Almacenamiento

Para optimizar el desempeño en un sistema de aire comprimido se  sugiere instalar dos tanques. Un “tanque húmedo” proporciona una fuente constante de aire controlado, enfriamiento del aire adicional y separación de líquidos. Un “tanque seco” almacena el aire limpio y seco para las demandas repentinas.

·         El tanque “húmedo” debe instalarse después del compresor para separar más condensado del aire comprimido, proveer un flujo estable de aire, asimismo ayuda a evitar ciclos de carga-descarga excesivos del compresor. Adicionalmente este tanque provee cierta protección, contra todos los residuos de aceite arrastrados por un mal funcionamiento del compresor, y los elementos de tratamiento de aire com­primido instalados posteriormente.

·         El tanque seco debe ser instalado después de todos los componentes de tratamiento de aire comprimido. Este tanque sirve para el almacenamiento principal de aire comprimido del sistema y debe seleccionarse apropiadamente. Si se usa un controlador maestro, los sensores de presión deben ser instalados en el tanque seco.

Para la instalación de tanques de almacenamiento, húmedos o secos se sugiere:

-       Conectar la entrada de aire comprimido en la parte inferior y la salida en la parte superior.

-       Cumplir con las regulaciones locales.

-       Instalar un manómetro en perfectas condiciones.

-       Instalar una válvula de seguridad calibrada para la presión del sistema y el flujo total.

-        Instalar un dren de condensados confiable en el punto más bajo.

-       Instalar válvulas de aislamiento en los puertos de entrada y de salida de aire comprimido.

-       Instalarse en un el área ventilada. No colocar los tanques frente al área de expulsión de aire caliente de compresores o secadores, hacerlo puede volver a calentar el aire comprimi­do, reducir la separación de humedad, y posiblemente reducir la eficiencia de filtros y secadores.

TRATAMIENTO

El aire que sale de un compresor está sucio, caliente, húmedo y generalmente se encuentra a una presión mayor de la requerida por el equipo que se encuentra aguas abajo. Antes de que este aire pueda ser utilizado, necesitará ser tratado para eliminar los contaminantes, la presión deberá reducirse hasta el nivel adecuado, y en muchos casos se le deberá añadir aceite para lubricar el equipo aguas abajo. A menudo se piensa equivocadamente que el aire comprimido es una fuente económica, o incluso sin ningún coste de energía. De hecho, puede llegar a ser 10 veces más caro que la electricidad si se tienen en cuenta todos los costes de generación, transmisión, tratamiento e instalación. Una buena preparación del aire debe considerar por tanto el consumo de energía del sistema y el equipo necesario para el tratamiento del aire.

El condensado se forma como resultado de comprimir y después enfriar el aire. Mientras más elevada sea la temperatura ambiente y la humedad relativa, mayor será el volumen de condensado producido. La mayoría de este condensado es agua, pero se encuentra contaminado con aceite y partículas sólidas que vienen de los componentes del sistema de aire comprimido, y partículas sólidas que contiene el aire que es aspirado por el compresor. Este condensado se acumula en tanques, filtros, secadores y tuberías. Si no es removido, será arrastrado por el aire comprimido hacia los puntos de uso a través de las tuberías, y contaminará tanto los equipos neumáticos como los productos. Esto puede incrementar significativamente los costos de mantenimiento y las cantidades de producto rechazado. Además, el condensado saturará los elementos filtrantes, dejándolos inservibles. Estos costos superan con mucho el costo de la instalación de un sistema confiable para el manejo de condensados. Un sistema de manejo de condensados está compuesto de tres elementos: drenes para condensados (conectadas a tanques, filtros y secadores), un separador de agua/aceite y las tuberías que interconectan estos componentes.

INSTRUMENTO Y CONTROL

Instrumento

-Filtros de vapor de agua

En los sistemas de aire comprimido, el vapor de agua existe como contaminante, originándose en la salida del compresor en forma de vapor, aunque, a medida que el aire se enfría, existirá tanto en forma líquida como de vapor. La cantidad de vapor de agua que puede existir en un determinado volumen de aire comprimido es directamente proporcional a la temperatura del aire e inversamente proporcional a la presión. Así, la cantidad de agua será mayor en cuanto menor sea la temperatura y mayor sea la presión, siendo pues en estas condiciones cuando la eliminación de agua en el aire será más eficaz.

