Posteado por: marcelocassani | 2 de febrero de 2011

Instalaciones de aire comprimido – Consideraciones de diseño

A diario en las visitas a diversos clientes vemos distintos errores de diseño en las instalaciones debido a que las mismas están diseñadas por personas que tienen poca idea acerca del aire comprimido y su distribución.

Así es fundamental para empezar con el diseño de una instalación analizamos todas las variantes posibles que el cliente necesite, en cuanto al tipo de instalación más idónea en cada caso, así como el tipo de compresor adecuado en caso de requerirlo.

Como sabemos, el aire comprimido es un elemento clave, es vital para las maquinas. Es una energía renovable que debe ser cuidada y tratada desde su generación ya que es costosa y de esta energía dependerá todo nuestro sistema.

Al desarrollar el proceso de diseño de una instalación de aire comprimido se deben saber todas las aplicaciones que se usarán y su ubicación. Puntos importantes a tener en cuenta como:

Presión de aire comprimido: Se debe calcular la presión a la cual se desea trabajar para establecer el buen funcionamiento del compresor y red. Generalmente la red de trabajo industrial de aire comprimido tienen presiones de 6 a 7 bar.

Caudal de aire comprimido: El caudal de la red deberá ser diseñado con base en la demanda de aire y las expectativas de crecimiento futuro ya que en unos años, nadie pensará en cambiar las cañerías que quedan obsoletas o chicas.

Pérdidas de presión: Los elementos de una red de aire comprimido como codos, válvulas, Ts, cambios de sección, equipos de mantenimiento, y otras se oponen al flujo generando pérdidas de presión de aire. Garantizar que las pérdidas estén en lo permisible es una labor esencial a la hora de desarrollar el diseño. Piense cuanto le costara cada bar de sobrepresión a su sistema. Estas deberian ser inferiors al 5%.

Velocidad de circulación de aire: La velocidad debe controlarse puesto que el aumento produce mayores pérdidas de presión. Esta no debe ser superior a los 6 m/seg en los ramales troncales ni superior a los 10 m/seg en las derivaciones a las maquinas

Además de estos puntos y según las necesidades de la instalación, seleccionaremos y evaluaremos los tratamientos mas adecuados para el mismo ya que dependiendo del uso o el sector en el que se aplique el aire comprimido, el usuario necesitará una calidad de aire, aire comprimido seco y limpio.

El diseño de una sala de maquinas es fundamental para garantizar la calidad del aire comprimido.

Existen varias posibilidades de configuraciones de una red de aire comprimido, aquí dos ejemplos:

Red de aire comprimido Cerrada: En esta configuración la línea principal contituye un anillo. La inversión inicial de este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin embargo, con ella se facilitan las tareas de mantenimiento de manera importante, puesto que ciertas partes pueden ser aisladas sin afectar a la producción.
La falta de dirección constante del flujo es una desventaja importante de este sistema, ya que la dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las demandas puntuales y por tanto, el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo del consumo.
El problema de estos cambios radica en que la mayoría de los accesorios de una red (Filtros, Enfriadores etc.) son diseñados con una entrada y una salida. Por tanto un cambio en el sentido de flujo los inutilizaría.

Red cerrada de aire comprimido

Red de aire comprimido Abierta: Se contituye por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las de servicio. La poca inversión inicial necesaria de esta configuración constituye su principal ventaja. Además, en la red pueden implementarse inclinaciones para la evacuación de condensados. La desventaja principal de este tipo de redes es su mantenimiento. Ante la necesidad de una reparación es posible que se detenga el suministro el suministro de aire “aguas abajo” del punto de corte lo que implica una parada en el suministro de airea la producción.

Red Abierta

Cuando diseñamos una red de aire comprimido lo primero que debemos hacer es levantar u obtener un plano de la planta donde claramente se ubiquen los puntos de demanda de aire anotando su consumo, calidad y presión requeridas. Es necesario identificar el lugar donde se van a emplazar el compresor de aire comprimido o en su caso la sala de maquinas de compresores. Es necesario realizar un buen trabajo puesto que una vez realizada la distribución esta influirá en las futuras ampliaciones y mantenimiento de la red.

