- INTRODUCCIÓN
- DISEÑO
DE
UNA RED DE AIRE
- OPERACIÓN
Y MANTENIMIENTO DE ACCESORIOS
- PREPARACIÓN
Y TRATAMIENTO DEL AIRE
- ERRORES
Y
RECOMENDACIONES
- BIBLIOGRAFÍA
1. INTRODUCCIÓN.
El aire
comprimido es una de las formas de energía más
antiguas que conoce el hombre y
aprovecha para reforzar sus recursos físicos.
El
descubrimiento consciente del aire
como medio que nos rodea se remonta a muchos siglos, lo mismo que un
trabajo
más o menos consciente con dicho medio.
Aunque
los rasgos básicos de la neumática
se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la
humanidad, no fue sino
hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse
sistemáticamente su comportamiento
y sus reglas. Sólo desde aprox. 1950 se puede hablar de una
verdadera
aplicación industrial de la neumática
en los procesos
de fabricación.
A pesar
de que esta técnica fue rechazada en un inicio, debido en la
mayoría de los
casos a falta de conocimiento
y de formación, fueron ampliándose los diversos
sectores de aplicación.
En la
actualidad, ya no se concibe una moderna explotación
industrial sin el aire
comprimido. Este es el motivo de que en los ramos industriales
más variados se
utilicen aparatos neumáticos cuya alimentación
continua y
adecuada de aire garantizará el exitoso y eficiente desempeño
de los procesos
involucrados en la producción.
El diseño
y mantenimiento
adecuado de redes
de aire comprimido y sus respectivos accesorios, juega un papel
decisivo en los procesos
productivos involucrados cuya energía utilizada es el aire.
2.
DISEÑO DE UNA
RED DE
AIRE.
2.1
DESCRIPCIÓN
DE
UNA RED.
En
general una red
de aire comprimido de cualquier industria
cuenta con los siguientes 7 dispositivos mostrados en la Figura
1.
1.
Filtro
del compresor: Este
dispositivo es utilizado para eliminar las
impurezas del aire antes de la compresión con el fin de
proteger al compresor y
evitar el ingreso de contaminantes al sistema.
- Compresor: Es el
encargado de convertir la energía mecánica,
en energía neumática
comprimiendo el aire. La conexión del compresor a la red
debe ser flexible para evitar la transmisión de vibraciones
debidas al funcionamiento del mismo.
- Post-enfriador: Es el
encargado de eliminar gran parte del agua
que se encuentra naturalmente dentro del aire en forma de humedad.
- Tanque de almacenamiento: Almacena
energía neumática y permite el asentamiento de
partículas y humedad.
- Filtros de
línea:
Se encargan
de purificar el aire hasta una calidad
adecuada para el promedio de aplicaciones conectadas a la red.
- Secadores: Se utilizan
para aplicaciones que requieren un aire supremamente seco.
- Aplicaciones
con sus purgas, unidades de
mantenimiento
(Filtro, reguladores de presión
y lubricador) y secadores adicionales.

Figura
1.
Componentes
de una
red de aire comprimido
Los
elementos 1, 2, 3, 4 y 5 se ubican en la tubería principal.
Su presencia es
obligatoria en todas las redes
de aire comprimido. El 6 puede ubicarse en las tuberías
secundarias y el 7 se
instala en la tubería de servicio
que alimenta las diferentes aplicaciones.
TUBERÍA
PRINCIPAL,
es la
línea que sale del conjunto de compresores
y conduce todo el aire que consume la planta. Debe tener la mayor
sección
posible para evitar pérdidas de presión
y prever futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de
caudal.
La velocidad
máxima del aire en la tubería principal es de 8
m/s.
TUBERÍAS
SECUNDARIAS, se derivan
de
la tubería principal
para conectarse con las tuberías de servicio.
El caudal que por allí circula es el
asociado a los elementos alimentados exclusivamente por esta
tubería. También
en su diseño
se debe prever posibles ampliaciones en
el futuro. La velocidad
del aire en ellas no debe superar 8
m/s.
TUBERÍAS
DE SERVICIO, son las que
surten en sí los
equipos neumáticos. En sus extremos tienen conectores
rápidos y sobre ellas se
ubican las unidades de mantenimiento.
Debe procurarse no sobre pasar
de tres el número de equipos alimentados por una
tubería de servicio.
Con el fin de evitar obstrucciones se
recomiendan diámetros mayores de ½" en la
tubería. Puesto que generalmente
son segmentos cortos las pérdidas son bajas y por tanto la velocidad
del aire en las tuberías de servicio
puede llegar hasta 5 m/s.
2.2
USOS DEL AIRE
COMPRIMIDO
En la
mayoría de las instalaciones el "Aire
Comprimido" se considera como una Fuente de Energía
comparable a la electricidad,
el gas
y el
agua.
