Tema 11. Generación y distribución de aire

FABRICACIÓN ASISTIDA POR
ORDENADOR
TEMA 11:
GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE
AIRE COMPRIMIDO
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Índice
1.- Introducción
2.- Compresores
3.- Acumulador
4.- Secadores de aire
5.- Distribución del aire comprimido
6.- Unidad de mantenimiento
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INTRODUCCIÓN
Fiabilidad del sistema neumático
; Calidad del aire:
9
9
9
Presión correcta
Aire seco
Aire limpio
: Fallos en la instalación
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INTRODUCCIÓN
Elementos necesarios en un sistema neumático para el acondicionamiento del aire
1) Aire
2) Filtro de aspiración
1
3) Compresor
4) Secador (refrigerador)
2
5) Acumulador
3
6) Purgador
6
4
7
5
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8
7) Unidad de mantenimiento:
• Filtro de aire
• Lubricador
• Regulador
COMPRESORES
Características de los compresores
El compresor es el componente principal de la producción o generación de aire.
El compresor debe elegirse en función de:
¾ La presión de servicio: Pmax – Pmin
regulación del compresor.
¾ El caudal efectivo de aire necesario para los diferentes componentes de la instalación.
Presión de trabajo (6bar)
Presión de servicio (6.5 - 7bar)
Potencia necesaria para arrancar el compresor: Pot [kW ] = P[bar ]⋅ Q[l / min ]
600
Refrigeración del compresor: prolonga su vida (aletas, circuito de agua, etc.)
Localización del compresor:
¾ Fuera del a fábrica: mejor refrigeración, limpieza del aire, y menos ruidos.
¾ Dentro de la fábrica en un rincón.
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COMPRESORES
Regulación de los compresores
¾ Regulación de marcha en vacío
¾ Por escape de la atmósfera
¾ Por aislamiento de la aspiración
¾ Por apertura de la aspiración
¾ Regulación de carga parcial
¾ Regulación de la velocidad de rotación
¾ Regulación del caudal aspirado
¾ Regulación por intermitencias
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COMPRESORES
Clasificación de los compresores
Tipos de compresores
Comp. de émbolo
Comp. de émbolo
Comp. rotativos
Comp. de membrana
Comp. rotativo multicelular
Comp. de flujo
Comp. axial
Comp. rotativo de hélices bicelular
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Comp. radial
Comp. ROOTS
COMPRESORES
Clasificación de los compresores
¾ Compresores de émbolo
Presiones altas (>20 bar) y caudales bajos
(<165m3/min)
¾ Compresor de émbolo alternativo: Durante
el movimiento de descenso, el émbolo
aspira aire a través de la válvula de
aspiración; lo comprime luego durante el
movimiento ascendente y lo expulsa por la
válvula de presión.
¾ Presión: de una etapa hasta aprox.
600 kPa (6 bar) y de dos etapas hasta
aprox. 1500 kPa (15 bar)
¾ Compresor de membrana: La cámara de
compresión está separada del émbolo por
una membrana y no deja pasar el aceite.
Aplicaciones:
industria
alimenticia,
farmacéutica y química.
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enfriador
COMPRESORES
Clasificación de los compresores
¾ Compresores rotativos
Presiones medias (<10 bar) y caudales medios
(165m3/min)
¾ Compresor multicelular (rotativo de
paletas): Las paletas se fuerzan contra la
cámara por muelles o por la fuerza
centrífuga.
¾ Presión: 3bar
¾ Compresor de tornillo: Proporciona un
caudal constante libre de pulsos. Fallo
prematuro.
¾ Compresor ROOTS: Proporciona elevado
caudal (constante) a bajas presiones.
¾ Presión: 1 ó 2 bar
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Compresor de
tornillo
Reductor
COMPRESORES
Clasificación de los compresores
¾ Compresores de flujo
Presiones bajas y caudales elevados (hasta
5000m3/min)
¾ Compresor radial: La compresión se
realiza mediante fuerza centrífuga. Los
difusores reducen la velocidad de entrada a
las siguientes etapas.
¾ Compresor axial: funciona por el principio
del ventilador.
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ACUMULADOR
La misión del acumulador es estabilizar la presión de aire ante variaciones del consumo en
el sistema neumático.
Válvula
limitadora de P
P T
Aire del
compresor
Válvula de
cierre
Válvula de
vaciado de agua
Su tamaño depende de:
¾ Caudal suministrado por el compresor
¾ Cantidad de aire requerida por el sistema
¾ Red de tuberías
¾ Regulación del compresor
¾ Oscilación permisible de la presión en el sistema
(Pmin y Pmax)
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SECADORES DE AIRE
Clasificación de los secadores de aire
¾ Secado por absorción:
¾ Las materias gasiformes o disueltas
son fijadas por una materia sólida o
líquida.