Tenga en cuenta las siguientes observaciones:
– La red de aire comprimido hay que diseñarla con base a la arquitectura y las actividades que se desarrollan dentro del edificio industrial y de los requerimientos de aire. No olvide las posibles ampliaciones o modificaciones que pueda sufrir la planta.
– Procurar que las instalaciones de tuberías de aire sean lo más recta posible. Disminuir la longitud de tubería al máximo posible, evitar codos, Ts, y cambios de secciones que aumenten la pérdida de presión en el sistema.
– La instalación de tubería siempre debe ir aérea. Pueden ir sujetas a paredes o techos. Esto le facilitara las tareas de instalación de accesorios, purgas de condensado o futuras ampliaciones. Al tener una línea aérea será de fácil acceso para inspección y mantenimiento. Las tuberías enterradas no son prácticas, puesto que dificultan su mantenimiento y en el interior del circuito impide la evacuación del agua consensada.
– Para evitar posibles accidentes y riesgos eléctricos la instalación de tubería de aire comprimido no debe ir cerca del cableado. Si la monta cerca o en una bandeja portacables debido a que no existe otra alternativa, hágalo en la parte inferior de la misma.
– Hay que tener cierta libertad a la hora de instalación de la red de aire comprimido para que la tubería permita variación de longitud debido a la dilatación de los materiales por la diferencia de temperaturas.
– Antes de realizar salidas o tomas de aire comprimido en la red se debe comprobar que los diámetros de la tubería son adecuados para manejar la adicional de aire que le vamos a requerir al sistema.
– En la tubería principal hay poner un buen diámetro para evitar problemas a la hora de ampliación de la red. La pendiente de la tubería principal deberá tener una leve inclinación será del 1% en la dirección del flujo del aire, para ubicar las purgas de condensados.
– Para evitar detener el suministro de aire comprimido en la red cuando se hagan reparaciones de fugas, nuevas instalaciones y operaciones de mantenimiento es esencial que se ubiquen llaves de paso frecuentemente en la red.
– Las tomas de aire para las bajar a una maquina no deben de hacerse nunca en la parte inferior de la tubería sino en la parte superior, para evitar que el agua condensada que circula por defecto de la gravedad pueda ser recogida y llevada a los distintos equipos neumáticos conectados a la red.
– Es recomendable que la pérdida de presión hasta el punto más desfavorable se establezca en un máximo de 10% de la presión de operación del sistema (lo ideal es 5% o menos)
– En las bajadas de acometida, y antes a la toma del equipo neumático, hay que instalar una unidad de mantenimiento compuesto por; filtro, regulador de presión y lubricador.
– Hay que procurar no colocar más de dos o tres acoplamientos rápidos en las tuberías de servicio.
– Lo ideal es tener entre el compresor y la primer bajada al menos 7 metros de distancia para que el aire se enfríe.
– Coloque una manguera flexible entre el compresor y la red de un diámetro acorde a la salida del equipo (nunca inferior) para evitar transmitir vibraciones.
– No es mala idea dejar previstas conexiones con niples soldados en 1″ o 1/2″ para futuras mediciones de caudal.
– El tema de los materiales de la red es una cuestión no menor y será analizado en futuras notas. Use el que mas le guste o su bolsillo pueda pagar, pero NO use cañerías para agua unidas por fusión del plástico o termo fusión ya que son extremadamente peligrosas.

Por último una consideración muy importante que debería tener en cuenta seria contactar a un especialista en el tema ya que el costo de un buen diseño seguramente será muy inferior a las pérdidas que un mal diseño le significarán en poco tiempo.

Espero que les sirvan estas recomendaciones básicas. Si necesita asesoramiento para el diseño profesional de su instalación no dude en contactarme.

