2.1. Producción y distribución de aire comprimido.
Para
producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan
la presión del aire al valor de trabajo deseado.
Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central.
Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía
para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación
compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías en máquinas que
se desplazan frecuentemente. En el momento de la planificación es
necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin
de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el
futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de
que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación
ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es
muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido
tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación
correcta de los diversos tipos de compresores.
2.1.1 Tuberías, filtros, depósitos, acumuladores, mangueras y uniones.
Tipos de compresores
Según las exigencias referentes a la presión
de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de
construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero
trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la
admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo
(oscilante o rotativo).El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por
un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).
Compresores de émbolo
Compresor de émbolo. Este es el tipo de
compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media
o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a
varios miles de kPa (bar).
Compresor de membrana
Este tipo forma parte del grupos de compresores de émbolo. Una membrana separa el
émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas
móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exentode aceite. Estos, compresores se emplean con preferencia
en las industrias alimenticias farmacéuticrus y químicas.
Turbocompresores
Trabajan según el principio
de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se
fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de
una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una
energía elástica de compresión. La rotación de los alabes acelera el aire en
sentido axial de flujo. Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido
radial hacia afuera; el aire en circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí
se vuelve a acelerar hacia afuera.
Compresor
de tornillo helicoidal, de dos ejes:
Dos
tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan
hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. En estos compresores, el aire
es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de
impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos
rotativos.
Compresor de émbolo rotativo
Consiste en un émbolo que está animado de
un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la
continua reducción del volumen en un recinto hermético.
Compresor rotativo multicelular
Un rotor excéntrico gira en el interior de un
cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de
este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento
silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. El rotor está
provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las
ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el
rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la
excentricidad el volumen de las células varía constantemente.
Distribución
de aire comprimido
Como
resultado de la racionalización y automatización de los dispositivos de
fabricación, las empresas precisan continuamente una mayor cantidad de aire.
Cada maquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo
abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías.
El
diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la
perdida de presión entre el depósito y el consumidor no sobre pase 10 kpa (0,1
bar). Si la caída de presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema
estará amenazada y el rendimiento disminuirá considerable mente. En la
planificación de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de la
demanda de aire, por cuyo motivo deberán dimensionarse generosamente las
tuberías. El montaje posterior de una red más importante supone costos dignos
de mención.
2.1.2 Dimensionamiento de los conductos de acuerdo a los requerimientos de flujo.
El
diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos existentes
ni de acuerdo con cualquier regla empírica, si no en conformidad con:
-el
caudal
-la
longitud de las tuberías
-la
perdida de presión
-(Admisible)
la presión de servicio
-La
cantidad de estrangulamientos en la red
En
la práctica se utilizan los valores reunidos con la experiencia. Un nomograma
ayuda a encontrar el diámetro de la tubería de una forma rápida y sencilla.
Calculo
de una tubería;
El
consumo global asciende a 16 m3/min (960 m3/h) la red tiene una longitud de 280
m; comprende 6 piezas en T, 5 codos normales, 1 válvula de cierre. La perdida
admisible de presión es de Ap=10kpa (0,1 bar). La presión de servicio es de 800
kpa (s bar).
Se
busca: el diámetro de la tubería
El
nomograma que se muestra a continuación, con los datos dados permite determinar
el diámetro provisional de las tuberías.
Solución:
En
el nomograma, unir la línea A (longitud m tubo) con la B (cantidad de aire
aspirado) y prolongar el trazo hasta c (eje 1). Unir la línea E, (presión). En
la línea F (eje 2) se obtiene una intersección. Unir los puntos de intersección
de los ejes 1 y 2. Esta línea corta la D (diámetro nominal de la tubería) en un
punto que proporciona el diámetro deseado.
En
este caso se obtiene para el diámetro un valor de 90 mm.
tomado
del manual de neumática FMA pokorny, francfort
Las
resistencias de los elementos estranguladores (válvula de cierre, válvula
esquinera, pieza en T, compuerta, codo normal) se indican en longitudes
supletorias. .se entiende por longitud supletoria la longitud de una tubería
recta que ofrece la misma resistencia al flujo que el elemento estrangulador o
el punto de estrangulación. La sección de paso de la tubería de longitud
supletoria es la misma que la tubería.
Un
segundo nomograma permite averiguar rápidamente las longitudes supletoria.
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