En general es utilizado para el manejo de equipos de planta y para instrumentación.
En ambos casos la presión
de la red es entre 6 y 7 bares.
El uso del
aire comprimido en equipos de planta
hace referencia a dispositivos robustos como taladros, pulidores,
motortools,
elevadores, motores
y otros. En este caso el aire debe tener una calidad
aceptable de humedad e impurezas.
Algunas empresas
fuera de usar el aire comprimido en dispositivos robustos
también lo usan para
actuadores de precisión y pequeños motores
neumáticos. Estos equipos tienen una función
de control
de procesos más que de potencia
como en un taladro. Debido a la precisión de sus
componentes, el aire
comprimido usado en ellos ha de tener una calidad
superior a la usada en un equipo robusto. Por ejemplo, el aire ha de
tener un
contenido de humedad tan bajo que su punto de rocío sea
siempre superior a la
menor temperatura
en cualquier lugar de la red con el fin de evitar la presencia de
condensados.
Además, las impurezas del aire deberán ser
menores que 0.1g/Nm3 y
hasta un tamaño de 3 g/Nm3.
2.3
LA RED DE AIRE
COMPRIMIDO
Al
iniciar el proceso
de diseño
de una instalación de aire comprimido se deben investigar
todas las
aplicaciones que se usarán y su ubicación en la
planta.
- Presión:
Se debe estimar la presión a la
cual se desea trabajar para establecer el funcionamiento del compresor
y de la
red. Generalmente una red industrial de aire comprimido tiene presiones
de 6 y
7 bares.
- Caudal:
El caudal de la red deberá ser
diseñado con base en la demanda.
Los dispositivos neumáticos traen en sus
catálogos métodos
para estimar su consumo
y obtener valores.
- Pérdida
de presión: Los componentes de una
red de aire comprimido como codos, t´s, cambios de
sección, unidades de
mantenimiento, y otras se oponen al flujo generando pérdidas
de presión.
Garantizar que las pérdidas estén en los límites
permisibles es una labor esencial del diseño. Algunos valores
son mostrados en la
Tabla
1.
Tabla 1.
Pérdida de presión de algunos dispositivos.
- Velocidad
de circulación: Esta velocidad
debe controlarse puesto que su aumento produce mayores
pérdidas de presión.
2.4
CONFIGURACIÓN
Existen
varias posibles configuraciones de una red de aire comprimido tal como
se muestra
en la
Figura
3. En una red de aire el factor más esencial de todos es la distribución
de agua
en la red puesto que los datos
de pérdidas, velocidad, presión y otros pueden
ser calculados matemáticamente
sin mayor dificultad. En cambio
las zonas de acumulación de agua
en una red han de ser detectadas por la pericia del ingeniero.

Figura 2. Posibles
configuraciones de las redes de aire.
- Red
abierta: Se constituye por una sola
línea principal de la cual se desprenden las secundarias y
las de servicio tal
como se muestra
en la
Figura 2
(sup.). La poca inversión
inicial necesaria de esta configuración constituye su
principal ventaja. Además,
en la red pueden implementarse inclinaciones para la
evacuación de condensados
tal como se muestra en la
Figura 3. La principal
desventaja de este tipo de redes es su
mantenimiento. Ante una reparación es posible que se detenga
el suministro de
aire "aguas abajo" del punto de corte lo que implica una
detención de
la producción.

Figura 3.
Configuración abierta y su inclinación.
- Red Cerrada: En
esta configuración la línea principal constituye
un anillo tal como se muestra
en la
Figura 2
(medio). La inversión
inicial de este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin embargo
con ella
se facilitan las labores de mantenimiento de manera importante puesto
que
ciertas partes de ella pueden ser aisladas sin afectar la producción.
Una desventaja importante de este sistema
es la falta de dirección
constante del flujo. 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
tal como se muestra en la
Figura 4. El problema de
estos cambios radica en que la
mayoría de accesorios de una red (p. ej. Filtros) son
diseñados con una entrada
y una salida. Por tanto un cambio
en el sentido de flujo los inutilizaría.

Figura 4.
Dirección del flujo en una red cerrada para una demanda
característica.
Cabe
anotar que otro defecto de la red cerrada es la dificultad de eliminar
los
condensados debido a la ausencia de inclinaciones tal como se muestra
en la.
Esto hace necesario implementar un sistema
de secado más estricto en el sistema. Al contrario de lo
pensado, Carnicer expone que
en dichos sistemas
las caídas de presión no disminuyen. Por tanto la
principal razón para
implementar redes cerradas es por su buen mantenimiento.

Figura 5.
Configuración Cerrada y su ausencia de
inclinación.
