y coalescencia, separando sólidos en una relación > 0,01 _.
FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
Aun así el aire comprimido puede contener vapores de hidrocarburos y olores que se deseen eliminar. Además, en estos casos se utilizará un filtro de carbón activado, el cual será incorporado siempre después de una batería de filtros que comprende filtro de 50 _, filtro de 5 _. Y filtro coalescente (submicrónico)
FILTRO DE SILICAGEL
En casos especiales donde se requiera utilizar el aire comprimido exento de humedad, la incorporación de un filtro de silicagel como último elemento del bloque de tratamiento, permite obtener las mejores condiciones de utilización, sin afectar otros elementos de menor tamaño de filtrado, como los filtros de malla ó los filtros submicrónicos de 5 _.
RECUERDE que...
El filtro de carbón activado asegura un poder filtrante con una cantidad de aceite residual menor de 0,001 mg/m3.
CENTRAL INTELIGENTE DE MANEJO DEL AIRE
Son unidades para aplicaciones, donde el parámetro de alimentación del aire comprimido debe cumplir con requisitos complejos de seguridad o se necesiten controles y monitoreo permanentes, traducidos en señales para el operador o para el sistema. También esta información puede disponerse como dato de cada una de las señales, en un cable múltiple de salida, utilizando señal de 4 a 20 mA.
Las centrales inteligentes del manejo de aire AMS admiten dos posibles configuraciones:
1. Conexión directa, donde las señales del módulo pueden ser enviadas a uno o más actuadores (válvulas o disparadores)
2. Conexión indirecta, donde la información es enviada a una computadora, a un bus de campo o a un programa de almacenamiento de datos para luego procesarlo.
RECOMENDACIONES DE INSTALACIÓN DE UNIDADES FRL
Al instalar unidades FRL, asegúrese de que el suministro no supere las condiciones límites de presión y temperatura especificados por el fabricante.
No instale unidades muy cerca de fuentes intensas de calor (hornos, calderas, líneas de vapor, canales de colada, etc.), ya que por radiación podría superarse la temperatura límite establecida.
Es recomendable que cada equipo neumático de la planta tenga su unidad independiente de entrada, instalada lo más cerca posible del equipo.
Instale las unidades en lugares a los cuales se pueda acceder fácilmente, sin necesidad de escaleras u otros medios. Recuerde que pueden requerirse periódicos ajustes de regulación y también mantenimiento preventivo de la unidad (drenado de vasos, limpieza del elemento filtrante, etc.)
Las unidades cuando incluyan un componente F y/o L sólo se instalarán sobre líneas horizontales (vaso en posición vertical) de otro modo no funcionarán correctamente.
Al realizar el montaje verifique que el sentido de flujo coincida con el indicado, por las flechas grabadas sobre los elementos. Si por razones de disposición de cañerías fuese necesario un sentido inverso, éste puede obtenerse girando las bridas extremas 180° sobre su posición.
Las roscas de conexionado son gas, con ángulo de 55° y cilíndricas. A pedido NPT debe tenerse especial cuidado cuando se utilicen cañerías con rosca cónica y cinta de sello, ya que un excesivo ajuste puede producir la fisura de las bridas extremas. Debe ajustarse lo suficiente para evitar fugas. Es recomendable el uso de accesorios de rosca cilíndrica y sello por asiento frontal.
Las cañerías deben estar previamente alineadas y la unidad deberá poderse instalar sin necesidad de forzarla. De este modo, se evitarán esfuerzos externos sobre el equipo, que pueden llegar a producir su rotura o deformarlo fuera de límites compatibles con el buen funcionamiento.
Asegúrese que las cañerías estén limpias en su interior y que no queden restos de senador (pasta o cintas) que puedan penetrar en el equipo y alterar su funcionamiento. Sople previamente las cañerías.
Prevea un espacio debajo del vaso a efectos de drenar con comodidad el condensado. Tenga la precaución de no instalar la unidad encima de tableros eléctricos o electrónicos, ya que cualquier derrame accidental caerá sobre ellos.
No instale unidades en lugares donde se generan vapores de solventes, tales como salas, gabinetes de pintura o bateas de limpieza. Los vasos resudarán deteriorados con el tiempo. Esta precaución debe acentuarse cuando los vapores sean de tricloretileno o tetracloruro de carbono, acetona, tinera, etc.