Aire Comprimido: Fundamentos, Componentes y Aplicaciones Industriales

¿Qué es el Aire?

Mezcla de gases que forman la atmósfera de la Tierra.

El aire rodea a la Tierra. Los gases que hay en el aire son:

• Nitrógeno: el más abundante.
• Oxígeno: Segundo más abundante.
• Dióxido de carbono: es más escaso y lo producen los seres vivos.
• Vapor de agua: el agua en estado gaseoso.

Cómo es el Aire

Hidráulica: es la parte de la física que estudia las leyes del movimiento y equilibrio de los LÍQUIDOS, y su aplicación práctica.

Neumática: es la parte de la física que estudia las leyes del movimiento y equilibrio de los GASES, y su aplicación práctica.

¿Qué es la Humedad?

Cantidad de vapor de agua que contiene el Aire.

La humedad es uno de los principales problemas en los sistemas automáticos.

Con la presión la humedad se condensa y se vuelve líquido.

La humedad depende de la Ta.

+ caliente el aire

+ agua puede albergar

Humedad Relativa y Absoluta: Qué son y Diferencia

Humedad Relativa

Relación entre la cantidad de vapor de agua presente en el aire y la cantidad máxima que podría contener a una temperatura y presión específica.

Se expresa como porcentaje (%).

Humedad Absoluta

Cantidad real de vapor de agua presente en una masa de aire.

Se expresa en unidades de masa por unidad de volumen.

Humedad Absoluta:

La masa de agua que el aire puede contener depende de la Ta.

PORCENTAJE DE SATURACIÓN. HUMEDAD RELATIVA:

Cuando la Ta disminuye la HR aumenta ya que la máxima cantidad de vapor que podría contener el aire disminuye (XSAT)

Para generar el aire comprimido, se usan los compresores, cuya misión consiste en conseguir la presión de aire conveniente para el accionamiento de los elementos neumáticos.

Compresores de Aire

Compresor (Comprime Aire)

Se denomina compresor a toda máquina que impulse aire, gases o vapores, ejerciendo influencia sobre las condiciones de presión.

Compresores Alternativos

La función principal del compresor neumático es aspirar aire a presión atmosférica y comprimirlo a una presión más elevada.

Son máquinas de flujo continuo en donde se transforma la energía cinética (velocidad) en trabajo (presión). El ciclo de trabajo del compresor se divide en cuatro etapas, que son las que se reflejan en el gráfico:

• Etapa de compresión: las válvulas del cilindro permanecen cerradas. Disminuyendo el volumen y aumentando la presión.
• Etapa de expulsión: la válvula de descarga se abre (2). La válvula de descarga se cierra (3). La presión CTE y el volumen disminuye al descargarse.
• Etapa de expansión: durante esta etapa tanto la válvula descarga como la de entrada permanecen cerradas. Aumenta el volumen y se reduce la presión.
• Etapa de admisión: presión constante.

Mejor un compresor de 2 etapas (+ eficiente)

mayor 1

Regulación por Intermitencia:

TRABAJAR A DEMANDA DE PRESIÓN

Se desconecta al llegar a una presión máxima y vuelve a conectarse cuando baja hasta una presión mínima. Los instantes de conexión y desconexión se suelen ajustar en un presostato (regula el tiempo de funcionamiento del compresor)

Tipo de Refrigeración

Un compresor que comprima aire a 10 bar, puede alcanzar en la zona de compresión una temperatura de más de 170 °C. La refrigeración se realiza en todas y cada una de las etapas de compresión.

Preparación del Aire Comprimido

Contar con un filtro para compresor es necesario. El aire atmosférico contiene vapor de agua, microorganismos y suciedad de todo tipo en forma de partículas de arena, óxido, pintura, cemento y bacterias, virus, pequeñas partículas volátiles… El 80% de estas impurezas tienen un tamaño inferior a dos micras. Para producir aire comprimido de calidad es necesario, al menos, un filtro para compresor en nuestra instalación, porque el aire comprimido impuro tarde o temprano mermará la vida útil de los equipos y herramientas.

Para eliminar esta agua, existen varios procesos:

⁃ Secado por adsorción: hace pasar el aire a través de un material granuloso. Mientras que uno absorbe el otro regenera, por eso se ponen en paralelo.

Lugar de Emplazamiento

Sala aislada, cerrada e insonorizada. Cierta altura para evitar polvo. Zonas limpias. Todo lo que aspire el compresor le puede hacer daño.

Preparación de Aire Comprimido

El agua: es importante para enfriar el aire a la salida del compresor. Uso de enfriadores. Evitar condensación y Corrosión

Depósito (Tanque)

Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos. Permitir que los motores de arranque de los compresores no tengan que trabajar de manera continua, sino intermitentemente. Hacer frente a las demandas puntuales de caudal, sin provocar caídas en la presión.