- Red
interconectada: Esta configuración es
igual a la cerrada pero con la implementación de by-pass
entre las líneas
principales tal como se muestra en la Figura
2 (inf.). Este
sistema presenta un excelente desempeño
frente al mantenimiento pero requiere la inversión
inicial más alta. Además, la red interconectada
presenta los mismos problemas
que la cerrada.
2.4.1
INCLINACIÓN
En las
redes abiertas se debe permitir una leve inclinación de la
red en el sentido de
flujo del aire. Esto con el fin facilitar la extracción de
los condensados.
Dicha inclinación puede ser de un 2%, al final debe
instalarse una válvula de
purga.
2.5
DISEÑO
DE LA
RED.
La
primera labor de diseño de una red de aire comprimido es
levantar u obtener un
plano de la planta donde claramente se ubiquen los puntos de demanda
de aire anotando su consumo y presión requeridas.
También identificar el lugar
de emplazamiento de la batería de compresores.
Es importante realizar una buena labor puesto que una vez establecida
la distribución
esta influirá en las futuras ampliaciones y mantenimiento de
la red.
Para el
diseño de la red se recomiendan las siguientes observaciones:
1.
Diseñar
la red con base en la arquitectura
del edificio y de los requerimientos de aire.
- Procurar que
la tubería sea lo más recta posible con el fin de
disminuir la longitud de tubería, número de
codos, t´s, y cambios de sección que aumentan la
pérdida de presión en el sistema.
- La
tubería siempre deber ir instalada aéreamente.
Puede sostenerse de techos y paredes. Esto con el fin de facilitar la
instalación de accesorios, puntos de drenaje, futuras
ampliaciones, fácil inspección y accesibilidad
para el mantenimiento. Una tubería enterrada no es
práctica, dificulta el mantenimiento e impide la
evacuación de condensados.
- La
tubería no debe entrar en contacto con los cables
eléctricos y así evitar accidentes.
- En la
instalación de la red deberá tenerse en cuenta
cierta libertad
para que la tubería se expanda o contraiga ante variaciones
de la temperatura.
Si esto no se garantiza es posible que se presentes "combas" con su
respectiva acumulación de agua.
- Antes de
implementar extensiones o nuevas demandas de aire en la red debe
verificarse que los diámetros de la tubería si
soportan el nuevo caudal.
- Un buen
diámetro de la tubería principal evita problemas
ante una ampliación de la red. La línea principal
deberá tener una leve inclinación en el sentido
de flujo del aire para instalar sitios de evacuación de
condensados.
- Para el
mantenimiento es esencial que se ubiquen llaves de paso frecuentemente
en la red. Con esto se evita detener el suministro de aire en la red
cuando se hagan reparaciones de fugas o nuevas instalaciones.
- Todo cambio
brusco de dirección o inclinación es un sitio de
acumulación de condensados. Allí se deben ubicar válvulas
de evacuación.
- Las
conexiones de tuberías de servicio o bajantes deben hacerse
desde la parte superior de la tubería secundaria para evitar
el descenso de agua por gravedad hasta los equipos
neumáticos y su deterioro asociado.
3. OPERACIÓN
Y MANTENIMIENTO DE ACCESORIOS
El
propósito de los accesorios es mejorar la calidad del aire
comprimido entregado
por el compresor para adaptar este a las condiciones
específicas de cada
operación, algunos accesorios también se utilizan
para la regulación de caudal
y presión, lubricación de los equipos a instalar
en la red o simplemente para
cambios de direcciones en la red y paso o no de fluido dependiendo de
la
aplicación.
Tener
aire comprimido de buena calidad es importante para asegurar una larga
vida
útil de los equipos neumáticos y unos
óptimos resultados en los procesos que
requieren dicho servicio.
Las características
más importantes a tener en cuenta son:
·
La cantidad
de aceite que contiene el aire
·
La cantidad
de agua presente en el mismo
·
El punto de
rocío
·
Cantidad de
partículas extrañas contenidas en el
aire

Figura
6.
Ejemplo de
una red y sus accesorios
3.1
POSTENFRIADORES.
El objetivo
de este accesorio es disminuir la temperatura
del aire luego de la compresión, ya que el aire luego de ser
comprimido quede
100% saturado, al tener lugar una disminución brusca de
temperatura se
presentaran condensados, por lo cual podemos decir que este equipo
sirve
también para disminuir la cantidad de agua contenida en el
aire; esto implica
que siempre que se utilice un post-enfriador es necesario instalar
algún medio
para retirar los condensados que este genera, tales como separadores
centrífugos ( separadores de mezcla )
Esencialmente
un post-enfriador es un intercambiador
de calor
en el cual el elemento que pierde calor
es el aire comprimidos, mientras que el medio que lo gana es
algún
refrigerante, usualmente aire o agua.
