DISEÑO DE RED DE AIRE COMPRIMIDO

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El uso de aire comprimido para la transmisión de potencia tiene ciertas ventajas sobre el uso de aceites para el mismo fin (Hidráulica), una de las principales razones es debido a la densidad del aire en comparación con lo líquidos, por efectos de la segunda ley de newton (fuerza es igual a masa por aceleración) el aire requiere una fuerza menor para vencer la inercia que este lleva consigo, es decir, que es relativamente más fácil iniciar y detener el movimiento de los actuadores. Además, los líquidos poseen una alta viscosidad, esto hace que las pérdidas por fricción sean mayores en los sistemas hidráulicos. Los sistemas hidráulicos hacen uso de aceites que pueden ser verdaderamente nocivos para el medio ambiente, por esto es necesario que su almacenamiento sea controlado debidamente, mientras que el aire está en la atmosfera y así mismo puede ser enviado a esta después de su uso. En términos generales el uso de aire comprimido en la transmisión de potencia es significativamente más barato que los sistemas hidráulicos.

Sin embargo, debido a la compresibilidad de aire es imposible obtener precisión en la neumática, por esto las aplicaciones con aire comprimido se limitan generalmente a aplicaciones donde el actuador en el caso de un pistón se usa totalmente extendido o totalmente retraído. También las presiones que se manejan con sistemas neumáticos son mucho menores a los sistemas hidráulicos debido a limitaciones en la fabricación de los compresores, por esto la neumática se encarga de aplicaciones de baja presión (250 psi) mientras que la hidráulica aplica para potencias mayores (10000 psi). [1]

En los sistemas neumáticos, se usa un compresor para comprimir y suministrar la cantidad de aire requerido, el compresor puede ser de pistón, centrífugo o de tornillos. Básicamente funciona aumentando la presión del aire y reduciendo su volumen según la ley de gases ideales. En los sistemas neumáticos se acostumbra a utilizar una unidad central de compresión, es decir se tiene un compresor el cual abastece a todo el sistema, el aire comprimido se distribuye por medio de tuberías a toda la planta.

3.2 Generación de aire comprimido

3.2.1 Compresores

El compresor es el componente principal del sistema de aire comprimido pues este es el que abastece de aire toda la planta. Es una máquina que comprime aire u otros tipos de gases desde una presión baja (generalmente la presión atmosférica) a una presión mayor. Los compresores de aire son generalmente unidades de desplazamiento positivo y pueden ser de pistón reciprocante, centrifugo o alabes rotatorios y de tornillos giratorio.

La unidad de compresión debe estar acompañada por un tanque o pulmón el cual se encarga de almacenar el aire comprimido para la distribución al interior de la planta. Además, a la salida del compresor debe de haber una unidad de secado para proveer aire seco a la red pues en la mayoría de las aplicaciones la humedad representa un problema para los componentes de las maquinas o para los procesos de producción. [1]

El compresor utilizado en la empresa es de tornillo por lo cual se hará el análisis y la definición conceptual solo de este tipo de compresor.

3.2.2 Compresor de tornillo

Estos tipos de compresores son los más usados en la industria actual. La compresión en este tipo de compresor se da a medida que el aire pasa por la sección entre los tornillos, es decir, que mediante una reducción de volumen se logra un aumento en la presión del aire. Se compone de dos rotores que se mueven constantemente el uno hacia el otro, el control de esto rotores se hace de manera precisa pues que no debe haber contacto, es decir, no hay contacto metal. Se emplea un lubricante para la lubricación de los rotores, además de que permite sellar espacios que pueden repercutir en la eficiencia del compresor. La lubricación también permite disipar el calor que se da a causa de la compresión.

Este compresor permite altos caudales puesto que la compresión es continua debido a las hélices de los tornillos que siempre se encuentra en constante movimiento, además el aire llega a las maquinas con bajos contenidos de aceite.

Capacidades de compresión. Un compresor de tornillo de una etapa esta disponibles en capacidades hasta por encima de 1450 cfm1 y presiones de más de 120 psi

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Figura 1. Compresor de tornillo.

3.3 Calidad de aire comprimido

La calidad del aire comprimido en un sistema es importante debido a la manera en como las impurezas y la mala calidad del aire puede afectar los procesos de producción o causar un deterior mayor en las herramientas. La calidad que debe tener el aire se define en la norma ISO 8573-1:2001 que califica la calidad del aire de acuerdo a los valores de suciedad (por el tamaño de las partículas sólidas suspendidas y su concentración), de agua (según el punto de rocío a presión alcanzado y el contenido de vapor de agua presente en el aire) y de aceite (por la concentración total de aceite presente en el aire en forma de aerosoles, líquidos o vapores).

Luego de haber establecido los niveles de calidad que requiere el aire para la aplicación, se deben implementar unidades de control. Estas unidades están constituidas por filtros, separadores de agua, secadores y lubricadores que garanticen la salida de aire lo más segura posible para las herramientas y procesos. [3]

La forma de designar la clase de pureza del aire debe seguir el siguiente formato: ISO 8573-1 X.Y.Z,

Donde:

- X es la cifra que indica la clase de partículas sólidas, según la Tabla 1.

- Y es la cifra que indica la clase de humedad, según la Tabla 2.

- Z es la cifra que indica la clase de aceite, según la Tabla 3.

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Tabla 1. Número máximo de partículas por m3.

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Tabla 2. Humedad, punto de roció y concentración de agua.

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Tabla 3. Concentración total de aceite.

3.4 Instalación de aire comprimido.

Para un buen