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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