Existen
muchas formas posibles para un post-enfriador,
las más comunes son concha y tubo, tubos aleteados y
radiadores.
1)
POSTENFRIADORES
AIRE-AIRE.
En lugares
donde el aire tiene alta presencia de
contaminantes, la utilización de este equipo es
cuestionable, ya que aunque el
fluido de trabajo es gratuito (menor costo
de operación), la cantidad de mantenimiento aumenta los costos.

Figura 7.
Post-enfriadores Aire-Aire
2)
POSTENFRIADORES
AIRE-AGUA.
Tiene alta eficiencia,
menor necesidad de espacio y mayor costo
de operación por el fluido de trabajo y la
instalación.

Figura 8.
Post-enfriador Aire-Agua
3.2 SEPARADOR
CENTRÍFUGO
Siempre se
instala después del post-enfriador, el objetivo
del separador es retirar el agua
que se ha condensado del proceso
de enfriamiento del aire. Básicamente consiste en un
recipiente cilíndrico que
va colocado verticalmente, en su interior tiene un balde que deflecta
la
corriente de aire, haciendo que este sufra un proceso
de centrifugación, por lo cual las gotas de agua que son mas
pesadas que el
aire se adhieren a las paredes del recipiente, para luego caer al fondo
de este
por efecto de la gravedad, dicha agua será finalmente
retirada mediante una
trampa de drenaje automático.
3.3
VÁLVULAS DE DRENAJE
AUTOMÁTICO.
Las válvulas
de drenaje automático deben ir en sitios donde exista la
necesidad de desalojar
condensados, por ejemplo filtros, separadores centrífugos,
piernas de drenaje,
tanque etc. La función
de estas consiste en abrirse cada cierto tiempo
para comunicar el sitio donde existe el condensado con el exterior,
permitiendo
que este sea desalojado:

Figura 9. Válvulas
de Drenaje Automático
3.3.1
VÁLVULAS DE
DRENAJE AUTOMÁTICO MECÁNICO.
Funcionan por
principios
mecánicos y no requieren ningún tipo de
energía exterior. Tiene la desventaja
que el tiempo
de ciclado es relativamente aleatorio no habiendo ningún control
sobre el tiempo
que la válvula permanezca abierta y permitiendo que se
deposite una capa sobre
la válvula haciendo que esta pierda sensibilidad hasta que
se bloquea, como
consecuencia de la perdida de sensibilidad por depósitos
este tipo de válvulas
requiere mantenimiento periódico.
3.3.2
VÁLVULAS DE
DRENAJE AUTOMÁTICO DE FLOTADOR.
Consiste en
un flotador de forma esférica instalado
en la base de la misma. Que por la acción de la
acumulación de condensado es
desplazado hacia arriba, hasta llegar a un punto tal que ocasiona la
apertura
de una válvula mecánica
permitiendo la salida del condensado; al salir cierta cantidad de
condensado,
el flotador se desplaza hacia abajo cerrando la válvula
mecánica. Este ciclo se
produce continuamente, este tipo de válvula de drenaje
automático es menos
susceptible de sufrir problemas
por acumulación de contaminantes que la válvula
de flotador, y como
consecuencia el mantenimiento es menos frecuente.
3.3.3
VÁLVULAS DE
DRENAJE AUTOMÁTICO ELECTRÓNICA.
Este tipo de
válvulas opera mediante un solenoide,
la cual es controlada por un temporizador que determina exactamente los
intervalos de apertura y la duración de los mismos, es muy
confiable y
prácticamente libre de mantenimiento.
3.4 FILTROS
El
propósito de los filtros de aire comprimido es
suministrar aire libre de contaminantes a los diferentes puntos de
aplicación.
Contaminantes tales como agua, aceite, polvo, partículas
sólidas, neblinas,
olores, sabores y vapores, pueden atacar su sistema, en su
mantenimiento
lo primero es
purgar los sedimentos y
condensados abriendo convenientemente el grifo de la parte inferior del
depósito y luego eliminar la presión de aire en
la instalación. Desmóntese
después el depósito y el elemento filtrante.
Límpiese el elemento filtrante con
agua jabonosa si es de nylon, tela o bronce sinterizado.
Límpiese el vaso de
depósito y los conductos del cuerpo con parafina o con soluciones
poco concentradas de disolvente. Se deben inspeccionar las juntas y
remplazarse
por otras nuevas en caso de que estén malas.
3.4.1 FILTROS
DE
PARTÍCULAS
Estos filtros
están diseñados para retener
partículas sólidas, interceptando las mismas
mediante un elemento filtrante que
puede ser de diversos materiales:
Papel,
rejillas metálicas, mallas de nylon,
espumas, etc.