¾ Proceso químico.
¾ La humedad existente en el aire se
une a una masa de secado. La masa se
disuelve y debe ser sustituida.
¾ Altos costes de funcionamiento,
instalación sencilla del equipo, no hay
necesidad de recurrir a fuentes de
energía externas.
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SECADORES DE AIRE
Clasificación de los secadores de aire
¾ Secado por adsorción:
¾ Depósito de gases o materias disueltas
en la superficie de cuerpos sólidos
¾ Proceso físico
¾ La humedad existente en el aire se
deposita en la superficie porosa de la
masa de secado
¾ Regeneración por medio de corriente
de aire caliente
¾ Pueden
lograrse
puntos
de
condensación a presión hasta -90 °C
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SECADORES DE AIRE
Clasificación de los secadores de aire
¾ Secado por enfriamiento:
¾ Se conduce el aire frío por un sistema
de intercambio térmico bañado por un
agente frigorífico
¾ Proceso térmico
¾ Necesita un enfriamiento previo
¾ Es el proceso de secado más
empleado
¾ Pueden
lograrse
puntos
de
condensación a 2 - 5 °C
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DISTRIBUCIÓN DEL AIRE
COMPRIMIDO
La función de la red de distribución de aire comprimido es conducir el aire a presión
desde el depósito hasta el lugar de trabajo. Esta red está formada por tuberías.
Red principal
¾ Mayor diámetro
¾ Forma de parrilla
¾ Pendiente de 1% a 3%
¾ Evitar cambios bruscos de sección (codos cerrados)
Red principal
Red secundaria
¾ Conducciones que abastecen
a los consumidores
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Enchufes rápidos
DISTRIBUCIÓN DEL AIRE
COMPRIMIDO
Cálculo de la sección de una tubería
¾ Caudal circulante de aire
¾ Velocidad del aire (6 – 10m/s)
¾ Pérdidas admisibles de presión (<5%
Ptrabajo) diámetro de tuberías, longitud,
rugosidad, codos, estrangulaciones, etc.
¾ Presión de trabajo
¾ Estrangulaciones existentes
¾ Longitud de tubería
Cálculo difícil
sobredimensionamiento
futuras ampliaciones
Materiales de tubería
¾ Bajo nivel de perdida de carga
¾ Estanqueidad
¾ Resistencia a la corrosión
¾ Posibilidad de ampliación
Plástico, cobre y acero.
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UNIDAD DE MANTENIMIENTO
La unidad de mantenimiento tiene por misión acondicionar el aire comprimido previo a
su paso al sistema neumático.
La UDM está compuesta por:
¾ Filtro de aire
¾ Regulador de presión
¾ Lubricador del aire a presión
Se sitúa inmediatamente antes de la entrada a
cada circuito neumático, ya en la máquina
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UNIDAD DE MANTENIMIENTO
La unidad de mantenimiento tiene por misión acondicionar el aire comprimido previo a
su paso al sistema neumático.
Filtro de aire
¾ Su misión es eliminar el condensado,
impurezas y partículas de aceite de la corriente
de aire.
¾ Grado de filtración: % de partículas separadas
de la corriente de aire
¾ Cartucho filtrante: estándar (5 - 40μm), fino
(1μm) y submicrónico (0,01μm)
¾ Se deben sustituir periódicamente (ΔP > 0,4 –
0,6bar)
Mantenimiento
Cambiar el cartucho
filtrante
Eliminar el condensado
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UNIDAD DE MANTENIMIENTO
La unidad de mantenimiento tiene por misión acondicionar el aire comprimido previo a
su paso al sistema neumático.
Regulador de presión
¾ Su misión es mantener constante la presión de trabajo.
¾ La presión de entrada debe ser siempre más alta que la presión de trabajo.
¾ Presión de actuación: 6bar
¾ Presión de mando: 4bar
Válvula reguladora con escape
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Válvula reguladora sin escape
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
La unidad de mantenimiento tiene por misión acondicionar el aire comprimido previo a
su paso al sistema neumático.
Lubricador del aire a presión
¾ No es necesario en todos los circuitos
¾ Se emplea para movimientos muy rápidos y cilindros
de grandes diámetros
¾ Lubricación según el principio Venturi
Recomendaciones:
1) No permitir que el aceite del
compresor pase a la red
2) Instalar, si es posible, elementos
que no necesiten aire lubricado
3) Si el sistema ha funcionado con
aceite lo debe seguir haciendo
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