Un filtro  del tamaño adecuado para una línea de aire comprimido, con un buen diseño y situado en el lugar correcto eliminará el agua líquida de forma eficaz, pero no reducirá el contenido de vapor de agua en el aire. Un mayor enfriamiento del aire puede dar como resultado una mayor condensación del agua. Si es esencial una eliminación completa de la contaminación del agua, entonces el contenido de vapor de agua en el aire debe reducirse de forma que el Punto de Rocío del aire sea menor que cualquier temperatura a la que el aire del sistema pueda quedar expuesto. Una vez que toda el agua líquida ha sido eliminada del aire comprimido, en condiciones normales el aire se encontrará completamente saturado con vapor de agua.

Las condiciones particulares de temperatura y presión a las que el aire comprimido se encuentra en ese momento se conocen como Presión del Punto de Rocío. Los Puntos de Rocío se miden normalmente a la presión atmosférica y pueden relacionarse entre sí a través de los gráficos adecuados. Para eliminar el vapor de agua de un sistema de aire comprimido deben emplearse Secadores de Aire. La eficiencia de estos dispositivos se incrementa en gran medida asegurándose de que no se encuentren contaminados por agua líquida o aceite (o combinaciones - emulsiones) y la entrada de aire debe ser a la menor temperatura posible.

De esta forma son elementos a añadir al sistema y no alternativas a los filtros y a los refrigeradores posteriores. Existen tres clases principales de Secadores de Aire; Refrigerador, Secadores Regenerativos Adsorbentes Desecantes y Delicuescentes Absorbentes

Con el fin de mantener los costes del secado de aire al mínimo, considérese lo siguiente:

a)    ¿Requiere el proceso en particular secado de aire, o basta con refrigerador es posteriores, receptores y filtros de alta eficacia?

b)    No especificar Puntos de Rocío extremadamente bajos si el proceso no los justifica.

c)    Limitar el volumen de aire a secar al que sea realmente necesario para el proceso en particular, con un     margen adecuado para ampliaciones futuras. Esto puede significar que sólo una zona de la planta de proceso necesite emplear un secador.

d)     Los mayores requerimientos para secadores de aire en industrias de aplicación general se encuentran allí donde existan elevadas temperaturas ambiente.

-Filtros de partículas solidas

Al igual que en el agua, en cualquier sistema de aire comprimido existen partículas sólidas, independientemente del tipo de compresor. Estas partículas pueden generarse desde cuatro fuentes principales:

a)    Suciedad atmosférica aspirada en el puerto de entrada del compresor.

b)     Productos corrosivos originados por la acción del agua y de ácidos débiles, formados por la interacción de agua y gases tales como el dióxido de azufre, aspirados por el compresor.

c)     Productos de carbono formados por la acción del calor de compresión en el aceite lubricante o por el desgaste normal de los anillos de carbono del pistón utilizados en algunos tipos de compresores libres de aceite.

d)     Partículas originadas a partir de la fijación mecánica entre la canalización y las componentes, introducidas en el sistema de distribución de aire. El tamaño de las partículas de suciedad puede cubrir un rango muy amplio, desde varios cientos de micras hasta por debajo de una micra y el nivel de filtración depende del grado de limpieza necesario para cada proceso en particular. Generalmente, no es recomendable habilitar una filtración más fina de la estrictamente necesaria, dado que cuanto más fina sea la filtración, mayor será la cantidad de suciedad atrapada por el elemento de filtraje, con lo cuales se bloqueará más rápidamente. Las partículas pueden clasificarse según dos grandes grupos; las gruesas(40 micras o más) y las finas. La mayoría delos filtros de aire normales podrán eliminar satisfactoriamente partículas de hasta 40 micras.

-Aerosoles de aceite

Estas gotas minúsculas de aceite se encuentran en la corriente de aire, y las que causan mayores problemas tienen un tamaño de entre 0,01 a 1 micra (aprox. el 90%), el resto pueden ser ligeramente mayores.

La mayoría de los filtros standard de las líneas de aire consiguen la eliminación del agua mediante una acción centrífuga, pero en el caso de los aerosoles no es así, debido al pequeño tamaño de las partículas, y requieren la utilización de filtros especiales de tipo coalescente. Además de eliminar estas pequeñas gotas de aceite, estos filtros suprimirán también gotas diminutas de agua, pero deben ser protegidos contra la contaminación de suciedades o gotas de agua de mayor tamaño por medio de filtros standard instalados inmediatamente aguas arriba.