Mantenimiento
Dichos
elementos son recambiables y deben ser
remplazados periódicamente puesto que se van saturando y
ocasionan altas
perdidas de presión.
Figura 10. Filtros
3.4.2 FILTROS
COALESCENTES
El
propósito de estos retener lubricantes,
emulsiones y neblinas, mediante el principio de coalescencia, el cual
consiste
básicamente en tener una red aleatoria de fibras, la cual
ante el paso de aire,
produce formación de gotas alrededor de las fibras, cayendo
luego estas a un
recipiente de acumulación por efecto de gravedad. Como
consecuencia del diseño
del filtro pueden retenerse partículas sólidas
incluso de menor tamaño que las
retenidas por un filtro de partículas, por esto se
recomienda instalar primero
un filtro de partículas antes que uno coalescente y
así evitar que este se
sature. Dichos elementos son recambiables y deben ser remplazados
periódicamente puesto que se van saturando y ocasionan altas
perdidas de
presión.
3.4.3 FILTROS
DE VAPORES
Son filtros
diseñados para remover olores sabores y
vapores orgánicos. Su principio de funcionamiento consiste
en lechos de carbón
activado que mediante absorción remueven dichos
contaminantes. Dichos elementos
son recambiables y deben ser remplazados periódicamente
puesto que se van
saturando y ocasionan altas perdidas de presión.
3.5 SECADORES
A causa del calor
generado durante el proceso de compresión, el aire
comprimido sale con un grado
de saturación del 100% en la mayoría de los
casos, al ir disminuyendo la
temperatura del aire comprimido durante su permanencia en el tanque y
su paso
por los diferentes accesorios y tuberías, pierde capacidad
de retener vapor de
agua, lo cual genera inevitablemente condensados, (agua liquida), la
presencia
de condensados en el aire produce diversos problemas tales como corrosión,
mal funcionamiento de herramientas
neumáticas etc. La solución a este problema son
los secadores de los cuales hay
de dos clases:
1)
REFRIGERADOS
Consisten
en una maquina con un circuito de refrigeración
típico el cual se encarga de enfriar aire por debajo de la
temperatura mínima
histórica en la red produciéndose
intencionalmente condensados que son
retirados por medio de un separador centrífugo.
Solo
pueden ser utilizados en sitios donde el punto de rocío sea
mayor o igual a 0 0C
ya que de lo
contrario el
agua
se congela y obstruye la tubería.

Figura 11. Secadores
Refrigerados.
FUNCIONAMIENTO
Circuito
de Aire:
El aire
entra al secador, en caso de existir un pre-enfriador y un
post-calentador,
sufre pre-enfriamiento, luego pasa al evaporador, donde es retirado una
gran
cantidad de calor a consecuencia de lo cual sufre un brusco
enfriamiento,
generándose una gran cantidad de condensado, posteriormente
pasa a través del
separador donde se retira el agua liquida. Finalmente si hay un
pre-enfriador –
post-calentador, pasa por el lado contrario de este, ganando
temperatura, para
así salir del equipo con una temperatura cercana a la del ambiente.
Circuito
de refrigerante:
El
refrigerante sale del compresor como un gas
a alta presión y alta temperatura, luego pasa al condensador
donde es enfriado
lo suficiente para que cambie a estado
liquido, posteriormente pasa por la válvula de
expansión donde disminuye
radicalmente su presión, perdiendo temperatura, dicho
liquido va entonces al
evaporador, donde hay un intercambio de calor con el aire,
retirándose una gran
cantidad de calor de este, el cual es ganado por el refrigerante
produciéndose
un cambio de estado
de liquido a vapor. Finalmente regresa al compresor dando inicio de
nuevo al
ciclo.
Parte
fundamentales.
·
Refrigerante
·
Compresor de refrigeración
·
Condensador
·
Válvula
de expansión
·
Evaporador
·
Separador
Centrífugo
·
Pre-enfriador
y post-calentador de aire
·
Válvula
de expansión termostática
·
Válvula
By-pass de gases
calientes
·
Válvula
supercalentadora
·
Subenfriador
de liquido
El
mantenimiento de estos equipos es complejo por que manejan muchos
elementos, en
caso de no tener catalogo del equipo seguir las indicaciones de
mantenimiento
recomendadas en para cada uno de las partes que conforman este equipo.
2)
REGENERATIVOS
Funcionan
bajo un principio diferente que permite que alcancen puntos de
rocío por debajo
de 0 0C.
Trabajan utilizando materiales
desecantes, que son aquellos que tienen, la propiedad
de adsorber agua, capacidad que se va perdiendo al irse saturando de
esta, pero
la cual pueden recuperar regenerándose, mediante diversos métodos,
los cuales dependen del material desecante empleado, los principales métodos
de regeneración son.
a) Sin Calor
-
Atmosférico.