Hasta la próxima,

Marcelo Cassani

NOTA: Esta entrada tiene una segunda que se publica el 29.03.2016 parte en https://marcelocassani.wordpress.com/2016/03/29/consideraciones2/

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Responses

  1. SI ES RECOMENDABLE HACER LA ISTALACION DE AIRE CO TUBO DE PVC DE 3/8 ?Q ME ACOCEJA .

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    • Estimado Jorge,
      Gracias por pasar a ver el blog y dejar su comentario.
      Personalmente no recomiendo las cañerías de PVC por su baja resistencia a la presión de los sistemas de aire comprimido.
      El diámetro de 3/8 será aconsejable o no en función de la distancia del compresor a la aplicación y el caudal de aire que la misma demande al sistema.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  2. Una pregunta , De cuantos debe ser la inclinacion de las tuberias ? Y porque que deben estar inclinadas ?

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    • Hola Josué,
      Gracias por pasar a leer el blog y dejar la consulta.
      Lo habitual es tener 1 a 2% de inclinación. Si esta diseñando una red con secador de aire desde el primer momento de la misma entonces podría ser 0,5 a 1%.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  3. ing Marcelo Cassani
    Buenos días

    Obviamente no es conveniente las tuberías enterradas, pero en los caso de minas donde el paso de camiones y equipos de gran envergadura, tiene experiencia con tuberías HDPE o PEX, hasta tuberías de 3 in pueden instalar de 300 a 400 mts en un solo tubo al final hay que instalar unidad de mantto antes de subir a las paredes. Tiene experiencia ¿? O algún comentario ¿

    Att Freddy Muñoz

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    • Estimado Freddy,
      Muchas gracias por pasar a leer el blog y dejar sus comentarios.
      Actualmente no tengo experiencia en aplicaciones de mineria. Personalmente no soy muy amigo de las tuberias plasticas a menos que hayan sido diseñadas para trabajar a presion como las de la firma John Guest de UK (pero son para caudales muy limitados. Si encima Deben soportar el peso de un camion encima, los materiales sinteticos no son la opcion recomendada.
      La unidad de mantenimiento sin lugar a dudas que es indispensable para poder frenar particulas de la red, agua consensada y regular la presion convenientemente.
      Saludos
      Marcelo Cassani

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  4. Estimado existe alguna norma tecnica donde indiquen medidas de distancia, etc. o el diseño es aplicado por el usuario

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    • Estimado Fernando,
      Gracias por pasar y dejar tu comentario.
      A que te refieres con medidas de distancia, diseño de que?
      Si es referido a la red de Aire Comprimido el diseño se hará en función de la necesidad de aire comprimido en cada punto de uso.
      Saludos,
      Marcelo

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  5. una pregunta en q software cad es mejor diseñar una red de distribución de aire comprimido, por q yo tengo AutoCad y SolidWorks

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    • Estimado Luis,
      Gracias por pasar a leer el blog y dejar su comentario.
      El software que le quede mas cómodo para el dibujo es el apropiado.
      Normalmente los planos son en planta pero si usted desea hacer una red espacial es su elección.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  6. Podría aconsejarme ya que tengo un problema a mi juicio con una instalación donde no puedo tomarme de las paredes para sostener las tuberías y el techo tiene una altura de mas de 6 metros y las tomas de las maquinas se encuentran a no mas de 1 metro del suelo. es posible una instalación en suspendido con cables de acero ?? gracias !!!

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    • Gracias Jorge por pasar a leer el blog y dejar la consulta.
      Los cables de acero son una gran solucion en este caso. Verifique el peso que trndra la instalacion para asegurarse que la estructura del techo resiste su peso asi como tambien los cables de acero.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  7. Gracias por la respuesta, no me queda claro el tema de no anclar la tubería y solo sostenerla con cables de acero, solo se puede anclar una porción de tubería de aprox 7 mts..

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    • Jorge,
      Puede mantener su porcion anclada y el resto suspendida, no hay problema.
      De que forma? bueno, ahi debe agudizar su ingenio para ver los puntos de anclaje y los components disponibles en su localidad o recurir a su consultos para que se encargue de todo ese diseño en function de su experiencia.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  8. Gracias Marcelo, otra mas como puedo calcular la velocidad del aire comprimido en una tubería, existe alguna formula ? gracias nuevamente.

