Accesorios recomendados para disponer de una eficiente instalación neumática.
1-Selección del tipo de material a utilizar y el diámetro eficiente de la red.
En la actualidad disponemos en el mercado de varios tipos de materiales para la construcción de una red neumática, cada uno de estos materiales tienen sus características técnicas muy especificas, tales como:
- coeficiente de fricción, que influye en las perdidas por conducción.
- capacidad de dilatación.
- resistencia mecánica.
- posibilidad de reparación o crecimiento de la red.
- complicación en el montaje.
No pretendemos analizar cada uno de los materiales existentes solo comentar como recomendación, después de haber construido redes de diferentes tipos, entendemos que las redes de aluminio presentan una serie de ventajas que la hacen muy superior a los demás tipos de materiales existentes, por ejemplo:
- coeficiente de fricción muy bajo, 0.01 bar por cada 100 metros.
- no es necesaria pintarla,se comercializa en color azul, que es el color que simboliza el aire comprimido.
- dilatación muy baja, se asume por los elementos de montaje sin necesidad de utilizar accesorios adicionales.
- fácil montaje y reparación.
- se comercializa en diámetros de :(20,25,32,40,50,63,80,110) mm.
Selección del diámetro eficiente para una red de aire comprimido.
Diseñar una red de diámetro inferior al recomendado representara perdidas de conducción, caídas de presión y deficiencias en el servicio. Si por el contrario diseñamos una red de diámetro superior al necesario estaremos incurriendo en un gasto innecesario.
Para el cálculo del diámetro eficiente de una red, recomendamos aplicar la siguiente ecuación:
Donde:
- Q= Caudal entregado por el compresor, se expresa en m³/min
- V= Velocidad del aire, se recomienda como valor eficiente 10 m/seg.
- P= Presión de trabajo necesaria, se expresa en Bar.
De esta ecuación obtenemos el valor del área, expresado en cm²
Posteriormente utilizando la ecuación del área de una circunferencia
A=π x (d/2)²
Despejamos el diámetro de la red, el cual se obtiene en cm.
Notas.
- El valor obtenido se puede aproximar al diámetro inmediato superior estándar existente.
- Por ejemplo, si obtenemos un diámetro eficiente de 36 mm, se recomienda utilizar el diámetro estandarizado superior, que seria 40mm.
Selección del deposito a utilizar.
La selección de deposito a utilizar es muy importante, seleccionar un deposito pequeño seria limitar el funcionamiento de red, por el contrario uno muy grande seria un gasto innecesario ademas de inutilizar un espacio de la instalación para siempre.
Recomendamos seleccionar el deposito adecuado aplicando la siguiente ecuación:
Donde :
V= Volumen del deposito, expresado en m³.
- Q= Caudal del compresor ,expresado en m³/min
- DE= Duración del evento de carga , se recomienda 0.25min
- ΔP= Diferencia de presión entre carga y vacío, se recomienda= 2 bar
Notas:
- Los volumenes estándares de depósitos son: (200,300,500,750,1000, 1500,2000,3000,5000) litros
- Se recomienda seleccionar el deposito del volumen inmediato superior al calculado, por ejemplo si el cálculo nos da un volumen de 0.85m³=850 litros , seleccionamos un deposito de 1000 litros.
Selección del separador de condensados a utilizar.
El proceso de generación de aire comprimido genera constantemente condensados (agua), esto ocurre por la diferencia de temperatura, los condensados son perjudiciales para el aire comprimido, por lo que es necesario extraerlos mediante el uso de purgadores, estos condensados están compuestos por una elevada carga contaminante, debido al contacto del aire con el aceite del compresor, por lo que no se pueden verter a la red publica de alcantarillados.
La legislación vigente Española establece Según el Real Decreto 849/86 de 11 de Abril (Última actualización publicada en el B.O.E. 12 de Septiembre de 2015), se aprobó el Reglamento de Dominio Público Hidráulico. Donde se indica, que se consideran sustancias contaminantes los aceites y grasas con una concentración superior a 10 mg/l. De esta forma todos los condensados procedentes de compresores lubricados (pistón o tornillo) deben ser tratados adecuadamente para evitar dicha contaminación.