-
Vacío.
- Soplado.
b) Con Calor
-
Calentadores
internos.
-
Calentadores
Externos.
- Calor
de compresión.
Requieren
un mantenimiento frecuente y los materiales
desecantes se van deteriorando, por diversas causas tales como la
contaminación del aceite, corrosión
química, erosión
ante el paso de aire, regeneración incompleta etc.
3.6 TANQUES
DE ALMACENAMIENTO.
Permiten
absorber las
pulsaciones inherentes al sistema de compresión
reciprocamente, a la vez que
suministra una superficie grande de intercambio de calor que permite
disminuir
parcialmente la alta temperatura del aire luego de la
compresión. También
absorbe sobre-picos de consumo alto y de corta duración
ocasionados por
aplicaciones que requieren grandes cantidades de aire en lapsos cortos
de
tiempo; permitiendo de esta manera tener no tener un compresor
sobredimensionado para satisfacer las demandas.
Durante el
mantenimiento se debe revisar que la
válvula de seguridad
se abra a una presión un 20% mayor que la presión
máxima del sistema y que
tenga una capacidad de evacuación mayor a la de los compresores.
Si no existe debe instalarse un sistema de inspección, un
sistema de evacuación
de condensado automático, un by-pass para mantenimiento y un
manómetro
confiable. Algunas veces se colocan medidores de temperatura y doble
manómetro
(de reserva).El principal aspecto es la seguridad,
ya que estos elementos son bombas
en potencia.
Las rutinas de mantenimiento se deben realizar con adecuada
periodicidad,
verificándose el
estado
de los elementos de seguridad
realizándose inclusive ensayos
no destructivos tales como ultrasonido y radiografías para
verificar el óptimo estado
de los mismos. El mantenimiento que se le realiza al tanque se limita a
una
limpieza interior en muy escasas ocasiones, además de la
verificación constante
de las purgas.
3.7 UNIDADES
DE
MANTENIMIENTO

Figura 12. Unidad de
Mantenimiento
Este elemento
esta compuesto por un filtro de
partículas de baja eficiencia,
un regulador con manómetro y un lubricador; su función
principales es la de acondicionar una corriente determinada para su uso
en una
maquina. El filtro de partículas sirve para eliminar algunos
contaminantes de
tipo sólido, el regulador se encarga de disminuir la
presión y el lubricador
dosifica una cantidad requerida en algunas ocasiones por el equipo.
El
mantenimiento de las válvulas acondicionadoras
de presión es de cierta manera más complejo que
el del resto de elementos de la
unidad. Dicho mantenimiento se basa en las pruebas
de fuga de aire las cuales consisten principalmente en suministrarle
aire a
altas presiones al regulador por sus dos entradas. Si suministramos una
alta
presión sólo a la entrada del regulador, no debe
fluir aire hacia la salida.
Esto se comprueba palpando el conducto de salida con el dedo
húmedo. La otra
prueba que se realiza es calibrando el resorte para una
máxima presión de
salida y suministrándole sólo aire a
presión por la salida. Si esta es inferior
a la máxima del resorte, no debería salir aire
por el conducto opuesto de la
válvula (la entrada).
Los niveles
de lubricante deben mantenerse
adecuadamente. Es por eso que los operarios deben tener a su alcance
lubricante
suficiente. Si hubiera condensados de agua, se eliminan por el grifo de
purga
ya que el aceite es más ligero y flota sobre ella, por lo
cual esta operación
debería hacerse con regularidad, ya que si el nivel del agua
alcanza el tubo de
aspiración se produciría la
pulverización del agua hacia la aplicación. En
condiciones normales, la limpieza o eliminación de
sedimentos cada seis meses
suele ser suficiente.
4. PREPARACIÓN
Y TRATAMIENTO DEL AIRE.
En la
práctica, la calidad del aire comprimido
desempeña un papel
primordial, tanto en algunas aplicaciones de producción
propiamente dicha como
por ejemplo el sector de alimentos,
como en la parte del mantenimiento y conservación de los
equipos y accesorios
de la red de aire comprimido.
4.1
IMPUREZAS.
Las impurezas
en forma de partículas de suciedad u
óxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen
muchas veces a
averías en las instalaciones neumáticas y a la
destrucción de los elementos
neumáticos.
Para evitar
las impurezas, se debe procurar un
filtrado correcto del aire aspirado por el compresor, la
utilización de
compresores exentos de aceite es una buena alternativa.
Un buen
mantenimiento consiste en limpiar los
filtros reutilizables y sustituir los desechables tanto en la
aspiración como
en la impulsión (Pre y post filtros).Los filtros sucios
incrementan el consumo
energético y el consumo de aire.