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    • Jorge,
      La formula de la velocidad es caudal dividido el area.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  9. Marcelo, que diámetro usaría en la tubería madre para un sistema de aire comprimido, y que diámetro para las bajadas. gracias

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    • Estimado Luis,
      Gracias por pasar a leer el blog y dejar su comentario.
      Sin conocer la aplicacion, longitude de la red y los caudales a manejar es imposible darle una respuesta.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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      • Marcelo, muchas gracia por su rapida repuesta, le comento, desde los compresores hasta la ultima maquina hay 40 metros de longitud, las maquinas trabajan a 6bar de presion y consumen c/u 0,6m3 y tenemos 5 maquinas que son abastecidas por dos compresores de 3,2m3/min en linea. en momentos se nos cae la presion. Hoy la cañeria esta de 1 pulgada y las bajadas a 1/2. saludos

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      • Estimado Luis,
        Gracias por sus comentarios.
        Evidentemente hay un problema de diseño en la red el cual hace que usted tenga caídas de presión en la linea.
        Lo contactare a su e-mail registrado.
        Saludos,
        Marcelo Cassani

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  10. tienes alguna publicscion sobre el funcionamiento de los compresores de tornillo? donde tengas fotos y algo animado, me ayudarias mucho para resolver mi tarea, gracias¿¿¿

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  11. Interesantísimo tu blog
    estoy colocando una cañería de 2″ y bajadas de 3/8″, pues no colocaré pulmón- La longitud es de 20 m y existen 4 bajadas- El compresor es de 15HP y colocaré un purgador automático. Te parece bien?Gracias

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  12. buenos días. podría informarme cuales son los accesorios de una red de distribución.
    también si todos estos accesorios se emplean en los tipos de redes.
    gracias.

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    • Brian,
      Gracias por pasar a leer el blog y dejar sus comentarios.
      No se a que se refiere con accesorios. Quizas a los codos, conectores y piezas de la ninea o bien a los filtros secadores y unidades de trratamiento final del aire comprimido.
      Cual es su consulta especifica?
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  13. buenos dias, quiero instalar una red de 30 mt lineal suspendido en el techo cada 6 mt habra una bajada del cual saldran 2 conectores para las mangueras espiraladas para la coneccion de las pistolas neumaticas , en total 5 bajadas ,por favor indiqueme la medida del tubo que saldra del tanque y la medida del tubo que bajara para las conecciones,y por ultimo tengo que poner un filtro en cada bajada,gracias.

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  14. quiero instalar un compresor y hacer una red subterranea para cruzar una calle es posible hacer eso o no debiera ir enterrado. el compresor es de 25 hp 3.25m/min

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  15. Buenas tardes, quisiera saber si en la instalación del circuito de aire comprimido, tiene que estar a una medida específica del suelo.
    No se si hay algún tipo de normativa que te diga la medida.

    Gracias

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    • Hola David,
      Gracias por pasar a ver el blog y dejar tu comentario.
      No hay (al menos en Argentina) una normativa respecto a la altura de la cañería.
      Simplemente debes colocarla en un lugar accesible para su mantenimiento y que te permita realizar los trabajos sobre ella con comodidad y seguridad.
      Saludos,
      Marcelo

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  16. trabajo de mantenimiento, y me toco hacer limpieza de filtros de aires comprimidos… y encontré que las cañerías están llenas de sarro y oxido, de eso me di cuenta por que los filtros de humedad estaban con sarro y oxido por la cañerías galvanizadas q en mucho tiempo no se le hizo mantenimiento.
    lo mejor es cambiar la cañería… pero hay alguna otra opción? algún tratamiento de cañerías o algo mas.

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  17. las cañerías galvanizadas poseen mucho sarro y oxido, el compresor de aire genera esto y algunos filtros se taparon por falta de mantenimiento, se nota en los filtros de humedad, obviamente hay que cambiar la cañería,,, pero hay algún tratamiento de cañería o algo que se pueda hacer?
    muchas gracias

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    • Hola Matias,
      Gracias por leer el blog y dejar la consulta.
      He visto en USA y Brasil un procedimiento de se sopla una especie de esponja abrasiva impulsada con nitrógeno para limpiar la cañería, pero no en Argentina. Aparte esto depende mucho del diseño de la instalación. En las ferias todo funciona 10 puntos pero en la practica no siempre ocurre lo mismo y lo peor que quisieras es quedarte con un tapón en la linea.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  18. Tengo una duda, ¿como es posible.calcular las perdidas de acceaorios tales como codos ts? . ¿Hay alguna formula para esto?