Normalmente es recomendable que estos filtros puedan eliminar partículas de hasta 5 micras o incluso menores, de lo contrario el filtro coalescente quedará rápidamente saturado con suciedad, con lo que se hará necesaria una sustitución del elemento filtrante. Los filtros coalescentes se clasifican normalmente por la cantidad de aire que pueden procesar para conseguir un rendimiento de eliminación de aceite determinado, normalmente un contenido residual de aceite en el aire de salida de 0,01 mg/m3 (o 0,01 ppm). Si se intenta trabajar con valores superiores a estos sólo se conseguirá obtener una mayor caída de presión en la unidad y por lo tanto unos costes excesivos de energía, pero más importante aún, el contenido de aceite residual se incrementará. Esto podría ser aceptable en algunas aplicaciones en las que la eliminación del aceite hasta niveles del orden de 0,5 mg/m3 es adecuado para proporcionar un grado de protección a un sistema particularmente propenso a un alto nivel de contaminación por aceite.

-Filtro de vapor de aceite

En la mayoría de los procesos la eliminación de vapor de aceite no es necesaria dado que, a diferencia del vapor de agua, el vapor de aceite existe únicamente en cantidades mínimas y no es objetable excepto en circunstancias en las que su olor sea inaceptable, por ejemplo en el caso de procesado alimentario, en industrias farmacéuticas y de bebidas, y en aplicaciones de aire para respiración. El método más común de eliminación consiste en hacer pasar el aire a través de un lecho absorbente, normalmente de carbón activo, aunque también pueden utilizarse otros materiales. Los mencionados filtros de eliminación de vapor reducirán normalmente el contenido restante del total de aceite, cuando se utilicen conjuntamente con un pre-filtro (filtro de aplicación general) y con un filtro coalescente, a 0,003mg/m3.Una idea equivocada muy común en relación a estos filtros es que también eliminarán el monóxido de carbono o el dióxido de carbono. En realidad esto no es cierto.

Al igual que con los filtros de eliminación de aceite (coalescentes), los filtros de eliminación de vapor deberán utilizarse únicamente en el caso de que su función sea necesaria, no superando el rango de caudal máximo y precedidos siempre por un filtro de aplicación general y por un filtro coalescente. Esto minimizará el tamaño de los filtros requeridos y por tanto el coste de la instalación.

La ubicación de la toma de entrada del compresor puede también tener su efecto sobre el nivel de filtración requerido, si, por ejemplo, la toma se encuentra situada cerca de una fuente de vapores de hidrocarburos, etc. Una entrada de aire limpio reducirá el coste de la producción de aire comprimido

Control

Con el fin de utilizar el aire comprimido de la forma más eficaz, es necesario reducir la presión hasta precisamente el valor requerido para esa aplicación particular. Todos los equipos neumáticos poseen una presión de trabajo óptima. Su utilización a una presión mayor causa un desgaste excesivo, sin un incremento significativo en cuanto a rendimiento, al tiempo que se desperdicia el aire comprimido en sí mismo y el coste necesario para su generación. Si el aire comprimido se almacena a su valor de presión mayor y se utiliza exactamente al valor mínimo requerido para la aplicación, el depósito de almacenamiento o el receptor sólo necesitan llenarse desde un nivel aproximadamente intermedio hasta su capacidad completa, lo cual es más eficiente.

 Con el fin de alcanzar esta utilización óptima, el compresor trabaja normalmente entre dos niveles de presión, esto es, el receptor posee normalmente un presostato ajustado para cerrar el compresor al alcanzar el nivel de presión requerido (usualmente el máximo alcanzable para conseguir la eficacia en la filtración), así como un nivel menor normalmente alrededor del 10 - 20% por debajo. Esta cifra puede optimizarse cuando se consideren el tamaño del receptor, la demanda de caudal del sistema y el nivel de salida del compresor. Como resultado a esta disposición, el compresor no está en marcha de forma continua: utiliza un exceso de energía que produce más calor, el cual a su vez genera agua. Esta debe ser eliminada (coste extra) para suministrar una presión para los requerimientos del sistema que resulta excesiva y origina un gran desgaste (coste extra) sin ningún incremento en el rendimiento. Por lo tanto, una válvula reductora de presión puede generar ahorros de coste superiores a su precio en un tiempo muy breve. También es obligatoria en aplicaciones tales como pistolas de aire comprimido y boquillas refrigerantes en las que la utilización de aire comprimido a elevadas presiones es potencialmente peligrosa.

-Válvulas reductoras

La válvula reductora de presión, a veces también llamada reguladora de presión (ver válvulas reguladoras de presión) es una válvula de control hidráulico cuya consigna es reducir una elevada presión aguas arriba de la válvula a un valor menor constante aguas abajo de la misma, independientemente de las variaciones de presión aguas arriba y de las variaciones del flujo o de la demanda en la línea.