4.2
TRATAMIENTO DE LA
HUMEDAD.
Hay que
dedicar especial atención
a la humedad que contiene el aire comprimido. El agua-humedad llega al
interior
de la red con el aire que aspira el compresor. La cantidad de humedad
depende
en primer lugar de la humedad relativa del aire, que a su vez depende
de la
temperatura del aire y de las condiciones climatológicas. La
humedad absoluta
es la cantidad de agua contenida en un m3 de
aire. El grado de
saturación es la cantidad de agua que un m3
de aire puede absorber,
como máximo, a la temperatura considerada. La humedad es
entonces del 100%,
como máximo (temperatura del punto de rocío).
El diagrama
de la
Figura 13
se muestra la saturación del aire en función de
la temperatura.

Figura 13. Características
del punto de rocío
El
mantenimiento que se debe realizar es comprobar
los secadores de aire y controladores. El mantenimiento incorrecto de
este
sistema implica un incremento del consumo de energía que
puede ascender hasta
un 30%.
Si el aire
comprimido contiene humedad, habrá de
someterse a un secado el cual puede ser:
1) SECADO POR
ABSORCIÓN
El
secado por absorción es un procedimiento
puramente químico. El aire comprimido pasa a
través de un lecho de sustancias
secantes. En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha
sustancia, se combina químicamente con ésta y se
desprende como mezcla de agua
y sustancia secante.
En el procedimiento
de absorción se distingue:
·
Instalación
simple.
·
Reducido
desgaste mecánico, porque el secador no
tiene piezas móviles.
·
No necesita
aportación de energía exterior.
La
mezcla de agua y sustancia secante tiene que ser eliminada regularmente
del
absorbedor. Ello se puede realizar manual
o automáticamente.
Con el
tiempo se consume la sustancia secante, y debe suplirse en intervalos
regulares
(2 a
4
veces al año). Al mismo tiempo, en el secador por
absorción se separan vapores
y partículas de aceite. No obstante, las cantidades de
aceite, si son grandes,
influyen en el funcionamiento del secador. Por esto conviene montar un
filtro
fino delante de éste.
2) SECADO POR
ADSORCIÓN.
Este
principio se basa en un proceso físico.
(Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de cuerpos
sólidos.)
El material
de secado es granuloso con cantos vivos
o en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de dióxido
de silicio. En
general se le da el nombre de Gel. La misión
del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua. El aire
comprimido
húmedo se hace pasar a través del lecho de gel,
que fija la humedad. La
capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada. Si
está
saturado, se regenera de forma simple. A través del secador
se sopla aire
caliente, que absorbe la humedad del material de secado. El calor
necesario
para la regeneración puede aplicarse por medio de corriente
eléctrica o también con aire
comprimido caliente.
Disponiendo
en paralelo dos secadores, se puede
emplear uno para el secado del aire, mientras el otro se regenera
(soplándolo
con aire caliente).
3) SECADO POR
ENFRIAMIENTO.
Los
secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio
de una
reducción de la temperatura del punto de rocío.
Se entiende por temperatura del
punto de rocío aquella a la que hay que enfriar un gas,
al objeto de que se condense el vapor de agua contenido. El aire
comprimido a
secar entra en el secador pasando primero por el llamado intercambiador
de
calor de aire-aire. El aire caliente que entra en el secador se
enfría mediante
aire seco y frío proveniente del intercambiador de calor
(vaporizador). El
condensador de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a
través
del separador. Este aire preenfriado pasa por el grupo
frigorífico (vaporizador) y se enfría
más hasta una temperatura de unos 274,7 K
(1,7
°C)
En este proceso se elimina por segunda vez el agua y aceite
condensados. Seguidamente
se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, al objeto
de
eliminar nuevamente partículas de suciedad.
5. ERRORES
Y RECOMENDACIONES.
5.1
RECOMENDACIONES
En el tendido
de las tuberías debe cuidarse, sobre
todo, de que la tubería tenga un descenso en el sentido de
la corriente, del 1
al 2%. Así se evita que el agua condensada que posiblemente
en encuentre en la
tubería principal llegue a través de las tomas.
Para recoger y vaciar el agua
condensada se disponen tuberías especiales en la parte
inferior de la principal.
El cuarto de máquinas
debe tener diferentes elementos aparte del compresor.
Las
impurezas en forma de partículas de suciedad u
óxido, residuos de aceite
lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en
las instalaciones
neumáticas y a la destrucción de los elementos
neumáticos. Mientras que la
mayor separación del agua de condensación tiene
lugar en el separador, después
de la refrigeración, la separación fina, el
filtrado y otros tratamientos del
aire comprimido se efectúan en el puesto de
aplicación.