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    • Sergio,
      Muchas gracias por pasar a leer el blog y dejar sus comentarios.
      Es posible calcularlos, existen varias tablas y gráficos de distintos autores para los diferentes materiales, fluidos y presiones a la cual esta sometida la tubería.
      Consultando a nuestro gran amigo Google con el termino “perdida de carga en accesorios de tuberías” podrá encontrar las respuestas a su consulta. Tenga en cuenta que generalmente los datos de las tablas en longitud equivalente significa de el accesorio equivale a tener x metros de cañería recta, por lo que para el dimensionamiento de su red deberá tener en cuenta la distancia recta mas la distancia equivalente de los accesorios.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  19. Muy buen blog, una pregunta:
    ¿Hay un norma que rige la forma de diseñar las lineas, desde las bajadas para cada maquina, hasta la posición de la purga?
    Gracias

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    • Hola Rafael,
      Gracias por pasar a leer el blog y dejar la consulta. Aqui mas que nunca aplica el dicho “Cada maestro con su libro”.
      Lo que si debes considerar es el cuello de cisne indefectiblemente, el resto que si pones una pata para purga, llave de corte, FRL, etc. es a gusto del usuario.
      Siempre considera el caudal de la maquina para que en la bajada no le generes una perdida de presión excesiva al sistema.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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  20. Buenas, compre un compresor a tornillo de 15 hp. El asesoramiento post venta es muy malo. necesito resolver la red. La idea es vincular el compresor a un tanque vertical de 500 lts- De dicho tanque sacar la red de distribucion abierta con unos metros de recorrido y luego 6 bajadas a cada mesa de trabajo con su filtro.
    Preguntas: 1) Flexible o caño rigido para unir compresor a tanque vertical? 2) De que material la cañeria madre ? Galvanizado, fusion agua, etc etc ) 3) Diametro de la cañeria madre, de 3/4.. de 1″ de 1 1/2″ ? Diametro de las bajadas de la red a cada estacion de trabajo ? ME indicaron en un sitio hacer todo con la misma seccion, o sea madre de 3/4 y bajadas de 3/4. Creo deberia tener menor diametro la bajada que la red madre, o no? Cada bajada tiene una llave de paso.

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  21. Buenas tardes..Quiero saber si puedo remplazar mi tanque del compresor a pisto que tiene 50 cm de diametro y 150 cm de largo…Por una cañeria de 4 pulgadas por 40 metros de largo….La idea que tengo es evitar los tramites y gastos anuales que generan estos compresores….

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    • Estimado Damian,
      Gracias por pasar a ver el blog.
      Si bien los volúmenes son similares, has considerado el costo de la cañeria y de la mano de obra para su montaje?
      Una inspeccion al año que oscila los $ 7000 creo que es mas economico que el proyecto que deseas encarar.
      Saludos,
      Marcelo

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  22. Buenas tardes, para alta presión (40bar) qué velocidades son las recomendables?
    Se instalará un nuevo compresor (2400Nm3/h) y la tubería existente es de 4″sch40 y creo que se debe cambiar, ya que la velocidad me da alrededor de 80m/s.

    Saludos,

    Eric

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  23. Buenas, si tengo una tubería de 2″ con una derivación de 1/2″ que alimenta a 2 equipos que trabajan a 100 PSI, y para alimentar un tercer equipo lo que he hecho es cambiar la derivación de 1/2″ por una de 3/4″ llegar hasta una “T” y repartir a 3 equipos en tubería de 1/2″, el equipo adicional que se conecta trabaja a 90 PSI, el cambio que se hizo es valido?, la presión de linea es de 110 PSI. habría alguna complicación

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