Para evitar sanciones por contaminación, y no conformidades en auditorias medioambientales o en Certificaciones ISO, la solución es instalar en las instalaciones neumáticas un separador de agua/aceite, que separa los dos fluidos mediante sedimentación. El aceite se almacena en un recipiente para su posterior reciclado. El agua pasa por un filtro de carbón activado y se puede verter al alcantarillado.
Para conocer el volumen de condensados que genera nuestra instalación podemos utilizar la siguiente tabla.
Esta tabla establece la relación que existe entre la temperatura ambiente y la humedad relativa para la generación de condendados, basandonos en ella podemos conocer la cantidad de condensados que genera una isntalación en la diferentes epocas del año, ya que las variables temperatura ambiente y humedad relativa varian en la diferentes estaciones del meteorológicas.
Por ejemplo:
- Consideremos una instalación neumática localizada en Madrid, la cual dispone de un compresor de potencia 75 kw , que genera un caudal de 8m³/min.
- Temperatura ambiente 30 ̊ C
- Humedad relativa 41%
Obtenemos que la condensación sera de de 12g de agua por m³ de aire generado.
Los separdores de condensados se seleccionan según, el caudal de áire generado por el compresor.
| Modelo | Caudal (m³/min ) |
| SPG2 | 2 |
| SPG3.5 | 3.5 |
| SPG5 | 5 |
| SPG10 | 10 |
| SPG20 | 20 |
| SPG30 | 30 |
*Para el ejemplo anterior podemos definir que el separador de condensados recomendado en el modelo SPG10.
Selección del tipo de purgador a utilizar.
Los purgadores son dispositivos muy importantes dentro de los sistemas neumáticos, ya que durante el proceso de generación de aire comprimido, existen variaciones de temperaturas las cuales generan condensación, y por consiguiente un volumen de agua que es vital extraer de la red.
Los purgadores mas comercializados son los modelos siguientes:
- Purgador de boya.
- Purgador temporizado.
- Purgador capacitivo.
Purgadores de boya.
Funcionamiento:
Al acumularse un nivel de condensados la carga de agua provoca una presión ascendente realizando una apertura que permite la evacuación de los condensados y el aire, la desventaja de estos purgadores es que con cualquier pequeña partícula existente en la red, no cierran y se quedan abiertos, permitiendo escape de aire comprimido.
Ejemplo de cálculo económico por pérdidas de aire:
- Un sistema que funciona a 10 bares, en una abertura de 1mm, ocasiona una pérdida de 92 litros /min, equivalente a una pérdida de 5520 litros/ horas, si los equipos funcionan 8000 horas /año, tenemos que las pérdidas anuales son de = 44 160 m³/ año.
- Si estimamos que para generar un m³/min de aire es necesario utilizar 6.5 kw-h, y el coste del kw-h es de 0.1€/kw-h, tenemos que el coste de un m³ de aire comprimido es de 0.015€.
- Por lo que el gasto anual por mal funcionamiento de un purgador de boya es de 662.4€
Purgadores temporizados.
Estos se consideran más eficientes que los de boyas, ya que funcionan de forma planificada, lo más común es que abran 10 segundos cada 20 minutos, ósea 30 segundos por hora, y abren haya o no haya presencia de condensados .
Ejemplo de cálculo económico por pérdidas de aire:
- Si estimamos un sistema que funciona a 10 bares
- Coste de generación de un m³ de aire = 0.015€
- Diámetro de evacuación 8 mm
- 8000 horas de trabajo por año.
- Caudal perdido 6340 litros / minuto =378m³/hora, en 30 segundos de perdida por hora, el caudal perdido seria =3.15m³/ hora
- Tenemos:
- 0.015€/ m³ x 3.15 m³/h x 8000h/año =378 €/año
- Por lo que el gasto anual de un purgador temporizado, por perdidas de aire sería de 378€
Si valoramos estas pérdidas podemos ver que son inferiores a las de los purgadores de boya, pero aún sigue siendo un coste considerable, ya que si tenemos 6 purgas en la instalación, estaríamos hablando de una pérdida de 2268€/ año.
Purgadores capacitivos.
Las siguientes figuras muestran el esquema de estos purgadores:
- Vaso para colectar condensados.
- Sensor que se activa cuando el condensado llega a su nivel.
- Solenoide que abre la salida de los condensados.
- Dispositivo anti retorno que garantiza la salida segura de los condensados, sin permitir escape de aire.
Para cualquier consulta sobre la selección de accesorios o diseño de una instalación neumática puede comunicarnos aquí.