Por
esta razón se dispone de enfriador, secador, separador de
humedad y filtros
además de una válvula de seguridad y un tanque
(para evitar los pulsos de
presión) para el caso de compresores normales ya que si se
coloca un compresor
de tornillo este podría suministrar aire continuo sin
necesidad de tanques.
Vale la
pena anotar que la presión de trabajo necesaria para el
sistema de producción
de la planta, es la presión obtenida después de
estos elementos.
Se recomienda
la utilización de tanques de almacenamiento
de 28.3
a
42.5 lt por cada 283.1685 lt/min de capacidad del compresor para
soportar de
manera adecuada los aumentos en la demanda y las pulsaciones
existentes.
A
continuación se presenta un cuadro de diagnóstico
para las líneas de distribución
de aire (Tabla 2).
|
TIPO DE
LÍNEA
|
POSIBLE CAUSA
DEL PROBLEMA
|
SOLUCIÓN
|
|
Sistema de
líneas rígidas
|
Peso muerto
de la tubería
|
Añadir
más apoyos
|
|
Expansión
y contracción
|
Usar apoyos
que permitan desplazamiento lateral de los tubos.
|
|
Presión
interna
|
Proveer
apoyos adecuados para prevenir movimiento
y flexión.
|
|
Fugas
|
Todas las
juntas de tubería deben estar hechas apropiadamente.
Reemplazar
válvulas y accesorios defectuosos.
Si es causado
por daños, revisar las condiciones ambientales y proteger
zonas vulnerables.
|
|
Demasiada
agua en las tuberías de las aplicaciones
|
Revisar que
las purgas sean adecuadas y estén en los lugares correctos.
|
|
líneas
flexibles
|
Fugas
|
Revisar
deterioro en las juntas de los extremos.
Proteger
mangueras sujetas a difíciles condiciones ambientales.
Considerar el
uso de líneas en espiral que se recogen
automáticamente.
|
|
Excesiva
caída de presión
|
Revisa
manguera por agujeros.
Asegurarse
que el tamaño de la manguera sea el adecuado.
|
Tabla 2. Diagnostico
de las líneas de distribución de aire.
Se debe tener
en cuenta que la causa más grande de
caída de presión son filtros saturados. En una
línea de distribución bien
diseñada es aceptable una caída del 10% de
presión. No incrementar el valor
de la regulación de presión para compensar las
pérdidas; en vez de ello, revise
las posibles causas del problema.
Se recomienda
una inspección periódica del sistema
para que este siempre activo dando productividad.
Se debe
disponer de un plano de planta y un plano
isométrico de la instalación con dimensiones de
tubería e indicación de los
elementos y accesorios.
Disponer de
una ficha técnica física
y digital en donde
se registre la fecha de revisión de todos los elementos,
recomendaciones del
fabricante y/o instalador, al igual que el registro
de los fallos, sus causas, reparaciones y fechas del suceso.
Ubicar llaves
de paso en las tuberías que permitan
independizar ramales.
No dejar
mangueras de los equipos en el suelo
ya que los sistemas
de transporte
dentro de la planta pueden ocasionar averías a veces
imperceptibles.
Evitar fugas
de aire (5
a 10 %), caídas de
presión a
lo largo de la instalación (2% la presión del
compresor) y mínima cantidad de
agua en la red.
5.2
ERRORES
Creer que se
puede compensar la insuficiencia de
caudal de aire de un compresor aumentando la capacidad de reserva de
aire por
medio de tanques. Estos tienen como función regular el
caudal y evitar cambios
bruscos en la presión. El uso de tanques solo es
justificable cuando se necesita
gran volumen
de aire en un periodo de tiempo muy corto.
Elevar la
presión de trabajo para suplir la falta
de aire de suministro. Esta aumenta un poco la reserva de aire pero a
un costo
en kW muy alto.
Diseñar
la tubería enterrada o subterránea sin que
sea un caso especial.
No ajustar
herramientas ni inspeccionar
constantemente la caída de presión. Fugas
pequeñas son imperceptibles debido a
que el aire es inodoro y no es visible.
6.
BIBLIOGRAFÍA.
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Horacio C.,
Quiroz E. Redes de Aire Comprimido -
Compendio de información
para asignatura de Mantenimiento I. Universidad
Eafit, 2003.
·
Automatización
Neumática – SMC Latina
·
Carnicer, E.
Aire Comprimido Teoría
y Cálculo
de las Instalaciones. Ed. Gustavo Gili S.A., Barcelona,
1977. pág. 220
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Pnuematic
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Blanch, F.
Curso de Neumática U.P.C
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http://www.sapiens.itgo.com/neumatica/
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