-Válvulas reguladores

Las válvulas reguladoras permiten variar la productividad de las bombas al manipular la presión desde el mínimo hasta el máximo nivel. Al mismo tiempo, las válvulas reguladoras actúan como mecanismo de seguridad, ya que no permiten que se exceda el nivel de presión que elige la persona que las está operando, con lo que se reduce el riesgo de accidentes.

Tipos de reguladores:

Éstos pueden dividirse de forma muy general en 4 tipos:

De aplicación general

Pilotados

De Precisión

Para aplicaciones especiales.

La mayoría de los reguladores de aplicación general son del tipo de diafragma. Estos reguladores suelen ser más sensibles que los reguladores de tipo pistón, que tienen tendencia a poseer una mejor capacidad de caudal para un tamaño dado. En la mayoría de los sistemas de aire comprimido, el requerimiento principal es su respuesta, más que su compacticidad para un determinado tamaño de tubería, con lo que aquí los reguladores de tipo diafragma son los más comunes.

Los reguladores pueden ser con escape o sin escape. La característica de escape permite que la presión del sistema (a la salida) se pueda ajustar de un mayor nivel a otro menor sin necesidad de actuar sobre el equipo aguas abajo (esto se lleva a cabo disponiendo de un orificio de purga a través del diafragma hacia la atmósfera).

Los reguladores pilotados son aquellos que no poseen medios mecánicos directos para el ajuste de la presión de salida. Esto elimina problemas de nivelación para conseguir altas presiones (16 bar y superiores) en unidades de tubería de gran tamaño. La presión de salida se controla mediante una señal de aire a presión que es producida normalmente por un regulador de precisión. Ello permite, por ejemplo, situar un regulador pilotado en una ubicación remota de un gran sistema de distribución, normalmente sobre el techo de un edificio, pero su ajuste puede ser realizado hasta obtener la presión de salida deseada desde el nivel del suelo. Para la mayoría de aplicaciones pilotadas es mejor llevar a cabo la lectura de la presión del sistema o salida desde el mismo regulador pilotado (normalmente llamado esclavo) o del sistema de distribución, dado que la presión de salida del regulador piloto no es normalmente la misma. Los reguladores pilotados también proporcionan un mejor rendimiento si se elimina el resorte de control y normalmente poseen una mayor área de diafragma en comparación al área de válvula, lo que mejora también la precisión del control de presión en respuesta a pequeños cambios de presión.

Los reguladores de precisión (o controladores) se utilizan normalmente para aplicaciones de instrumentación en las que son necesarias una repetitividad exacta y una posibilidad de fijar la presión de salida durante un tiempo determinado. Estos reguladores poseen normalmente un rango de caudal de salida bajo, pero presentan características superiores de caudal y regulación. Su capacidad para alcanzar el nivel ideal en cuanto a características de caudal y presión se refleja en su tamaño y su precio. Generalmente, la mayoría de los reguladores de precisión utilizan una disposición especial para conseguir un escape constante de aire de salida a la atmósfera. A pesar de que esto representa un coste para el sistema en su conjunto, puesto que se trata de una pérdida de aire: es el precio que debe pagarse con el fin de alcanzar la respuesta tan rápida que requieren las aplicaciones, necesaria para mantener la presión del sistema constante. Los mejores reguladores de precisión utilizan también un funcionamiento integral por piloto, trabajando efectivamente con dos diafragmas y dos válvulas, una pequeña y sensible, y la otra un esclavo para asegurar que el rendimiento general satisface los requerimientos de la aplicación particular.

Los reguladores para aplicaciones especiales pueden cubrir una amplia gama de demandas específicas, incluyendo el cumplimiento de requerimientos ambientales precisos relativos a materiales especiales, con grandes caudales de descarga, accionamiento de pistones en lugar de ruedas manuales, etc. Pueden tratarse de derivados de cualquiera delos otros tipos de reguladores con adiciones según su aplicación específica. Estos pueden ser variaciones de los reguladores normales aplicadas en función del mecanismo específico.

-Manómetro

Un manómetro es un instrumento de medida de la presión en fluidos (líquidos y gases) en circuitos cerrados. Miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor, presión manométrica. A este tipo de manómetros se les conoce también como "Manómetros de Presión".

 Lo que realmente hacen es comparar la presión atmosférica (la de fuera, la atmósfera) con la de dentro del circuito por donde circula al fluido. Por eso se dice que los manómetros miden la presión relativa.

 La presión manométrica es la presión relativa a la presión atmosférica. La presión manométrica es positivo para presiones por encima de la presión atmosférica, y negativa para presiones por debajo de ella. La presión absoluta es la suma de presión manométrica y presión atmosférica.