1.b) Ventilador Tubulares Disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodinámico montada en una carcasa cilíndrica. Se utiliza en instalaciones de ventilación, calefacción y aire acondicionado que requieran altos caudales con presión media a baja

b) Soplantes Centrífugas

Las soplantes centrífugas son similares a las bombas centrífugas de una sola etapa. Para conseguir aumentos apreciables de presión, dada la baja densidad del fluido que impulsan, han de operar a gran velocidad de giro (entre 1000 y 30000 r .p.m.) y los rodetes han de ser de diámetro grande. Alcanzan razones de compresión de 3 a 4.5, suministrando caudales comprendidos entre 30 y 30.000 m3/min. Son muy conocidas con el nombre de turbosoplantes, se utilizan para una gran variedad de servicios, como son operaciones de enfriamiento de agua, secado, inyección de aire a hornos de combustión, altos hornos, convertidores de acero, etc

c) Soplantes Axiales

Las soplantes axiales, denominadas también con frecuencia compresores axiales, están formadas por un eje horizontal sobre el que se montan varias coronas de álabes (tantas como etapas tenga la soplante), entre las que se intercalan otras coronas de álabes fijos a la carcasa . El gas es impulsado en la dirección del eje de giro del rotor (en forma similar a un ventilador axial), ganando energía cinética que se convierte gradualmente en energía de presión. Aproximadamente, se transforma la mitad de la energía en los álabes móviles y la otra mitad en los fijos, que actúan como el difusor de una bomba centrífuga. Proporcionan caudales de aire muy grandes y se logra con ellas razones de compresión de 1.2-1.5 por etapa, con un máximo de 6 aproximadamente por aparato. Su velocidad de giro oscila entre 500 y 15000 r .p.m

Las soplantes axiales de varias etapas son insustituibles cuando se trata de conseguir caudales muy elevados de gas a baja presión. Su rendimiento llega a ser un 10 % mayor que el de los equivalentes aparatos centrífugos de múltiples etapas. Su menor tamaño y peso respecto a estos últimos es una ventaja adicional, aunque no muy significativa. Sus principales desventajas son un limitado intervalo de operación, mayor vulnerabilidad a la erosión y la corrosión y mayor tendencia a la formación de depósitos. Se utilizan frecuentemente con turbinas de gas y en Ingeniería Aeronáutica, así como para insuflar aire a hornos altos y en túneles de viento.

3. Prevención de Riesgos Personales, Materiales y Ambientales

a) Riesgos Laborales y Personales

• Riesgos Eléctricos. Cuando una persona se pone en contacto con la corriente eléctrica no todo el organismo se ve afectado por igual. Hay unas partes del cuerpo que resultan más dañadas que otras. Éstas son la piel, el sistema muscular, el corazón, el sistema nervioso.
  • Prevención: Prevenir desconectando el equipo cuando se vaya a trabajar en él.
• Riesgos del Ruido. El ruido es probablemente uno de los riesgos laborales más extendidos y menos considerados. Se calcula que un 30% de la población trabajadora está expuesta a ruidos que superan los 85 db(A).
  • Prevención: Uso de equipo de protección contra el ruido.
• Riesgos Mecánicos. Entre las causas más recurrentes se encuentran: salpicaduras, atrapamiento, golpes con materiales.
  • Prevención: Utilizar los equipos de protección individual (EPI)
• Riesgos de Calor. Puesto de trabajo donde los trabajadores están expuestos a muy altas temperaturas que constituyen una seria amenaza para su salud. Nuestro organismo necesita mantener su temperatura interna dentro de un estrecho margen de oscilación, entre 36 y 37ºC.
  • Prevención: Mantener una hidratación constante y medidas de protección como pantallas de agua o cortinas de aire delante de los hornos.
• Riesgos Químicos. Durante los procesos de una industria, pueden producirse exposiciones a una gran variedad de humos, gases, derrames, polvo y otras sustancias químicas peligrosas.
  • Prevención: Uso de guantes para prevenir el contacto y mascarillas para prevenir la inhalación

-Mantenimiento Correctivo

Es aquel tipo de mantenimiento que se ocupa de la reparación una vez se ha producido el fallo y el paro súbito de la máquina o instalación. En un principio, el mantenimiento quedaba relegado a intervenciones como consecuencia de las averías y con los consiguientes costes de reparación.

-Mantenimiento Predictivo

El mantenimiento predictivo se puede definir como la supervisión periódica de los equipos, centrada en el diagnóstico de sus posibles fallos, con el fin de establecer tendencias y un mantenimiento planificado. Se basa por lo tanto en la condición de los equipos, ya que se establecen intervalos de inspección mediante los cuales se determina la necesidad y el periodo de reparación.

-Mantenimiento Preventivo

El mantenimiento preventivo es el conjunto de actividades programadas, tales como inspecciones regulares, pruebas, revisiones, reparaciones, etc, encaminadas a reducir la frecuencia y el impacto de los fallos de un sistema. La finalidad es la reducción de las pérdidas de rendimiento de las máquinas

-Mantenimiento Proactivo

Es una filosofía de mantenimiento, dirigida fundamentalmente a la detección y corrección de las causas que generan el desgaste y que conducen a la falla de la maquinaria. Una vez que las causas que generan el desgaste han sido localizadas, no debemos permitir que éstas continúen presentes en la maquinaria, ya que de hacerlo, su vida y desempeño, se verán reducidos. La longevidad de los componentes del sistema depende de que los parámetros de causas de falla sean mantenidos dentro de límites aceptables. Controlar cinco causas de falla plenamente reconocidas, puede llevar a la prolongación de la vida de los componentes en muchas ocasiones hasta de 10 veces con respecto a las condiciones de operación actuales. Estas cinco causas críticas a controlar son:

• Partículas
• Agua
• Temperatura
• Aire
• Combustible o compuestos químico